Материал взят с ресурса http://www.anares.ru

ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ПРОГРАММ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Беляков Ю.С., ктн.

Карельское РДУ

В настоящее время и в обозримом будущем расчеты токов короткого замыкания, а также других видов повреждений в электрических системах (неполнофазных режимов, коротких замыканий в неполнофазных режимах, двойных коротких замыканий и др.) производятся и будут производиться с помощью тех или иных видов ЭВМ (компьютеров) по соответствующим программам. Учитывая, что мощность, возможности вычислительной техники непрерывно растут, становится актуальным вопрос совершенствования тех программ, которые и осуществляют расчет всех упомянутых видов аварийных режимов электрических систем.

Следует заметить, что дискуссия о путях совершенствования этих программ периодически возникает, при этом, однако, основное внимание уделяется организационной части программ и в гораздо меньшей степени их содержательной части (если так можно выразится, энергетической, электротехнической части). Примером может служить дискуссия на страницах журнала «Электричество» [ 1 ] , [ 2 ] , причем авторы статьи в основном были согласны с такой постановкой вопроса. Петербургский энергетический институт повышения квалификации периодически проводил семинары работников энергосистем и некоторых проектных и энергетических институтов на эту же тему, отмечалась необходимость совершенствования программ, а также создание программ на основе использования фазных координат.

Можно считать, что комплекс программ расчета электрических режимов электрических систем является кибернетической моделью самой электрической системы [ 3 ] , тогда под моделированием следует понимать процесс получения расчетных данных и изучение поведения электрической системы. Из принятых положений следует, что основное, общее требование к программам должно заключаться в максимальном приближении к взаимно однозначному соответствию расчетных электрических величин и реальных электрических величин. Исходя из этого принципа необходимо оценивать существующие программы, результаты их использования и формулировать требования к программам нового поколения.

Первый вопрос – соединение в единый комплекс программ расчета нормального, предаварийного режима, расчета переходного процесса с программами расчета токов короткого замыкания. В [ 2 ] отмечалось влияние переходного процесса на поведение релейной защиты при наличии большой двигательной нагрузки. Ниже в таблице показано влияние нагрузки по линии электропередачи напряжением 220 кВ (рис. 1) на поведение дистанционной защиты при трехфазном коротком замыкании за трансформатором в узле 4. Из приведенных цифр следует вывод о большом влиянии предаварийного режима на величину сопротивления, измеряемого дистанционным органом, не учитывать которое нельзя. Вывод не новый, частные случаи влияния предшествующего режима описаны в [4] и в других источниках. Однако, соединение программ позволит избежать решения частных случаев.

Рис. 1. Параметры элементов схемы. S 1 – Е1=238 кВ, угол 45 град; S 2 – Е2=233 кВ, угол 5 град; ВЛ – удельные параметры, z =0.066+ j 0.396 Ома, у=2.75*10 -6 Сим.; Т – 63 МВА, uk =11.3%, 230/10.5 кВ.

Имеется еще целый ряд соображений, из которых следует необходимость учета предаварийного режима. Неполнофазный режим полностью определяется предшествующим ему режимом, следовательно, его расчет также должен быть построен на его основе. Короткое замыкание в неполнофазном режиме может произойти в любое время цикла ОАПВ, т.е должен быть учтен переходный процесс в цикле ОАПВ. Наконец, послеаварийный анализ поведения релейной защиты требует проведения расчетов в режимах максимально соответствующих тем, которые предшествовали аварии.

Второй вопрос касается представления любых групп соединения обмоток трансформаторов и автотрансформаторов. Практически это сводится к возможности ввода в программы комплексных коэффициентов трансформации. Программы расчета нормальных режимов и переходных процессов («Корона», «Космос» и др.) предусматривают такую возможность. Однако, программы расчетов режимов коротких замыканий, как правило, не позволяют вводить комплексные коэффициенты трансформации. Вместе с тем, необходимость их использования основывается на следующих соображениях. Во-первых, при коротких замыканиях за трансформатором или автотрансформатором на стороне низшего напряжения, где обмотки соединены в треугольник, не потребуется дополнительного и довольно сложного исследования поведения дистанционной защиты, установленной на линиях [ 5 ] , поскольку токи, напряжения и сопротивления со стороны высшего напряжения будут соответствовать реальным токам, напряжениям и сопротивлениям. Во вторых, появится возможность рассчитывать короткие замыкания в автотрансформаторах с регулировочными трансформаторами, осуществляющими поперечное или смешанное регулирование по схемам замещения в виде полных многоугольников, ветви которых содержат комплексные коэффициенты трансформации [ 6 ] .

Третий вопрос затрагивает отказ от традиционных схем замещения и представление параметров всех элементов электрической системы в унифицированном виде. Подробно этот вопрос рассмотрен в [ 7 ] . Основная идея заключается в переброске решения всех рутинных задач на программу с сохранением за расчетчиком постановки задачи расчета короткого замыкания и анализа результатов расчета. С этой целью все элементы электрической системы представляются в унифицированном виде, т.е. в виде многополюсников с параметрами узловых проводимостей ( Y параметров многополюсника). При этом отпадает необходимость поиска путей представления в виде схемы замещения линии электропередачи, автотрансформатора, в том числе с регулировочными трансформаторами в нейтрали, и т.д. Следует при этом учесть, что новые виды симметрирующих трансформаторов, используемых для электротяги на переменном токе, вообще не имеют традиционной схемы замещения и допускают их представление только в виде многополюсника. Метод симметричных составляющих допускает построение программ на основе многополюсниеов, но особый эффект о будет при составлении программ на основе метода фазных координат, который позволяет сделать еще один шаг в направлении приближения соответствия модели электрической системы самой системе. Эффективность использования фазных координат показана в различной литературе, частности в [ 8 ] , где, в частности, показана связь с координатами симметричных составляющих.

Наконец, желательно в программы ввести расчет вторичных электрических величин через комплексные коэффициенты трансформации, что окажет положительное влияние на расчеты параметров релейной защиты и автоматики и значительно упростит расчеты.

В целом следует выразить надежду, что реализация в новых программах расчета токов короткого замыкания предложенных принципов их построения позволит повысить степень соответвтвия расчетных электрических величин реальным, а следовательно будет способствовать повышению эффективности действий релейной защиты и автоматики.

ЛИТЕРАТУРА

•  Быстров В.П., Кимельман Л.Б. О разработке комплекса программ расчета токов короткого замыкания.- Электричество, 1988 № 8.

•  Беляков Ю.С. Отклик на статью Быстрова В.П. и Кимельмана Л.Б. «О разработке комплекса программ расчета токов короткого замыкания», опубликованную в журнале Электричество, 1988, №8.- Электричество, 1989, № 12. Там де ответ авторов.

•  Веников В.А., Суханов О.А. Кибернетические модели электрических систем.- М.: Энергоиздат,1982.

•  Фабрикант В.Л. Дистанционная защита.- М.: Высшая школа, 1978.

•  Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей.- М.- Л.: Госэнергоиздат, 1957.

•  Беляков Ю.С. Схемы замещения автотрансформаторов с регулировочными трансформаторами- Электричество, 1988, №5..

•  Беляков Ю.С. Методика расчета параметров электрической сети, представленной многополюсниками.- Электричество,1994, № 2.

•  Висящев A . Н. Качество электрической энергии и электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах. Часть первая.- Иркутск, 1997.

НАЗАД