Введение к работе
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 математи
ческих моделей и алгоритмов, показана возможность их унификации
и объединения в единой обобщенной, комплексной модели.
-
Разработана обобщенная математическая модель электрических систем, позволяющая на единой базе данных выполнять исследования любых стационарных режимов - симметричных и несимметричных, с простой и сложной несимметрией.
-
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.
-
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.
-
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 новизнд. В диссертационной работе реализован комплексный, системный подход к задаче математического моделирования электрических систем в стационарных режимах;
разработана и реализована в віще 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 зашиту:
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 ВЛ СВН переданы в Иорданское электрическое управление и используются при планировании и осуществлении неполнофазных режимов ВЛ 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 НАН Украины, 1995г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, пріиожении и содержит 150 страниц основного машинописного текста, 25 рисунков, 4 таблицы, список литературных источников из 115 наименований на 13 страницах и 90 страниц приложений.
