книги / Математическое моделирование газотурбинных мини-электростанций и мини-энергосистем
..pdfбует двукратного увеличения размерности соответствующих массивов. Другой путь, несколько более сложный в реализа ции, но наиболее экономичный по памяти, заключается в восстановлении схемы по информации об отключенных элементах сети, хранящихся в специально сформированном массиве.
4.5.4. Метод коррекции матрицы проводимостей
Метод коррекции матрицы проводимостей является наиболее простым и заключается в задании нулевых прово димостей (или больших сопротивлений) отключаемых линий, что сводится к исключению соответствующих недиагональ ных и изменению диагональных элементов матрицы. Метод достаточно прост и для моделирования множественных отка зов, за исключением корректировки факторизованных мат риц, но возникают серьезные проблемы при разделении схе мы на части, отделении пассивных узлов при использовании как прямых, так и итерационных методов расчета устано вившегося режима.
В разработанном программном комплексе реализованы алгоритмы моделирования отказов на основе метода коррек ции матрицы проводимостей.
5. ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
МИНИ-ЭНЕРГОСИСТЕМ
В главе показываются особенности реализации програм много комплекса по моделированию режимов мини-энерго систем. Разрабатываются алгоритмы выбора и проверки электротехнического оборудования, моделирования штат ных режимов и режимов КЗ, расчета параметров РЗ. Произ водится анализ системы электроснабжения предприятия
ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». Исследуются режи мы работы предприятия, производится расчет параметров мини-энергосистем при экстремальных режимах. Показыва ется достоверность полученных при моделировании резуль татов.
5.1. Особенности реализации программного комплекса по моделированию
мини-энергосистем
Разработанный на основе указанных выше методик и ал горитмов программный комплекс (ПК «Энергетика») предна значен для расчета режимов работы систем электроснабже ния промышленных предприятий и позволяет:
•выполнять операции набора и редактирования схем электроснабжения промышленных предприятий;
•рассчитывать параметры системы электроснабжения при номинальном режиме и режимах короткого замыкания
сучетом и без учета двигательной нагрузки;
•оценивать возможности пуска (самозапуска) дви гателей;
•проверять правильность используемого электрообору дования, в том числе по термической н динамической устой чивости;
•определять параметры основных залип;
• выбирать сечения переносных заземлений. Отличительной особенностью данной разработки явля
ется наличие справочной базы данных электротехнического оборудования.
Кроме того, программный комплекс может быть исполь зован в качестве тренажера для обслуживающего персонала.
Программный комплекс может быть модернизирован до системы, рекомендующей оптимальные параметры и харак теристики оборудования для установки в схему электро снабжения.
В своем составе ПК «Энергетика» имеет несколько функционально-зависимых частей, взаимодействие между которыми представлено на рис. 5.1.
Поток |
|
данных |
Управление |
Рис. 5.1. Схема, поясняющая структуру системы и связь между ее компонентами
Краткое описание каждой из частей ПК «Энергетика»:
1. Редактор схем и блок моделирования - приложение, позволяющее составлять принципиальные электрические схемы из элементов, связывая их между собой, вводить пас портные данные элементов, а также производить расчеты
Входные данные представляются в виде изображения элементов электрической схемы на экране дисплея. Изобра жение формируется пользователем при помощи манипулято ра типа «мышь» путем работы с программой конструктора электрической схемы. Программа конструктора позволяет пользователю выбирать элементы оборудования электриче ских схем из каталогов, расставлять элементы на экране, проводить соединения между элементами. При ошибках вы даются сообщения пользователю в графической или тексто вой форме. Правильность действий оператора контролирует ся системой. Одновременно с формированием расчетной схемы составляются матрицы инциденций, проводимостей и ЭДС и таблицы расчетных параметров.
При работе с программным комплексом этапу модели рования предшествует этап набора электрической схемы, где оператор, используя элементную базу, выполняет составле ние схемы путем копирования выбранного элемента из базы элементов на наборное поле.
База данных элементов системы электроснабжения ПК «Энергетика» включает в себя наиболее широко распростра ненное для систем ЭС нефтеперерабатывающих предприятий электрооборудование,,которое сгруппировано по принципу на значения. База включает в себя модели источников питания, шинопроводов, коммутационных элементов (выключателей, отделителей, разъединителей, короткозамыкателей), трансфор маторов (двух- и трехобмоточных трансформаторов с устрой ством РПН, автотрансформаторов, автотрансформаторов с тре тичной обмоткой), электрических машин (асинхронных двига телей, синхронных двигателей (генераторов)), блоков защит, щитов, пультов, шкафов управления, автоматических выклю чателей, схемных соединений и заземлений (в том числе пере носных), реакторов, /&С-нагрузки, катушек индуктивностей, дросселей, емкостей, батарей статических конденсаторов, пре дохранителей, разрядников и измерительных преобразователей.
Просмотр результатов моделирования схемы ЭС осуще ствляется нажатием правой кнопки мыши на интересующем элементе; вызывается меню (рис. 5.6). При выборе пункта меню «Информация» появляется окно, содержащее: слева - паспортные данные элемента (у защит - также расчетные); справа - схемные расчетные данные для элемента (состояние элемента (норма, перегрузка и т.п.), значение напряжения U- только для узловых элементов; значения силы тока и мощно стей I, Q ,P ,S- только для элементов ветвей).
5.2. Выбор и проверка электротехнического оборудования
Токоведущие части (шины, кабели) и все виды аппара тов выбираются в соответствии с максимальными расчетны ми величинами (токами, напряжениями) для номинального режима и режима короткого замыкания, предполагающего проверку электрооборудования по электродинамической и термической устойчивости. Электродинамическое действие ударного тока короткого замыкания при трехфазном КЗ оп ределяется силой взаимодействия между проводниками, оп ределяющей механические напряжения в металле, которые должны быть меньше максимально допустимых для данного металла. Прохождение тока КЗ по токоведущим частям элек трооборудования вызывает их нагрев до температуры значи тельно большей, чем при номинальном режиме. Для того чтобы токоведущие части были термически устойчивы к то кам КЗ, их расчетная температура должна быть ниже допус тимой для используемого материала.
Выполнение нижеследующих условий (1)—(3) соответст вия паспортных данных расчетным значениям параметров, полученных в процессе моделирования, визуально отобража ется на схеме соответствующим цветом.
Условия проверки (выбора) электрического аппара та [38]:
1. Проверка на электродинамическую устойчивость:
i„pj, >/уд., где /уд. = 'IlIxKw - ударный ток при коротком за
мыкании, определяется в режиме расчета КЗ, /те - величина
установившегося значения тока короткого замыкания опре деляется в режиме моделирования КЗ, КУА- ударный коэф фициент; значения Куаприведены в табл. 5.4 в работе [154].
2.Проверка на термическую устойчивость: /тс 10 > Iœ.
3.Проверка на перегрузочную способность: если /н</pag.сети, то аппарат выделяется цветом, отражающим пе
регрузку элемента. Здесь /раб.сети ~ ток, определяемый в ре
жиме моделирования, протекающий по данному элементу.
5,3. Моделирование режимов короткого замыкания
Моделирование нештатных (аварийных) режимов рабо ты электроэнергетической системы включает в себя расчет токов КЗ и остаточного напряжения на шинопроводах потре бителей. Аварийные режимы характеризуются опасными для элементов сети сверхтоками или другими недопускаемыми явлениями, которые обычно возникают при повреждениях элементов сети (нарушение изоляции, обрыв проводников и т.п.) [36, 37]. Несмотря на непродолжительность действия, аварийные режимы могут вызывать существенный нагрев проводников, значительные динамические усилия между проводниками и снижение напряжения питания двигательной нагрузки до величины, при которой невозможен ее самозапуск. В ПК «Энергетика» реализован расчет следующих ви дов КЗ: трехфазное, двухфазное и однофазное КЗ на землю. Одной из возможностей данного этапа моделирования явля ется расчет минимального сечения переносного заземления.
Данному этапу всегда должен предшествовать режим расчета номинальных режимов корректно набранной систе
