Донецкий национальный технический университет

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ДЛЯ ВЫБОРА УСТАВОК УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ.

     Для точной настройки систем управления, автоматики и защиты требуется постоянный контроль за изменением параметров схемы для наиболее рационального выбора уставок. С этой целью необходим расчет установившихся и аварийных режимов сети (например, режима перегрузки, короткого замыкания в различных точках схемы).

     Для реализации этих расчетов существует ряд программ. В основном они все имеют жесткую структуру. Главным в данной работе является алгоритм автоматического формирования матрицы соединений схемы. Эта матрица содержит информацию о графе сети. Для наглядности в нее можно также ввести и основные параметры схемы.

     В разработанном алгоритме производится расчет стационарных и переходных режимов электроэнергетических систем, в состав которых входят генераторы, линии электропередачи, трансформаторы, автотрансформаторы, двигательная и стационарная нагрузка. Задача реализована с помощью программного пакета MathCad , а также в программе, разработанной на кафедре «Электрические станции» ДонНТУ.

     В основу метода положен метод контурных токов. Рассмотрим алгоритм решения поставленной задачи на простом примере:

     Рисунок 1 – Схема электрической сети.

     Сопротивления нагрузок представлены в виде нелинейных зависимостей от напряжений или токов. Также обеспечивается возможность учета взаимоиндуктивности между ветвями.

     Матрица соединений формируется из графа схемы и имеет вид, показанный на рис.2. Она играет ключевую роль в формировании всех необходимых матриц для решения поставленной задачи. В 1-ом столбце матрицы указывается узел начала ветви, во 2-ом – узел конца ветви.

     Рисунок 2 – Матрица соединений.

     Основные формулы метода контурных токов:

o составляется матрица сопротивлений ветвей и вычисляется матрица контурных сопротивлений:

     где - матрица главных контуров;

o вектор контурных ЭДС:

     где - вектор-столбец ЭДС ветвей;

o вектор контурных токов:

      где - источники тока, представленные в виде эквивалентных ЭДС.

      Представление решаемых нелинейных уравнений относительно проводимостей и сопротивлений практически во всех случаях обеспечивает сходимость решения при использовании метода простой итерации вместо используемых обычно метода Ньютона или градиентного метода. В предложенном методе коррекция нелинейных сопротивлений нагрузок производится на каждом шаге расчета.

      Разработанный алгоритм внедряется в учебный процесс и может представить интерес для проектных и эксплуатационных организаций. Особенно удобно и наглядно работает программа, так как ее сервисная часть хорошо адаптирована для широкого практического использования.