ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ГИБКИХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
Маслов С. И.
Современный этап развития электроэнергетических систем (ЭЭС) характеризуется внедрением технологий управляемых гибких электропередач переменного тока ( Flexible AC Transmission – FACTS ) [1].В Украине технология FACTS пока еще не получила распространения.
Известно, что устройства FACTS обеспечивают регулирование напряжения, управление потоками мощности, демпфирование колебаний параметров режима, ограничение значений токов короткого замыкания, стабилизацию мощности. Устройства FACTS могут выполнять одну или несколько указанных функций, а могут быть многофункциональными. Технология FACTS открывает новые возможности для управления ЭЭС, так как обеспечивает регулирование взаимосвязанных параметров, включая сопротивления, токи, напряжения, углы фазовых сдвигов, затухание колебаний на разных частотах и др., которые определяют функционирование элементов ЭЭС.
Поэтапная установка устройств с разными функциями сопровождается взаимным влиянием устройств и требует решения задачи минимизации нежелательного взаимовлияния различных FACTS . Кроме того, изменение режима ЭЭС, в свою очередь, требует коррекции настроек устройств. Нелинейности элементов ЭЭС, неопределенности различного типа, в том числе и связанные с аварийными ситуациями затрудняют задачу согласованного управления.
Целью статьи является исследование математических моделей типичных устройств и создание обобщенной модели FACTS для управления режимами ЭЭС.
В сложнозамкнутых сетях применение данных устройств позволяет функционировать ЛЭП в режимах, близких к пределу термической стойкости, а также уменьшить уравнительные токи. С учетом этого, устройства могут действовать как источники или потребители реактивной мощности, регуляторы напряжения, устройства продольной компенсации или вольтодобавочные трансформаторы. Применение современных систем управления дает им ряд преимуществ в обеспечение динамической устойчивости. В частности, данное устройство позволяет уменьшать колебания частоты, поддерживать заданный уровень напряжения и контролировать распределение мощности. Кроме того, FACTS могут выполнять функции ограничителя тока короткого замыкания.
Как известно, в сложной электрической сети распределение мощности определяется законами Кирхгофа. Обычно при этом активное сопротивление значительно меньше реактивного сопротивления. С учетом этого активная и реактивная мощности, передаваемые по линии, соединяющей узлы 1 и 2, могут быть найдены по следующим известным выражениям
где U 1 и U 2 – напряжения на шинах 1 и 2 соответственно; X 12 – реактивное сопротивление линии между шинами; ? 12 – угол между векторами напряжений U 1 и U 2 .
Моделирование режима линий с устройством FACTS может осуществляться изменением сопротивления линии, угла между векторами напряжений, параметров ветви проводимости, подключаемой между узлом и землей. На рис. 1 приведена структурная схема обобщенной модели FACTS .
При моделировании режимов ЭЭС используются следующие уравнения, связывающие напряжения в узлах i , i +1 и токи ветвях связи элементов ЭЭС устройством FACTS :
,
где f 1. f 2, f 3 – функции, задающие воздействия устройств FACTS .
Учитывая необходимость адаптации как моделей элементов ЭЭС, так и модели устройств к текущему состоянию ЭЭС и цели управления в качестве базовой модели взят многополюсник [2].
На рис.2 приведен алгоритм программного обеспечения (ПО) для моделирования установившихся режимов (УР) гибких ЛЭП. Блок 2 используется для выбора, коррекции или создания графического изображения электрической сети, расчет режима которой выполняется с помощью последующих блоков алгоритма. В блоке 3 реализуется база данных, состоящая из графической части (изображения электрических сетей, библиотеки графических образов элементов электрических сетей) и символьной части (таблицы с каталожными данными элементов электрических систем).
Блок 4 реализует формирование графа соединений элементов электрической сети с учетом состояния коммутационных аппаратов и устройств FACTS , расчет параметров схем замещения по данным символьной базы данных и, при необходимости определения место расположения устройства продольной компенсации УПК на основе оценки неоднородности замкнутой электрической сети. Блок 5 необходим для задания функций задания условий работы FACTS . Далее выполняется моделирование УР (блок 6), проверка окончания расчетов (блок 8), хранение результатов (блок 8).
Перечень ссылок
1. Hingorani N.G., Gyugyi L. Understanding FACTS: Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. IEE Press, 2000.
2. Беляков Ю.С. Методика расчета параметров электрической сети, представленной многополюсниками // Электричество. – 1994. - № 2.
© ДонНТУ 2008 Маслов