>
Источник: http://www.cdu.elektra.ru/RZA/tezis2004/004_barabanov.pdf
КОМПЛЕКС ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ «ТКЗ-МЭИ»
к.т.н. Ю.А. Барабанов МЭИ (ТУ)
Область использования: сети 0.4 – 1150 кВ произвольной конфигурации, включая станции и
подстанции.
Функции:
- справочно-информационная система по схеме сети и силовому оборудованию;
- расчеты нагрузочных режимов;
- расчеты режимов короткого замыкания;
- расчеты потерь активной мощности;
- расчеты термической стойкости грозозащитного троса воздушной линии электропередачи.
Программное обеспечение включает графический редактор и расчетные модули, комплектуемые под
требуемый набор функций.
Графический редактор (интерфейс пользователя) обеспечивает ввод схемы сети в графическом виде,
ввод каталожных данных на силовое оборудование, управление расчетами, отображение и
документирование результатов расчета и информации о сети. Графический редактор выполнен в
стандарте Windows и включает все сервисные функции, характерные для этой системы.
Изображение схемы сети ведется путем размещения на экране монитора элементов сети, взятых из
графического каталога элементов, и проведения между ними соединительных линий связи. Меню
каталога элементов включает все типовые элементы сетей от 0.4 до 1150 кВ. В состав элементов
включены коммутационные аппараты (выключатели, разъединители), изменение состояния (включить,
отключить) которых доступно пользователю. Кроме того, возможен ввод измерительных
трансформаторов тока и напряжения, а также комплектов релейной защиты с их подключением к
измерительным трансформаторам и выключателям. Объем сети не ограничен.
Каждый элемент сети сопровождается типовой таблицей каталожных параметров в объеме,
необходимом для проведения расчетов его сопротивления по всем последовательностям. Для силовых
трансформаторов предусмотрен учет рабочего положения РПН, схем соединения обмоток и режимов
заземления нейтралей. Воздушные линии электропередачи могут быть заданы как удельными
параметрами [Ом/км], так и схемой подвески фазных проводов и грозозащитного троса на опоре.
Дополнительно указываются тип фазных проводов и грозозащитного троса. Расчет удельных параметров
в этом случае проводится программно. Таблицы данных на эквивалентные питающие системы содержат
три набора данных, соответствующих максимальному, минимальному или текущему (промежуточному)
режиму работы системы. Выбор участвующего в работе набора данных проводится с учетом заданного
пользователем режима систем. Комплекс программного обеспечения содержит встроенные электронные
каталоги на силовое оборудование. Таблицы данных могут заполняться как непосредственно
пользователем построчно, так и путем копирования из встроенного электронного каталога на
оборудование. Дополнительно предусмотрено тиражирование (копирование) на схеме сети отдельных
элементов или заданного пользователем фрагмента схемы. При этом копируются и таблицы данных.
Коридоры сближенных воздушных линий электропередачи, имеющих взаимоиндукцию по нулевой
последовательности, задаются в виде графического изображения трасс с указанием точек входа и выхода
из коридора по длине линии (в километрах) и расстояния между линиями (в метрах). Любая линия может
входить в коридор частично, а также на разных участках входить в разные коридоры. Разбиение на
участки линий, входящих в коридор фрагментами или входящих в разные коридоры, проводится
программно. Также программно выполняется расчет взаимоиндукции линий на каждом участке. Каждый
коридор может включать до 20 линий разного уровня напряжения, число коридоров не ограничено.
Управление расчетами осуществляется путем выбора режима расчета: нагрузочные режимы,
короткие замыкания, потери и указанием в каких элементах необходим расчет токов и напряжений или
для какой части сети проводится расчет потерь. При необходимости на схеме сети размещается точка КЗ
с вводом вида КЗ и сочетания замкнувшихся фаз. Точка КЗ может быть размещена на выводах элементов
или внутри воздушной и кабельной линии. В последнем случае дополнительно задается положение точки
КЗ – расстояние в километрах от одного из выводов линии. Число точек КЗ и элементов, в которых
замеряется ток, в одном задании не ограничено.
Для выполнения многовариантных расчетов, например, с целью поиска экстремальных режимов сети
с максимальными или минимальными значениями электрических величин, предоставлены следующие
возможности:
- управление выключателями (включить / отключить), за счет чего изменяется конфигурация схемы
сети;
- изменение рабочего положения РПН произвольного числа трансформаторов;
- изменение режима эквивалентных питающих систем (максимум / минимум / текущий).
Программа имеет средства аварийного хранения данных о сети, контроля достоверности результатов
расчета и корректности действий пользователя. При аварийном отключении питания компьютера все
имеющиеся на текущий момент данные будут сохранены на жестком диске. В ходе проведения расчетов
контролируется достоверность данных, содержащихся в таблицах данных на оборудование, по критерию
выхода каталожного параметра за допустимые пределы. При необходимости пользователю поступает
информация о выходе параметра за допустимые пределы. При характерных ошибках пользователя в ходе
формирования задания на расчет, например, не заданы точки КЗ или не заказаны элементы, в которых
необходим расчет электрических величин, пользователю будут даны рекомендации о дальнейших
действиях, а функционирование программы не будет прервано.
В результате расчета выдаются таблицы комплексных значений токов и напряжений всех
последовательностей, а также полных фазных величин всех фаз для точки КЗ и элементов, в которых
пользователь заказал расчет. При расчете полных фазных величин учитываются схемы и группы
соединения обмоток силовых трансформаторов. По желанию пользователя выдается информация о
входных сопротивлениях всех последовательностей по отношению к точке КЗ. Все величины приведены
к номинальному напряжению элемента, в котором заказан расчет. Для трансформаторных элементов
сторону приведения указывает пользователь, допустимо заказать расчет со всех сторон трансформатора.
Имеется система управления результатами расчетов. Любой результат может быть распечатан, сохранен
в файле, ранее сохраненные результаты могут быть отображены на любом этапе работы, что позволяет
сопоставить результаты, полученные в различных режимам работы сети. Кроме того, результаты расчета
могут быть транспортированы во внешние программы, например, Excel.
Графический редактор хранит не ограниченное число схем, каждая из которых имеет индивидуальное
имя. Набранная в редакторе схема хранится в доступном пользователю файле. Предусмотрено
управление файловой структурой схем, которое позволяет сохранять схемы на внешних носителях,
загружать схемы с внешних носителей, в том числе и схемы, полученные от других пользователей, а
также тиражировать схемы. Это позволяет, например, хранить несколько вариантов одной схемы:
базовый вариант и дополнительные варианты, отличающиеся от базового режимом (состояние
выключателей, положение РПН и т.п.). Графическое изображение схем и таблицы данных на силовое
оборудование могут быть распечатаны.
Имеется подробная встроенная инструкция по эксплуатации. Работа с программой не требует
специальной подготовки, самостоятельное получение навыков работы занимает примерно один рабочий
день. Никакая предварительная подготовка данных по схеме сети не требуется. Кодировка схемы сети
(нумерация узлов), построение схем замещения отдельных последовательностей, развязка коридоров
воздушных линий произвольной конфигурации и расчет сопротивлений элементов схем замещения
выполняется программно, автоматически.
Расчеты нагрузочных режимов. Нагрузка сети может быть задана в виде синхронных и асинхронных
двигателей, а также в виде обобщенной нагрузки, которая может включать, в числе прочих,
двигательную нагрузку. Для сетей 0,4 – 10 кВ может быть введена несимметричная, например,
однофазная нагрузка. Дополнительно, возможно моделирование нагрузочных перетоков в элементах
сети путем фазового сдвига ЭДС для произвольного числа эквивалентных систем.
Расчеты выполняются для установившегося нагрузочного режима, когда все двигатели имеют
номинальные обороты, и для режима запуска нагрузки, когда заданная часть двигателей находится в
заторможенном состоянии, а обобщенная нагрузка находится в режиме запуска с заданным
пользователем коэффициентом самозапуска. Пользователь имеет возможность выбора части
двигательной нагрузки, находящейся в рассчитываемом режиме в условиях запуска, что позволяет
провести моделирование, например, режима, возникающего после АПВ или АВР.
Расчеты коротких замыканий проводятся для начального момента КЗ, когда учитывается подпитка
точки КЗ двигательной и обобщенной нагрузкой, и для установившегося режима КЗ, когда двигатели
заторможены. Модель генератора учитывает состояние АРВ для заданного момента времени с учетом
электрической удаленности генератора от точки КЗ.
Рассчитываются трехфазные и междуфазные КЗ, а для сети с заземленной нейтралью дополнительно
однофазные и двухфазные КЗ на землю. В точке КЗ может быть введено переходное сопротивление.
Точка КЗ может быть расположена внутри воздушной или кабельной линии на произвольном расстоянии
от выводов линии.
Расчеты потерь в заданном фрагменте сети или всей сети проводятся для установившегося
нагрузочного режима. Необходимый фрагмент сети выделяется пользователем фоном при формировании
задания на расчет.
Расчет термической стойкости грозозащитного троса проводится для ВЛ с напряжением от 110 кВ
и выше, имеющей заземленные грозозащитные тросы (ГТ). Решаются следующие задачи:
- расчет тока в ГТ при однофазных и двухфазных КЗ на землю;
- снимается характеристика времени отключения КЗ с учетом времени срабатывания токовых защит
нулевой последовательности, времени отключения выключателя, при необходимости – с учетом
времени действия УРОВ выключателя;
- расчет термического воздействия тока в ГТ с учетом времени отключения КЗ.
Расчет выполняется в цикле с автоматическим перемещением точки КЗ в заданных пределах внутри
ВЛ. Использование версии наиболее эффективно при проведении расчетов для ГТ, имеющих встроенные
волоконно-оптические каналы связи.
Дополнительная информация. Комплекс программного обеспечения успешно эксплуатируется в
значительном числе организаций (проектные институты, службы эксплуатации релейной защиты
преимущественно сетей 0.4-35 кВ, промышленные предприятия). Закончена разработка программной
модели релейной защиты сетей 6-35 кВ, позволяющая провести анализ функционирования релейной
защиты в нагрузочных режимах (отстройка от самозапуска) и режимах КЗ (проверка чувствительности
защит, согласование смежных защит, удовлетворение требований к трансформаторам тока).
Анализируются защиты со схемами как на постоянном, так и переменном оперативном токе.
>