автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.02, диссертация на тему:Математическое моделирование и диагностика сложной несимметрии в задачах повышения надежности схем и режимов энергосистемы Иордании

Институт проблем моделирования в энергетике HAH Украины

г 5 ОД РГБ ОД

На правах рукописи

• 0 й^ 1395 - з янв 1996

Хазим Ад ель Салим Эль-Немри

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ДИАГНОСТИКА СЛОЖНОЙ НЕСИММЕТРИИ В ЗАДАЧАХ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СХЕМ И РЕЖИМОВ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ИОРДАНИИ

Специальность 05.13.02 - математическое моделирование в научных

исследованиях

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев 1995

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Харьковском государственном

политехническом университете

Научный руководитель -Официальные оппоненты -

Ведущая организация -

к.т.н., доцент Веприк Ю.Н.

д.т.н., профессор Плющ Ю.А. к.т.н., доцент Жуков И.В.

ОАО "Укрэнергосетъпроект" (г.Харьков)

Защита диссертации состоится <JU(J3<2fuks\396 года в f^fчасов на заседании специализированного Совета Д 01.91.01 Института проблем моделирования в энергетике HAH Украины (252680-ГСП, Киев-164, ул. Генерала Наумова, 15).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем моделирования в энергетике HAH Украины.

Автореферат разослан "ЯЛ "ge^ajfax- 1995 г.

Ученый секретарь специализированного Совета,

к.т.н. LJS '' Семагина Э.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Последние годы характеризуются интенсивным развитием электроэнергетики Иордании. Процесс объединения разрозненных мелких энергосистем, принадлежащих отдельным электрокомпаниям, завершился созданием государственной организации "Иорданское электрическое управление" (ИЭУ). Сформирована основная системообразующая сеть напряжением 132 кВ, сооружена и в ближайшее время будет введена в эксплуатацию первая ВЛ 400 кВ длиной 325 км, вкладываются средства в сооружение межсистемных связей с энергосистемами Египта и Сирии. Объединение энергосистем повышает надежность электроснабжения потребителей, увеличивает маневренность системы, позволяет более рационально использовать их генерирующие мощности и уменьшить резерв мощности в системе.

Однако объединение энергосистем имеет не только положительные последствия. С объединением энергосистем увеличивается число генераторов, линий и других элементов, одновременно включенных в работу. В связи с этим увеличивается и вероятность случаев одновременных повреждений нескольких элементов системы - одновременных несимметричных коротких замыканий в разных точках, коротких замыканий в неполнофазных режимах и т.д. Наряду с кратковременными аварийными несимметричными режимами вполне реальным становится существование и длительных эксплуатационных несимметричных режимов с одним или несколькими источниками несимметрии. Так, при повреждениях на ВЛ 400 кВ одним из средств обеспечения надежности электроснабжения является использование неполнофазных режимов этой электропередачи, так как других ВЛ такого класса напряжения пока еще нет, а пропускная способность шунтирующей сети 132 кВ недостаточна. При длительных неполнофазных режимах ВЛ 400 кВ, наличии несимметричных нагрузок и других источников несимметрии вполне вероятна возможность возникновения сложной несимметрии как в аварийных, так и в эксплуатационных режимах.

Несимметрию режимов все с большим основанием приходится считать одним из характерных свойств системы. Внедрение устройств однофазного отключения, ОАПВ, использование неполнофазных режимов ВЛ, наличие несимметричных нагрузок - все это вместе с развитием и усложнением энергосистемы Иордании ведет к тому, что вероятность возникновения несимметричных (кратковременных и длительных, с простой и сложной несимметрией) режимов возрастает, и возрастает, следовательно, необходимость их исследования.

Цель диссертационной работы. Целью диссертационной работы является развитие методов математического моделирования стационарных режимов энергосистем на основе комплексного, системного подхода, разработка обобщенной математической модели электрических систем в симметричных и несимметричных режимах, исследование сложных несимметричных режимов энергосистемы Иордании и разработка рекомендаций по их симметрированию.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Выполнен модульный анализ специализированных математических моделей и алгоритмов, показана возможность их унификации и объединения в единой обобщенной, комплексной модели.

2. Разработана обобщенная математическая модель электрических систем, позволяющая на единой базе данных выполнять исследования любых стационарных режимов - симметричных и несимметричных, с простой и сложной несимметрией.

3. Разработаны алгоритмы и программы, реализующие обобщенную математическую модель электрических систем в стационарных режимах на основе узловых уравнений с матрицами блочной структуры для однофазного эквивалента сети и в фазных координатах.

4. Средствами разработанного программного комплекса выполнено исследование сложных несимметричных эксплуатационных режимов Иорданской энергосистемы, выявлена степень влияния имеющих место в системе источников несимметрии на параметры режима и качество электроэнергии.

5. Разработаны методика использования несимметрично включенных шунтирующих реакторов для симметрирования режима системы с неполнофазной ВЛ СВН и алгоритм определения их параметров по параметрам режима сети в фазных величинах.

Методы исследования. Математическое моделирование симметричных и несимметричных режимов в работе выполнено на основе линейных и нелинейных узловых уравнений для однофазного эквивалента сети и в фазных величинах с применением методов линейной алгебры, теории графов и связных списков, метода Ньютона-Рафсона и методов учета слабой заполненности матриц, распространенных на матрицы блочной структуры.

Научная новцзвд. В диссертационной работе реализован комплексный, системный подход к задаче математического моделирования электрических систем в стационарных режимах;

разработана и реализована в виде программного комплекса обобщенная математическая модель электрических систем, позволяющая на единой информационной, математической, алгоритмической ос-

нове моделировать и исследовать любые стационарные режимы электрических систем - нормальные и аварийные, симметричные и несимметричные, с простой и сложной несимметрией;

разработаны методы расчета симметричных и несимметричных режимов электрических сетей, основанные на использовании унифицированных узловых уравнений для однофазного эквивалента сети и в фазных координатах с матрицами блочной структуры и раздельной обработкой топологической и компонентной информации;

разработан метод двойной блочной факторизации для решения узловых уравнений электрической сети с матрицами блочной структуры;

предложен способ симметрирования неполнофазных режимов В Л СВН, основанный на использовании несимметрично включенных шунтирующих реакторов и разработан алгоритм определения их параметров по параметрам несимметричного режима ВЛ в фазных координатах.

Основные положения работы, которые выносятся на защиту:

- комплексный, системный подход к задаче математического моделирования режимов работы электрических систем;

- принципы построения комплексной, обобщенной математической модели электрических систем в стационарных режимах;

- блочные модификации линейных и нелинейных узловых уравнений трехфазных электрических сетей и метод двойной блочной факторизации для решения узловых уравнений с матрицами блочной структуры на всех уровнях моделирования;

- методика и алгоритмы математического моделирования простых и сложных несимметричных режимов электрических систем на основе узловых уравнений в фазных координатах с использованием раздельной обработки топологической и компонентной информации и связанных списков, модифицированных для слабозаполненных матриц блочной структуры;

- использование несимметрично включенных шунтирующих реакторов для симметрирования неполнофазных ВЛ СВН и методика определения их параметров по параметрам режима ВЛ в фазных координатах.

Практическая ценность работы. Основные результаты работы, программный комплекс, реализующий обобщенную модель электрических систем в стационарных режимах, в полной мере могут быть использованы в практике проектирования и эксплуатации электрических систем при решении вопросов, связанных с анализом любых стационарных - симметричных и несимметричных режимов, исследованием качества электроэнергии и выбором средств симметри-

рования. Общая база данных и единые алгоритмы их обработки позволяют повысить точность и существенно снизить трудоемкость таких исследований.

Внедрение результатов работы. Предложенные в работе математические модели, алгоритмы и программы использованы при анализе сложных несимметричных режимов Иорданской энергосистемы для выявления степени влияния имеющих место в системе источников несимметрии на показатели качества электроэнергии, для разработки средств симметрирования и повышения надежности режимов работы системы. Результаты выполненных исследований, а также предложения по использованию несимметрично включенных шунтирующих реакторов для симметрирования неполнофазных режимов BJI СВН переданы в Иорданское электрическое управление и используются при планировании и осуществлении неполнофазных режимов BJI 400 кВ Амман-Агаба.

Апробация работы. Основные положения' и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-исследовательских конференциях и семинарах:

- международной научно-технической конференции "Компьютер: наука, техника, технология, здоровье", Харьков-Мишкольц, 1993г.,

- научно-технической конференции "Диагностика энергооборудования", Киев, 1994г.,

- международной научно-технической конференции "Компьютер: наука, техника, технология, образование", Харьков-Мишкольц, 1994г.,

- научных семинарах в Харьковском государственном политехническом университете, 1993, 1994г.,

- научном семинаре в Институте проблем моделирования в энергетике HAH Украины, 1995г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложений и содержит 150 страниц основного машинописного текста, 25 рисунков, 4 таблицы, список литературных источников из 115 наименований на 13 страницах и 90 страниц приложений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, отражены научная новизна и прак-

тическая ценность работы, изложены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации и публикации основных результатов исследований, описаны структура и краткое содержание работы.

В первой главе на основе анализа методов и средств, применяемых в настоящее время для исследования стационарных - симметричных и несимметричных, режимов показана необходимость комплексного, системного подхода к задаче математического моделирования стационарных режимов. При таком подходе задачу моделирования несимметричных режимов следует рассматривать как часть, составной элемент более широкой задачи - математического моделирования стационарных режимов электрических сетей, понимая под стационарными любые установившиеся режимы - нормальные и аварийные, симметричные и несимметричные, с простой и сложной несимметрией.Комплексный подход к задаче моделирования' стационарных (симметричных и несимметричных) режимов необходим, так как, во-первых, в полном объеме задача анализа стационарных режимов электрических сетей может быть решена лишь при совместном, комплексном моделировании нормальных и аварийных, симметричных и несимметричных установившихся режимов. Во-вторых, расчеты любых стационарных режимов электрических сетей - симметричных и несимметричных, с простой и сложной несимметрией, для однофазного эквивалента и в фазных координатах, органически связаны между собой - исходными данными и результатами расчета, методами как составления уравнений, так и их решения.

Представленные в первой главе результаты изучения уже накопленного опыта создания специализированных моделей электрических систем в несимметричных режимах приводят также к выводам о том, что, во-первых, эффективное решение задачи исследования сложной несимметрии возможно лишь на основе комплексных моделей, позволяющих моделировать любые стационарные режимы, включая и несимметричные, во-вторых, в основу элементов обобщенной модели, обеспечивающих моделирование несимметричных режимов, целесообразно положить узловые уравнения в фазных координатах, так как при этом естественным образом, без применения искусственных приемов, моделируются любые несимметричные коммутации и, кроме того, переход от одноместной несимметрии к сложной не приводит к появлению каких-либо затруднений как при формировании уравнений, так и при их решении.

Во второй главе выполнен модульный анализ применяемых в настоящее время в расчетной практике специализированных моделей электрических систем в стационарных режимах. Весь диапазон задач,

требующих моделирования стационарных режимов, охватывается, как представляется, следующими видами расчетов и соответствующих им специализированных моделей:

- расчеты установившихся аварийных симметричных режимов электрических сетей при трехфазных коротких замыканиях (КЗ);

- расчеты нормальных симметричных режимов при заданных мощностях нагрузочных и генерирующих узлов сети;

- расчеты установившихся аварийных режимов при несимметричных КЗ и других несимметричных аварийных коммутациях;

- расчеты установившихся эксплуатационных (длительных) несимметричных режимов, обусловленных наличием, например, непол-нофазных элементов, нетранспонированных BJI, несимметричных нагрузок и симметрирующих устройств и т.п.

При таком многообразии узко специализированных моделей для исследования только установившихся режимов системы необходимо иметь большую библиотеку алгоритмов' и программ, из-за "узкой специализации" каждая из таких моделей неизбежно должна применяться в комплексе с другими, что в свою очередь, создает сложности при организации их взаимодействия, снижает оперативность расчетов и увеличивает их трудоемкость. В то же время, как показывает анализ структуры (модульный анализ) специализированных моделей при соответствующих организации данных и алгоритмов их обработки, унификации математических моделей элементов сети и применяемых методов формирования и решения узловых уравнений баланса токов и мощностей вполне реально и целесообразно вместо нескольких перечисленных специализированных иметь одну обобщенную, комплексную модель.

Расчет установившихся симметричных режимов трехфазных КЗ при обычно принимаемых допущениях о постоянстве параметров генераторов Ег = const, Хг = const и нагрузок Zh = const сводится к формированию и решению системы линейных узловых уравнений в форме баланса токов

М [U] = [J], (1)

где [Y] - матрица собственных и взаимных узловых проводимостей сети порядка n, [U], [J] - векторы-столбцы узловых напряжений и задающих токов. Если комплексные элементы уравнения (1) разложить на вещественные и мнимые составляющие [Y] = [G] + j[B], [U] = [Ua] + j[Ur], [J] = [Ja] + j[Jr], и записать попарно уравнения баланса для активных реактивных составляющих токов, то получим систему уравнений

gil -Ьи Ьп gii gl2 -bl2 bl2 gl2 gin -bin bin gin

g21 -b21 b21 g21 g22 -b22 b22 g22 g2n -b2n b2n g2n

... .. . «> .

gnl -bnl bnl gnl gn2 -bn2 Ьп2 gn2 gnn -bnn bnn gnn

Ual Jal

Url Jrl

Ua2 Ja2

Ur2 = Jr2

Uan Jan

Urn Jrn

с матрицей коэффициентов Y, состоящей из блоков второго порядка 2x2.

Расчеты нормальных режимов при заданных мощностях генераторов Sr = const и нагрузок SH = const в узлах электрической сети выполняются на основе узловых уравнений в форме баланса мощностей

Ni

X Sij ( Üi, Uj) + S„i + Sri = о, (i = 1, 2,..., n), (3)

H

составляемых для всех n независимых узлов и решаемых, как правило, методом Ньютона. Если, аналогично предыдущему, в уравнениях (3) все элементы разложить на вещественные и мнимые составляющие и записать попарно уравнения баланса для активной и реактивной мощностей, то линеаризованную систему узловых уравнений, решаемых на шаге итерационного процесса можно представить в виде

Pull PSII qull qsil Pul2 P812 qul2 qS12 Puln p51n quin qsin

pu21 P821 qu21 q821 Pu22 P522 qu22 q822 Pu2n P52n qu2n qS2n

punl P5nl qunl qSnl Pun2 P8n2 qun2 q8n2 Punn P5nn qunn qSnn

где puij

9APi

9APi

9Uj' PSii"~ DSj

quij

dAQi

эи,-'

qsij

AUi APl

A5i AQi

AU2 AP2

Д82 = aq2

• *. ...

AUn ¿Pn

A5n üQn

5AQi

asj '

(4)

При этом в уравнениях (4), как и в уравнениях (2), матрица коэффициентов состоит из блоков размером 2x2, а столбцы неиз-

вестных и заданных величин содержат попарно величины, относящиеся к одному узлу.

Моделирование несимметричных - аварийных и эксплуатационных - режимов целесообразно, как об этом уже говорилось, выполнять на основе уравнений в фазных координатах.

В аварийных несимметричных режимах при задании ЭДС генераторов по фазам [Er]F — const и представлении нагрузок трехфазных узлов (симметричных и несимметричных) постоянными матрицами проводимостей [YH]F — const задача моделирования сводится к составлению и решению системы Зп линейных уравнений баланса токов трехфазных узлов

YF 1 11 yF 1 12 yF 1 In

yF 1 21 yF I 22 yF 1 2n

yf 1 nl yF 1 n2 yF x mi

ч!

и*

(5)

где п - число независимых трехфазных узлов сети, YF, YF - собственные и взаимные проводимости трехфазных узлов,, блоки третьего порядка 3x3; , - напряжения и задающие токи фаз трехфазных узлов сети.

В эксплуатационных несимметричных режимах при заданных мощностях в узлах сети также на основе уравнений в фазных координатах необходимо формировать нелинейные уравнения баланса мощностей аналогично (3), но для каждой из фаз каждого трехфазного узла сети и решать их итерационными методами. Если при этом на каждом шаге итерационного процесса нагрузочные узлы (симметричные и несимметричные) представлять постоянными матрицами проводимостей [YH] = const или нелинейными источниками тока [JH], то линеаризованные уравнения на шаге будут иметь такой же вид, как и уравнения (5).

Таким образом, при применении для моделирования симметричных режимов предлагаемых модификаций (2), (4) узловых уравнений, а для моделирования несимметричных режимов - уравнений в фазных координатах (5) обеспечивается возможность представления любых уравнений электрической сети в установившихся режимах -нормальных, аварийных, симметричных, несимметричных -в единой, унифицированной блочно-матричной форме, характерными особенностями которой являются следующие:

- матрицы коэффициентов любой из рассматриваемых систем уравнений состоят из блоков и различаются только размерами этих блоков (2x2, 3x3, 6x6);

- элементы векторов заданных величин и неизвестных также сгруппированы в блоки по 2 или по 3 и содержат величины относящиеся к одному узлу;

- количество блоков в матрице и векторах заданных и искомых величин равно числу независимых узлов п моделируемой сети.

При использовании предлагаемой унифицированной, общей для всех задач моделирования стационарных режимов блочно-матричной формы записи узловых уравнений, можно соответствующим образом унифицировать и алгоритмы их решения. В качестве такого унифицированного алгоритма во второй главе предложен метод двойной блочной факторизации, основанный на разложении исходной матрицы У, содержащей блоки второго или третьего (или, вообще говоря, произвольного) порядка' на сомножители 1«, К« которые также содержат блоки соответствующего размера и имеют следующую структуру:

Ь<к>=

Е 0

Е 0

,,

Е 0

Екк

Ьк Е

1лк Е

Е

Е

Е

0 0 0 Е Ик,' Ик,

„

Е

Е

(6)

где Е - единичные блоки, Ьк, Иу - блоки матриц-сомножителей. Все блоки в матрицах Ь^ и Я® имеют порядок тот же, что и блоки У исходной матрицы Уу в уравнениях (2), (4), (5). Элементы матриц и определяются по формулам:

[1$ ] - рад-1; [1$ ] - - [У^)] г^-1)] (7)

(1 = к+1, ..., п)

[Р^ ] = - Г^Г1 ]

а = к+1,п)

] - ] - ] № I-1 [У<г1} ] (8)

(и ') = к+1,..., п)

Предлагаемые блочные модификации узловых уравнений и метод двойной блочной факторизации для их решения положены в основу разработанной обобщенной модели электрических систем в стационарных режимах, так как они, во-первых, позволяют в одну вычислительную схему (6) - (8) вписать математическое моделирование любых стационарных режимов электрических сетей - симметричных аварийных (2) и нормальных (4), несимметричных аварийных и эксплуатационных (5), во-вторых, обеспечивают возможность создания унифицированных модулей для формирования и решения любых уравнений стационарного режима электрической сети с учетом слабой заполненности матриц.

Третья глава посвящена разработке обобщенной математической модели электрических систем в стационарных режимах - определена общая структура модели, решены вопросы математического моделирования электрических систем и учета слабой заполненности матриц коэффициентов узловых уравнений на всех уровнях моделирования.

С учетом результатов, полученных в предыдущих главах, обобщенная модель обеспечивает четыре уровня моделирования:

- Модель 1 - линейные узловые уравнения в форме баланса токов для однофазного эквивалента электрической сети;

- Модель 2 - нелинейные узловые уравнения в форме баланса мощностей для однофазного эквивалента сети;

- Модель 3 - линейные узловые уравнения в форме баланса токов трехфазной сети в фазных координатах;

- Модель 4 - нелинейные узловые уравнения в форме баланса мощностей фаз в узлах трехфазной сети в фазных координатах.

Все модели имеют общую структуру (рис. 1) и содержат одни и те же блоки:

- ввод и предварительная обработка данных,

- топологический анализ схемы электрической сети,

- расчет собственных и взаимных проводимостей,

- формирование узловых уравнений,

- решение полученных уравнений методом двойной блочной факторизации

- подготовка к печати и печать результатов расчета.

-4—--5-

Задание начального приближения параметров режима

~5--

Формирование узловых

уравнений

Рис. 1. Структура обобщенной модели

В блок топологического анализа схемы выделены все операции, обеспечивающие обработку данных о схеме соединения элементов сети (топологической информации) и организацию вычислительного процесса с учетом слабой заполненности матриц. Все операции, связанные с обработкой топологической информации в отдельный блок целесообразно выделить по следующим соображениям:

1) При наличии нелинейных элементов узловые уравнения решаются итерационными методами, и вычислительные операции, связанные с решением линеаризованных уравнений на каждом шаге, выполняются многократно. Операции топологического анализа, наиболее трудоемкими из которых является имитация исключения и определение порядка исключения неизвестных, будучи выделены в отдельный блок, выполняются лишь один раз, и это повышает быстродействие вычислительного процесса.

2) В комплексной модели расчетам несимметричных режимов, как правило, предшествуют расчеты нормальных симметричных режимов электрической сети. Топологический анализ схемы сети и в этом случае достаточно выполнить один раз - при расчете симметричных режимов, а при расчетах несимметричных режимов -использовать полученные ранее результаты.

Для улучшения характеристик вычислительных алгоритмов рассмотрены также математические модели основных элементов электрических систем на разных уровнях моделирования с позиций их унификации в рамках комплексной модели. Содержащиеся в третьей главе предложения позволяют сократить разнообразие форм записи уравнений элементов сети и упростить комплексную модель, не ограничивая ее возможностей.

Четвертая глава посвящена вопросам программной реализации обобщенной модели электрических систем в стационарных режимах. Обобщенная модель электрической сети реализована в виде программного комплекса, обеспечивающего возможность проведения исследований и диагностики любых стационарных режимрв электрических систем - нормальных и аварийных, симметричных и несимметричных, с простой и сложной несимметрией. Комплекс разработан на языке программирования Турбо-Паскаль 7.0 и предназначен для моделирования и диагностики симметричных и несимметричных режимов электрических сетей произвольной конфигурации.

При анализе нормальных режимов нагрузки в узлах сети могут быть заданы либо постоянными мощностями, либо постоянными проводимостями, либо (для приближенного учета статических характеристик нагрузок) сочетанием постоянных мощностей и прово-

димости. Часть узлов может быть задана с фиксированным модулем напряжения и постоянной активной мощностью. В балансирующем узле должен быть задан вектор напряжения по модулю и фазе.

В симметричных аварийных режимах ЭДС генераторов Е и проводимости нагрузок У определяются по параметрам предшествующего нормального режима.

Анализ несимметричных режимов основан на составлении узловых уравнений электрической сети в фазных координатах и их решении методом двойной блочной факторизации. Элементы сети могут быть заданы как симметричными, так и несимметричными параметрами, соотношение между симметричными и несимметричными элементами в пределах сети может быть произвольным. Кроме того, в аварийных режимах может быть задано произвольное число несимметричных повреждений (КЗ, отключения фаз) элементов. Узлы нагрузок могут быть заданы мощностями или нелинейными источниками тока (симметричными или несимметричными).

Применение разработанных программных средств дает возможность выполнять весь комплекс исследований любых стационарных режимов на единой базе данных, обеспечивает повышение точности и снижение трудоемкости таких исследований.

В пятой главе приведены результаты исследования эксплуатационных и аварийных несимметричных режимов энергосистемы Иордании, выполненных с применением разработанного программного комплекса.

Несимметрия в сети 132 - 400 кВ связана с наличием крупных несимметричных нагрузок, а также с тем, что после ввода в эксплуатацию первой ВЛ СВН 400 кВ Амман-Агаба использование неполно-фазных режимов этой ВЛ стало необходимым средством повышения надежности до ввода других, резервирующих ее, ВЛ такого же класса напряжения. Выполненными исследованиями выявлена степень влияния различных источников несимметрии (каждого по отдельности и совместно), имеющихся в системе, на параметры режима электрической сети. Показана возможность использования несимметрично включенных шунтирующих реакторов по концам ВЛ СВН (рис. 2) для поддержания допустимой степени несимметрии в сети во всем диапазоне мощностей, передаваемых по неполнофазной ВЛ Амман-Агаба. Предложена методика определения параметров шунтирующих реакторов для симметрирования неполнофазной ВЛ, использование которой совместно с разработанной моделью электрической сети в фазных координатах позволяет достаточно просто определить параметры симметрирующих реакторов по параметрам режима электропередачи. Выполнены многовариантные расчеты сложных несим-

Л 3 с

©

А 5 С

ВЛ Ъ25км

1 Р^Ч 1 1,

©

Рис. 2. Схема подключения реакторов к ВЛ 400 кВ в неполнофазном режиме

Рмвт

Рис. 3. Зависимость 1( ^ от мощности, передаваемой по двум фазам ВЛ 400 кВ с симметрирующими реакторами. 1 - проводимости реакторов УР1 = -2,76* 10~4 Сим, УР2 = -14,5* 10"5 Сим; 2 - проводимости реакторов УР1 = -5,7*10~4 Сим, Ур2 = -28*10~5 Сим

Рис. 4. Зависимость К12) от мощности, передаваемой по двум фазам ВЛ 400 кВ с симметрирующими реакторами

метричных режимов электрических сетей 132-400 кВ, определены параметры симметрирующих реакторов, обеспечивающих возможность использования неполнофазных режимов ВЛ 400 кВ Амман-Агаба во всем диапазоне передаваемых по ней мощностей (рис. 3, 4).

Опыт применения разработанной обобщенной модели показал ее работоспособность и эффективность при проведении комплексных исследований стационарных режимов электрических систем.

В приложениях представлены результаты выполненных на ЭВМ для Иорданской энергосистемы расчетов нормальных и аварийных симметричных режимов, несимметричных режимов с простой и сложной несимметрией, выбора средств симметрирования, а также документы об использовании и практической реализации разработанных методик и программного комплекса.

Основные результаты работы

В диссертационной работе решены актуальные задачи разработки и реализации комплексной модели электрических систем в стационарных симметричных и несимметричных режимах, с применением разработанных программных средств исследованы сложные несимметричные режимы и предложены средства симметрирования для осуществления неполнофазных режимов ВЛ СВН 400 кВ Амман-Агаба с целью повышения надежности режимов работы электрических сетей энергосистемы Иордании.

Разработанная обобщенная модель электрических систем позволяет выполнять весь комплекс расчетов, связанных с анализом любых стационарных (симметричных и несимметричных) режимов и выбором средств симметрирования. Общая база данных и единые алгоритмы их обработки на всех уровнях моделирования позволяют повысить точность и существенно снизить трудоемкость таких исследований.

Предложенные блочные модификации узловых линейных и нелинейных уравнений для однофазного эквивалента и трехфазных схем и метод двойной блочной факторизации для их решения, позволяют выполнить унифицированными основные и наиболее трудоемкие модули программного комплекса - модули формирования и решения узловых уравнений на всех уровнях моделирования. Улучшению характеристик программного комплекса способствует и выделение в отдельный модуль всех операций, связанных с обработкой топологической информации о сети, так как при этом исключаются многократные повторения операций топологического анализа в итерационных процессах и многовариантных расчетах режимов сети.

Математическое моделирование и диагностика несимметричных аварийных и эксплуатационных режимов электрических сетей 132 -

400 кВ энергосистемы Иордании, выполненные разработанными программными средствами, позволили выявить степень влияния различных источников несимметрии на параметры режима и необходимость применения симметрирующих устройств для обеспечения требуемого качества электроэнергии.

Разработан алгоритм определения параметров несимметрично включенных шунтирующих реакторов для симметрирования непол-нофазных режимов ВЛ 400 кВ Амман-Агаба, основанный на использовании параметров режима в фазных координатах.

Использование шунтирующих реакторов для симметрирования параметров режима при отключении одной из фаз ВЛ 400 кВ обеспечивает возможность осуществления неполно фазных режимов В Л Амман-Агаба во всем диапазоне передаваемых по ней мощностей и является одним из средств повышения надежности режимов работы энергосистемы.

Публикации по теме диссертации:

1. ВеприкЮ.Н.,Эль-НемриХ.А. Математическое моделирование силовых трансформаторов в фазных величинах. - Вестник ХПИ, 7, 1992, с. 32.

2. Веприк Ю.Н., Эль-Немри Х.А. Моделирование несимметричных режимов электрических сетей в фазных величинах. - "Компьютер: наука, техника, технология".- Тезисы докладов международной научно-техн. конф. Харьков, 1993, с.111-112.

3. Веприк 10Л., Эль-Немри X.А. Математическое моделирование и диагностика несимметричных режимов электрических систем. - Тезисы докладов международной научно-техн. конф. "Диагностика энергооборудования", Киев, 1993, с. 45.

4. Веприк Ю.Н., Эль-Немри Х.А. Алгоритм и программа анализа сложной несимметрии в электрических сетях в фазных величинах. - "Компьютер: наука, техника, технология, образование". - Тезисы докладов международной научно-техн. конф. - Харьков, 1994, с.51.

5. Веприк Ю.Н., Эль-Немри Х.А. Математическое моделирование и диагностика сложных несимметричных режимов электрических систем. "Компьютер: наука, техника, технология, образование". - Тезисы докладов международной научно-техн. конф. - Харьков, 1994, с.55.

Личный вклад автора. Личный вклад соискателя в работах, опубликованных в соавторстве, заключается в разработке элементов обобщенной модели электрических систем в стационарных режимах [2, 3], и их программной реализации [4], исследовании сложных несимметричных режимов Иорданской энергосистемы, разработке предложений по их симметрированию [5] и по унификации моделей элементов сети в рам* ~ " мой модели [1].

Соискатель

Хаз1м А. С. Ель-Немрь Математичне моделювання та д1агностика складно! несиметрц в задачах пщвшцення надшноси схем та режимзв енергосистеми Гордани.

Дисерташя на здобутгя вченого ступеня кандвдата техшчних наук за спещалъшстю 05.13.02 - математичне моделювання в наукових дослщженнях. Гнститут проблем моделювання в енергетищ НАН Украши, Кшв, 1995.

Розроблена узагальнена математична модель електричних систем в стащонарних режимах. Розроблен програмний комплекс реаль зуючий узагальнену модель. Запропонована методика використання несиметрц "вмикнуних шунтуючих реактор1в" по кшцям ГШ 400 кВ та метод визначення IX параметр1в.

Результата роботи використовуються в наукових дослщженнях при проектуванш та експлуатацц енергосистеми 1ордани.

Hazim A.S. El-Nemri. Mathematical simulation and diagnostics of complex asymmetry in the problems of layout and conditions reliability improvement of Jordan power system.

Theses for the candidate's degree of engineering by speciality 05.13.02 - mathematical simulation in scientific research Institute Of Simulation Problems In Power Engineering, National Academy of Sciences of the Ukrainian, Kiev, 1995.

The generalized mathematical model of electrical system in stationary conditions is proposed. The program complex realizing generalized model is suggested. The method of using asymmetrical engaged shunting at the ends of 400 KV transmission line and parameters definition method also proposed.

Result of this work is used in scientific research attached to Jordanian electrical System projecting and exploitation.

Kmo4QBi слова: математична модель, сташонарний режим, системном пщхщ

Подписано к печати 12.1995 г. Формат 60 х 84 / 16

Бумага офсетная Усл.-печ.лист.-1.0.Уч.изд.лист 1.0. Тираж 100. Заказ - Бесплатно

Полиграф.уч-к Харьковского государственного политехнического университета. 310002, Харьков-2, ул. Фрунзе, 21.