Машинный расчет несимметричных режимов трехфазных цепей с динамической нагрузкой

Татьяна [Tatyana] Александровна [A.] Васьковская [Vaskovskaya]; Марина [Marina] Павловна [P.] Жохова [Zhokhova]; Кристина [Kristina] Сергеевна [S.] Рослова [Roslova]

doi:10.24160/1993-6982-2021-1-62-69

Татьяна [Tatyana] Александровна [A.] Васьковская [Vaskovskaya]
Марина [Marina] Павловна [P.] Жохова [Zhokhova]
Кристина [Kristina] Сергеевна [S.] Рослова [Roslova]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2021-1-62-69

Ключевые слова: трехфазная цепь, фазные координаты, статическая и динамическая нагрузки, несимметричный и аварийный режимы

Аннотация

Предложен новый подход к расчету трехфазных цепей в фазных координатах при несимметричных и аварийных режимах, предполагающий упрощение ввода информации о трехфазной цепи при программной реализации машинного расчета. Схемы замещения трехфазных генераторов, линий, статических и динамических нагрузок объединены и рассмотрены в обобщенном виде. При таком представлении работа со схемой трехфазной цепи существенным образом упрощается даже при наличии несимметричных нагрузок, нескольких аварийных участков и управляющих связей в схемах замещения электрических машин. Предложена маркировка узлов трехфазной цепи с разделением трехфазных и однофазных участков. Топологический список, составляемый для машинного расчета токов и напряжений в схеме, формируется для трехфазных ветвей в обобщенном виде. Он компактен и сохраняет наглядное представление о схеме трехфазной цепи.

Показана аналогия базовых уравнений электротехники, составленных для трехфазных однофазных ветвей электрических цепей. Так, напряжения и токи трехфазного элемента связаны уравнениями, аналогичными обобщенному закону Ома, а первый закон Кирхгофа выполнен для трехфазных узлов и имеет такую же запись, как и в однофазных цепях. Продемонстрирована аналогия формирования матрицы соединений и узловых уравнений. Элементами матриц соединений и узловых проводимостей трехфазной цепи являются подматрицы размерностей 3×3, 1×3 или 1×1 в зависимости от маркировки узла. Последующее формирование узловых уравнений для расчета в фазных координатах проходит по стандартной процедуре, как и в однофазных цепях. При расчете аварийных режимов предложено сохранить простоту и наглядность подхода, представляя аварийный участок цепи в виде соответствующей ветви, встраиваемой в трехфазную цепь. Разработанный подход наглядно подтвержден расчетом несимметричных и аварийных режимов сложной трехфазной несимметричной цепи с двумя синхронными генераторами, одной динамической и одной статической нагрузками. Расчет выполнен для четырехпроводной и трехпроводной трехфазных цепей.

Сведения об авторах

Татьяна [Tatyana] Александровна [A.] Васьковская [Vaskovskaya]

доктор технических наук, доцент кафедры теоретических основ электротехники НИУ «МЭИ», e-mail: tatiana.vaskovskaya@gmail.com

Марина [Marina] Павловна [P.] Жохова [Zhokhova]

кандидат технических наук, доцент кафедры теоретических основ электротехники НИУ «МЭИ», e-mail: ZhokhovaMP@mail.ru

Кристина [Kristina] Сергеевна [S.] Рослова [Roslova]

студент кафедры релейной защиты и автоматизации энергосистем НИУ «МЭИ», e-mail: Roslovaks@mpei.ru

Литература

1. Практикум по ТОЭ. Ч. 1 / под ред. М.А. Шакирова. СПБ.: Изд-во Санкт-Петербургского политехн. ун- та, 2006. С. 252.
2. Шакиров М.А., Медведев К.А. Построение системных Y-схем замещения синхронных генераторов прямым учетом их свойств невзаимности // Высокие интеллектуальные технологии и инновации в национальных исследовательских университетах: Материалы Междунар. науч.-метод. конф. СПБ.: Изд-во Санкт-Петербургского политехн. ун- та, 2014. С. 72—75.
3. Гусейнов А.М., Ибрагимов Ф.Ш. Расчет в фазных координатах несимметричных установившихся и переходных режимов в сложных электроэнергетических системах // Электричество. 2012. № 5. С. 10—17.
4. Гусейнов А.М., Ибрагимов Ф.Ш. Расчет в фазных координатах несимметричных установившихся и переходных режимов в сложных электроэнергетических системах // Электричество. 2012. № 7. С. 23—34.
5. Chen T.H. е. a. Three-phase Cogenerator and Transformer Models for Distribution System Analysis // IEEE Trans. Power Delivery. 1991. V. 6. No. 4. Pp. 1671—1681.
6. Jereminov M. е. a. An Equivalent Circuit Formulation for Three-phase Power Flow Analysis of Distribution Systems // Proc. Transmission and Distribution Conf. and Exposition. 2016. Pp. 1—5.
7. Солдатов В.А., Попов Н.М. Моделирование сложных видов несимметрии в распределительных сетях 10 кВ методом фазных координат // Электротехника. 2003. № 10. С. 35—39.
8. Teng J.-H. A Network-topology-based Three-phase Load Flow for Distribution Systems // Proc. National Sci. Council ROC (A). 2000. V. 24. No. 4. Pp. 259—264.
9. Garcia P.A.N. e. a. Three-phase Power Flow Calculations Using the Current Injection Method // IEEE Trans. Power Syst. 2000. V. 15. No. 2. Pp. 508—514.
10. Monfared M., Daryani A.M., Abedi M. Three-phase Asymmetrical Load Flow for Four-wire distribution Networks // Proc. IEEE PES Power Syst. Conf. and Exposition. 2006. Pp. 1899—1903.
11. De Vas Gunawardena A.P.S.G. e. a. Three-phase Asymmetrical Power Flow Algorithm using Current Injection Technique // IEEE Electrical Eng. Conf. 2016. Pp. 37—42.
---
Для цитирования: Васьковская Т.А., Жохова М.П., Рослова К.С. Машинный расчет несимметричных режимов трехфазных цепей с динамической нагрузкой // Вестник МЭИ. 2021. № 1.
#
1. Praktikum po TOE. Ch. 1. Pod Red. M.A. Shakirova. SPB.: Izd-vo Sankt-Peterburgskogo Politekhn. Un- ta, 2006:252. (in Russian).
2. Shakirov M.A., Medvedev K.A. Postroenie Sistemnykh Y-skhem Zameshcheniya Sinkhronnykh Generatorov Pryamym Uchetom ikh Svoystv Nevzaimnosti. Vysokie Intellektual'nye Tekhnologii i Innovatsii v Natsional'nykh Issledovatel'skikh Universitetakh: Materialy Mezhdunar. Nauch.-metod. Konf. SPB.: Izd-vo Sankt-Peterburgskogo Politekhn. Un- ta, 2014:72—75. (in Russian).
3. Guseynov A.M., Ibragimov F.Sh. Raschet v Faznykh Koordinatakh Nesimmetrichnykh Ustanovivshikhsya i Perekhodnykh Rezhimov v Slozhnykh Elektroenergeticheskikh Sistemakh. Elektrichestvo. 2012;5:10—17. (in Russian).
4. Guseynov A.M., Ibragimov F.Sh. Raschet v Faznykh Koordinatakh Nesimmetrichnykh Ustanovivshikhsya i Perekhodnykh Rezhimov v Slozhnykh Elektroenergeticheskikh Sistemakh. Elektrichestvo. 2012;7:23—34. (in Russian).
5. Chen T.H. e. a. Three-phase Cogenerator and Transformer Models for Distribution System Analysis. IEEE Trans. Power Delivery. 1991;6;4:1671—1681.
6. Jereminov M. e. a. An Equivalent Circuit Formulation for Three-phase Power Flow Analysis of Distribution Systems. Proc. Transmission and Distribution Conf. and Exposition. 2016:1—5.
7. Soldatov V.A., Popov N.M. Modelirovanie Slozhnykh Vidov Nesimmetrii v Raspredelitel'nykh Setyakh 10 kV Metodom Faznykh Koordina. Elektrotekhnika. 2003;10:35—39. (in Russian).
8. Teng J.-H. A Network-topology-based Three-phase Load Flow for Distribution Systems // Proc. National Sci. Council ROC (A). 2000;24;4:259—264. (in Russian).
9. Garcia P.A.N. e. a. Three-phase Power Flow Calculations Using the Current Injection Method. IEEE Trans. Power Syst. 2000;15;2:508—514.
10. Monfared M., Daryani A.M., Abedi M. Three-phase Asymmetrical Load Flow for Four-wire distribution Networks. Proc. IEEE PES Power Syst. Conf. and Exposition. 2006:1899—1903.
11. De Vas Gunawardena A.P.S.G. e. a. Three-phase Asymmetrical Power Flow Algorithm using Current Injection Technique. IEEE Electrical Eng. Conf. 2016:37—42.
---
For citation: Vaskovskaya T.A., Zhokhova M.P., Roslova K.S. Computer-Aided Analysis of Unbalanced Operating Conditions in Three-Phase Circuits Containing a Dynamic Load. Bulletin of MPEI. 2021;1:62—69. (in Russian).