Развитие методов расчета несинусоидальности напряжения в точке общего присоединения

• Автор: Дерендяева, Людмила Витальевна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА ВЫСШИХ ГАРМОНИК В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
1.1. Сущность проблемы высших гармоник
1.2. Диагностика систем электроснабжения
1.3. Методы расчета несинусоидальных режимов
1.4. Схемы замещения пассивных элементов системы электроснабжения в расчетах режимов высших гармоник
1.5. Составление математического описания рассматриваемых режимов с помощью систем уравнений
1.5.1. Составление математического описания режима высших гармоник
1.5.2. Выбор формы узловых уравнений
1.6. Методы решения системы узловых уравнений
1.7. Основные направления развития проблемы анализа несинусоидальных режимов и задачи исследований
Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕЖИМА ВЫСШИХ ГАРМОНИК ДЛЯ НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ В ТОЧКЕ ОБЩЕГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ
2.1. Постановка задачи
2.2. Иерархическая модель режима высших гармоник
2.3. Математические модели элементов
2.3.1. Линии электропередачи
2.3.2. Трансформаторы
2.3.3. Комплексная электрическая нагрузка
2.4. Математическая модель режима высших гармоник
2.5. Выводы по второй главе

Глава 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РЕЖИМОВ ВЫСШИХ ГАРМОНИК В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧНСКИХ СЕТЯХ ЭНЕРГОСИСТЕМ
3.1. Постановка задачи
3.2. Методика расчетов
3.3. Алгоритм расчета
3.4. Автоматизация расчетов режимов высших гармоник
3.5. Численные исследования необходимости учета удаленных
от точки общего присоединения источников высших гармоник
3.6. Экспериментальная проверка полученных результатов
3.5. Выводы по третьей главе
Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТИРОВАНИЯ ПРИ АНАЛИЗЕ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
4.1 Постановка задачи
4.2 Критерии эквивалентности преобразований
4.3 Алгоритм и программа эквивалентирования подсистем электрических сетей энергосистем
4.4 Эквивалентирование распределительных сетей энергосистем
4.5 Эквивалентирование электрических сетей потребителей
4.6 Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
П1. Схемы замещения пассивных элементов схемы электроснабжения
П2. Программа расчета режимов высших гармоник в распределительных сетях энергосистем
ПЗ. Справки и акты о внедрении

ВВЕДЕНИЕ
Качество электроэнергии - это совокупность свойств, определяющих воздействие на электрооборудование, приборы и аппараты и оцениваемых показателями качества электроэнергии, численно характеризующими уровни электромагнитных помех в системе электроснабжения по частоте, действующему значению напряжения, форме его кривой, симметрии и импульсам напряжения.
Качество электрической энергии является составляющей электромагнитной совместимости, характеризующей электромагнитную среду. Ухудшение качества электроэнергии, или другими словами, повышение уровня электромагнитной совместимости в системе электроснабжения, обусловлено технологическим процессом производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, т.е. процессом ее функционирования
Проблема качества электрической энергии в системах электроснабжения промышленных предприятий продолжает оставаться одной из важнейших, определяющих надежность и эффективность электроснабжения потребителей. Одной из основных ее составляющих частей является проблема высших гармонических составляющих (далее высшие гармоники). Источники высших гармоник - промышленные потребители с нелинейными вольт-амперными характеристиками, а также отдельные устройства, широко применяющиеся во всех областях жизнедеятельности человека, резко ухудшают качество электрической энергии. Высшие гармоники в зависимости от их характера, интенсивности и продолжительности отрицательно влияют на работу систем автоматики и телемеханики, снижают экономичность и надежность работы электрических сетей, уменьшают срок службы электрооборудования и приводят к ряду других нежелательных последствий [1,2,3,4 и др]. Экспериментальные исследования, проводимые в нашей стране и за рубежом, показывают, что уровни высших гармоник нередко превышают установленные допустимые значения и год от года возрастают из-за увеличения количества мощных потребителей, генерирующих высшие гармоники. Для прогнозирования параметров несинусоидальных режимов в системах электроснабжения и распределительных сетях энергосистем на этапе проектирования, а также для определения уровней высших гармоник в точке общего присоединения, необходимо решить задачу расчета параметров высших гармоник в распределительных сетях энергосистем и в системах электроснабжения.
В нашей стране и за рубежом достигнуты значительные результаты в решении проблемы высших гармоник. Вопросы, связанные созданием методов расчета несинусоидальных режимов впервые были поставлены в работах Константинова Б.А., Либкинда М.С., Мельникова М.А.. Большой вклад в нашей стране внесли Глинтерник С.Р., Гераскин О.Т., Жежеленко И.В., Крайние Ю.С., Кучумов Л.А., Липский A.M., В.Н., Самородов Г.И., Саенко Ю.Л., Солодухо Я.Ю., Тимофеев Д.В., Тонкаль В.Е., Трофимов Г.Г., Черепанов В.В., Шалимов М.Г., Шидловский А.К. и другие, за рубежом - Аллилага, Д. Брэдли, Диодехи Хиа, А. Роберт и многие другие.

- для проведения расчетов необходимо использовать ЭВМ, что позволит проводить расчеты в схемах любой сложности;
- программы расчетов должны позволять расчет режима только в интересующих узлах, что позволит уменьшить общее время счета.
Как было показано выше, при рассмотрении обзора литературы, расчетам параметров высших гармоник в электроэнергетических сетях посвящено небольшое количество статей. При расчете этих режимов возникает проблема учета распределенности параметров линий электропередачи. Необходимость учета волнового характера распространения электрической энергии возникает при анализе линий любой длины на высоких частотах, так как с ростом частоты длина электромагнитной волны уменьшается.
JI.A. Кучумовым, A.B. Пахомовым, был представлен алгоритм трехфазной математической модели электрической сети с преобразовательной нагрузкой и разработанная программа ГАММА-3. Итерационная формула, используемая в разработанном алгоритме имеет вид [21]:
Ük + l =Ük , -Y~ 0diagiab<: + Y , -LJk , . (1.34)
nabe nabe nabe ° [ зад j nabe nabe
Здесь najJC" трехфазная матрица узловых проводимостей, соответствующая
. г. 1 к
п- гармонике; пас-диагональные матрицы векторов напряжения, соответствующие п- гармонике на к -ом и к +1- ом шаге итерационного процесса; diaejab(i=diaAiabc + iabc , 1- диагональная матрица задающих трех-° Г зад) ° [ нагрп преоорп)
фазных токов; j/afcc J- трехфазные задающие токи от линейных эквивалентных нагрузок; определяемые по заданным трехфазным мощностям прямой последовательности для основной частоты и входным сопротивлениям нагрузочных узлов прямой. Обратной и нулевой последовательностей для высших гармоник, Labe 1- задающие токи от моделей преобразовательных на-
преобрп)
грузок.
В этой работе была разработана математическая модель несимметричной линии электропередачи, позволяющая учитывать геометрическое расположение проводов, распределенности параметров, ток возврата в земле и поверхностный эффект в проводах. Основной проблемой при формировании эквивалентной трехфазной матрицы узловых проводимостей такой линии является вычисление гиперболических функций, для чего необходимо получение матриц преобразования, диагонализирующих матриц погонных параметров линий.
В.В. Черепановым и А.Н. Ожеговым к расчетам режимов высших гармоник промышленных предприятий был применен метод диакоптики с декомпозицией схемы [14,29]. В общем случае диакоптика предполагает деление системы на подсистемы, независимый расчет режима в каждой из подсистем с последующей корректировкой по характеристикам режима в точках