УДК 621.312

СПОСОБ УЧЕТА КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ В РАСЧЕТАХ НА ПЭВМ СЕТЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Павлюков В.А., Заболотный И.П., Хассан

В низковольтных сетях переменного и постоянного тока напряжением ниже 1 кВ сопротивления коммутационных аппаратов (КА) (выключателей, разъединителей, автоматов и др.) соизмеримы с сопротивлениями других элементов схемы и протяженных токопроводов и согласно нормативным материалам [1, 2] требуется их учет при выполнении расчетов режимных параметров. При этом каждый КА, находящийся во включенном положении, должен вводиться в расчетную схему ветвью с сопротивлением, равным переходному сопротивлению силовых контактов и сопротивлению катушки расцепителя в автоматах. При автоматизированной обработке ветвь КА, как правило, не объединяется с другими ветвями и включается между двумя узлами расчетной схемы. В высоковольтных сетях напряжением 1 кВ и выше сопротивления КА малы по сравнению с другими элементами сети (генераторами, трансформаторами, линиями электропередач) и в расчетах режимов ими пренебрегают. Однако, при автоматизированном формировании моделей сложных электрических сетей выключатели вводятся в них для выполнении многовариантных расчетов различных режимов работы сети: номинальных, ремонтных, аварийных, послеаварийных и специальных таких как, например, работа генераторов ТЭС на сбалансированную нагрузку и др. Согласно [3] каждый КА представляется в модели сети в виде отдельной ветви, включенной между двумя узлами и имеющей сопротивление либо намного меньше сопротивлений остальных элементов сети при включенном положении КА, либо гораздо больше при его отключенном состоянии. При таком подходе возможны сбои в работе программы из-за нарушения численной устойчивости. В [4] моделирование КА осуществляется с помощью специального приема теории комбинаторной топологии, заключающегося в объединении двух узлов схемы, связанных включенным КА. При этом требует переформирование матриц узловых проводимостей и задающих токов и введения специальных согласующих векторов. .В практика эксплуатации электрических систем или электроустановок наибольшее распространение получили оперативные схемы, включающие все схемообразующие и защитные КА. Для электроустановок напряжением 110 кВ и выше в схемах их распределительных устройств насчитывается десятки и даже сотни КА. Применение пакета программ AutoCad для моделирования на ЭВМ режимов электрических систем [5] открывает широкие возможности по моделированию и управлению электроустановок, в том числе и по полноте учета КА, а также по имитации их переключений. Но применение при этом описанных выше методов учета КА приводит к необоснованному возрастанию размеров указанных выше матриц и векторов, что ведет к перерасходу оперативной памяти ЭВМ и увеличению времени их обработки. Кроме того в матрице Yu появляются особые строки и узлы для узлов, связанных только с КА. Пример такого узла показан на рисунке 1. Все ненулевые элементы этих строк и столбцов содержат величинами проводимостей, намного превышающие проводимости элементов схемы, не относящихся к КА. Применение методов расчета по [3] безусловно приводит к плохой обусловленности матрицы и их нельзя применять в этом случае. Реализация алгоритма исключения таких особых строк и ветвей матрицы Yu по [4] проблематична из–за большого количества КА и сложных их взаимосвязей между собой. В основу предлагаемого метода учета КА положен принцип предварительного формирования электрических узлов, включающих КА, что исключает их представление, как ветвей расчетной схемы замещения. Размеры рассматриваемых выше матриц и векторов при таком подходе оказываются значительно меньшими, что улучшает вычислительные характеристики программы и исключает проблему сходимости расчетов. Алгоритм предварительного формирования узлов основан на применении приема встречных ссылок, широко применяемом при обработке информации в вычислительной технике [6]. Ссылка рассматриваемого КА на другой устанавливается в том случае, если они связаны последовательно между собой электрической связью с нулевым сопротивлением и к этой связи не подключается больше никаких элементов или токопроводов схемы. Указанными ссылками снабжаются оба КА, что определяет встречность ссылки. Применение указанного принципа вызвано применяемой в AutoCad спонтанной последовательностью обработки графических элементов. Примером таких связей могут быть следующие пары КА рисунка 1: 25SD59 и 25D59; 25D59 и 25G59. Их применение позволяет исключить из рисунка два узла схемы: 1 и 2. Если же связь образуется более чем двумя КА или другими элементами схемы , она превращается в обычный узел. Примером такого узла является секция 25S4 рисунка 1. Составные узлы….