Метод встречного регулирования напряжения 1 страница

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

 

РАСЧЕТ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА ЭС в ПК RASTRWIN

 

Цель работы: Ознакомится с промышленным программным комп-лексомRastrWin, получение навыков работы в среде программы RastrWin, расчитать установившийся режим электрической сети нескольких классов номиналь-ного напряжения в ПВК RastrWin.

 

ЗАДАНИЕ

 

1. Пронумеровать все узлы электрической сети, включая промежуточные узлы, шины для его задания в ПВК RastrWin.

2. Рассчитать параметры схемы замещения для заданных элементов ЭЭС (ВЛ, КЛ, трансформаторов) участков сети и трансформаторов. Напряжения СН и НН для трансформаторов выбрать самостоятельно.

3. Составить модель (расчётную схему) для расчётов установившихся режимов в ПВК RastrWin.

4. Оформить графическую схему потокораспределения расчёта установившегося режима в ПВК RastrWin.

 

ХОД РАБОТЫ

 

1. Исходная схема

Для расчета электрических режимов дана реальная однолинейная схема Ивановского района Амурской области (рис.2).

 

Рис.2.1– Исходная схема

 

2. Составить расчетную схему (схему замещения) данной сети путём объединения схем замещения элементов сети [приложение 1, табл. 2, табл. 3]. При составлении схемы замещения можно опустить выключатели, разъединители, заземлители и ШР. Пронумеровать все узлы сети, включая шины и соединения в трехобмоточном трансформаторе (рис.2).

Рис.2.3– Схема замещения

 

3. Определение базовой точки

По схеме определить базовую точку, ей является шина с большим напряжением в данной схеме. В нашем случае это шина ВН на подстанции Ивановка с напряжением 110 кВ.

 

4. Определение параметров оборудования

Параметры оборудования принять по заданным преподавателем вариантам [приложение 1, табл. 1], либо определить из схемы самостоятельно:

· для трансформаторов: число возле трансформатора указывает его номинальную мощность (МВт). ВН, СН и НН определяется по шинам, примыкающим к трансформатору.

· для ВЛ и КЛ указаны марка провода, его сечение и длина (км).

Оборудование, представленноенасхеме:

· Трансформаторытрехобмоточные:

Подстанция Ивановка:

Т1: ТДТН-10000/110

Т2:ТДТН-16000/110

· Трансформаторыдвухобмоточные:

Подстанция Дмитриевка:

Т1, Т2:ТМ-3200/35, ТМ-4000/35.

Подстанция Правовосточное:

Т1, Т2: ТМ-4000/35, ТМ-6300/35.

Подстанция Алексеевка:

Т1, Т2: ТМ-2500/35, ТМ-2500/35.

· Воздушныелинии

Провод марки AC-70, длиной 27 км,

Провод марки AC-70, длиной 8,3 км,

Провод марки AC-120, длиной 13,28 км.

 

5. Расчёт параметров элементов электроэнергетической системы

 

Провести расчёт параметров расчетных схем элементов электроэнергетической системы [1, табл. 1.2, табл. 1.3]. Для удобства последующего расчета все полученные значения занести в таблицу.

 

5.1. Расчет параметров двухобмоточного трансформатора

(двухобмоточного автотрансформатора)

 

Рассмотрим расчет параметров двухобмоточного трансформатора (двухобмоточного автотрансформатора) на примере ТМ-2500/35.

 

Активное сопротивление:

 

Ом.

 

Индуктивное сопротивление обмоток:

 

Ом.

 

Проводимости:

 

См,

 

См.

 

Коэффициент трансформации:

 

.

 

Аналогично проведем расчет параметров для трансформаторов: ТМ-4000/35, ТМ-6300/35, ТМ-3200/35 и сведем полученные данные в таблицу 1.

 

Таблица1

 

Параметры двухобмоточных трансформаторов

 

 

	ТМ-2500/35	ТМ-4000/35	ТМ-6300/35	ТМ-3200/35
ΔPk, Вт		33,5	46,5
Uном, В				38,5
Sном, Вт
Uвн, В				38,5
Uсн, В	-	-	-	-
Uнн, В				10,5
Iх%	1,1		46,5
ΔPx, Вт	5,1	6,7	9,2	11,5
Uk%	6,5	7,5	7,5
bт, См	0,0224	0,0326	2,3914	0,0216
gт, См	0,0042	0,0054	0,0075	0,0078
rт, Ом	0,0051	0,0026	0,0014	0,0054
Хт, Ом	0,0318	0,0230	0,0146	0,0324
Ктсв
Кт	0,3143	0,3143	0,3143	0,2727

 

5.2. Расчет параметров трехобмоточного трансформатора

 

Рассмотрим расчет параметров трехобмоточного трансформатора на примере ТДТН-10000/110:

 

Коэффициент трансформации cвысшего на среднее напряжение:

 

,

 

и с высшего на низшее напряжение:

 

.

 

Активное сопротивление:

 

Ом.

 

Напряжения короткого замыкания:

 

В,

 

В,

 

В.

 

Индуктивные сопротивления обмоток:

 

Ом.

 

Ом.

 

Ом.

 

Аналогично проведем расчет параметров для трехобмоточного транс-форматора ТДТН-16000/110 и сведем все полученные данные в таблицу 2.

 

Таблица2

 

Параметры трансформаторов трехобмоточных

 

 

	ТДТН-10000/110	ТДТН-16000/110
ΔPk, Вт
Uном, В
Sном, Вт
Uвн, В
Uсн, В	38,5	38,5
Uнн, В
Uk, в-с, В	10,5	10,5
Uk, в-н, В		10,5
Uk, с-н, В
Ukв, В	10,75	7,5
Ukс, В	-0,25
Ukн, В	6,25
rтв=rтс, Ом	0,005	0,003
Хтв, Ом	0,142	0,062
Хтс, Ом	-0,003	0,025
Хтн, Ом	0,083	0,025
Ктсв	0,335	0,335
Ктнв	0,096	0,096

 

5.3. Расчет параметров воздушной линии

 

Рассмотрим расчет параметров воздушной линии на примере AC-70/27:

Активное сопротивление:

 

Ом,

 

Индуктивное сопротивление:

 

Ом.

Аналогично проведем расчет параметров для воздушных линий: AC-70/8,3; AC-120/13,28 и сведем все полученные данные в таблицу 3.

 

 

Таблица 3

 

Параметры воздушных линии

 

	AC-70/27	AC-70/8,3	AC-120/13,28
r0, Ом	0,46	0,46	0,249
x0, Ом	0,275	0,275	0,414
r, Ом	12,42	4,048	3,30672
x, Ом	7,425	2,42	5,49792

 

6. Описание исходных данных в программе RastrWin.

 

Для задания и расчета схемы в программе необходимо заполнить таблицы:

· Узлы

· Ветви

 

Данные таблицы открываются в виде вкладок при помощи команд:

· Узлы (Открыть→Узлы→Узлы)

· Ветви (Открыть→Ветви→ Ветви)

 

6.1. Описание исходных данных по узлам.

Заполнение таблицы «Узлы» проводится по следующим пунктам. Конечный результат представлен на рисунке 3.

1) Минимально необходимой информацией для каждого узла является его номер (Номер) и номинальное напряжение (U_ном).

2) Для узлов нагрузки требуется дополнительно ввести активную и реактивную мощность потребления (Рн, Qн).

3) При наличии в узле шунтов на землю – батареи статических конденсаторов (БСК) или шунтирующих реакторов (ШР) – определить их проводимость (в микросименсах).

4) Один из узлов должен быть назначен базисным (Тип).

5) Узлы, выключенные из сети должны быть отмечены знаком (S).

(В рассматриваемой схеме Т-2 на п/ст «Ивановка» выключен из работы.)

 

 

Рис. 2.4– Внешний вид таблицы «Узлы»

 

6.2. Описание исходных данных по ветвям

 

Заполнение таблицы «Ветви» следует проводить по следующим пунктам, а так же в соответствии с рисунком 2.4.

 

1) При вводе данных по ветвям задаются номера узлов, ограничивающих ветвь (N_нач, N_кон).

2) Заполняются поля активного и индуктивного сопротивления (R, X).

3) В таблицу вносятся значения коэффициента трансформации (Кт/r):

• Для трансформаторов данное поле обязательно для заполнения (даже если это единица!)

• Для ЛЭП это поле может оставаться пустым или заполняться нулем.

В зависимости от наличия или отсутствия коэффициента трансформации, автоматически заполняется поле, определяющее тип ветви (Тип).

4) При наличии в схеме отключенных ветвей, необходимо заполнить поля состояния ветви (S) знаком .

5) Если имеются ветви, включенные на параллельную работу, то можно указать их номер в параллельной работе.

 

 

 

Рис. 2.5 – Внешний вид таблицы «Ветви»

Все внесенные данные отображаются в единой таблице «Узлы+Ветви», которую можно открыть при помощи команд (Открыть→ Узлы→ Узлы+Ветви)

 

6.3. Контроль исходной информации

Проведем контроль исходной информации, используя команду (Расчеты→Контроль)

При выявлении подобных ошибочных ситуаций узел или ветвь, введенные с ошибкой, отключаются программой.

Для исправления ошибок следует вернуться в экранный редактор, проверить наличие всех узлов и ветвей, правильность их номеров, соответствие номеров узлов начала и конца трансформаторных ветвей. Введенные с ошибками ветви или узлы, отключенные программой контроля, необходимо включить.

 

7.Работа с графикой в программном комплексе RastrWin

 

7.1 Согласование расчетной и графической схем

 

Перед запуском графики необходимо загрузить расчетную схему. Для упрощения подготовки графической схемы RastrWin извлекает из расчетной следующую информацию:

· топологию электрической сети: сведения о связях каждого узла с другими узлами;

· тип ветви (трансформатор, ЛЭП, выключатель);

· наличие в узле нагрузки, генерации, шунта на землю.

Графическая схема дополняет расчетную, в ней хранится следующая информация:

· для каждого узла ЭС:

- номер узла;

- мировые координаты изображения узла;

- характеристики изображения узла – длина и ориентация шины, места присоединения и ориентация изображений нагрузки, генератора, реактора;

- характеристики текстовых окон, связанных с узлом;

· для каждой ветви:

- номера узлов, связывающих ветвь;

- относительные координаты точек излома (не более четырех);

- характеристики текстовых окон, связанных с ветвью.

Характеристики текстовых окон включают в себя:

· тип отображаемой информации из расчетной схемы;

· относительные координаты окна (задаются относительно некоторых точек узла или ветви, к которой относится данный текст);

· угол поворота, размер, цвет, шрифт.

При подготовке новой графической схемы необходимо задать координаты узлов (с помощью команды Ввод), то есть задать пространственное размещение узлов электрической сети, задать точки изломов ветвей и расположить окна отображения текстовой информации.

При прорисовке графической схемы на экране информация о самих значениях параметров, отображаемых в текстовых окнах, запрашивается из расчетной схемы. Состояние линий и узлов (включено или отключено) также берется из расчетной схемы.

Таким образом, единственной информацией, связывающей расчетную и графическую схемы, является номер узла. Поэтому графическая схема лишь в некоторой степени зависит от расчетной, и многие изменения в расчетной схеме не приводят к изменениям в графической. Например, изменения режима и состояния линий или узлов никак не влияют на информацию, хранимую в графической схеме, хотя и приводят к изменениям на экране.

В то же время любое изменение нумерации узлов в расчетной схеме приводит к потере информации в графической схеме.

При загрузке уже готовой графической схемы происходит процесс сверки расчетной и графической схем. Графическая схема при этом играет подчиненную роль и процесс сверки может приводить к существенным изменениям в ней:

· узлы, присутствующие в графической схеме, но отсутствующие в расчетной, выбрасываются из графической схемы;

· ветви, присутствующие в графической схеме, но отсутствующие в расчетной, выбрасываются из графической схемы;

· ветви, присутствующие в расчетной схеме, но отсутствующие в графической, создаются в ней автоматически;

· при отсутствии в узле в расчетной схеме генерации, нагрузки, реактора вводится запрет на их изображение в графической.

Помимо основной информации, связанной с узлами и ветвями, в графической схеме хранится информация о способах графического выделения районов и номинальных напряжений узлов. Она также приводится в соответствие с текущей расчетной схемой.

Следует иметь в виду, что даже простая загрузка и сохранение графической схемы может привести к существенным изменениям в ней из-за процедуры согласования.

Таким образом, одна расчетная схема может иметь несколько графических представлений и, наоборот, для нескольких расчетных можно использовать одну и ту же графическую.

 

Замечания

 

Чтобы на графике отображались генераторы, необходимо выполнить команду Открыть–Узлы. В открывшейся таблице заполнить генерацию P_г (для всех 0,1 МВт) для узлов, в которых присутствуют генераторы.

Автотрансформаторы и трехобмоточные трансформаторы представляются по схеме «Звезда» с промежуточным узлом и тремя ветвями, две из которых имеют коэффициенты трансформации (рис. 2.6)

 

Рис.2.6. – Автотрансформатор по схеме звезда с промежуточным узлом

 

7.2 Пример построения графического изображения схемы

 

Построим для схемы электрической сети, изображенной на рисунке 2.1, её графическое изображение в ПК RastrWin.

Для открытия графического окна выполняется команда Открыть–

Графика (рис. 2.7).

 

 

 

Рис. 2.7– Открытие графического окна

 

При работе с графикой можно открывать несколько графических окон.

Изменения, выполняемые в одном окне, автоматически отображаются в других.

При работе с графикой можно открывать несколько графических окон. Изменения, проводимые в одном окне, автоматически отображаются в других.

Меню Состояние.

 

 

 

Рис. 2.8 –Панель «Тулбар»

 

В зависимости от выбранного состояния, графика может находиться в одном из следующих режимов:

Просмотр – в этом режиме при движении мыши с нажатой левой кнопкой схема перемещается, при движении мыши вверх-вниз с нажатой клавишей Ctrl схема изменяет масштаб. Правая кнопка – вызов контекстного меню

Ввод – этот режим позволяет ввести узел в графическую схему. При установке мыши на уже введенный узел и перемещении его при нажатой левой клавише мыши, производится коррекция его местоположения. Для ввода нового узла используется дополнительное немодальное диалоговое окно (рис.2.9).

 

 

Рис. 2.9 – Окно «Узел ввода»

 

Узел, предлагаемый к вводу, отмечен . Для ввода узла, не попавшего в список, необходимо ввести его номер и нажать Вставить.

Для ввода всех смежных узлов нужно захватить мышью узел, нажав левую кнопку, и нажать клавишу «Пробел».

Для изменения ориентации шины узла в процессе перемещения используются модификаторы Shift (горизонтально), Alt (вертикально) и Ctr l (зафиксировать).

Для удаления узла из графической схемы используется правая кнопка мыши.

Присоединение – режим используется для редактирования места присоединения ветви или изображения фигуры к узлу. Для применения захватить мышью нужный объект и переместить в требуемое место.

Излом – режим используется для редактирования места излома на линии.

Захватив мышью точку на ветви, переместить ее в нужное место. На линии может быть не более 4 изломов.

Рисование схемы – режим используется для добавления новых узлов и ветвей одновременно в расчетную модель и на графическую схему.

Выделить – режим используется для выделения узлов. Для печати необходимо предварительно в режиме Выделить выбрать рамкой прямоугольную область. В программе запоминается последний выделенный участок. Затем выбрать команду Печать. Будет осуществлена печать выделенного фрагмента с разбивкой на листы в соответствии с параметром Полос (Графика – Параметры – Общие).

Текст – режим используется для редактирования места расположения текстовых надписей. Захватив мышью надпись, переместить ее в нужное место. Для изменения размера – нажать Ctrl, для изменения угла – Пробел.

Для удаления текстового окна - Правая кнопка мыши. Для восстановления удаленного окна необходимо переключиться на фоновый план и удалить текст с фонового плана.

Надпись – режим используется для ввода и редактирования текстовых надписей.

Объект – нажатие кнопки активирует специальный режим графики для создания и редактирования линий.

 

Контекстноеменю «Дополнительно»:

 

 

Рис. 2.10 – Контекстное меню «Дополнительно»

 

Фоновый план – этот переключатель предназначен для восстановления удаленных окон текста.

Экспорт DXF – используется для вывода текущего графического окна в файл формата DXF (AutoCad).

 

 

Рис. 2.11 – Слои текста

 

Слои текста – (начиная с версии Rastr3 1.72) позволяет быстро менять набор выводимого на графическую схему текста. Каждый из пяти слоев может быть настроен индивидуально – положение текста, тип выводимой текстовой информации по ветвям и узлам, состав и атрибуты надписей. При первом открытии графической схемы производится автоматическая адаптация графики к новой версии (выводится сообщение), при
этом создаются четыре новых профиля (2-5), которые являются копиями основного слоя. Далее пользователь может работать с каждым профилем индивидуально. Следует отметить, что при настройке текста через меню Дополнительно-параметры-текст доступны настройки всех профилей по порядку. В связи с этим рекомендуется использовать настройку текста через контекстное меню графики – пункт Параметры текста.

На рис.2.12 представлена схема с результатами расчета установившегося режима.

 

Рис. 2.12. – Графическое изображение схемы Ивановского района Амурской области

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

СОЗДАНИЕ СIМ МОДЕЛИВ ПВК RASTRWIN 3

 

Цель работы: Изучение модуля «Коммутационные схемы» в программном комплексе RastrWin, самостоятельное создание коммутационной схемы.

ЗАДАНИЕ

 

В лабораторной работе необходимо создать коммутационную модель для указанной в задании схемы в ПВК RastrWin.

В исходных данных указан номер схемы, тип распределительного устройства (РУ) каждой подстанции (ПС) и число цепей (n), соединяющих ПС и ЭС между собой. Исходные данные, необходимые для выполнения лабораторной работы, приведены в таблице 4 (приложение 1).

Варианты схем изображены на рисунке 3.3.

 

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

 

Расчётная схема сети, реализованная в ПВК RastrWin, традиционно приближена к расчетной модели. В общем случае представление схемы электрической сети в ПК происходит по упрощенной форме, шины электростанций и подстанций представлены одним узлом, а присоединения к ним не имеют в расчетной модели коммутационных аппаратов.

Модуль работы с коммутационными схемами, входящий в ПВК RastrWin3, содержит графический редактор схем и дает возможность создать подробные схемы распределительных устройств подстанций. Кроме этого в модуле реализованы алгоритмы, осуществляющие привязку схем подстанций к узлам расчетной модели и актуализацию расчетной схемы при изменении параметров коммутационной модели сети.

 

Форматом моделирования коммутационных схем был выбран признанный и широко известный в мире стандарт CIM (Common Information Model).

Обобщенная информационная модель есть абстрактная модель, которая все множество элементов электроэнергетической системы представляет стандартным образом в виде описания объектов, их свойств и связей между ними. Такое единое описание позволяет осуществлять интеграцию различных приложений, выполненных независимыми изготовителями.

По существу CIM представляет собой информационную модель, задачей которой является единое унифицированное представление структур данных, независимо от источника происхождения данных и целей их использования.

Модуль дает возможность гибко настраивать работу топологического процессора и редактора схем, что позволит пользователю не вникать в особенности CIM модели.

Современные требования представления и использования информации в интегрированных информационных системах делают целесообразным использование новой информационной технологии - так называемых СIМ-систем. Она представляет собой некоторую концептуальную модель для описания различных предметов (субъектов) окружающего мира, используя объектно-ориентированную терминологию.

C помощью средств работы с коммутационными схемами в RastrWin 3 можно более детально оценить результаты расчетов, проследить состояние коммутационных аппаратов и другого оборудования.

Модуль выключает алгоритм, позволяющий на базе существующей расчетной модели синтезировать коммутационную модель минимальной детализации. Достоинство такого подхода заключается в том, что созданная коммутационная модель уже привязана к расчетной и содержит минимальный набор оборудования (тот, который возможно получить из расчетной схемы) с параметрами схем замещения. Далее пользователь может начать работу по уточнению схем и повышению их детализации, причем, как указано выше, это можно делать как с помощью встроенного редактора схем, так и выборочно импортируя и замещая схемы подстанций.

Реализованный редактор схем имеет два режима работы со схемами: режим полной схемы сети, который позволяет отобразить всю схему сети или ее фрагмент, и режим редактирования выбранной подстанции. Общая схема сети в формате коммутационной схемы приведена на рисунке1.

 

 

Рис.3.1 – Схема сети в формате коммутационной схемы

 

Доступны удобные методы навигации, контекстные переходы между подстанциями и элементами. В режиме полной схемы для каждой подстанции можно задавать индивидуальный масштаб. В режиме редактирования подстанции реализован алгоритм построения ортогональных связей между объектами подстанций на нерегулярной сетке, который при определенных навыках работы позволит ускорить процесс рисования схем. В режиме редактирования ПС интерфейс программы имеет вид аналогичный рисунку 3.1.