Расчёт режимов электросетей¶

В данном примере показано, как использовать приложение Расчёт режимов электросетей на примере энергосистемы, изображённой на рисунке:

Для ввода схемы в приложение и расчёта режима необходимо провести ряд последовательных действий.

1. Составление схемы замещения¶

Для корректного задания схемы в приложении стоит сначала составить схему замещения с нумерацией всех узлов. Нагрузки и генераторы задаются инжекцией мощности, воздушные линии (ВЛ) моделируются по Π-схеме замещения, автотрансформаторы (АТ) представляются по схеме «звезда» с промежуточным узлом и тремя ветвями, две из которых имеют коэффициенты трансформации, батареи статических конденсаторов (БСК) заменяются шунтом.

2. Расчёт параметров схемы замещения¶

Формулы для расчёта параметров схем замещения элементов энергосистемы.
ВЛ:
Активное сопротивление:
$R_л=r_0·L/n_ц$
Индуктивное сопротивление:
$X_л=x_0·L/n_ц$
Емкостная проводимость на землю:
$B_л=b_0·L·n_ц$
Расчёты сведены в таблицу:

Параметр\ВЛ	1-2	5-6	6-7	7-8	5-8
Марка провода	АС 400/51	АС 240/32	АС 240/32	АС 240/32	АС 240/32
$U_{ном}, кВ$	220	110	110	110	110
$r_0, Ом/км$	0.0730	0.118	0.118	0.118	0.118
$x_0, Ом/км$	0.42	0.405	0.405	0.405	0.405
$b_0, мкСм/км$	2.701	2.808	2.808	2.808	2.808
$L, км$	300	40	50	30	60
$n_ц$	2	1	1	1	1
$R_л, Ом$	10.95	4.72	5.9	3.54	7.08
$X_л, Ом$	63	16.2	20.25	12.15	24.3
$B_л, мкСм$	1620.6	112.32	140.4	84.24	168.48

АТ:
Активные сопротивления рассчитаны с учётом мощностей обмоток В:С:Н = 100%:100%:50%:

$R_{в}=R_{с}=\frac{ΔP_{кв-с}}{2·S_{ном}}·\frac{U_н^{2}}{S_{ном}}·\frac{1}{n_т}=\frac{0.430}{2·200}·\frac{230^{2}}{200}·\frac{1}{2}=0.142 Ом$
$R_{н}=2·R_{в}=0.284 Ом$

Пересчёт напряжений короткого замыкания:
$u_{кв}=0.5(u_{кв-с}+u_{кв-н}-u_{кс-н})=0.5(11+32-20)=11.5 \%$
$u_{кс}=0.5(u_{кв-с}-u_{кв-н}+u_{кс-н})=0.5(11-32+20)=-0.5 \%$
$u_{кн}=0.5(-u_{кв-с}+u_{кв-н}+u_{кс-н})=0.5(-11+32+20)=20.5 \%$
Поскольку $u_{кс}$ физически не может быть отрицательным, принимаем его равным нулю. Индуктивные сопротивления:
$X_{в}=\frac{u_{кв}}{100}·\frac{U_н^{2}}{S_{ном}}·\frac{1}{n_т}=\frac{11.5}{100}·\frac{230^{2}}{200}·\frac{1}{2}=15.208 Ом$
$X_{с}=\frac{0}{100}·\frac{230^{2}}{200}·\frac{1}{2}=0 Ом$
$X_{н}=\frac{u_{кн}}{100}·\frac{U_н^{2}}{S_{ном}}·\frac{1}{n_т}=\frac{20.5}{100}·\frac{230^{2}}{200}·\frac{1}{2}=27.111 Ом$
Активная и индуктивная проводимости ветви намагничивания АТ:
$G_{х}=\frac{P_х}{U_н^{2}}·n_т=\frac{0.125}{230^{2}}·2=4.725 мкСм$
$B_{х}=\frac{Q_х}{U_н^{2}}·n_т=\frac{1}{230^{2}}·2=37.807 мкСм$
Коэффициенты трансформации:
$k_{тв-н}=\frac{U_н}{U_в}=\frac{11}{230}=0.0478$
$k_{тв-с}=\frac{U_с}{U_в}=\frac{121}{230}=0.526$

БСК:
$B_{БСК}=\frac{Q_{БСК}}{U_{ном}^{2}}=\frac{7.2}{110^{2}}=595.041 мкСм$

3. Задание схемы в приложении¶

Для открытия приложения необходимо перейти в рабочее пространство Engee и в левом верхнем углу в разделе Приложения выбрать Расчёт режимов электросетей.

Для работы с приложением используются три вкладки с таблицами: Узлы, Ветви, Генераторы. При открытии приложения они будут пустые. Во всех трёх таблицах есть столбец номера строки N, его нужно заполнять при добавлении каждой строки.

Узлы¶

Начнём с задания узлов. Для добавления узла нужно выбирать вкладку Узлы и нажать кнопку Добавить строку.

Узел №1 является базисным узлом, для него необходимо задать номинальное напряжение, тип и добавить в этот узел генератор на вкладке Генераторы. У генератора настраиваются колонки номера узла N_узла = 1 и задаваемое напряжение Vзд = 230 кВ.
Узел №2 является нагрузочным, необходимо задать тип, номинальное напряжение и проводимость шунта поперечной ветви автотрансформатора. Активная и емкостная проводимости шунта задаются со знаком плюс, а индуктивная с минусом. По умолчанию на вкладке Узлы отсутствуют колонки для проводимости шунтов. Для добавления колонок необходимо нажать кнопку Настройка видимых колонок -> Колонки узлов -> G_ш, B_ш.

После добавления колонок вводим значения проводимостей, должно получиться как на рисунке:

Узел №3 также является нагрузочным, вводим тип и номинальное напряжение.
Узел №4 — для него задаются нагрузка, тип «генератор» и номинальное напряжение 10 кВ. Мощность нагрузки задаётся в столбцах Pн = 80 МВт и Qн = 40 Мвар. У генератора настраиваются колонки номера узла N_узла = 4, активной мощности Pг = 150 МВт, задаваемое напряжение Vзд = 10.5 кВ и пределы регулирования по реактивной мощности Qмакс = 100 Мвар и Qмин = -100 Мвар.
Узлы №5-8 - нагрузочные узлы, в узле №7 необходимо задать БСК в виде шунта.
В результате должны получиться такие таблицы Узлы и Генераторы:

Ветви¶

Перейдём к заданию ветвей. Ветви бывают двух типов: линия и трансформатор. Тип ветви определяется значением коэффициента трансформации: если К_т = 1 — это линия; если К_т ≠ 1 — трансформатор. Для добавления первой ветви необходимо перейти на вкладку Ветви и добавить строку. Ветви соединяют узлы, поэтому для всех ветвей нужно задать начальный и конечный узел.
Ветвь 1-2 — это ВЛ, для неё необходимо задать сопротивления и проводимость.
Ветвь 2-3 — это одна из ветвей АТ, не содержащая трансформатор — поэтому она задаётся аналогично ВЛ, без учёта ёмкостной проводимости.
Ветвь 3-4 — трансформаторная ветвь, нужно задать коэффициент трансформации.
Ветвь 3-5 — трансформаторная ветвь с нулевым индуктивным сопротивлением, для корректного расчёта необходимо задать индуктивное сопротивление 0,2 Ом.
Остальные ветви - это ВЛ, задаются по аналогии с ветвью 1-2. В результате должна получиться такая таблица ветвей:

На этом этап ввода данных завершён.

4. Расчёт режима¶

Для расчёта режима необходимо нажать кнопку Запустить расчёт. Если всё задано корректно, то в левом верхнем углу появится надпись Решение найдено, а в таблицах появятся рассчитанные значения напряжений и мощностей.

Результаты расчёта можно сохранить с помощью кнопки Сохранить файл с режимом.

В файловом браузере Engee появится директория с сохраненным файлом режима:

Для проверки правильности задания данных и расчёта режима сравним результаты с программой RastrWin. Результаты расчёта режима в RastrWin: Обратите внимание, что в приложении положительное направление мощности задано от шины к линии, а в RastrWin — от конца к началу. В результате знаки мощностей у ветвей могут различаться.

Выводы¶

В данном примере было показано, как рассчитать параметры элементов энергосистемы и выполнить расчёт установившегося режима с помощью приложения Расчёт режимов электросетей. Полученные результаты подтверждают корректность работы приложения и его соответствие расчётам, выполненным в программе RastrWin.