Автоматизация расчетов режимов работы электрической части подстанций

Аннотация

Рассмотрено применение САПР для создания проекта реконструкции реального энергообъекта Донбасса. Описана реализация данного проекта, включая этапы: расчет токов короткого замыкания и выбор основного электротехнического оборудования

Ключевые слова: САПР, энергообъект, расчет токов короткого замыкания, выбор оборудования.

Введение

В мире происходит постоянное обновление и усовершенствование коммутационного и силового оборудования на энергообъектах. В связи с этим появляется необходимость реконструкции существующих объектов. Уже давно существует тенденция автоматизации проектных расчетов, которые уменьшают трудоемкость и затраты времени. Подобные системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют выполнять все необходимые расчеты, формировать выходную документацию, визуализировать отдельные технические процессы и модели. Однако, далеко не каждая САПР позволяет произвести весь процесс проектирования, начиная от построения схемы и заканчивая формирования выходной документации.

Цель исследования

Создать проект реконструкции реального энергообъекта Донбасса с использованием САПР.

Материал и методы

На кафедре «Электрические станции» ДонНТУ для расчета переходных режимов работы электроустановок была создана программа «CAD_Electric_2018»[1-2]. В качестве платформы разработки была принят графический редактор AutoCAD.

На базе САПР была создана расчетная схема высоковольтной подстанции и проведен анализ режимов ее работы. Высоковольтная часть схемы (рис. 1) была сформирована с помощью созданных в САПР графических блоков с набором параметров. Приняты следующие условные обозначения: С – энергосистема, АТ – автотрансформатор, ТСН – трансформатор собственных нужд, СШ – система шин, ГЩУ – главный щит управления, К – расчетная точка короткого замыкания.

Для обеспечения коммутаций и подключения секций 0.4 кВ к ТСН, были созданы с помощью встроенного в AutoCAD редактора блоков следующее оборудование: коммутирующийся блок разъединителей (рис. 2), коммутирующийся блок автоматов.

Согласно оперативной схеме подстанции ОРУ 110 кВ, а вместе с ним и системы, были разбиты на две части (шиносоединительный выключатель отключен). ОРУ 220 и 330 кВ не разбиваются по условиям текущего режима. ОРУ 35 кВ также разбито на 2 части.

Расчет токов КЗ выполняется с использованием метода узловых потенциалов в матричной форме представления данных. Для проверки устройств РЗА по чувствительности в САПР [3] предусмотрен расчет токов двухфазных КЗ в минимальном режиме.

Результаты исследования.

Была создана символьная база данных коммутационного оборудования в электронной таблице Excel [4]. Для исследуемой высоковольтной подстанции были выполнены расчеты симметричных трехфазных КЗ в максимальном режиме работы подстанции и с их помощью проверено установленное коммутационное оборудование, а также оборудование, рекомендуемое для реконструкции. Примеры сводной таблицы расчета токов КЗ на рисунке 3.

Кроме того, были выполнены расчеты двухфазных КЗ в минимальном режиме работы подстанции, позволяющие дать оценку работоспособности установленных на подстанции устройств релейной защиты по их коэффициентам чувствительности.

Выводы

• Создана электронная расчетная схема распределительных устройств и системы собственных нужд подстанции, позволяющая моделировать переходные процессы в максимальных и минимальных режимах работы подстанции, изменяя ее топологию имитацией переключения коммутационных аппаратов.
• Для максимальных режимов работы подстанции выполнены расчеты токов КЗ, по которым проведена проверка основного коммутационного и измерительного оборудования всех классов напряжения, показавшая допустимость его дальнейшей эксплуатации.

Список использованной литературы

1. Павлюков, В. А. Учебная САПР электрической части станций и подстанций : учеб. пособие / В. А. Павлюков, С. Н. Ткаченко, А. В. Коваленко. - Харьков : ФЛП Панов А Н., 2016. - 124 с.
2. Официальный сайт CAD Electric Education.
3. Павлюков, В. А. Моделирование минимальных режимов работы электроустановок в УСАПР / В. А. Павлюков, А. В. Коваленко, С. А. Носач // Инновационные перспективы Донбасса: материалы IV Международной научно-практической конференции. Секция Перспективы развития электротехнических, электромеханических и энергосберегающих систем, 23 мая 2018 г., г. Донецк. Т. 2. – Донецк: ДонНТУ, 2018. – С. 12-15.
4. Павлюков, В. А. Применение САПР для учебного проектирования распредустройств электростанций и подстанций / В. А. Павлюков, С. Н. Ткаченко, А. В. Коваленко // Актуальные проблемы электроэнергетики сборник научно-технических статей: посвящается 80-летию со дня рождения проф. С. В. Хватова. Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева; Образовательно-научный институт электроэнергетики. 2018.– С. 273-278.