Метод встречного регулирования напряжения 2 страница

Рис.3.2.– Схема одной подстанции в формате коммутационной схемы

Основным элементом СIМ является схема, с помощью которой описывается информационная модель объекта. Схема является формальным определением модели.

Схему распределительного устройства ЭС во всех вариантах принять – Одна рабочая секционированная выключателем система шин (без трансформаторов). Со стороны ЭС дополнительно подходит одна ЛЭП. На ПС 1, ПС 2, ПС 3 принять по два трансформатора с низшим напряжением 10кВ.

Рис.3.3.– Схемы взаимного расположения

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

СТО 56947007-29.240.30.010-2008ФСК ЕЭС

Номер варианта - 25

Номер схемы -1в

Номинальное высшее напряжение - 35кВ

РУ ПС1 «9 – Одна рабочая секционированная выключателем система шин»

РУ ПС2 «3Н-Блок (линия трансформатор) с выключателем»

РУ ПС3 «4Н-Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии»

ЭС «9 - Одна рабочая секционированная выключателем система шин (без трансформаторов)»

Число цепей:

Л1 – 2

Л2 – 1

Л3 – 2

Схемы подстанций представлены в приложении 1.

ХОД РАБОТЫ

Используя СТО 56947007-29.240.30.010-2008 ФСК ЕЭС необходимо составить схему соединения подстанций. Соединение производится согласно номеру схемы

На рисунке 3.3 представлены схемы подстанций.

Составленные схемы подстанции необходимо внести в ПВК RastrWin .

Разберем ввод схемы в программу на примере РУ ПС3 , для других подстанции принцип создания схем аналогичен.

Запустим RastrWin и создадим новый файл – Режим (Файлы Новый Режим.rg2 Ок).

Схема в программе описывается вводимыми узлами, ветвями и их параметрами.

Откроем вкладки Узлы и Ветви.

(Открыть – Узлы – Узлы)

Рис.3.4.– Узлы

Функция узлов заключается в отображении всех одиночных элементов схем подстанции, таких как генератор, нагрузка, СШ.

(Открыть – Ветви – Ветви)

Рис3.5.– Ветви

Ветви служат для соединения узлов и в зависимости от вводимых параметров (активного сопротивления, коэффициента трансформации) представляются выключателем, трансформатором, ЛЭП.

Для РУ ПС3 необходимо отобразить 3-сборные шины ,2-трансофрматора и 2-отходящие ЛЭП.

Во вкладке узлы задается Нагрузка или Генерация. Для этого необходимо задать номер, а также название узла (минимальным параметром для всех узлов является номинальное напряжение Uном)

Если задается мощность генерации, то к сборным шинам с помощью выключателя присоединяется генератор, если задается нагрузка – присоединяется нагрузка

Далее во вкладке узлы необходимо добавить еще 2 Сборные Шины, а так же для примера одну отходящую нагрузку.

В итоге во вкладке узлы, для проектируемого РУ ПС3 находится 4 элемента, один из элементов должен быть балансирующим. Параметры, генерация и нагрузка, а так же номинальное напряжение задается в зависимости от исходных данных.

Для создания СШ графы генерации и нагрузки оставить пустыми (Рис.3.6)

Рис.3.6 – Создание СШ

Для того чтобы к СШ было присоединение источника и генерации энергии необходимо задать нужные параметры.

Переходим во вкладку ветви

Необходимо указать соединение между узлами. Далее для установки ветви между узлами нужно обозначить начало и конец узла в зависимости от направления потока. Автоматически отобразится название ветви, к примеру (СШ ПС3-нагр1)

В зависимости от типа соединения необходимо задать параметры.

При установке Трансформатора пишется коэффициент трансформации (Рис 3.7).

Рис.3.7.– Создание трансформатора

Для установки выключателя графы R и (Кт/r) оставляем пустыми

Рис.3.8.– Создание Выключателя

Если же соединение выполняется в виде ЛЭП в колонке активного или реактивного сопротивления нужно указать заданную величину (Рис.3.9)

Рис.3.9.– Создание ЛЭП

В итоге получается схема РУ ПС 3. Чтобы построить схему в ПВК RastrWin нужно выполнить следующие действия (Рис.3.10.)

(Расчеты – Выполнить – Подстанции – Создать коммутационную схему)

Рис.3.10– Коммутационная схема РУ ПС3

Также с помощью Панели инструментов можно внести в схему разъединители, которые не имеют каких либо параметров и являются чисто коммутационными устройствами (создают видимый разрыв).

Построение остальных РУ ПС выполняется аналогичным образом в тех же окнах Узлы и Ветви.

Все получившиеся ветви и узлы (Рис.3.11 и Рис.3.12)

Рис.3.11.– Все узлы коммутационной схемы

Рис.3.12.– Все ветви коммутационной схемы

После внесения всех параметров необходимо создать коммутационную схему (Расчеты – Выполнить – Подстанции – Создать коммутационную схему).

Коммутационная модель представлена на (Рис.3.13)

Рис.3.13. – Коммутационная модель соединения всех подстанции

При задании параметров таких как напряжение, генерируемая и потребляемая мощность, сопротивление и проводимость ЛЭП, коэффициент трансформации и т.д. можно получить потокораспределение в ЛЭП.

ВЫВОДЫ

Современный уровень развития энергосистем, управление технологическими режимами работы объектов электроэнергетики, сопровождение вывода в ремонт объектов электросетевого хозяйства, а также ввода их после ремонта, необходимость обеспечения высокого уровня надежности функционирования энергосистемы требуют более развернутого представления расчетной модели энергосистем путем формирования коммутационных схем распределительных устройств электрических станций и подстанций. Наличие коммутационного слоя значительно расширяет возможности и, одновременно, упрощает процедуры, выполняемые при изменении конфигурации расчетной модели электрической сети. В результате выполнения лабораторной работы закрепляются теоретические навыки по разработке однолинейных схеме подстанций, вырабатываются практические навыки по подготовке коммутационных схем в ПВК RastrWin 3

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ.

1. Что такое СIМ модель?

2. Назначение и применение СIМ моделей в энергетике?

3. Основные схемы РУ ВН, применяемые при двух подходящих ЛЭП и двух трансформаторах на ПС?

4. Схема РУ ВН, применяемая при двух подходящих ЛЭП и одном трансформаторе на ПС?

5. Основные схемы РУ ВН , применяемые при пяти и более подходящих ЛЭП?

6. Основные схемы РУ ВН, применяемые при одной подходящей ЛЭП?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ ПЕРЕТОКОВ МОЩНОСТИ В ЛИНИЯХ

Цель работы:Нахождение максимальных перетоков мощности в линиях.

ЗАДАНИЕ

Для обобщённой схемы, приведённой на рисунке 4 и по параметрам, приведёнными на рисунке 4.1, 4.2 выполнить следующее:

1. Ввести параметры узлов и ветвей.

2. Смоделировать заданную сеть в RastrWin 3 для расчёта установившегося режима.

3. Собрать схему сети в нормальном режиме и отключением ЛЭП, трансформаторов смоделировать аварийный режим.

4. В ПВК RastrWin 3 создать графическую схему.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для составления схемы указаны на рисунке 4.

Сапроново Маргаритовка Мазаново Белоярово Красноярово

Рис.4.1. – Расчётная схема сети

ХОД РАБОТЫ

Запустим Rastrwin и создадим новый файл динамика (Файлы Новый Режим Ок).

Затем заполним данные для узлов (Открыть Узлы). Зададим номера узлов, номинальные напряжения (в кВ) и наименования.

Рис.4.2. – Параметры узлов

Зададим данные для ветвей (Открыть Ветви).

Для этого укажем номера начала и конца ветви (удобно использовать выпадающий список с узлами). Задаем сопротивления и коэффициенты трансформации.

Рис.4.3. – Параметры ветвей

Параметры схемы для текущей задачи заданы.

Далее был рассчитан установившийся режим (Режим F5). При правильно заданных параметрах режим сходится, и в таблице протокола выводятся следующие данные.

Рис.4.4. – Таблица протокола

Ит – номер итерации;

Мах.неб. – значение и номер узла для максимального небаланса мощности (P или Q);

>V – максимальная величина и номер узла для превышения напряжения по отношению к номинальному – (номmax);

<V – то же самое для снижения напряжения по отношению к номинальному;

Угол – значение и номер линии для максимального разворота угла (в градусах).

В ПВК RastrWin 3 создадим графическую схему. Создадим новый файл графика (Файлы Новый Графика Ок). Воспроизведем графическую схему с помощью «Ввод». (Рисунок 4.5)

Метод направленного поиска

Методы направленного поиска основаны на последовательном приближении значений независимых переменных к оптимальному значению. Точка в пространстве независимых переменных все время смещается в направлении улучшения значения функции цели. Методы направленного поиска приводят к оптимальному варианту сравнительно быстро, однако при этом обычно находится только локальный оптимум. В многоэкстремальных задачах для поиска глобального оптимума используются различные комбинации методов направленного перебора со случайным поиском. Например, можно случайным перебором выбрать ряд исходных точек, равномерно распределенных в области поиска, и из каждой исходной точки достигнуть локального экстремума. Наилучший из них может считаться решением задачи.

Для определения максимальных перетоков мощности рассмотрим ветвь 16-2 и относящиеся к ней оборудование (понижающий трансформатор 220/10)

Известно что при номинальной нагрузке значение тока в обмотке ВН трансформатора ,I_вн = 241 А, а в обмотке НН , I_нн = 5366 А. Необходимо поочередно отключая различные ветви энергосистемы выяснить максимальный переток мощности и влияние его на оборудование .

Произведем несколько отключений различных ветвей и посмотрим, как изменяется контролируемые параметры.

При выводе в ремонт оборудования ветви 2-17(или его аварийной остановки) ветвь 2-16 должна передать количество энергии требующиеся Нагрузки 1. Токи выросли в 2 раза, что неблагоприятно сказывается на работе оборудования, однако входит в предел допустимых токов.

Далее были произведены следующие отключения ветвей:

20-10, 16-3, 4-3, 8-3, 5-4, 14-15, 3-14, 1-16, 1-17, 17-2 .

Рис.4.5. – Графическая схема

Входе проведенных отключений были установлены зависимости мощности, протекающей через рассматриваемую ветвь, а так же ток на основном оборудовании этой ветви. Исходя из основных принципов метода направленного поиска, было установлено, что максимальный переток мощности наблюдается при отключении смежных линии.

Метод утяжеления

При утяжелении режима производится расчет серии установившихся режимов при изменении параметров в соответствии с заданной траекторией утяжеления. Критерием нахождения предельного режима является сходимость расчета режима. Дополнительным критерием нахождения предельного режима может служить достижение экстремума (максимума или минимума) по отмеченным контролируемым величинам (мощности по сечениям, потерям, напряжениями и т.д.). Выполняется для определения предельных перетоков мощности по сечениям (наборам линий, без которых сеть разделяется на два несвязных района). Для расчета используется процедура, называемая утяжелением режима, и заключающаяся в следующем:

- задается множество узлов, в которых будет осуществляться изменение параметров режима (изменение нагрузки, генерации, модуля напряжения для регулируемых узлов, угла напряжения для балансирующих узлов), со значениями их приращений. Это множество называется траекторией утяжеления;

- проводится серия расчетов режимов при последовательном изменении утяжеляемых параметров на заданную величину;

- при аварийном окончании одного из расчетов осуществляется возврат к последнему из сбалансированных режимов, и следующее приращение выполняется на величину в два раза меньшую предыдущей (деление шага пополам)

Последняя процедура повторяется до тех пор, пока не будет достигнут предельный режим с заданной точностью.

Для задания узлов, в которых осуществляется изменение параметров, может использоваться траектория по районам. В этом случае прирост мощности разбивается по узлам района пропорционально их доле в нагрузке района.

ХОД РАБОТЫ

1) Необходимо задать параметры утяжеления:

(Расчеты Параметры Утяжеление)

Рис.4.6. – Утяжеление

Открывается окно утяжеление. Здесь можно задать основные параметры:

Тип утяжеления, максимально число итерации, шаг и остальные параметры которые довольно ясно представлены в данном окне. Перед началом работы необходимо в графе «Формировать писание контрольной величины (КВ)» изменить параметр «Да» на параметр «нет» тем самым мы отменяем автоматическое формирование КВ и переводим в режим ручного управления.

Рис.4.7. –Параметры для расчета «Утяжеления»

2)Производим открытие рабочих окон

Нажимаем (Открыть Контрольные величины Описание), а так же

(Открыть Контрольные величины начения )

Рис.4.8. –Контрольные величины

Открываем следующее рабочее окно:

(Открыть Траектория Приращения _узлы)

Рис.4.9. –Траектория

3) Для того, чтобы рассчитать максимальные переток мощности на ветви, необходимо выполнить утяжеление (Поочередный расчет серии установившихся режимов с постоянным отягощением сети)

Например постоянно изменяя мощность нагрузки до того момента пока состояние сети не станет критическим.

Необходимо задать КВ-параметры, которые будут изменяться и контролироваться в течении всего режима утяжеления

Рис.4.10. –Добавление в К

В нашей работе мы будем следить за изменением Pн в узле 2 ,Qн в узле 2 , мощностью передаваемой по ветви 16-2, а так же Pг в узле 1 и Qг в узле 1.

Рис.4.11.–Описания

При помощи вкладки Приращения -Узлы мы можем указать параметр которым мы будем изменять состояние сети в данном случае с каждым новым режимом будем изменить Pн и Qн в узле 2 , то есть изменяя параметры нагрузки мы будем следить за тем как ведет себя энергосистема а так же линии питающие нагрузку и оборудование расположенное на этих линиях.

Рис.4.12. –«Приращения-Узлы»

4) Все необходимые данные и параметры введены, теперь можно начинать режим утяжеления. (На рабочей панели нажать кнопку «Начать утяжеление», изображенной в виде гири)

Рис.4.13.–«Утяжеления»

Программа автоматически начнет расчет серии установившихся режимов с» последовательным отягощением параметров сети. Далее во вкладке «Значения» появляются результаты расчета утяжеления.

Рис.4.14.–«Значения»

5) Максимальное количество итерации (шагов) было задано 100, однако расчет утяжеления был закончен на 73 шаге (Это видно из протокола на рисунке 4.1.5)

Дело в том, что нельзя бесконечно повышать параметры нагрузки существуют предельные параметры работы, как ЛЭП так и основного оборудования.

Постепенно нагружая систему, мы пришли к тому, что расчетный угол напряжения (Delta) превысил допустимое значение, тем самым вызвав в энергосистеме недопустимый режим, то есть на 73 шаге установившийся режим разошелся

6) Для составления общей картины изменения состояния сети от нагрузки составим графики :(Расчеты КВ График)

Рис.4.15.– Контрольные величины

Далее необходимо выбрать оси, то есть можно построить любые зависимости КВ как друг от друга, так и от шага

Рис.4.16.– Оси графика

После выбора осей график автоматически построится и откроет новую вкладку « График»

Рис.4.17.– График

7) По результатам расчета видно, что максимальный переток для ветви 2-16 составляет 157 МВт (в том месте, где прервался процесс утяжеления).

ВНИМАНИЕ!!! После процесса утяжеления для начала нового утяжеления необходимо вернуть первоначальные исходные данные узлов, так как процесс утяжеления постепенно меняет эти параметры до конца итерации или срыва режима, поэтому если сразу нажать повторно процесс утяжеления расчет не будет произведен, так как начальными денными является данные прошлого утяжеления

Рис.4.18.– Значения

Рис.4.19.– Графическая схема

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВОЙ ЗАГРУЗКИ ЛЭП И ТРАНСФОРМАТОРОВ

Цель работы:Определение токовой загрузки ЛЭП и трансформаторов

ЗАДАНИЕ

Для обобщённой схемы, приведённой на рисунке 1.1 и по параметрам, приведёнными на рисунке 1.2, 1.3 выполнить следующее:

Ввести параметры узлов и ветвей.

Определить допустимые токи на оборудовании и токи в зависимости от температуры.

Составить график зависимости тока от температуры.

Произвести необходимые расчеты.

Исходные данные

Исходные данные для составления схемы указаны на рисунке 5.1

СапроновоМаргаритовкаМазановоБелоярово Красноярово

Рис. 5.1.– Расчётная схема сети

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

Оборудование расположенное на ЛЭП имеет свои номинальные токи , превышение значения которых пагубно сказывается на работе оборудования. Если токи превышают номинальные величины (длительного времени) то трансформатор или линия должны быть отключены. Так же существует зависимость тока оборудования от температуры. При увеличении температуры расчетный ток уменьшается, а при снижении наоборот. Итоговый расчетным током оборудования является ток значение которого меньше.

ХОД РАБОТЫ

1) Запустим Rastrwin и создадим новый файл режим (Файлы Новый Режим Ок).

Рис.5.2.– Параметры узлов

Зададим данные для ветвей (Открыть Ветви).

Рис.5.3.– Параметры ветвей

Параметры схемы для текущей задачи заданы.

2) Для выполнения расчетов необходимо открыть следующие рабочие области:

Открываем (Открыть Ветви Токовая загрузка ЛЭП ).

Рис.5.4.– Токовая загрузка ЛЭП

Открываем (Открыть Ветви Токовая загрузка трансформаторов).

Рис.5.5.– Токовая загрузка трансформаторов

Открываем (Открыть Ветви График_Iдоп_от_Т)

Рис.5.6.– График Iдоп от Т

Рабочая область токовая загрузка ЛЭП:

При открытии данной области программа автоматически вбивает начальные параметры ЛЭП (Начало, конец , ток)

Рабочая область выглядит следующим образом:

Рис.5.7.– Токовая загрузка ЛЭП

В таблицу Токовая загрузка ЛЭП вводятся:

N_I(t) – номер зависимости допустимого тока от температуры;

I_доп_25 – допустимый ток при температуре 25 °С (номинальный равен единице в о.е.);

I_доп_обор – допустимый ток оборудования (не зависит от температуры), задается опционально;

Тс – температура для ветви;

Расчетные величины:

I_доп_расч – расчетный допустимый ток;

I/I_доп(%) – расчетная токовая загрузка.

Далее необходимо задать зависимость допустимого тока от температуры в рабочем поле график Iдоп от Т. В данной области можно задать любую зависимость тока от температуры.

Выполняется следующим образом : задается несколько значений температуры и соответствующие им значения допустимых токов, чем больше значений задается , тем точнее будет функция:

Iдоп=f(Tc)

Для каждой ЛЭП можно задать собственную зависимость. В данном примере рассматриваются 2 функции.

Рис.5.8.– График Iдоп от Т

В рабочем поле «токовая загрузка ЛЭП» задаем температуру(Тс) ,номер зависимости тока (N_I(t)) и допустимый ток по температуре ( Iдоп_25), а также допустимы ток оборудования ( Iдоп_обор).

Расчет допустимого тока от температуры осуществляется при вызове функции Расчеты – Доп.ток от T.

Рис.5.9.– Расчет тока

Рис. 5.10.– Расчет Iдоп от Т

Температура в таблице используется, если не задана температура (Вет-ви Района Территории Объединения), поле Аварийная нагрузка (%) – если допустимый ток рассчитывается с учетом заданной аварийной перегрузки в процентах. Поле Выборка задает выборку ветвей, по которой пересчитывается допустимый ток.

После нажатия кнопки ОК программа автоматически определяет допустимы ток на оборудовании (Iдоп_расч) и отношение протекающего о тока к току допустимому расчётному (I/Iдоп_расч) в прецедентном соотношении. Рассмотрим как программа выбирает допустимый расчётный ток: из 2 значений (допустимый ток от температуры и допустимый ток оборудования) программа выбирает наименьшее значение причем ток допустимый от температуры вычисляется в соответствии с ранее заданной функцией, например ветвь 1-16 допустимый ток составляет 530 но так как температура задана 15 градусов программа выполняет вычисление тока при данной температуре