Техническая постановка задачи расчета установившегося режима

Будем рассматривать сложнозамкнутые сети, т.е. самый общий случай (есть замкнутые контуры или два и более источника питания). Рассмотрим наиболее часто встречающийся и наиболее простой случай, когда при расчетах установившихся режимов считаются известными (заданными):

1. Конфигурация системы.

2. Параметры системы: , , kT для линий, трансформаторов. Для их расчета должны быть известны каталожные данные элементов системы: сечения, длины линий, расстояния между проводами, паспортные данные трансформаторов.

3. Независимые параметры режима:

3.1. Для генераторных узлов они задаются одним из трех способов:

3.1.1. Постоянные активная мощность и модуль напряжения

; , а также пределы изменения реактивной мощности . Такие узлы называются опорными или балансирующими по реактивной мощности.

3.1.2. Постоянные активная и реактивная мощности

; .

3.1.3. Постоянные модуль и фаза напряжения , .

По крайней мере, но не всегда, это один узел, балансирующий по P, Q и базисный по напряжению.

Балансирующие генераторные узлы соответствуют электростанциям, участвующим в регулировании частоты, т.е. принимающим на себя небалансы активной мощности и поддерживающим при этом постоянную частоту в системе. Введение одного или нескольких балансирующих узлов соответствует допущению о том, что частота в системе постоянна. Если снять это ограничение, получим другую, более сложную задачу расчета режима, которая в нашем курсе не рассматривается.

3.2. Для нагрузочных узлов независимые параметры режима задаются одним из трех способов:

3.2.1.1. Постоянная по величине мощность - при расчете нормальных режимов. Это равносильно тому, что в узле задан нелинейный источник тока или нелинейное сопротивление .

3.2.1.2. Статические характеристики нагрузки по напряжению - при расчете послеаварийного установившегося режима, когда напряжение в узлах значительно отличается от номинального.

3.2.2. Случайными величинами или процессами .

Таким образом, для сети с n+1 узлом задаются 2n+1 независимых параметров режима.

При расчете установившегося режима подлежат определению:

1. Для генераторных узлов типа 3.1.1. с заданными ; — реактивные мощности и фазовые углы векторов напряжений по отношению к вектору напряжения в базисном узле или .

2. Для генераторных узлов типа 3.1.2 с заданными — , т.е. модули и фазовые углы комплексов напряжений или их действительные и мнимые составляющие и .

3. Для балансирующего генераторного узла, совпадающего с базисным — мощности .

4. Для нагрузочных узлов — модули и фазовые углы напряжений или и .

5. Токи ветвей (токораспределение) , , модули и фазы комплексов токов.

6. Мощности в начале и конце каждой ветви , (находится потокораспределение) и потери мощности в системе.

В такой последовательности находят параметры режима, если для расчета установившегося режима используется метод узловых напряжений.


Схемы замещения системы

 

Расчеты установившихся режимов СЭС выполняются применительно к их схемам замещения. Схемы замещения являются своего рода математическим инструментом инженера, поскольку на их основе создается математическая модель системы. Схема замещения – это совокупность элементов электрической цепи: источников ЭДС, источников тока; активных, индуктивных и емкостных сопротивлений.

Чтобы получить схему замещения системы, каждый её элемент: линия, трансформатор, генератор, нагрузка — представляются своей схемой замещения. Схемы замещения отдельных элементов соединяются между собой в той же последовательности, что и в реальной схеме системы, т.о. схема замещения системы для расчета установившегося режима представляет собой электрическую цепь, и расчет установившегося режима сводится к расчету электрической цепи методами, известными из курса ТОЭ: законов Кирхгофа, узловых напряжений, контурных токов, другими методами.

Однако имеются особенности и трудности, рассматриваемые ниже.

В курсе рассматриваются расчеты симметричных установившихся режимов (есть еще несимметричные) системы трехфазного синусоидального переменного тока. В этом случае параметры режима и параметры системы выражаются комплексными числами. При этом схемы замещения составляются на одну фазу с нейтралью. Но при расчетах режима рассчитывают:

· мощность трех фаз в МВ А, МВт, Мвар;

· фазный ток в кА;

· междуфазное (линейное) напряжение ,

в кВ, а фазы в градусах или радианах.

Существуют различные виды схем замещения системы, различающиеся способами представления в них генераторов и нагрузок. Схема замещения системы представляет собой нелинейную электрическую цепь. Математическим описанием установившегося режима электрической системы являются уравнения состояния нелинейной электрической цепи. Важная проблема при составлении схем замещения состоит в необходимости учета того, что электрическая система содержит сети различных напряжений. Способы представления генераторных и нагрузочных узлов в схемах замещения при расчетах установившихся режимов даны таблице.

 

 

Первый способ Генератор   Генератор вводится в схему замещения источником ЭДС и индуктивным сопротивлением, вид которых определяется типом АРВ.   Егф xг Нагрузка (нагрузочный узел) потребителя электрической энергии вводится последовательно включенными rнги xнг. Из треугольника сопротивлений: (1) Из треугольника мощностей: Тогда согласно (1) Это нелинейное сопротивление, т.к. зависит от квадрата неизвестного напряжения. Второй способ — параллельно включенные проводимости.  
Второй способ Генератор вводится нелинейным источником тока, называемым задающим током , SГ со знаком «+». — более простое обозначение задающего тока. Нагрузка также представляется задающим током Для нагрузочных узлов вводится со знаком «-». Проще:

 

 

Выбор варианта схемы замещения определяется целями расчета и исходными данными. При расчетах установившихся режимов чаще всего предпочтение отдают второму способу, когда генераторы электростанций и нагрузки подстанций представляются задающими токами, поскольку схемы замещения содержат в этом случае меньшее число ветвей и контуров.