автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Математическое моделирование сетей постоянного тока в расчетах установившихся режимов электроэнергетических систем

зг

'?■ ~ * г-

ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНОМГССЛН&ОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ПЕРЕДАЧЕ ЭЛШ-РОЗПШ'™ ПОСТОЯННЫМ '1С1ССМ ШСОКОГО НАПРЯЖЕНИИ

/НШШТ/

На праиах рукописи

УШАКОВ АЛЕКСЕЯ ЕВГЕНЬЕВИЧ

УДК С21.311.16.001.57

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИР0Ш1Н11Е СЕТЕП ПОСТОЯННОГО ТОКА 3 РАСЧЕТАХ УСШ0НШШ1 РЫйШОВ ЭЛЕКТРОЗШРГЕтЧЕата СИС1Е.1

Специальность 05.14.02 - Элоктрпческио станции /электрическая

часть/, сети, электроэнергетические системы я упраьлонне

Ллч'орС'Х'ора'г

диссертации ¡¡а сонс.'сшшз учини.'! степени кандидата технических н^ук

Санкт-Петербург, 1 1

¡'аоота выполнена в Сибирском энергетическом институте СО ЛН СССР (Иркутск).

Научный руководитель - академик АН СССР, доктор технических наук, профэссор РУДЕНКО Ю.Н.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, прение сор Кощеев Л.А.

Кандидат технических наук, доцент Худяков В.В.

Вядушее предприятие - ВГПИ и НИИ "Энергосетытроект"

Вшцита состоится " ын&а 1992т. в £1. часов СЮ.мицут нч ппоедании специализированного совета 1С 144.05.01 Ордена "йнак Почета" Научно-исследовательском институте по передаче . электроэнергии постоянным током высокого напряжения (НИИПТ)..

Отзывы (в двух экземплярах), заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 194233, г.С.-Петербург, Курчатова, 1/39, НИИЛГ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1ЭЭ1 г.

Учений секретарь специализированного совета К T44.09.0i

Яргомский Ю,И.

У»; АцтуаЛьЁйбть работн. В настоящее врем в электро' 'г'^нергетичесйо; системах (ЭЭС) разных стран (в том числа и пашей) работают около четырех лес¡ямсов • передач я вставок постоянного тока. Введена в эксплуатациютрехподстанщюнная С9ТЬ постоянного Т0К& СардшШЯ- Норсгаса- Италия. В ближайшем будущем предполагаете^. строительство еще ряда крупных пе-■ родач и вставок Постоянного токз, а в: перспективе возможно ', создание разёетвдойнцЯ сетей постояшюго тока (СИР). В нашей ."стране,., в .частности рассматривается вопрос о строительстве четнрехподстанциаякой СИТ Итат - Экибастуз - Урал - Центр. Поэтому ' очевидна Необходимость 'исследований объединенных : систем" переиепного/постояяного. тока.

-...V. Расчет ' установившихся режимов ЭЭС переменного/ посто-' , • явного тока является необходи мой основой для любых серьезных . исслвдоваша таких систем. Решение этой задачи требуется При .• прбектировагай й исследовании перспективных схем ЭЭС, а такхе; при ■ управлении ЭЭС с Действующий! передачами (встав. ка:я!). постояшого тока.

"'Й' настоящему времени опубликован ряд советских я зару-.'бежныХ' фундаментальных исследований, обзоров и учебных по, .еобий, в- которых-подробно исследуются реками работа) состав ' • • высших -гармоник н токах и напряжениях преобразователей и мери по Их компенсации, принципы действия сйстемц регулирования преобразователей, параметры оборудования ППТ» проблем компенсации реактивной мощности и многие другие вопроси, . связанные - с совместной работой преобразователей и системы переменного тока. Но, к сожалению, в них пе удолоно специального -вникания- проблеме расчета установившихся режимов , (УР) сложных систем пареметюго/йострянного тока. Много' численные статьи, посвящеишз реиошт дтой задачи, рассматривает отдельшо частные случаи я не исследуют в целом проблему математического модёлйровшшя сетей постоянного токз и 1!х учета в расчетах УР,

Цельн данной диссертационной работа является подробна Исследование- задачи математического моделирования сетей постоянного • тока' и методов лх учета в расчетах установив.. шихся режимов ЭЭС переменного/постоянного тока.

. \ Для этого поставлены и решены следующие задачи:

I, Проведен • подробный ■ анализ существующих методов - математического, моделирования передач, вставок и сетей

- ; 4 ■ ': ... Г , ;'-.■

постоянного тока ' и прищшаешх -..'при этсс1-/ызд{Щ!ровзниа допущений, ' позволяиций сделать' вывод о. цело Сообразности -применения той или иной модели в расчетах УР;' -,' -.-„'.Ч ■'.2. Последовали процессы .в преобразователях'»При, 'учото активного .сопротивления ••контура -коммутации и в'-пр^бразова- , толях' с трохобмоточшш. траисфорлатор.ш«м«. на. основании .чего разработали новые математические модели .прэобразов.атаяышх подстанций. ■'■■'.■•' V" : . '' '' V '■ 1 '■•

' 3. Предложена .математическая модель-. СПТ. для ■ расчета^Ур слогзшх систем порешшюго/ностояйного .тока. •.. ''-•■ '4. "Разработан новий-''эффективной штод.решения уравнений УР ЗЭС перотшого/постояшого'.тока*-.'.1'.- -

■ . .Практическая ценность работа'. Разработана мотодика. расчета 'установившихся режимов 'злектроэнерготических. систе.\'.--пе-т' • ременного/постоянного 'тока,' которая могет ..бить использована.'; для расчетов существу идах и .перспективных схем'-ЭЭС с пбррдэ-? ' чаш, • вставками'• и _ сетями, 'постоянного '.тока/'- а' 'тйюко .-мэкзт>. стать основой "для роиепия задач олтт1за1$и-'?Р,:.шалиаа статической и динамической устойчивости, анализа и^ошосути таких ээс. • ' •■ - '.'. V■ ■ •. ' V .Реалкзацяя и внедрение-- результатов работы. Яа'Ьшжашт. • проведению: исследований/разработана , црограм,:а.- расчета ' УР', систем иоромвшюго/ постоянного.токи- В'составе, ГОК-."АШРЭС •'.•'•, Программа в составе .-ПВК'- ."АНАРЗО"- внедрена \ в головном.• отдалении .ЭСП (Москва)', в ЩУ '.ССОР.-и и.-треста 'Еепгзнерго (Будапешт). С использованием, »'той';ирогршш были, ярошдшы расчета УР порспектиишх 'схок ЕЗЗС СССР, -проводятся-'расчеты : вариантов схем Венгерской эиергосистеш .и оОьодиионнэй 'ЭЗЗ Западной и Восточной Европа. , - -'- , -.: -'■ ■" ';, ; . -.-. ' '.Апробация работы. Основные- положения диссертации и,' отдельные ее раздели догладывались и обсуздались на 10,19 и 22 конференциях,молодых,ученых СШ (Иркутск, 1937, 1588, 1991), на Всесоюзной конференции ;"Созда!ые комплексов 'электротехнического оборудования, высоковольтной, преобразовательной, сильноточной и полупроводниковой.техники" (Москва, 1939). Публикации. По тикэ диссертации опубликовано С работ.

- Структура и ооьем лнссартащш»• Диссертация состоит из введения, ■ трех -глав; заключения, пршюкошш.' Общий обш: составляет 110 страниц, включая ]Б рисунков, <1 таблицы, список литературы из 79 наименований.'

•"• Во введении, обоснована актуальность работы, сформулированы цели.. я задачи исследований, приведены основные ■результата, полученные,в диссертанта, ■■ .

. В. первой главе исследуется задача математического : моделлровшшя/СПТ. для. расчетов Ур ЭЗС, которая логично раз-.,биваэтся иа две подзадачи, Первая (наиболее сложная) - моде-Лфопщтэ преобразователь?!«* подстанций (ГШ), вторая - моде-^трапаглй лютйТзлзктропорзйета ттастоягеюго тока. .

.Ори вд^Чйровазш Ш S как. прайма, принимается ряд .''ДОПМвйКЙ; •••■•.

I. Преобразователь пятедтся о? трехфазной системы симметричных синусоидальны*. к^пряхедай. ■ „ 2. Все высшие. гар.5ояжа*.топа, производимые преобразователем,; (фильтруются, й «о появляется s системе переменного тсгсо. 1 • ; •.'•.■;■'.'■'■,'•.'.

■:3, ' Вщрямдеявда яапряхозяо iJ to:: во имеют пульсаций и • постоянны' по вест-дао,

: 4» Нэ учитываются ветви намагничивания трансформаторов и еобстветше'емкости трансформаторов.и вентилей, чем обычно пренебрегают и в-расчетах УР систем переммшого тока.

5v Угл! зажигания всех/вентилей-'ПП одинаковы. Это позволяет заместить шагоадстовой преобразователь эквивалентным

ДВУХМОСТОВШЛ,'

6,. На учитывается дативное. сопротивление контура коммутации- в пздедаа^щгрзжнамв дуге .вентилей.

7, Отсутствуй? взаимное влияние мостов.

На согой'-язгкД день, существует три способа 'математичес-' кого моделирования преобразователей в УР:

1. КЪгелтровзние нэ основа дифференциальных уравнений.

2. Мддэлиро'ванив. на основе, интегральных характеристик, полученных аналитически при- нормальном режима горения

. вентилей.-

3. : Упрощенное моделирование на основе' ннтегралышх ■ характеристик. " ■ .

Способы, основывайгиося на дифференциальных, уравнениях предназначены для анализа аварийных и переходных рекпмов работа преобразователей, по позволяв? также рассчитывать УР . преобразователей. Однако гас применение для расчетов УР сложных систем порекоиного/постоянного тока представляется нецелесообразным по следуицим причинам:

Д.. .Большое .время, требуемое для расчета,1 ".

2,. При номинальном токе и токе, допустимой, перегрузил Хт.о. в УР) вентили преобразователя горят группами по два и го три, что лозволяет аналитически решить • систему .дифференциальных уравнений, описывающих работу ПП в этом рекима и делает ненужным, их.численное решение....

Алгебраические уравнения, описывающие УР.Щ при .принятых допущениях, могут быть.получены аналитическим интегрированием дифференциальных уравнений преобразователя в режиме горения его -вентилей то два и по три. Такие уравнения 'называют штеегралшвди внешними характеристиками преобразователя. При вшедоро уделенных допущениях они имеют вид:

= ЯД

,4 4

где

= ?й1е«р)

^ = ¥ % 4 ^ ^ I V ХН = % + V

(П

• ' вцп - 1 для выпрямителя,

в -1 для инвертора. , -'-. . .. Здесь и далее? - активная и реактивная мощноси

ПП; иас - напряжения Кй шинах; переменного тока ГШ; ий .выпрямленное напряжение I' Т^ - 1соэффициент' трансформации трансформаторов ПП; в - угол зажигания- (а) для Бипрямителя. угол погасашя (В) для инвертора; у - угол, коммутации вентилей ПП; - выпрямленный ток; - сопротивление контур: коммутации Ш; Х^, Ха - сопротивлеш!Я трансформатора', I анодных факторов, приведенные к напряжет». вентилыю, обмотки; соз(ф) - коэффициент мощности ПП. - -

В системе (1) нет приближенных формул и фигурируют вс

пероя&пнйву отраиаяаиз jteaay рабой1 Щ. m$foW в дальнейшей будем' называть ее полной5..

Крсйо полной' система-' оироков' распространение получила' упропданная'. Она осиоВэйа- на дьпущегавг о лйнеййоьУ характере*' изйзпетнг тока в период ксймутзцмг» с- сеийога на вентйН'::

' (Z)' i

ud = TduacCO3(0) - xí%

%=[Pdl! чт

По- срашоняэг с- caeíoMotf! (f)'; ой" имеет' »йяйзУй-размерность'- и- в', пей' отсутствуют1" слай»* трНгонбмётрячесйпз соотношения', • сзязиваодко угол- коммутаций* Y с> остальными гзремангалса' режадо.

Хотя;- во мшг:е- случаях,, система" (2)'1 даст' тот ze результат1,, что и' система (1),.- йрнйонониб сибтеШ (2) видится :': т •. т о с о с С]-, □ r¡ • п по - ряду пряЧяя:.

'á>~r.2?"\¡z\, паг^спйзс«»' » кпи&ганпй- Qd mO?:üt достигать д%'отатоп!й' СГоль'лнХ' снаЧйтай'' - tiójftcaca' 4-82.

Го'-ьторнх,-прй^рсвопип-'некоторых С в частности, оптимк-с.'-жошкх) задач'необходимо контролировать, а, слэдовэтель-iv шккслять значенио .угла-коммутации 7, который исключен '.а тютею- (2) -

' Широкое распространенна получило есе одно упрощение: преобразовательный" трансформатор выкосится в схему замещения переменного тока, о* в уравнениях внешних характеристик Uac заменяется на первую гармонику напряжения в вентильной обмотке ir ггоэ-Мглш.'онттрансформации принимается равякм I. Такое упрощение, является не правомерны!.!. В работе показано, что. погрешность этой модели в определении составляет 6-30«, в определении U(1 - 2-85 з режимах, близких к номинальным и увеличивается с ростом значений угла 7.

С вычислительной точки зрения вккопнсашше упрояеня не

<г -

дают эффекта, поскольку размерность .уравнений, всей систет переменного/постояшого тока почти но изменяется, а нелинейность уравнений ПП остается.

В итоге проведенного анализа сделан вывод о том, что . упрощения математической модели ПП перфективны и приводят к большим погрешностям. Для математического моделирования УР ПП наиболее обоснованным и целесообразным является .применение полной сисъиш (?).

Система- (1) записана без. учета активного сопротивления контура коммутации и падения напряжения в дуге , вентилей. Разработана математическая модель Ш с учетом этих факторов:

Т II

35 (о- 7 ^(ак))соз(саа|<:) - соа(си7*ак)|

исг тХс(йоэ<а>* 2 ^к "и)- 2ид" 1[хк+нк)та

42.,

(х II )

(3),

ЩА

где Вк= 4ге(а1:)соз(а+а1:)з1а1, г\,~ | 2,., а^жс^Щ./*,.).

9 системе (3} - п - соответственно" ективпоо полное сопротивления контура коммутации/ Ь'д - падение иапр/ акания в дуге воншлой, - активная. мощность в точке пр: соединения ПП к систймо переменного тока. Ч'.

■ , Покори в преобразовательной подстанции мош^ записать

¿V л(2 -11}11 ♦

(4)

Выражение (4) . .отличается'от известных для вычислен потерь. Используя его дошо посколько упростить систему (С заменив в ней слошюе выражение для более простим:..

Проведен анализ погрешности системы (1), но учитывающей активного сопротивлешя,. по сравнению с системой (3). Как и следовало, огидать', .-'дая.. .■ реальных схем погрешность при определения выпрямленных токов и напряжений по превышает 1%, а. при определении активной и реактивной мощности ПП - 2%. На . .основании этого мо':шо сделать вывод том, что активное сопро-. .тгшепяе .'(или потери)' мозяо учесть , если это необходимо, • дополнив систему (î) уравнением (5).

Потерн -активной иоязюгт па ПП включаят в себя не только" потери в контура я»кмут.?ййп. (хотя последило и составляют . ï;x большую часть)-, то еще -и-по тори х,х. трансформатора, расходы нз собственные ку:кди ггодоханшг,! и некоторые другие потерн. Eco эта пстерл, по^уч.-фшке в уравнении (5), мопто участь,в расчета у? нагрузке?.,постоянной величины, водкля-ченней в точке присоединения' ИТ к системе переменного тока.

G использованием известных, 'уравнений исследованы особенности учета взаимного влияния мостов в уравнениях УР ПЛ. Зто влияние. проявляется в-, тех- случаях, когда преобразователь;.™ моста гмеют сйг;ео сопротивление до точки приложения , синусоидальной о.д.с. На соврсмегакх ПП такие схемы почти ко . применяются. ■ . '

■ Eco рассмотренные .вцке • М5тоуат:1ч^скке модели относятся к ПП с двухоСйоточгойя .TpatlcTçp*.'a7pp£j.5i, Преобразователь, при его питании ' через трохобмот^п/Д . гроасфррмптоо (ТОТ), должен описываться лрупш~урдрн©.пдаа,. .Это обусловлено том, .что контур -коммутации. вон-тилой'. усложняется' из-за параллельного подключения тротнч'нсф-.обмотки трансформатора. Наиболее распространенный до ciгх пор способ кодвлгровакия та. кой)"ПП' заключается -в; слэдзпкегд: .-трансформатор выносится в ; * сястёму переменного' тока, д. преобразователь моделируется, системой; (1 ). или (2).'Однако.-.твкоЯ подход необоснован и дает бальиую'norpemiocTb, аналогично -ПП с дв'ухоСмоточшгм трансформатором. ;...'"'.' '-.• ..

'.. . . .. Математическая .модель ПП ;с трехобмоточным трансформато-- ром, разработанная в дасслртагши, выглядит так:

Р<1 -

2Хкэ71й = (СТйиас(соз(0)-соз(0+7)>

% = ~003(0> - 1

лкэ" ~ . ' х3

V = /и 47Хэ(1- 7Хэ)81пг.(е+

хс ^ %

-°ку

(6)

л» зхэ х^

гдэ ХкэсХэ+Х2< ХЭКВ° х^ГХд* ■

В этой система т3- коэффициент трансформации шзду напряжениями вторичной и третичной обмоток, и3- напряжение, приложенное к третичной' обмотке, реактивная, мопзюсть компенсирукязд: устройств, Хс- роакпшное сопротивленив фильтров и конденсаторных батарей, подключенных к третичной обмотке, Х1,Х2 и Х3 - СООТВОТСТЕ0ШЮ, сопротивления порвичной, вторичной (вентильной), и третачной обмоток трансформатора, приведенные ко вторичному напряжению, иас и напряжение и реактивная мощность ПП в точке : разветвления схема замещения трансформатора.

При вывода системы (6) не учитывались активные сопро-тивленил обмоток трансформатора, юнтилей.фяльтров и компенсирующих устройств, поскольку, как это было прказояо, они практически ив влияют яа процессы в прообрадователэ. При расчете потерь эти сопротивления ухе необходимо учитывать. Для этого нужно дополнить систему (И уравнением баланса активной мощности в узле 3/ для учета потерь в третичной обметке, и учесть потери во вторичной обмотке и вве «тилях вы-

.-рахеявоя {Ь).

У большинства современных ТОТ индуктивное сопротивление одной из обмоток равно 0. В случае, когда нулю равно, сопротивление третичной обмотки (такие трансформаторы у-становленн на „Выборгской ВИТ), моото упростить модель'ПЛ. Приняв Х3=0 полудам уже известную па;литературы систему уравнений. ■

Система:регулирования-' (СР) является важным элементом ПП : И;.оказывает- допосредствешюо'влишщо ее режим. Однако уравнения внешних характеристик. ПП не учитывают действие СР. Изучение , принщпта- действия различных - видов'. СР ПП передач, вставок-и сетей постоянного;тока,'позволило сделать вывод о ,' тем, - что' все: виды ;регулирова5тя осуществляются, на,- посто-' '■ янство. тех или ;шых параметров режима.. .Поэтому при. расчото УР - их можно -учесть ■: принятием •' пдизмвн11ьм$' соответствующих величин.' При-: этом необходимо учитывать ограниченно, ко-торне; (^ктичесад-учитгЬавтся'при работа ре.альних регуляторов -- ограяи^в{ЩЯ.: на '„угда. '.заяигащм* # ограничения, на коэффициента '.трансформащи,- рщ-трэнсфорйаторов.,;При налита' пентрэль-ного рогулятора, воздеЯстоуюсого на уставки- первичных' рагу-, лятсрон Щ ОТГ>'урптщения:У? СЛТ долгзш быть дополнены урав-\пением,":(или; уравнения;®)моделируюиими '• в. УР действие цен. трального, регулятора.: ' •' . .'.'

.' Собственно сеть ■:постоянного" тока' ■ представляет из себя сеть ::з создуртшх. г. • кабзлышх • линий.. постоянного тока, - создтяящзя - ме^ду.-;; соСоЛ - преобразовотельШ9 подстанции. ПП. СПТ г.отут. быть' соединены- параллельно. или последовательно. Однако параллельное соединение ' -признано, более - ' щюзгочгитедешм'; па'сегодняйнйГдеиь.'.й• в' ближайшем будущем. Поэтому Достаточно.,;; чтобы ^ модель, линяй СПТ позволяла рассчитывать УР СНГ с Параллельным соединением Ш, Используя известные 'из. электротехники выражения для расчета цепей

постоянного ^ока ййаш СПТ моз^ю описать адк| ' ' • (7>

. . П • -

- ^^и " (8>

Здесь к — число ПП СПТ,. ш - обшее число (включая промежуточные) узлов СПТ, С^- проводимости линий между

узлами СПТ. , - , , ..

При моделировании магистральной ППТ •дищш постоянного. . тока описнваотся уравнением ...'(7)»' .записанным ; к• '• для , -выпрямителя и для инвертора. В этом случае IdB = - -.',_ ■ .

Для моделирования вставки постогошото: тока. (ВПТ).' необходимо при вводе Л.исходной 'информации присвоить проводимости Cj.j большое значешга .-.порядка 100 Сет. ■ • ••

Потери на, корону в воздушных ЛЭП постоянного .тока дааго. учесть 'постояшой'величиной, .задаваемой, для каждой линии-•*

'Таким* образом, проведенные в первой главе исследования, позволяют ''сформировать математическую'. модель- - достаточно* адекватно отобракакицпр,ЗГР..СПТ.'.-(ГОГГ, ВПТ). " { ' - ..' V •

' 'Во fiTOpda гйаво■ ¡исрлрдуоуся система .уравнешй .УР элек-. ■ трическ'ой сети тороменного/постояшюго ; тока,--.'анализируются'• существующие* ьто'т ев'!рёЕощщ .к;.рге1сдааетря' новый -эффективный метол. " : : " '! ' , . ■ ■ Систему уравнений.> УР". обьединедаой сети переменного/" постоянного тока удобно представить, в виде : , :.. -, .

ïïjfSj-,о , ; " ->ч 49).

- V ЩЧ.^лХ/.G • ' -' " ■ ' ^ •

Здесь: ^(ZpZp) - матричное уравнение УР саитоцы;. переменного тока . /как правило, это •. уравнония---'узлов1|Х напряжений в виде ; балансов шалости в узлах сети -пароменного тока); ïïgfZj.Zg) --матричное уравнение УР-СПТ; : .V"-{

Cyj, TJgçj, i=T7ñ -',}-'. вектор ''треметш'.""'/систем переменного тока; ';z2 вектор перумёшшх СЛТ/^бЙтав :ï размерность вектора зависит от. применяемой' модели 'спт." Ï случае, когда ' на ПИ установлены , ."Дг!ухобмотач1Ш( трансформаторы и не учитываются потери',, этот -.векторбуде' выглядеть .так - Z¿ = i -С!,ц. '.TdiV ei»'" Tl''"-''1^:- ф1' i=T7îî, . i=T7m }. Этот вектор должен, быть'., дополнен; rrp учотв!, ; моторь ; вектором , ' P¿p, . ..при' :- .^рехобмоточот 'трансформаторах на ПП - векторами И3

; ' "Во.-всех . случаях' размерность' вектора..^' Оольие : «mai уравнений в система (Ш). Для ле разрешимости вектор Zg на. разбить на два подвектора- ректор зависим!«; переменных вектор независимых переменялv;Yo- (аналогично тому, кзк.э делается с вектором Z,', которий разбивают на в^ктори Xj

У^}. Размерности векторов X, и Х2 совпадают с числом уравнений з системах (9) и (10) соответственно. В общем''случае размерность вектора Х5 может быть не равна числу уравнений V (9), а размерность Х2 - числу уравнений в (10). Необходимо, чтобы общоо число уравнений равнялось размерности'X. Но ДЛЯ наглядности, здесь и нш:о рассматривается разбиение ну зависимые и независимые переменные раздольно для систем уравне-'" ниЯ переменного и йостоятгаго тока. '" '

Выбор непавпсисимых переменных называется выбором базн са. Мо:яю заметить, что каждому набору регуляторов ГШ"соответствует своя базис. Кроме того, при ревешнГра'эличшх за-' дач на этапе проектирования, а также -при •оптсиизащш-'У^'скс-то.-л перомшшого/ностояиного тока может возникнуть" необходимость задавать такой базис, который I» соответствует пн'од--иому ¡13 -тиков СР. Поэтому при составлении программы расчет:? УР необходимо предусматривать воз;ло:::я6сть''расчетаЧтр:! прот-солшо шгСрмшом базисе. ' • •'"•

На сегодняшний дчНь различают Два-способа решения си с-чека урашигай (9)-(10): раздольное ровошго систем и* одна-1 вреодшэо росопав обьодпн-^шсЛ система уравнений. КвздяТ'гЗ они способов' кдаот достоинства и годостатки.* Яостойис^гй-:; иотодоп одноврэмсшюго рзяздш ¡шляются более тоокт^'-чо1',-;'-: раздольных коюдов^ паде'гиость' получоиш! рейония й'Оие'гг'.)--'-доЛствно; П то го вромя это методы- плохо' сходятся 'пр'тчю'у-да'яю -тгзржтх нсходшх• прибгашшиях' (МШ 'аороиютаъ' СИР. Раздслешатз • методы угэ посла порвоРо'" р&ШншГ сйстет/и. (10") дают- хорохпо Ш пврвманши СПТ/'иа 'далыййашй рЬсчег сводится модлишой и хуго, чоа при 'одновременно!-.!' ''реивфш.' • -

Новый ком<Япшройшти.1 йотод расчета' обьейшенной. системы поромегагого/постолшюРо тока,' обьединя&т Ь себй преимущества методов одновременного И раздэлЁноРо решения. Его мохно. сформулировать. Так: ¡¡а первом этапе проводится расчет Ш СПТ, а на втором этапе одновременно решается обьз-даоннап система уравнений переменного/ постоянного тока.

Для подробного рассмотрения алгоритма нового метода систему (Э)-(10) удобнее записать в линеаризованном виде к с учетом разделе]П!я перемешшх на зависимые и независимые;

ЛХ, + Ш2= Я, (II)

Ш, 4 НДХ2= 1<2 , (12)

Здесь Js„ Е, G,. H- матрицы частных производных. H,, R^-векторы- небалансов соответствующих урзвнагоШ . системы; (9)-(!0>. . . '

Алгоритм- нового метода!

1. Расчет ИП СНГ. При исходных значениях напряжений узлов переменного тока,смежных о СПГ, решается сиотема уравне-. ний (10). Если сходимость достигнута, то. выполняется второй этан, ее ли-нет - необходима, корректировка исходных давших.

2. Решение обьедпнешгой системы уравнешгй переменного/. постоянного тока. . . -,

2-.I. Расечитывавдтся матрица DD и-'вектор PB:

БЗ- ir'îU . '' (13)

D3-- !Г'с. (14)

Для этого используется метод Ш-факторизацда ,не требуизий'- обраиония-. матрицы- Н'.

2.2. Формируется-вектор небалансов, системы переменного тока H, и рассчитывается-скорректироватшй вектор п' :-

R' = В,.- Е*ГО ' (-15)

2.3. Формируется- скорректированная- матрица Якоби. сети' переменного току - матрица-Л'!'::

л'= J- ï>DD (16)

!) (20), (21 ) Е - матрица частшх прогаводпых- уравнений', переменного тока по Х2, a J - традмшошюя : матрица Якоои-для-сетт неременного тока. Причем-матрица Е состоит-ir основном из нулевых элементов, о ненулевые 'элементы равны- I .И", раснолокпни так, что позволяют непосредственно добавлять »иобхолимыв элементы DB и ГО 'к ■ соответствующим гоа элементам-' ГЦ и -К Правило соответствия определяется матрицей'Е.

?.•>. Решешю системы- лшгейнмх уравнений}:

А'лХр II' - (Î7-)

2.5. По рассчитанным "значениям ¿Xf определяется-: ДХ^С:

ЛХ,= DB- ' (ÏS)<

с I

I.-1 DT)'~ матрица, состоящая из ненулевых столбцов -матрицы И;, а &Хj вектор из соответствующих им элементов ДХ,. Такой

прием позволяет на каждой итерации оптимально хранить • слабозаполненну« матрицу ■ DD.

. 2.6. Определяется параметр Т к-й. итерации из решения Кубического уравнения:

aI3+PT2+cT+d=0 (19)

где

/ь-з^1)«;11, ы . i=i

1=1 1=1 ,

2.7. Начисляются новые приближения Х1 и Х^:

' . Х^= Х^"1 < • (20)

' '--'■ х£= х|~Чтах| ' (21)

и вновь выполняется пункт 2.1. '

' _ Критерием окончания расчета является удовлетворение .нормы небалансов системы заданной точности. Он проверяется после .выполнения пункта 2.2. ;

'-•- В'случае, 'когда• расчетная . схема содеркит несколько .несвязанных/ между собой СПТ, . в методе предусматривается декомпозиция. по всем этим СПТ,.,

: В третьей главе описывается программа'расчета УР объединенных систем переменного и постоянного тока в составе ПВК "АПАРЭС" для. 1ЕЧ РС. Программа используется в 1ВК "АНАРЗС" .для расчета нор^алишх и. послеаварийных режимов, для расчетов' утяжеления.1 а ."при анализе .надекности.. Дается анализ результатов расчетов, -демонстрирующих возможности программы.

. Программа не требует специального обращения из головного мен» ПВК "АНАРЗС"-- обращение.к ней осуществляется автоматически щи наличии в расчетной схеме передач, вставок hjji сетей постоянного тока. Исходная информация по СПТ задается в. форматах, аналогичных унифицированным форматам ЦДУ K3Q стра1ш и включает в себя информацию обо всех' переменных и параметрах, фигурирующих в системе уравнений, описывавдих УР СПТ.

Программа рассчитывает УР ЭЭС с СШ' с произвольно ьыо-

•' . л

■ ранним базисом, что позволяет использовать. ее при рерощгд широкого спектра задач. Это могут быть задач!} проектрроващш ■ перспективных схем ЭЭС с ЩТ (СПТ) и задачи управления ¡330 с существующими ППТ и BJTF. " .'. • ; ■•

Для моделирования CP ГЩ необходимо при вводе исходной информации указать, что соответствующая ' переменная"..'.-принимается в расчете УР постоянной (принадлежащей вектору Y2). Основные регуляторы ПП моделируются еледующим образом}

1, И и ГЭТ: Id - const, ^ * а « о^

2. РУН: 6 - const, а^ i а? c^ax 5 ■' " •3. РАМ: Pd =. conat, суд $ а а^ ;

' 4. РУН выпрямителя?.а = const, Т^^ Td $ Т^^ ; .• 5. РУН инвертора; Ud * const, $ % < Т^ > .

При наварно заданной икфэрмгащ rio схеме СПТ после " отработки подпрограммы топологического анализа выдается : соответствующее сообщение,' - . .

Результаты расчета отобрдеагзтоя в табличной форме и Щ) схеме рассчитываемой системы, .'.'•'■'•"■. *

По окончании расчета осуществляется контроль нарушения1' . ограничений на следующие переменные СОТ: углы зажигания }г погасания, коэффициенты■ трансформации вшгрямлогаке трки р напряжения. Если в результате расчета оказываются нарушенными какие-либо из этих ограничена, то об этом • выдается соответствующее сообщение, •

Программа позволяет в диалоговом реккмз задавать отказы элементов СПТ такие как: отказы полюса ЦП« мооуа Щ1« пдеча ПП, всей ПП, полюса линии и всей лиэтщ.

Программа позволяет проводить расчеты схем, состажщ'й из нескольких . изолированных ЭЭС, связашшх мозду собо$ только через линии постоянного тока.

Программа составлена таким образом, что ее возможности могут бить расширены. В ней могут быть реализованы новые модели элементов. постоянного тока - такие как модель .СПТ 'с ПП последовательного соединения, модель мощной выпрямитель-' ной нагрузки. Может быть также расширен круг решаемых с ее. помощью задач. В первую очередь это задачи оптимизации УР и анализа надежности обьединетшх систем переменного/постоянного тока. Предполагается ее включение в комплекс, программ анализа устойчивости сложных ЭЭС.

Максимальная размерность ., расчетной схемы сети

переменного, тока - 400 узлон"и 600 связей, схемы СПТ (которая мо:::ет состоять' из нескольких несвязашшх между собой.'ЕШ*, ППТ и СПТ) составляет .30 ГШ и промежуточных узлов 'и 50 линий 'постоянного тока. ■ •' ■■ * .<

: _ по. ргйработгишой программа был проводя! 'ряд:-демопстра-■ щюшшх и исследовательских расчетов УР тестовой схемы, схема Выборгской- БИТ. и варианта перспективной' схеш-'EOOCt СССР, .подтвйряд-^вдаг тооротичосгаю- - положения ' 'диссертации и показывающие основные шзмоиюсти программы. Расчет• УР Выборгской 'ППТ показал актуальность задачи оценивания состояния пря - упраэлшш и оксшдотзцап ПЛ. '

Раавсльтаайиа нрогрсгма используется для расчета УР вариантой; схем пр::соодииега:я Венгерской знергосксюми к :о'.*ь'лгип!ошс«1 алектроэизргагич«. жзй сиогоио Западной Европа. '•,' - Программа такт* используется для расчета УР при исследованиях по пробде?.» ооьвдааоивя. ЭЭС -'стран Западной и Вос-•точноЯ Европы,- проводим« согхвстно.ВДУ СССР,' Electricite de •Franca и СЗП СО АН СССР. ' ' . •

В ^ггилйиещ'Л пригодятся результаты расчетов. -' ' Осноняый ра^ля.таты ксйыгдоьзШ«!:

•Т.'Проведен подробшй сопоставительный анализ применяв-•!.?!);. для'pactcTCD УР математических вдулой Ш и показана нецелесообразность ирйкекшгоя упрсеоншх моделей. ' •' 2. Произведено уточнение математической модели УР'ПП с учетом активного .conpotaar-iiima контура, 'коммутации и взаимного ихиита гостов. '

3. Разработана математическая модель ГШ с трехобкоточ-нимя -трансформаторами.

.. ■!.■ Послодованы суг&сгоуидо катода ревешш 4састегш уравнений. УР осьодаюшюЯ ЭЭС переменного/постоянного тока и разработан новый быстрый, цадоишй' п удобная 'метод ■'расчета УР' -230 .трехтюго/постомшэю тока, сосх^ии:;;:^ ь ■ себи нрб:ст1Г!ескн пса достоинства существу аде. " '

5. Разработана ирогршгл расчета УР систем шркюяжого/ постоянного тока в состава Ш-ЛС <"КЛРоО для Ш Го1. Программа исиользуочся для расчетов 'УР- норскоктигашх схем ПингорскоЛ "энергосистемы и обыдаюнной Х-С Западной и Восточной Европы. llpOi'p.-ji&:a" мссет Сыть исноаьзошша для упр:шлшш.ч ЗЭО и сувдестьушима ГП1Т (ЫТГ).

6. Ироьбдешшь* всследокатш могут стать оелоной для ра-

Í6

¡emui задач оптимизации JTi анализа устойчивости и надедас-ти, оценивания состояния 99öj Содержащие передачи* вставки .И сети постоянного аде» , ; , '

Публикации но Томе диссертации. '< •'I. Ушаков А.Е.' Модель расчета установившихся, режимов сети переменного/постоянного токй// Материалы 18-й .конф. кол. ученых Сиб» энерг. ин-та 00. АН СССР, часть 2, - Иркутск, 1987. - СЛ65-170. , ,У_' '

. 2* Ушаков А.Е. Расчет установившихся режимов электроэнергетических систем^- содержащих• сеть постоянного, тока// Материалы 19-й конф. кол^ ученых'.Сйб.' öaepr. "ин-та СО. АН СССР. - Иркутск, 1988, - Oä184^200. ■■•':- л.

3. Ушаков Á.E. Расчет и ввод в допустимую область установившихся режимов ЭЭО». содержащих' сеть постоянного тока/> Тез. докл. всес. нау«1»-тсхн. конф. "Создание комшшксог электротехнического оборудования часть 2.- М.: ВЭИ, 1939. г С.23-24, 'У''*

4. Сеймов К.Г.4 Кучеров D.H. »'Ушаков А.Е. Комплекс вычислительных моделей Л программ исследования режимной Надежности Ö3C переменноГо/постоямюгр тока/Д'ез. докл. всес.1 на уч.-техн. совещания "Вопросы устойчивости и Надежности.энер госистейн СССР1', Л.Энергаатоииздат.- 1989.- С.-2.5. ';'

1' 5. Ушаков А.Е. Математическая модель сети .постоянног тока для расчета установившихся режимов// . Материалы ■ 22. конф» дал i ученых Сиб; энорГ» ин-та СО. АН СССР,- Иркутск . 1991. - 6.7-22; •• ; ' • . . /. .