Моделирование электрических систем в фазных координатах для расчетов режимов и электромагнитной совместимости

• Автор: Закарюкин, Василий Пантелеймонович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 208 с. : 57 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ.

1.1. Уравнения установившегося режима.

1.2. Метод симметричных составляющих

1.3. Фазные координаты в расчетах режимов электрических систем

1.4. Фазные координаты в расчетах режимов систем тягового электроснабжения

1.5. Взаимосвязь проблем режимных расчетов и электромагнитной совместимости.

Выводы и формулировка целей работы

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ФАЗНЫХ КООРДИНАТАХ РЕШЕТЧАТЫМИ СХЕМАМИ
2.1. Общие принципы получения решетчатых схем замещения статических многопроводных систем.
2.2. Моделирование мпогопроводной воздушной линии.
2.3. Моделирование кабельной линии
2.4. Моделирование трансформаторов
2.5. Моделирование асинхронной нагрузки.
3. УРАВНЕНИЯ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА В ФАЗНЫХ КООРДИНАТАХ.
3.1. Постановка задачи и основные предположения.
3.2. Уравнения метода узловых напряжений для фазных координат
3.3. Применение метода узловых потенциалов
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРАКТИВНОГО ГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА
4.1. Основные задачи визуального моделирования
4.2. Алгоритм формирования элемента
4.3. Алгоритм соединения элементов на расчетной схеме
4.4. Расчет потерь мощности и величин токов
4.5. Учет распределенности многопроводной линии
4.6. Программный комплекс Багосог расчетов отклонений напряжения в распределительных сетях в фазных координатах.
4.7. Программный комплекс ПоуЗ расчетов режимов электрических систем в фазных координатах
Выводы.
5. КОНТРОЛЬ КОРРЕКТНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ
5.1. Расчеты неполнофазных режимов.
5.2. Расчеты несимметричных коротких замыканий.
5.3. Расчеты режимов и токов коротких замыканий
5.4. Режимы систем электроснабжения электрифицированных железных дорог переменного тока.
5.5. Сопоставительные расчеты предельных режимов.
5.6. Экспериментальная проверка моделей
Выводы.
6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СМЕЖНЫХ ЛИНИЙ
6.1. Виды опасных влияний на смежные линии.
6.2. Влияние тяговой сети электрифицированной железной дороги
6.3. Режимы работы ВЛ 6 кВ в условиях влияния контактной сети
6.4. Небалансы учета электроэнергии в системе ДПР в условиях влияния контактной сети
6.5. Резонансные эффекты в отключенных линиях ДПР
6.6. Расчеты режимов технологических ЛЭП железнодорожного транспорта.
6.7. Моделирование новых систем тягового электроснабжения
6.8. Моделирование электромагнитного поля методом фазных координат
6.9. Применение фазных координат для расчетов режимов на гармониках.
Выводы.
7. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.
7.1. Вводные замечания.
7.2. Постановка задачи.
7.3. Моделирование СТЭ 1x и 2x кВ
7.4. Имитационное моделирование системы тягового электроснабжения кВ с симметрирующими трансформаторами
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список литературы


Наиболее эффективно задача расчета сложнонссимметричных режимов может быть решена на основе применения фазных координат. При их использовании электрическая система может описываться трехлинейной схемой или представляться в виде компаунд-сети. В первом случае каждый трехфазный элемент задается тремя сопротивлениями с электромагнитными связями или соответствующими схемами замещения. Число узлов расчетной схемы по отношению к однолинейной сети при этом утраивается. Во втором случае трехфазная сеть рассматривается как однолинейная, в которой каждая ветвь представляется в виде матрицы размерности 3x3, а токи и напряжения - векторами размерности 3 []. Первый способ позволяет рассматривать любые многофазные элементы, например, линии электропередачи (ЛЭП) с тросами. При втором способе учет таких элементов существенно затрудняется. Использование фазных координат целесообразно при необходимости учета различий в пофазных параметрах линии, для расчетов режимов комбинированных однофазных и трехфазных систем, для расчетов систем с особыми схемами соединений трансформаторов, а также при расчетах взаимных электромагнитных влияний линий друг на друга. При использовании соответствующих моделей элементов расчеты можно выполнять с помощью имеющихся компьютерных программ расчетов режимов и коротких замыканий, рассматривая схему в фазных координатах в качестве фиктивной схемы прямой последовательности. Базисом метода фазных координат является естественное трехлинейное представление электрических схем, в котором весьма просто учитываются однофазные и несимметричные трехфазные элементы (если модели их разработаны). Имеющиеся алгоритмы и программные средства расчетов режимов в однолинейной постановке с некоторыми оговорками могут быть применены и для фазных координат. Эта постановка позволяет достаточно легко учесть разнообразные несимметрии трехфазных линий (разрывы проводов и несимметричные короткие замыкания), наличие грозозащитных тросов и расщепленных проводов фаз. В трехфазных схемах замещения можно учитывать несимметричные соединения трехфазных трансформаторов и их групп, что характерно для тяговых подстанций электрифицированных железных дорог переменного тока. Важнейшим моментом метода фазных координат является получение адекватных моделей элементов электрических систем, таких, как воздушные и кабельные линии электропередачи, однофазные и трехфазные трансформаторы различных модификаций, асинхронные и синхронные машины. Вообще говоря, матрица сопротивлений в системе симметричных координат однозначно связана с матрицей сопротивления в фазных координатах, 2 = §? Во-первых, определение матрицы сопротивлений начинается все-таки в фазных координатах, что требует адекватной исходной модели, а во-вторых, в сложных системах составление и стыковка схем замещения разных последовательностей чрезвычайно сложны. Кроме того, фазные координаты имеют одно существенное преимущество перед различными системами составляющих, оставляя возможности для физической интерпретации моделей и их модификации. Систематическое применение фазных координат для расчетов режимов электрических систем начато в работах Лаутона [, С. Б. Лосева, А. Б. Чернина [3, 4], А. ГІ. Бермана []. Лаутоном предложено преобразование модели однофазного трансформатора без намагничивающей ветви, фактически сводящееся к синтезу решетчатой схемы замещения по уравнениям связи входных и выходных величин. Трехфазные трансформаторы получены путем соответствующего соединения нескольких однофазных трансформаторов. С.Б. Лосевым и А. Б. Черниным использованы более совершенные полносвязные решетчатые схемы однофазных трансформаторов с учетом ветви намагничивания, а трехфазные трансформаторы организованы по тому же принципу составления их из однофазных трансформаторов. Недостаток такого подхода очевиден: при соединении обмоток трехфазного трансформатора в звезду группа однофазных трансформаторов резко отличается от ірехфазного способностью передавать нулевую последовательность напряжений. Кроме того, возникают сложности алгоритмического порядка при формировании произвольных трехфазных трансформаторов.