1. Уравнения установившихся режимов электрических систем

1.1 Понятие о режимах электрических систем и схемах замещения

Под режимом электрической системы понимают ее состояние в какой-то момент времени и описываемое набором характеристик или параметров режима электрической системы. Режимы бывают установившимися (стационарными) или переходными.

Режим определяется нагрузками электрических станций и потребителей электрических систем, а также состоянием схемы сети. Нагрузки электрических станций, отдельных генераторов и потребителей меняются в разрезе суток, в течение недели, в рабочие и выходные дни, посезонно. Поэтому установившихся нормальных режимов электрической системы может быть множество, но их параметры лежат в диапазоне от режима максимальных нагрузок до режима минимальных нагрузок.

Изменения электрических нагрузок сети происходят в каждый момент времени, в силу изменения потребляемых мощностей электроприемников, обусловленного переменным режимом работы технологических механизмов (например, тяговая нагрузка, станки, лифты и др.). Поэтому строго установившихся режимов электрических сетей и систем практически не существует.

Установившимся называется режим, при котором среднее значение параметров за рассматриваемый период неизменно или изменяется незначительно.

Установившиеся режимы разделяют на нормальные эксплуатационные (max,minнагрузок, праздников и выходного дня), ремонтные, утяжеленные и послеаварийные режимы.

Определяющее влияние на режим электрической системы, при заданной схеме сети, имеют величины нагрузок потребителей. При известной схеме электрической сети и заданных нагрузках потребителей, в условиях эксплуатации, в ходе решения задач долгосрочного и краткосрочного планирования режимов, энергосистема решает вопрос об оптимальном распределении суммарной нагрузки между генераторами электрических станций по условию минимума расхода топлива. Совокупность нагрузок потребителей и нагрузок электрических станций представляет собой независимыехарактеристики режима электрической системы. А токи, потоки мощностей по линиям сети и трансформаторам, и уровни напряжений на шинах подстанций зависят от величин нагрузок потребителей, нагрузок электростанций, параметров схемы электрической сети и представляют собой множествозависимыххарактеристик режима.

В настоящее время расчеты электрических режимов электрических сетей выполняются с помощью ПЭВМ. Для расчета сети на ПЭВМ недостаточно иметь схему, связность которой визуально воспринимается. Необходимо создать математическую модельэлектрической сети и ее режима, которые однозначно бы представляли сеть в памяти ПЭВМ и позволяли выполнять ее разноплановый анализ.

Уравнения установившегося режима связывают независимые и зависимые характеристики режима, используя параметры схемы сети. Принципиально в одних методах расчета режима вначале определяются токи и потоки мощностей по ветвям, а затем напряжения на шинах подстанций, а в других методах идут от расчета напряжений на шинах подстанций к определению токов и потоков мощностей по линиям сети.

Для расчета электрических сетей пользуются схемами замещения и МАТЕМАТИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ.

Схемы замещения электрических систем представляют собой совокупность схем замещения отдельных элементов – генераторов, трансформаторов, линий, нагрузок.

Для принципиальной схемы электрической системы (рис. 1) может быть составлена схема замещения (рис. 2), параметры которой будем считать приведенными к одной ступени напряжения. Эта схема может быть упрощена, если нагрузки подстанции привести к стороне высшего напряжения, как на рис. 3.

Т

|U|, P

ехнологической постановке задачи расчета режима соответствует определение напряжений узлов и токов ветвей сложнозамкнутой сети при известном напряжении как минимум в одном из узлов сети, называемомопорным, балансирующим, и заданных нагрузках в остальных узлах сети (как правило – на шинах электростанций и крупных подстанций энергосистемы).

P-jQ

I_a-jI_p

P_r

l_,



U_БУ

S_T,

n

S_H

Рис. 1. Принципиальная схема электрической системы

R+jX

P_r+jQ_r

R+jX

I_ajI_p

U_БУ

P_Нj P_Н Q_Н

Рис.2. Схема замещения электрической системы; параметры схемы приведены к одной ступени напряжения

S₁

1

4-1

4-2

ветви Iяруса ветви

z_i

z₃

дерево

P_rjQ_r

z₄

3. ветви IIяруса

4

3

S₃

II

U_БУ

z₂

z₅

1-2 - хорда 1

2-3 - хорда 2

2

S₂

Рис.3. Связанный направленный граф, соответствующий упрощенной схеме замещения с нагрузками, приведенными к стороне высшего напряжения подстанций