Предельные режимы электропередачи

Цели расчета режимов электропередачи. Виды предельных режимов

Расчет режима в линиях электропередач осуществляется с целью определения:

1. Загрузки элементов линии электропередач.
2. Соответствия пропускной способности линии ожидаемым потокам мощности.
3. Пропускной способности линии по условиям устойчивости.
4. Сечения кабелей и проводов линии.
5. Мощности трансформаторов.
6. Уровня токов короткого замыкания.
7. Соответствия намечаемой к установке или существующей аппаратуры ожидаемым токам короткого замыкания.
8. Мероприятий направленных на ограничение токов короткого замыкания.
9. Уровня напряжений в составляющих и на участках линии электропередачи.
10. Мероприятий по обеспечению поддержания напряжения в линии в допустимых пределах.
11. Потерь мощности и электрической энергии в линии для оценки эффективности принятых способов снижения потерь и экономичности работы линии.

Исходными данными для расчета режимов линии электропередач служат:

1. Диспетчерский график мощности, которая поступает от источников.
2. Схема электрических соединений линии, которая характеризует взаимную связь ее составляющих.
3. Проводимости и сопротивления элементов линии.
4. Расчетные мощности нагрузок.

Предельные режимы электропередачи делятся на предельные по статической устойчивости и предельные по передаваемой мощности. Различие данных видов предельных режимов заключается в разной форме записи уравнений установившихся режимов, которая не совпадает с формой записи дифференциальных уравнений; различным поведением нагрузок при их увеличении или малых возмущениях режима. Данные виды режимов могут совпадать при соблюдении некоторых условий: узлы нагрузок вводятся в расчет теми же статическими характеристиками, что и при расчете статической устойчивости; в качестве балансирующих узлов выбраны шины бесконечной мощности.

Математически предельный по передаваемой мощности режим можно представить следующим образом. Уравнение установившегося можно представить в следующем виде:

$F(X,Y) = 0$

где F - нелинейная вектор-функция, которая отвечает уравнениям баланса токов в узлах; Х - вектор зависимых параметров существующего режима (фазы узловых напряжений, электрический ток в линии, реактивные и активные перетоки в линиях и т.п.); У - вектор независимых параметров.

Для предельных режимов по передаваемой мощности, кроме выше представленного уравнения, должно выполняться следующее условие:

$det = дF/дХ$

где дF/дХ - матрица Якоби уравнений режима.

Под предельными режимами по статической устойчивости подразумеваются режимы, при которых выдача мощности ограничена условиями работы генераторов, работающих на общую нагрузку.

Метод последовательного утяжеления

При решении задач управления режимами электропередачи, как правило, ограничиваются проверкой статистической апериодической устойчивости без самораскачивания. Потому что предполагается, что отсутствие самораскачивания обсеивается настройкой автоматических регуляторов.

При расчетах предельных режимов используются методы утяжеления, среди которых самыми распространенными являются: снижения напряжения в заданных узлах, увеличение общей нагрузки в заданных узлах, а также перераспределение загрузки между узлами генерации. Чаще всего используется метод последовательного утяжеления, графическая реализация которого изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Метод последовательного утяжеления. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Данный расчет осуществляется по следующему алгоритму:

1. Сначала рассчитывается какой-либо устойчивый режим. Расчет заключается в определении его зависимых параметров Х0 при помощи решения уравнения F (X,Y0) = 0, в котором Y0 - независимые параметры заведомо устойчивого режима.
2. Затем для этого режима рассчитывается значение свободного члена характеристического уровня а0, его знак фиксируется и зависит от последовательности составления уравнений.
3. После этого задается направления утяжеления Δ Y.
4. Осуществляется изменение независимых параметров У0; У1 = У0(Т), где Т - шаг утяжеления. Траектория утяжеления должна приниматься линейной, следовательно У(Т) = У0+Т* Δ Y
5. Рассчитывается полученный режим, для которого заново вычисляются значения a0.

Расчет свободного члена характеристического уровня проводится до тех пор, пока не произойдет смена его знака или точка не перестанет существовать.

Основной недостаток данного метода расчета предельного режима заключается в том, что есть необходимость выполнения серии промежуточных расчетов, для чего необходимы временные затраты.