qgsjxmfs
.pdf
Модель |
Bergeron |
Транспонирование |
Non-transposed |
Интерполяция |
Interpolate Travel Time |
Опции ввода |
Ввод физических данных |
Низкая частота |
60.0 |
Ввод данных проводника и провода заземления выполняется кликом «мышкой» по соответствующим опциям на панели инструментов окна T−Line (смотри рисунок 2.5). На рисунках 2.6 и 2.7 приведены данные линии, используемые для данного примера.
Рисунок 2.6 - Данные проводника T−Line
Рисунок 2.7 - Данные провода заземления
Необходимо отметить, что параметр стрелы провеса в середине пролёта ВЛ как для данных проводника, так и для данных заземляющего провода измеряется от проводника, а не от заземляющего провода. Следовательно, проводник, высота которого над землей на опоре составляет 30 метров, а параметр стрелы провеса в середине пролёта ВЛ 10 метров, опустится на высоту 20 метров над уровнем земли.
Количество расщепленных проводов, радиус расщепленного провода и расстояние между расщепленными проводами относятся к проводникам, образующим одну фазу. Для систем передачи высокого и сверхвысокого напряжения зачастую используется более одного проводника на фазу. На рисунке 2.8 показано физическое расположение 4 расщепленных фаз, а также данные, необходимые для программы T−line.
RTDS |
2-6 |
|
|
d |
|
r |
|
4 расщепленные фазы |
|
|
d |
r= радиус расщепленного |
|
провода |
|
|
|
|
|
|
d= расстояние между |
|
|
расщепленными проводами |
Рисунок 2.8 - Расщепленный провод
После определения вышеупомянутых опций и ввода данных проводника и провода заземления выберите опцию компиляции на панели инструментов T−Line (смотри рисунок 2.5). В ходе выполнения процедуры компиляции рассчитываются необходимые параметры, которые сохраняются в основном имени файла, определяемом пользователем. Осно в- ное имя файла оканчивается на “.tlb”. Необходимо отметить, что файл данных tline должен быть сохранен в том же каталоге PROJECT−>CASE, в котором расположен исследуемый случай пользователя. Выбранное основное имя файла вводится как имя файла данных файла T−line (параметр tlb) в меню EDIT для элемента ВЛ в
RSCAD/Draft.
ПАССИВНАЯ НАГРУЗКА
Нагрузки являются важной частью энергосистем, но их отображение в исследуемых случаях моделирования зачастую игнорируется. Простейшие формы нагрузки могут быть представлены фиксированными пассивными элементами шунта. Ветви резистивного, индуктивного и емкостного шунта могут помещаться на шину для отображения активной и реактивной нагрузок.
Другие элементы, которые могут использоваться для моделирования нагрузок, включают
всебя:
модель источника с фиксированным напряжением и фазой;
модель асинхронной машины;
модель статической нагрузки;
модель динамической нагрузки.
ВЕТВЬ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЕМ
Ветвь короткого замыкания (далее КЗ) может быть подключена к шине для моделирования на ней КЗ. Ветвь КЗ включает в себя выключатель, активное сопротивление которого в отключенном состоянии очень большое, во включенном состоянии активное сопротивление задается пользователем. Тип КЗ, на землю или междуфазное, задается параметром ‘Type’ в меню CONFIGURATION элемента КЗ. При повреждении на землю (Line−Gnd) пользователь может выбрать в меню L−G PARAMETERS, какие фазы включаются в ветвь КЗ.
Обеспечение возникновения и устранения повреждения осуществляется при помощи элементов управления, которые находятся во вкладке Controls library. Наиболее простой
RTDS |
2-7 |
|
|
способ – использование функции генератора импульсов и кнопки. Длительность импульса, задаваемая указанным генератором, определяет продолжительность повреждения.
Имена сигналов входа и выхода элемента управления задаются с использованием маркировки провода. Имя сигнала, заданное для выхода генератора импульсов, должно быть таким же, как и имя сигнала для управления ветвью повреждения (параметры Asig/Bsig/Csig для данных ветви повреждения (Fault Branch Data) в меню элемента повреждения). Значение импульса должно соответствовать номеру активного бита, заданного для ответвления повреждения. Например, если параметр “Abit” задан в 1 для фазы А − Ground Fault Branch, то параметр “OT” для функционального блока генератора импульсов также задается в 1. Поскольку выход импульса задается как целое число, а активный бит – как номер бита, целое число должно рассчитываться как 2(bit−1). Номер бита 3 соответствует целому числу 2(3−1)=4. Ответвления многократных повреждений контролируются тем же сигналом управления посредством задания одинаковых параметров имени сигнала Signal Name и активного бита Active bit для каждого ответвления повреждения.
2.3ЗАПУСК ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Имеется возможность запуска программы расчета потокораспределения для схемы энергосистемы в RSCAD/Draft. При этом рассчитывается значение начального напряжения и угол для каждой шины в схеме. Кроме того, запускаются такие элементы, как источники и генераторы. Выполняя потокораспределение, можно запускать случай моделирования RTDS в квазиустановившемся режиме. Для случаев с несколькими генераторами инициализация, выполняемая потокораспределением, помогает достичь устойчивого, установившегося режима.
Для расчета потокораспределения задайте типы всех шин и их номинальное напряжение, используйте для этого элемент маркировки шины. Тип шины может быть: SLACK - балансирующий (базисный) узел с заданным напряжением и углом, PV BUS - с заданной активной мощностью и напряжением и PQ BUS - с заданными активной и реактивной мощностью. Одна из шин на схеме энергосистемы должна быть задана как балансирующий узел. Шины, к которым подключены генераторы, обычно задаются как PV BUS, т.к. определяются мощностью генератора и напряжением на зажимах. Шина, к которой подключен источник переменного тока, может считаться балансирующим узлом. Шины нагрузки обычно обозначаются как шины PQ BUS.
В данном примере шина источника должна определяться как балансирующий узел с номинальным напряжением 230 кВ. Узел нагрузки должен задаваться как шина PQ с номинальным напряжением 230 кВ. После ввода необходимой информации потокораспределение может запускаться кликом «мышкой» по кнопке потокораспределения на панели ин-
RTDS |
2-8 |
|
|
струментов RSCAD/Draft, расположенной выше рабочего поля.
Кнопка запуска программы потокораспределения
Появляется меню параметров, в котором пользователь должен задать следующие данные:
Базовая частота: базовая частота системы в Гц (например, 50.0 или 60.0)
Допустимая погрешность: максимально допустимый дисбаланс мощности на шинах, задаваемый в МВА. Когда все значения дисбаланса мощности ниже заданного уровня, расчет потокораспределения считается завершенным.
После завершения расчета потокораспределения необходимо автоматически инициировать различные параметры на схеме пользователя. Значения напряжения на шинах и углы, рассчитанные по потокораспределению, отображаются над иконками элемента шины. Кроме того, инициируются параметры “AC Source Initial Power Output”.
Для того, чтобы запустить расчетный случай с использованием параметров, обновленных в ходе потокораспределения, пользователь должен скомпилировать исследуемый случай моделирования до обработки в RSCAD/RunTime.
Чтобы проверить, что рассчитанное потокораспределение соответствует результатам моделирования, можно измерить угол между двумя шинами с использованием измерителя угловой разницы, как показано ниже. Измеритель можно найти во вкладке Controls library и добавить в схему Draft.
Примечание – сигналы энергосистемы рассматриваются как электрические сигналы, а сигналы системы управления – как сигналы управления. Электрические сигналы можно подключать непосредственно к элементам управления с использованием маркировки проводов. На схеме Draft контролируемая маркировка провода выделена голубым цветом, тогда как неконтролируемая маркировка – зеленого цвета. Для экспорта напряжений в узлах из схемы энергосистемы и импорта в элемент управления используйте элемент IMPORT/EXPORT.
2.4ЗАПУСК ИССЛЕДУЕМОГО СЛУЧАЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Для запуска исследуемого случая моделирования скомпилируйте схему из RSCAD/Draft и затем загрузите модель в RSCAD/RunTime, как описано в разделе 1.6. Измерительные устройства и графики могут создаваться для наблюдения различных величин системы, например, напряжений на шинах, токов линии и т.д.
RTDS |
2-9 |
|
|
Для того чтобы смоделировать КЗ, создайте кнопку инициализации повреждения. Для этого выберите опцию create−>pushbutton из RSCAD/RunTime и затем кликните «мыш-
кой» по кнопке “Fault” из раздела Subsystem #1−>CTLs−>Inputs.
Создать кнопку 
Интересным представляется отображение в двух координатных сетках на одном графике выходного сигнала генератора импульсов “LGFLT” и тока КЗ. Необходимо отметить, что ток КЗ изменяется сразу после инициации повреждения сигналом “LGFLT”, принимающим значение логической "1". Тем не менее, ток КЗ не затухнет до тех пор, пока не произойдет первый переход тока через нуль, следующий за переключением сигнала “LGFLT” в логический "0".
Электрическая цепь КЗ не отключится до тех пор, пока сигнал запуска повреждения не будет равным ‘0’ и ток КЗ не пересечет значение 0. Порог тока повреждения для устранения повреждения может быть задан отличным от 0 через параметр “Agholdi” в подменю Ground Fault Branch Data элемента формирования КЗ. Рекомендуется придерживаться значения 0, поскольку отключение выключателя КЗ при значении, отличном от 0, может привести к большому скачку напряжения. Если ток КЗ протекает через индуктивность, а выключатель КЗ отключается, когда значение тока не равно нулю, напряжение на индуктивности резко изменяется до значения L*di/dt.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Несмотря на то, что описанный в настоящем уроке случай моделирования достаточно простой и включает в себя источник, линию передачи и нагрузку, есть ряд интересных физических явлений, происходящих в этой энергосистеме.
Несимметрия и транспозиция
Интересно отметить, что токи в ВЛ в рассмотренном выше случае моделирования являются несимметричными в установившемся режиме. Чтобы подчеркнуть несимметрию, нагрузка на принимающем конце должна быть отключена. Наблюдается, что ток в фазе В
RTDS
примерно на 10% выше токов в фазах А и С. Протяженные ВЛ часто являются транспонированными, чтобы сбалансировать токи линии. Существует два способа сделать транспозицию в исследуемом случае моделирования. Первый способ. Транспозицию можно моделировать напрямую путем разбивания ВЛ на три участка равной длины. В точке соединения участка 1 с участком 2 выполняется смена чередования фаз, т.е. фаза А из проводника 1 подключается к проводнику 2, фаза В из проводника 2 – к проводнику 3, фаза С из проводника 3 – к проводнику 1. Аналогично выполняется смена чередования фаз в точке соединения участков 2 и 3. При такой схеме транспозиции каждая фаза имеет одинаковую протяженность в каждом из проводников 1, 2 и 3. Такой подход требует от пользователя использования 3 элементов ВЛ и шести дополнительных узлов.
A |
C |
B |
B |
A |
C |
C |
B |
A |
участок #1 |
участок #2 |
участок #3 |
Явно заданная транспозиция ВЛ
Второй способ с использованием эффекта транспозиции заключается в задании с помощью меню Options программы RSCAD/T−Line того, что линия является «идеально транспонированной». В этом случае линию можно смоделировать с использованием одного элемента ВЛ. Промежуточные узлы не требуются.
В случае, когда многоцепные ЛЭП расположены на одной опоре, транспозиция выполняется по одной цепи. Это означает, что фазы А, В и С каждой цепи транспонированы. Транспозиция между цепями обычно не выполняется. Программа RSCAD/T−Line дает пользователю возможность определить, что только отдельные цепи транспонированы, когда на опоре расположено более одной цепи. Чтобы выбрать данную опцию, необходимо задать опцию Transposed в “Transpose 3 conductor sets” в меню опций
RSCAD/T−Line.
Емкостный эффект (эффект Ферранти)
Эффект Ферранти относится к повышению напряжения на ВЛ, приемный конец которой разомкнут (отключен). Когда длина линии составляет 50 км, как в приведенном примере, эффект Ферранти очень незначительный. Без нагрузки на приемном конце линии напряжение на шине на приемном конце равно 230.5 кВ, нарастание при этом составляет лишь 0.2%. Однако, если длина равна 500 км, напряжение холостого хода на принимающем конце линии составляет примерно 285 кВ – повышение напряжения на 24%. При игнорировании потерь напряжение холостого хода на принимающем конце симметричной линии задается следующим образом:
|
Vre= Vse / cos(0.0721 * Len(км)) |
|
Vre= 230.0 / cos(0.0721 * 500)= 284.5 кВ |
|
|
RTDS |
2-11 |
|
|
Шунтирующие пассивные реакторы часто используются на протяженных ВЛ для ограничения эффекта Ферранти.
Необходимо отметить, что режим холостого хода приводит к максимальному напряжению на принимающем конце. По мере добавления нагрузки на принимающем конце напряжение на шине снижается, опускаясь до 1 о.е., когда нагрузка становится равной значению, известному как Натуральная Мощность Линии (SIL). Напряжение опускается ниже напряжения на посылающем конце в связи с тем, что нагрузка становится выше значения
SIL.
Другой интересный эффект заключается в том, что значение cos(0.0721*Len) становится равным 0.0, когда длина составляет 90/0.0721= 1248 км. При такой длине напряжение на принимающем конце теоретически становится бесконечным.
Волновое сопротивление нагрузки
ВЛ, на концах которой установлен резистор (терминатор), сопротивление которого равно полному волновому сопротивлению линии (также называется характеристическим полным сопротивлением), будет иметь профиль напряжения с пологой характеристикой. Это означает, что напряжение на всем протяжении линии, включая вывод на принимающем конце, будет равно напряжению на посылающем конце линии. Волновое сопротивление нагрузки (Surge Impedance Load или SIL) задается как
SIL= V2 / Zsurge
Волновое сопротивление ВЛ определяется физическими характеристиками линии, в частности, расстоянием между фазными проводами и размерами проводников, и, как правило, выбирается в диапазоне 200 − 400 Ом. Волновое сопротивление не зависит от длины линии. Трехфазная линия имеет волновое сопротивление для нулевой, прямой и обратной последовательностей. Если линия симметричная, то значения волнового сопротивления прямой и обратной последовательности равны.
Каждый раз, когда выбирается опция компиляции из RSCAD/T−Line, создается файл “tline_out”. Данный файл находится в том же каталоге, что и файл line.tlb. Файл tline_out содержит информацию, касающуюся волнового сопротивления линии. Под заголовком “MODE SURGE IMPEDANCE MATRIX” приведены значения волнового сопротивления нулевой, прямой и обратной последовательности.
Для запуска приведенного в настоящем уроке случая моделирования с волновым сопротивлением нагрузки необходимо изменить характеристики линии на идеально симметричные, задать очень низкое значение сопротивления по постоянному току (например, 1.0e−6 Ом/км), исключить индуктивную нагрузку, а активную нагрузку задать равной 289.3328 Ом. После этого напряжение на принимающем конце равно напряжению на посылающем конце (т.е. 230.0 кВ), а передаваемая мощность равна значению SIL. Необходимо отметить, что поток реактивной мощности, протекающий в линии, практически равен 0.
Примечание – здесь и далее в тексте будет использоваться общепринятая компьютерная форма экспоненциальная записи чисел в формате, используемом программой RSCAD. Например, запись "1.0e-6" означает число 1*10-6
RTDS |
2-12 |
|
|
Измерительные приборы для линии с оконечной нагрузкой с SIL
2.5ВЫДАЧА СИГНАЛА НА АНАЛОГОВЫЙ ВЫХОД
Как было упомянуто в уроке 1, симулятор RTDS непрерывно пересчитывает исследуемый случай с очень малым временным шагом (обычно 50 мкс), поэтому невозможно постоянно собирать все расчетные данные. Для непрерывного мониторинга о ходе процесса симулирования можно контролировать сигналы с использованием обычного осциллографа, который подключается к каналу аналоговых выходов RTDS. В схему исследуемого случая должен быть добавлен элемент для задания того, какой конкретно сигнал будет формироваться и на каком аналоговом выходе. Элемент управления каналом аналогового выхода можно использовать для отправки сигнала в канал ЦАП на лицевой панели платы PB5. Каждый процессор PB5 имеет прямой доступ к 12 каналам аналоговых выходов. Диапазон выходного напряжения аналоговых выходов составляет +/− 10 В пикового напряжения.
Показанные ниже блоки управления можно добавлять в схему для отправки сигнала напряжения ’N1’ в канал аналогового выхода. Элементы управления расположены во вкладке Controls library.
Элемент аналогового вывода
DA – задание канала аналогового выхода. Можно использовать любой из имеющихся двенадцати каналов процессора GPC.
SC – масштабирование входного сигнала таким образом, что заданное значение дает в результате выходное аналоговое напряжение 5 Вольт пиковое. Необходимый коэффициент масштабирования – пиковое значение. В данном примере задание коэффициента масштабирования в значение 187.89 приведет к 5 В пик по каналу ЦАП.
RTDS |
2-13 |
|
|
SL – Может добавляться динамическое смещение и ползунки масштабирования (параметр SL). Если данный параметр активный, пользователь может создать ползунки RSCAD/RunTime для динамической регулировки смещения и масштаба аналогового выхода. Можно создать выключатель в RSCAD/RunTime, который будет управлять светодиодом, связанным с назначенным каналом аналогового выхода. Светодиод может быть включен выключателем, чтобы помочь при поиске аналогового выхода на лицевой панели.
В ходе компиляции схемы создается файл распределения памяти, который включает в себя подробную информацию о том, как схема была закреплена за RTDS. В данном примере за элементом аналогового выхода не был принудительно закреплен процессорный модуль. Следовательно, по файлу распределения памяти необходимо определить номер процессорного модуля, который формирует выходной аналоговый сигнал. Для просмотра файла распределения памяти необходимо нажать на кнопку просмотра View на панели инструментов RSCAD/Draft. При этом выводится окно, в котором нужно выбрать файл распределения памяти MAP File. Файл распределения памяти отображается в текстовом редакторе, при этом выводится имя аналогового элемента. Например,
Приведенный пример файла распределения памяти показывает, что физически сигнал для наблюдения будет доступен по аналоговому каналу №1 (channel #1) процессора В (processor B) процессорного модуля №1 GPC (GPC card #1). Необходимо отметить, что файл распределения памяти будет отличаться в зависимости от конфигурации аппаратного обеспечения RTDS. Следовательно, элементу аналогового выхода не всегда будет присваиваться процессор В процессорного модуля №1 GPC. Осциллограф подключается к указанному выводу на лицевой панели процессорного модуля PB5 (GPC) шкафа RTDS, а сигнал N1 будет наблюдаться после начала моделирования.
Возможно принудительное назначение аналогового выхода к нужному процессорному модулю. Для этого используется элемент – блок назначения процессоров Assign Control Processor. Номер процесса управления задается для каждого элемента управления на схеме и является ссылочным (идентификационным) номером. Например, все элементы управления имеют параметр "Proc", который используется как номер для ссылки.
Блок Assign Control Processor запрашивает в качестве входного параметра номер ссылки.
RTDS |
2-14 |
|
|
Блок управления Assign Control Processor
Все элементы управления с присвоенным номером ссылки равным 2 будут обрабатываться на процессорном модуле, заданном в параметрах блока Assign Control Processor.
Каналы аналогового выхода на лицевой панели процессорных модулей PB5 (GPC) имеют 12-битные ЦАП без гальванической изоляции. Для формирования прецизионных аналоговых сигналов необходимо использовать оптоизолированные выходы с 16-битным ЦАП, установленные на модуле аналогового выхода GTAO. Сигналы из модели могут быть направлены на модуль GTAO с использованием одноименного элемента управления GTAO методом, аналогичным приведенному выше.
RTDS |
2-15 |
|
|