Математическое моделирование расчетов электромагнитных переходных режимов в сложных ЭЭС
Введение
Под электроэнергетической системой понимают электрическую часть единой энергетической системы, представляющую собой совокупность элементов, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения и потребления электрической энергии [1] . На рис. 1.1 представлена принципиальная схема относительно простой электроэнергетической системы.
Работа электроэнергетических систем (ЭЭС) и сетей характеризуется их режимами, отражающими с помощью параметров режимов их состояние в любой момент времени или на некотором интервале времени. Под режимом работы ЭЭС понимают совокупность процессов, происходящих в системе и определяющих в любой момент времени состояние параметров режима. К параметрам режима ЭЭС относятся напряжения в узлах сети, токи и потоки мощности в участках, токи и мощности в узлах, потери активной мощности.
Три основных вида режимов работы ЭЭС: – нормальные установившиеся режимы; – послеаварийный; – переходный. В нормальном и послеаварийном
Содержание
Введение................................................................................................................. 4
1. Базовые аспекты моделирования электромагнитных переходных процессов в ЭЭС.......... 8
1.1 Фазные координаты в расчетах режимов электрических систем ............. 1 2
1.2 Моделирование режимов энергосистемы.................................................... 1 5
2. Математическое моделирование режимов коротких замыканий в ЭЭС.... 2 7
2.1 Анализ уравнений установившихся режимов......................................... . ... 2 7
2.2 Решение систем нелинейных уравнений методом Ньютона................ .. ... 3 4
2.3 Анализ уравнений переходных режимов .................................................... 3 9
3. Анализ результатов моделирования и расчета режимов КЗ ........................ 4 2
3. 1 Расчет симметричного трехфазного КЗ............................................ . .......... 4 3
3. 2 Расчет несимметричных КЗ .......................................................................... 55
Заключение ........................................................................................................... 68
Список используемых источников................................................................. .. .. 69
Приложение А…………………………………………………………………… 72
Список используем ых источников
1. Анализ аварий и несчастных случаев со смертельным исходом на энергоустановках организаций, подконтрольных органам Ростехнадзора, за 10 мес. 2020г. – 2020
2. Управление мощными энергообьеденениями / под редакцией С.А.Совалова-М.:Энергоатомизат, 1985
3. А.С. Гусев, И.Л. Плодистый Универсальная математическая модель силовых трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов Томский политтехнический университет номер:2(22) 2013
4. Хеминг Р.В. Численные методы:Пер.с англ.-М.: Наука 1968
5.Витасек Э., Прагер М. Численные процессы решения дифференциальных уравнения Пер.с англ. М.: Мир.1969
6. Холл Дж., Уатт Дж. Современные численны.е мто.ды решения обыкновен н ых дифф е ренциальных уравнений: Пер. с англ. / Под ред. А.Д. Горбунова. – М.: Мир, 1979.
7. Погосян Т.А. Погрешность расчетов электромеханических переходных процессов в эл. Системах // Электричество.-1984
8. Вержбицкий В.М. Численные методы( мат. Анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения). – М.: Высшая школа 2001
9. Вайнштейн Р.А, Математический модели Элементов Электроэнергетических систем в расчетах установившихся режимов и переходных процессов / Р.А. Ванштейн, Н.В. Коломиец – Томск 2010
10. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989.
11. Венников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах / В.А. Венников.-М.:Высшая школа, 1985
12. Идельчик В.И. Расчеты и оптимизация режимов электрических сетей и систем / В.И. Идельчик.-М.:Энергоатомиздат,1988
13.Арзамасцев Д.А., Бартоломей П.И. Расчет и анализ установившехся режимов больших энергетических систем Ч.1. 1974
14. Чернин А.Б. Вычисление электрических величин и поведение релейной защиты при неполофазных режимах в электрических системах М.-Л: Госэнергоиздат 1963 .
15. Чернин А.Б. Лосев С.Б. Основы вычисления электрических величин для релейной защиты при сложных повреждениях в электрических системах.
16.
Систематическое применение фазных координат для расчетов режимов ЭЭС начато в работах Лаутона [16], С.Б. Лосева, А.Б. Чернина [14, 15], А.П. Бермана [17]. Лаутоном предложено преобразование модели однофазного трансформатора без намагничивающей ветви, фактически сводящееся к синтезу решетчатой схемы замещения по уравнениям связи входных и выходных величин. Модели трехфазных трансформаторов получены путем соответствующего соединения нескольких однофазных моделей. С.Б. Лосевым и А.Б. Черниным использованы более совершенные полносвязные решетчатые схемы однофазных трансформаторов с учетом ветви намагничивания, а модели трехфазных трансформаторов организованы по тому же принципу соединения однофазных трансформаторов [17]. Недостаток такого подхода очевиден: при соединении обмоток трехфазного трансформатора в звезду группа однофазных трансформаторов резко отличается от трехфазного способностью передавать нулевую последовательность напряжений. Кроме того, возникают сложности алгоритмического порядка при формировании моделей трехфазных трансформаторов сложных конструкций, например, фазоповоротных и симметрирующих [18].
При проектировании и эксплуатации ЭЭС возникает множество задач, связанных, к примеру, с расчетами режимов несимметричных режимов. Как правило, задачи этого типа решаются с применением метода симметричных составляющих, требующего индивидуального подхода в каждом конкретном случае. К таким же задачам относятся расчеты режимов ЭЭС, имеющих линии электропередачи с расщепленными проводами и грозозащитными тросами; сюда примыкают и задачи определения наводимых напряжений на смежные линии со стороны высоковольтных или сильноточных ЛЭП. Следует отметить, что расчеты режимов трехфаз