Методическое пособие по проведению расчетов электрических режимов в ПВК АНАРЭС-2000 - файл n1.doc

Методическое пособие по проведению расчетов электрических режимов в ПВК АНАРЭС-2000
скачать (361.7 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc1555kb.06.12.2001 13:50скачать
n2.doc58kb.24.11.2001 19:32скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

1.4. Виды схем электроустановок


Главная схема электрических соединений электростанции (подстанции) – это совокупность основного электрооборудования (генераторы, трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями.

На главной схеме представлен полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических соединений, схем собственным нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем.

На чертеже главные схемы изображаются в однолинейном исполнении при отключенном положении всех элементов электроустановки. В некоторых случае допускается изображать отдельные элементы схемы в рабочем положении.

Принципиальная схема имеет вид упрощенной главной схемы без разрядников трансформаторов тока и напряжения.

Все элементы схем и связи между ними изображаются в соответствии со стандартами системы конструкторской документации.

При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии (мощности), на которой показываются основные функциональные части электроустановки (распределительные устройства, трансформаторы, генераторы) и связи между ними. Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более подробных и полных принципиальных схем, а также для общего ознакомления с работой электроустановки.

На чертежах структурных схем функциональные части изображаются в виде прямоугольников или условных графических изображений. Никакой аппаратуры (выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и т. д.) на схеме не показывают.

В условия эксплуатации наряду с принципиальной и главной схемой применяются упрощенные оперативные схемы, в которых указывается только основное оборудование.

Для расчетов режимов применяют упрощенные схемы ЭЭС и электрических сетей, которые составляются на основе главных или оперативных. На таких схемах обычно отсутствуют коммутационные аппараты, трансформаторы тока и напряжения, РУ изображается в виде одной или двух шин.

1.5. Введение в методы расчета режимов ЭЭС

1.5.1. Основные понятия


Комплексное сопротивление



Комплексная проводимость





Комплексное напряжение





Комплексный ток





Полная мощность





Закон Ома





Первый закон Кирхгофа для токов



Первый закон Кирхгофа для мощностей


1.5.2. Метод узловых потенциалов


Метод узловых потенциалов состоит в следующем. Для каждого узла схемы составляется уравнение баланса токов или мощностей. Затем выражаются токи ветвей, подходящих к узлу, по закону Ома ток (мощность) через напряжение и проводимость. В качестве известной величины принимается задающий ток или задающую мощность каждого узла, собственную и взаимную проводимость узлов. Составив и решив систему уравнений, получаем значение напряжения в каждом узле. После этого по известным выражениям находим остальные неизвестные параметры режима.

Рассмотрим метод узловых потенциалов для случая записи уравнений баланса мощностей.

Примем постоянными величинами задающую мощность узла, собственные и взаимные проводимости узлов.









Мощность ветви i-j





Запишем баланс мощности для i-го узла



Выразим отдельно баланс активной и реактивной мощности узла







В итоге получим баланс активной мощности узла



Баланс реактивной мощности узла



Получили нелинейные уравнения баланса мощности узла. Составив аналогично уравнения для всех остальных узлов, получаем нелинейную систему уравнений, для решения которой воспользуемся методом Ньютона.

Метод Ньютона состоит в следующем. На каждом шаге итерационного процесса решается линеаризованная система уравнений



В качестве неизвестной в данном выражении выступает вектор приращений .

На следующей итерации получаем следующее значение напряжений узлов по выражению



Контроль сходимости осуществляется по вектору небалансов



Линеаризация системы нелинейных уравнений осуществляется с помощью матрицы частных производных уравнений небалансов – матрицы Якоби.


2. Методика расчета установившегося режима
с помощью ПВК «АНАРЭС-2000»


ПВК «АНАРЭС-2000» предназначен для оперативных расчетов, анализа и планирования режимов электроэнергетических систем (ЭЭС).

Для расчета установившегося режима (УР) ЭЭС разработана оригинальная модификация полного метода Ньютона с выбором оптимального шага, учитывающая особенности уравнений узловых напряжений (УУН), записанных в прямоугольных координатах:

(1)

где – вектор независимых параметров (мощностей P, Q, в нагрузочных узлах, мощность Р и напряжение в балансирующих по реактивной мощности, напряжение и фаза d в балансирующих одновременно по Р и Q узлах); и – матрица и вектор составляющих комплексов напряжений; и – матрица и вектор проводимостей; – напряжение базисного узла.

Система УУН является квадратичной относительно действительных и мнимых составляющих комплексных напряжений и может быть представлена конечным рядом Тейлора. Последний (квадратичный) элемент ряда по форме повторяет исходные уравнения при замене переменных на их приращения, что позволяет упростить вычисление вектора небалансов мощности в итерационном процессе, исключить все операции с матрицей Гессе, выбрать оптимальный шаг.

После разложения в ряд Тейлора УУН (1) имеют следующий вид в конечных разностях для i - ой итерации:

(2)

где – вектор невязок независимых переменных; , – диагональная матрица и вектор поправок напряжений; – матрица Якоби.

Целью расчета является снижение до заданной точности компонент вектора . Если записать среднеквадратичную норму этого вектора , то можно вычислить минимум этой функции по параметру Т, являющемуся постоянным сомножителем компонент вектора U, т.е.

(3)

В точке минимума функции выполняется условие . Введем следующие обозначения:

,

,

.

Тогда после вычисления скалярных произведений векторов, согласно (3), и взятия производной получим кубическое уравнение

(4)

где

a , b , c - компоненты векторов А, B, C.

В результате решения уравнения (4) вычисляется параметр Т, который используется для вычисления вектора зависимых переменных на i - итерации по выражению

(5)

Данный метод выбора параметра Т, являющегося оптимальным шагом, позволяет значительно улучшить сходимость метода Ньютона и надежность получения решения, без существенного усложнения алгоритма. Этот подход распространен и на анализ УР ЭЭС, содержащих вставки и передачи постоянного тока.

В процессе расчета УУР учитываются ограничения по активной и реактивной мощности генерации. Остальные ограничения не учитываются, так как требуют привлечения оптимизационных методов. Учет же данных ограничений выполняется путем замены соответствующих уравнений для независимых переменных на уравнения тех зависимых переменных, по которым нарушены ограничения, т.е. сменой типов узлов (корректировкой базиса).

Для окончания расчета УР используется три критерия:

1) снижение нормы ниже заданной точности ;

2) ,

3) – в случае отсутствия сходимости.

Обычно принимается , , .

В рассматриваемой реализации метода возможен расчет УР одновременно в нескольких подсхемах ЭЭС (до десяти), на которые может разделиться исходная схема в случае выполнения каких-либо коммутаций, а также при разделении узлов. При выделении независимых подсхем в результате топологического анализа в них назначаются в качестве базисных узлы с наибольшей генерацией активной мощности, что можно изменить в режиме диалога. Итерационный процесс контролируется для каждой из независимых подсхем.

Кроме того, для расчетной схемы, а также для каждой из подсхем контролируется небаланс активной мощности базисного узла и вычисляется изменение частоты с соответствующей корректировкой активной мощности генерации и нагрузки по заданным частотным характеристикам. В отличие от способа учета статических характеристик нагрузки по напряжению через соответствующую модификацию диагональных элементов матрицы Якоби и вектор небалансов, потери на корону линий электропередачи могут быть вычислены, как с использованием традиционного подхода - через активную проводимость линии при П-образной схеме замещения, так и посредством полиномиальной характеристики с организацией дополнительного внешнего цикла, аналогичного циклу по частоте. Программа позволяет моделировать фазорегуляторы и трансформаторы с продольно-поперечным регулированием и нелинейной взаимосвязью между изменением отпаек трансформаторов.

Вышерассмотренный метод расчета УР имеет хорошую сходимость практически для любой конфигурации расчетной схемы, но в некоторых, особенно в тяжелых режимах, возможно возникновение несходимости итерационного процесса.

Большое значение для сходимости итерационного процесса имеет выбор начального приближения. Выбор начального приближения производится согласно приведенной ниже схеме.



Поэтому в случае возникновения не сходимости итерационного процесса, необходимо указание начальных приближений по напряжению, наиболее близких к данному режиму.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации