Общая характеристика задач электроэнергетики

Общая характеристика задач электроэнергетики Задачи электроэнергетики имеют ряд характерных особенностей: 1. Задачи имеют ярко выраженную практическую направленность. 2. Характеризуются значительным объемом выполняемых вычислительных работ. 3. Характерно использование достаточно сложных математических моделей и серьезного математического аппарата. 1 Математическая модель ЭЭС- это совокупность математических формул или уравнений, определяющих взаимосвязь между параметрами режима ЭЭС. В зависимости от формулировки задачи и принятых допущений для одной и той же системы можно составить математические модели различных форм и уровней сложности. 2 Математическое моделирование представляет собой метод исследования объектов и процессов реального мира с помощью их приближенных описаний на языке математики- математических моделей. Процесс создания математической модели можно условно разделить на ряд основных этапов: 1. Построение математической модели; 2. Постановка, исследование и решение соответствующих вычислительных задач; 3. Проверка качества модели на практике и ее модификация; 4. Получение конечного результата и его анализ. 3 Задачи аналитического и расчетного характера: -расчет установившихся режимов; -исследование электромагнитных переходных процессов (расчет токов коротких замыканий, перенапряжений); -исследование электромеханических переходных процессов (анализ статической и динамической устойчивости ЭЭС, расчет асинхронных режимов) -оптимизация режимов энергосистем; -расчет надежности элементов ЭЭС; -переработка оперативной информации. 4 Задача расчета УР является важнейшим из этапов решения ряда других задач: - Выбор нормальной схемы электрической сети; - Анализ допустимости ремонтных схем; - Определение сечений проводов и кабелей и мощностей трансформаторов и автотрансформаторов при выборе основного электрооборудования; - Расчет уровня напряжений в узлах и на элементах сети при организации мероприятий, обеспечивающих поддержание напряжения в допустимых пределах; 5 Задача расчета УР является важнейшим из этапов решения ряда других задач: - Решение режимных вопросов, связанных с вводом новых объектов, в том числе определение загрузки элементов сети и соответствия пропускной способности сети ожидаемым потокам мощности; - Оптимизация режимов энергосистем; в частности, определение потерь мощности и электроэнергии для оценки экономичности работы сети и эффективности способов снижения потерь; - Расчет токов коротких замыканий при выборе оборудования, оценке соответствия имеющейся аппаратуры ожидаемым токам КЗ и определении мероприятий по ограничению токов КЗ; - Анализ статической и динамической устойчивости ЭЭС. 6 Исходные положения Режим ЭЭС – совокупность процессов, определяющих в любой момент времени состояние параметров режима: -частоты; -напряжений в узлах; -токов и потоков мощности в ветвях; - падений напряжений в элементах; - потерь мощности в элементах. 7 Режимы ЭЭС делятся на две группы: 1) установившиеся – режимы, в которых действующие значения токов, напряжений и мощностей элементов ЭЭС, а также частота во времени не меняются; 2) переходные – режимы, в которых перечисленные параметры не остаются постоянными. 8 Установившийся режим трехфазной системы рассматривается как симметричный, расчет его проводится для одной фазы по однолинейной схеме замещения прямой последовательности и сводится к решению уравнений составляемых на основании законов Кирхгофа. Уравнения установившихся режимов электроэнергетических систем Основные допущения 9 1. Генерирование или потребление электроэнергии в узлах СЗ моделируется задающими токами, действующие значения которых могут рассматриваться постоянными или зависящими от узлового напряжения. В последнем случае мощности принимают неизменными: Здесь используется линейное напряжение. Если токи рассматриваются не зависящими от узловых напряжений, то Генераторы могут моделироваться источниками ЭДС. В расчетах установившихся режимов такой способ моделирования не получил широкого практического применения. Моделирование генераторов источниками ЭДС применяется в расчетах токов короткого замыкания. 10 2. Задающие токи генераторных узлов условимся считать положительными (направленными к узлам), а для нагрузочных – отрицательными (направленными от узлов). 3. Пассивные элементы схемы замещения ЭЭС (сопротивления и проводимости) рассматриваются линейными, т.е. не зависящими от их токов и напряжений. 11 Задача расчета режимов. Основные допущения Заключается в определении параметров режима, к которым относятся: - значения токов в элементах сети; - значения напряжений в узлах сети; - значения мощностей в начале и конце элемента сети; - значения потерь мощности и электроэнергии. 12 Исходными данными для расчета режима являются: - схема электрических соединений и ее параметры – значения сопротивлений и проводимостей ее элементов; - мощности нагрузок или их графики мощности; - значения напряжений в отдельных точках сети. Теоретически сеть можно рассчитать с помощью методов, известных в ТОЭ, основанные на законах Кирхгофа. Однако, непосредственное их применение затруднено по двум причинам: - большое количество элементов в реальной сети; - специфика задания исходных данных. 13 Специфика задания исходных данных заключается в следующем – задаются мощности нагрузок и напряжение на источнике питания. Для их вычисления необходимо знать ток в каждом элементе. Его значение можно вычислить при известном напряжении на шинах нагрузки. А оно в начале расчета неизвестно. Поэтому применять законы Кирхгофа непосредственно для получения однозначного решения невозможно. Основным методом расчета режимов электрических сетей является метод последовательных приближений – итерационнный метод. 14 Возможность малого количества итераций привела к появлению нестрогих, но дающих приемлемые результаты, методов. Такими являются: - метод расчета режима при заданном напряжении в конце ЛЭП; -метод расчета режима при заданном напряжении в начале ЛЭП (на источнике питания). 15