Источник: CADmaster » CADmaster №1(36) 2007 (январь-март) » Электротехника
Автор: Михалева О.Е.
Проектирование электроэнергетических систем, являющихся системами кибернетического типа, должно учитывать основные свойства таких систем: большое многообразие свойств и состояний, множество функционально разнообразных, но работающих в едином режиме элементов, сложность и разнообразие структуры и режимов работы, многовариантность развития и т. п. Программный комплекс EnergyCS позволяет выполнять на единой информационной модели электроэнергетической системы как расчеты установившихся режимов, так и расчеты токов короткого замыкания. Кроме того, в процессе эксплуатации на той же модели могут проводиться расчеты потерь электрической энергии
Введение Проектирование электроэнергетических систем, являющихся системами кибернетического типа, должно учитывать основные свойства таких систем: большое многообразие свойств и состояний, множество функционально разнообразных, но работающих в едином режиме элементов, сложность и разнообразие структуры и режимов работы, многовариантность развития и т. п. При этом проектировщикам приходится выполнять большое число расчетов установившихся режимов (УР) для проверки допустимости принятых решений как по условиям загрузки элементов электрических сетей, так и по возможностям регулирования потокораспределения и уровней напряжения. Кроме того, на основе моделирования установившихся режимов выполняются расчеты токов короткого замыкания (ТКЗ) для выбора и проверки оборудования по условиям термической и динамической стойкости и для проектирования релейной защиты и автоматики. Поэтому организации, занимающиеся проектированием развития электроэнергетических систем, широко используют различные программы для расчетов УР. Основными требованиями к таким программам являются высокая точность и адекватность расчетов, надежность получения результата при высокой производительности выполнения расчетов. В настоящее время к этим требованиям добавилось еще одно: возможность визуализации результатов расчетов и их автоматизированного анализа.+ В основе расчета УР лежит решение системы нелинейных уравнений большой размерности, что само по себе представляет большую сложность. Решение таких систем уравнений выполняется численными итерационными методами, при этом возникают проблемы сходимости и однозначности решения. Практически все проблемы сходимости так или иначе связаны с корректностью задания исходных данных. При большом объеме данных, которые необходимо ввести для расчета, велика вероятность совершения ошибки, что может привести к расходящемуся итерационному процессу. Другой причиной может оказаться несоответствие заданных нагрузок пропускным способностям элементов электрической сети, что для больших электроэнергетических систем далеко не очевидно. Решить проблему ошибок при вводе данных позволяет использование в качестве исходных данных первичных документов (паспортные данные оборудования, протяженность, марка проводов и вид опор линий электропередачи и т. п.) для элементов электрических сетей и автоматизация определения расчетных параметров их схем замещения. Первичные данные оборудования могут заноситься в электронный справочник и использоваться всеми модулями программного комплекса.+ Все эти проблемы решены в программном комплексе EnergyCS, который позволяет выполнять на единой информационной модели электроэнергетической системы как расчеты установившихся режимов, так и расчеты токов короткого замыкания. Кроме того, в процессе эксплуатации на той же модели могут проводиться расчеты потерь электрической энергии. Для решения этих задач соответственно предназначены модули EnergyCS UR, EnergyCS TKZ и EnergyCS Potery. Они являются самостоятельными программами и могут работать независимо, но используют одну и ту же расчетную модель сети. Дополнительная информация, необходимая для каждого из модулей, сохраняется в модели, однако никак не влияет на работу с этими данными других модулей. В основу работы всех модулей положен единый интерфейс и базовый расчет установившихся режимов.
Опыт применения Программный комплекс EnergyCS и его отдельные модули успешно используются в ряде проектных и эксплуатирующих организаций. К настоящему времени имеется опыт применения программного комплекса EnergyCS для расчета установившихся режимов и потерь электроэнергии в энергосистеме, расчетная модель которой содержит более 16 000 узлов и свыше 17 500 ветвей. Эта модель включает схему с участками сети от шин 220 кВ системообразующей сети до шин 0,4 кВ трансформаторных подстанций распределительных сетей. Визуально вся расчетная модель разбита на системообразующую часть, где представлены подстанции с высшим напряжением 220-110-35 кВ, и множество распределительных сетей, отходящих от шин 6-10 кВ этих подстанций, каждая из которых изображена на отдельной подсхеме, но при этом остается частью единой системы и может работать в едином режиме.
Заключение Применение программного комплекса EnergyCS на этапе проектирования электрических сетей различного назначения позволяет достаточно быстро сформировать расчетную модель — трудозатраты на создание модели с использованием объектного моделирования окупаются значительным сокращением времени проведения множества расчетов как установившихся режимов, так и токов короткого замыкания. Кроме того, расчетная модель может быть передана заказчику вместе с проектной документацией. В этом случае заказчик получает не только документы, обосновывающие проектные решения, но и готовую информационную модель проектируемой сети, которая может использоваться при решении задач эксплуатации. Например, при принятии решений о возможных последствиях оперативных переключений, анализе последствий аварийных повреждений, оперативном анализе потерь мощности и технических потерь электрической энергии. Такой подход в полной мере соответствует принципам, положенным в основу CALS-технологии.