Лабораторная работа № 4

РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ ПЕРЕТОКОВ МОЩНОСТИ В ЛИНИЯХ

Цель работы: Нахождение максимальных перетоков мощности в линиях.

ЗАДАНИЕ

Для обобщённой схемы, приведённой на рисунке 4 и по параметрам, приведёнными на рисунке 4.1, 4.2 выполнить следующее:

1. Ввести параметры узлов и ветвей.

2. Смоделировать заданную сеть в RastrWin 3 для расчёта установившегося режима.

3. Собрать схему сети в нормальном режиме и отключением ЛЭП, трансформаторов смоделировать аварийный режим.

4. В ПВК RastrWin 3 создать графическую схему.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для составления схемы указаны на рисунке 4.

Сапроново Маргаритовка Мазаново Белоярово Красноярово

Рис.4.1. – Расчётная схема сети

ХОД РАБОТЫ

Запустим Rastrwin и создадим новый файл динамика (Файлы Новый Режим Ок).

Затем заполним данные для узлов (Открыть Узлы). Зададим номера узлов, номинальные напряжения (в кВ) и наименования.

Рис.4.2. – Параметры узлов

Зададим данные для ветвей (Открыть Ветви).

Для этого укажем номера начала и конца ветви (удобно использовать выпадающий список с узлами). Задаем сопротивления и коэффициенты трансформации.

Рис.4.3. – Параметры ветвей

Параметры схемы для текущей задачи заданы.

Далее был рассчитан установившийся режим (Режим F5). При правильно заданных параметрах режим сходится, и в таблице протокола выводятся следующие данные.

Рис.4.4. – Таблица протокола

Ит – номер итерации;

Мах.неб. – значение и номер узла для максимального небаланса мощности (P или Q);

>V – максимальная величина и номер узла для превышения напряжения по отношению к номинальному – (𝑉ном⁄𝑉max);

<V – то же самое для снижения напряжения по отношению к номинальному;

Угол – значение и номер линии для максимального разворота угла (в градусах).

В ПВК RastrWin 3 создадим графическую схему. Создадим новый файл графика (Файлы Новый Графика Ок). Воспроизведем графическую схему с помощью «Ввод». (Рисунок 4.5)

Метод направленного поиска

Методы направленного поиска основаны на последовательном приближении значений независимых переменных к оптимальному значению. Точка в пространстве независимых переменных все время смещается в направлении улучшения значения функции цели. Методы направленного поиска приводят к оптимальному варианту сравнительно быстро, однако при этом обычно находится только локальный оптимум. В многоэкстремальных задачах для поиска глобального оптимума используются различные комбинации методов направленного перебора со случайным поиском. Например, можно случайным перебором выбрать ряд исходных точек, равномерно распределенных в области поиска, и из каждой исходной точки достигнуть локального экстремума. Наилучший из них может считаться решением задачи.

Для определения максимальных перетоков мощности рассмотрим ветвь 16-2 и относящиеся к ней оборудование (понижающий трансформатор 220/10)

Известно что при номинальной нагрузке значение тока в обмотке ВН трансформатора ,I_вн = 241 А, а в обмотке НН , I_нн = 5366 А. Необходимо поочередно отключая различные ветви энергосистемы выяснить максимальный переток мощности и влияние его на оборудование .

Произведем несколько отключений различных ветвей и посмотрим, как изменяется контролируемые параметры.

При выводе в ремонт оборудования ветви 2-17(или его аварийной остановки) ветвь 2-16 должна передать количество энергии требующиеся Нагрузки 1. Токи выросли в 2 раза, что неблагоприятно сказывается на работе оборудования, однако входит в предел допустимых токов.

Далее были произведены следующие отключения ветвей:

20-10, 16-3, 4-3, 8-3, 5-4, 14-15, 3-14, 1-16, 1-17, 17-2 .

Рис.4.5. – Графическая схема

Входе проведенных отключений были установлены зависимости мощности, протекающей через рассматриваемую ветвь, а так же ток на основном оборудовании этой ветви. Исходя из основных принципов метода направленного поиска, было установлено, что максимальный переток мощности наблюдается при отключении смежных линии.

Метод утяжеления

При утяжелении режима производится расчет серии установившихся режимов при изменении параметров в соответствии с заданной траекторией утяжеления. Критерием нахождения предельного режима является сходимость расчета режима. Дополнительным критерием нахождения предельного режима может служить достижение экстремума (максимума или минимума) по отмеченным контролируемым величинам (мощности по сечениям, потерям, напряжениями и т.д.). Выполняется для определения предельных перетоков мощности по сечениям (наборам линий, без которых сеть разделяется на два несвязных района). Для расчета используется процедура, называемая утяжелением режима, и заключающаяся в следующем:

- задается множество узлов, в которых будет осуществляться изменение параметров режима (изменение нагрузки, генерации, модуля напряжения для регулируемых узлов, угла напряжения для балансирующих узлов), со значениями их приращений. Это множество называется траекторией утяжеления;

- проводится серия расчетов режимов при последовательном изменении утяжеляемых параметров на заданную величину;

- при аварийном окончании одного из расчетов осуществляется возврат к последнему из сбалансированных режимов, и следующее приращение выполняется на величину в два раза меньшую предыдущей (деление шага пополам)

Последняя процедура повторяется до тех пор, пока не будет достигнут предельный режим с заданной точностью.

Для задания узлов, в которых осуществляется изменение параметров, может использоваться траектория по районам. В этом случае прирост мощности разбивается по узлам района пропорционально их доле в нагрузке района.

ХОД РАБОТЫ

1. Необходимо задать параметры утяжеления:

(Расчеты Параметры Утяжеление)

Рис.4.6. – Утяжеление

Открывается окно утяжеление. Здесь можно задать основные параметры:

Тип утяжеления, максимально число итерации, шаг и остальные параметры которые довольно ясно представлены в данном окне. Перед началом работы необходимо в графе «Формировать писание контрольной величины (КВ)» изменить параметр «Да» на параметр «нет» тем самым мы отменяем автоматическое формирование КВ и переводим в режим ручного управления.

Рис.4.7. –Параметры для расчета «Утяжеления»

2)Производим открытие рабочих окон

Нажимаем (Открыть Контрольные величины Описание), а так же

(Открыть Контрольные величины начения )

Рис.4.8. –Контрольные величины

Открываем следующее рабочее окно:

(Открыть Траектория Приращения _узлы)

Рис.4.9. –Траектория

3. Для того, чтобы рассчитать максимальные переток мощности на ветви, необходимо выполнить утяжеление (Поочередный расчет серии установившихся режимов с постоянным отягощением сети)

Например постоянно изменяя мощность нагрузки до того момента пока состояние сети не станет критическим.

Необходимо задать КВ-параметры, которые будут изменяться и контролироваться в течении всего режима утяжеления

Рис.4.10. –Добавление в К

В нашей работе мы будем следить за изменением Pн в узле 2 ,Qн в узле 2 , мощностью передаваемой по ветви 16-2, а так же Pг в узле 1 и Qг в узле 1.

Рис.4.11.–Описания

При помощи вкладки Приращения -Узлы мы можем указать параметр которым мы будем изменять состояние сети в данном случае с каждым новым режимом будем изменить Pн и Qн в узле 2 , то есть изменяя параметры нагрузки мы будем следить за тем как ведет себя энергосистема а так же линии питающие нагрузку и оборудование расположенное на этих линиях.

Рис.4.12. –«Приращения-Узлы»

4) Все необходимые данные и параметры введены, теперь можно начинать режим утяжеления. (На рабочей панели нажать кнопку «Начать утяжеление», изображенной в виде гири)

Рис.4.13.–«Утяжеления»

Программа автоматически начнет расчет серии установившихся режимов с» последовательным отягощением параметров сети. Далее во вкладке «Значения» появляются результаты расчета утяжеления.

Рис.4.14.–«Значения»

5) Максимальное количество итерации (шагов) было задано 100, однако расчет утяжеления был закончен на 73 шаге (Это видно из протокола на рисунке 4.1.5)

Дело в том, что нельзя бесконечно повышать параметры нагрузки существуют предельные параметры работы, как ЛЭП так и основного оборудования.

Постепенно нагружая систему, мы пришли к тому, что расчетный угол напряжения (Delta) превысил допустимое значение, тем самым вызвав в энергосистеме недопустимый режим, то есть на 73 шаге установившийся режим разошелся

6) Для составления общей картины изменения состояния сети от нагрузки составим графики :(Расчеты КВ График)

Рис.4.15.– Контрольные величины

Далее необходимо выбрать оси, то есть можно построить любые зависимости КВ как друг от друга, так и от шага

Рис.4.16.– Оси графика

После выбора осей график автоматически построится и откроет новую вкладку « График»

Рис.4.17.– График

7) По результатам расчета видно, что максимальный переток для ветви 2-16 составляет 157 МВт (в том месте, где прервался процесс утяжеления).

ВНИМАНИЕ!!! После процесса утяжеления для начала нового утяжеления необходимо вернуть первоначальные исходные данные узлов, так как процесс утяжеления постепенно меняет эти параметры до конца итерации или срыва режима, поэтому если сразу нажать повторно процесс утяжеления расчет не будет произведен, так как начальными денными является данные прошлого утяжеления

Рис.4.18.– Значения

Рис.4.19.– Графическая схема