Краткая характеристика ряда программ для расчетов устойчивости энергосистем

1. Расчеты установившегося режима и статической устойчивости.

Для ЦВМ второго поколения получили наибольшее распространение следующие программы, переданные в библиотеку СМО Главтехуправления Минэнерго СССР.

Программа ИЭД АН УССР "XII-2" (для ЦВМ БЭСМ-4, М-220, М-222; максимальный объем расчетной схемы 300 узлов, 42 генератора) осуществляет проверку апериодической устойчивости по знаку свободного члена характеристического уравнения, кроме того проверяется также знак предпоследнего и высшего членов характеристического уравнения (см. гл.9).

В программе ЛПИ имени М.И.Калинина "СУС" (М-220, БЭСМ-4; 62 узла, 62 генератора) критерием предела статической устойчивости также является переход свободного члена характеристического уравнения через нуль. Особенностью программы является учет вариаций частоты при определении апериодической устойчивости.

Программа СибНИИЭ "РАПУС-Омега" (БЭСМ-4; 200 узлов, 100 генераторов) осуществляет проверку апериодической устойчивости по знаку свободного члена характеристического уравнения. Предусмотрен учет отклонений частоты при установлении режима и вариаций частоты при анализе статической устойчивости.

В программе ЭНИН имени Г.М.Кржижановского "СУМ-5Д" (БЭСМ-4, М-222; 245 узлов, 75 генераторов) критерием апериодической устойчивости служит сходимость специально организованного итерационного расчета установившегося режима.

В программе "СУМ-5Д" генераторы моделируются постоянными ЭДС, в остальных указанных программах, кроме того, предусмотрен учет АРВ. Нагрузки могут быть представлены статическими характеристиками по напряжению ("XII-2", "СУМ-5Д") или по напряжению и частоте ("РАПУС-Омега", "СУС").

Для ЦВМ третьего поколения разработаны следующие программы.

Программа ИЭД АН УССР "СТАТУС" (ЦВМ серии ЕС, М-4030; 900 узлов, 25-50 генераторов) представляет собой развитие программы "XII-2".

Основное отличие программы ЛПИ имени М.И.Калинина "CONUS" (ЕС, 900 узлов, 600 генераторов) от программы "СУС" состоит в учете отклонений частоты при установлении режима.

По программе ВНИИЭ - ВЦ ГТУ "КУ-2" (ЕС; 300 узлов) возможна проверка как апериодической устойчивости (до 60 генераторов), так и статической устойчивости с учетом самораскачивания (до 20 генераторов). Последнее осуществляется по интегральному критерию, эквивалентному критерию Раусса-Гурвица.

Программа СибНИИЭ "РАПУС-5" (ЕС, БЭСМ-6; 300 узлов, 200 генераторов) позволяет анализировать статическую устойчивость квазиустановившихся режимов в процессе изменения частоты при больших небалансах мощности.

В ЭНИН имени Г.М.Кржижановского завершена разработка программы, представляющей собой развитие "СУМ-5Д" и позволяющей учитывать отклонения частоты.

Разработка программ для расчетов апериодической устойчивости производится также в МЭИ, Иркутском политехническом институте, СЭИ и в других организациях.

2. Расчеты динамической устойчивости.

Для ЦВМ второго поколения в библиотеке CMО имеются следующие программы.

В программе ИЭД АН УССР "IV-4" (М-220, М-222, БЭСМ-4; 200 узлов, 100 генераторов и двигателей) дифференциальные уравнения решаются методом последовательных интервалов с автоматическим изменением шага. Электрическая сеть представлена матрицей проводимостей; расчет режима сети осуществляется итерационным методом Гаусса-Зейделя.

В программе ВНИИЭ - ВЦ ГТУ "РУЭН-II" (М-220, БЭСМ-4; 200 узлов, 64 генератора и двигателя) при решении дифференциальных уравнений используется метод Рунге-Кутта четвертого порядка. Сеть представлена матрицей коэффициентов распределения, расчет сети производится безытерационным методом.

В программе ВНИИЭ - ВЦ ГТУ "КПУ-I" (М-220, М-222, БЭСМ-4; 300 узлов, 220 машин в 100 узлах) дифференциальные уравнения решаются методом прогноза и коррекции с переменным шагом. Сеть представлена треугольной матрицей проводимостей и решается методом Гаусса с выбором оптимального порядка исключения узлов. Расчет сети осуществляется безытерационно при замещении нагрузок постоянными проводимостями и итерационным методом при учете статических характеристик нагрузки.

В программе СЭИ "РАДИУС" (М-220, БЭСМ-4; 200 узлов, 64 генератора) решение дифференциальных уравнений осуществляется методом Эйлера с постоянным шагом. Сеть представлена матрицей собственных и взаимных проводимостей генерирующих узлов, расчет режима сети безытерационный.

Во всех указанных программах генераторы могут быть представлены постоянной ЭДС, уравнениями Лебедева-Жданова, а в программах "РУЭН-II" и "КПУ-I" - так же и уравнениями Парка-Горева с учетом демпферных контуров (но без учета переходных процессов в цепи статора). Во всех указанных программах предусмотрен учет АРВ и АРС. В программе "РУЭН-II" имеется возможность представить нагрузку статическими и упрощенными динамическими характеристиками, а в программах "IV-4" и "КПУ-I" - статическими характеристиками и упрощенным асинхронным двигателем. Все программы с различной степенью полноты предусматривают коммутации элементов схемы и учет действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Для ЦВМ третьего поколения разработаны следующие программы.

В программах ВНИИЭ - ВЦ ГТУ "КУ-2" (ЕС; 300 узлов, 100 генераторов) и ИЭД АН УССР "УДАР-2" (ЕС, М-4030, 500 узлов, 200 генераторов) по сравнению с аналогичными программами для ЦВМ второго поколения уточнено математическое описание элементов энергосистемы и предусмотрен более полный учет действия противоаварийной автоматики; предусмотрен упрощенный учет переходных процессов в котлах.

В ОДУ Северо-Запада разработана программа "МУСТАНГ" (ЕС; 200 узлов, 100 генераторов), которая позволяет рассчитывать динамическую устойчивость при упрощенном представлении генераторов (постоянными ЭДС) и нагрузок (постоянными проводимостями). Программа содержит специальный блок моделирования релейной защиты и противоаварийной автоматики.

В УПИ имени С.М.Кирова разработана экспериментальная программа "КДУ-2" (ЕС; 300 узлов; 100 генераторов) для оценки динамической устойчивости на основе использования второго метода Ляпунова.

Программы расчетов электромеханических переходных процессов разрабатываются рядом других организаций.

Приложение 17