Предварительное распределение активных мощностей в проектируемой электрической сети

1. Курсовая работа Предварительное распределение активных мощностей в проектируемой электрической сети

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет электротехнический
Кафедра «Автоматизированные электроэнергетические системы»
Курсовая работа
Предварительное распределение активных мощностей
в проектируемой электрической сети
Компьютерное обеспечение по курсу “Электрические системы и сети”
Разработал: профессор кафедры АЭЭС СамГТУ
Гольдштейн В.Г.
Самара 2014 г.

2. Компьютерное обеспечение по курсу “Электрические системы и сети”

Информационные технологии в высшем образовании связаны с созданием комплексов учебных и методических
материалов, технических и инструментальных средств вычислительной техники.
Формы и методы их применения предназначены для интенсификации труда преподавателей и обучаемых. Широкое внедрение
названных технологий в учебный процесс в условиях компьютерного обучения изменяет функции, содержание, структуру,
объём и внешнее оформление учебника, как главного и основного материального носителя учебной информации.
Компьютеризованный (электронный) учебник - это средство обучения, являющееся носителем научного содержания учебной дисциплины. Оно должно быть перерабатано в соответствии с принципами интенсивного обучения и структурно состоит
из дидактически неразрывно связанных взаимодополняющих частей (текстовой и программной). Это позволяет в режиме
общения обучаемого и преподавателя с компьютером с большой вероятностью достичь запланированных целей обучения
Специфика взаимодействия обучаемого с таким учебником существенно отличается от традиционных форм работы с
текстом книги или на учебной доске. На экране дисплея или на большом проекционном экране он видит воплощение словесного представления в динамический образ, зрительно воспри-нимает изучаемое “явление ” и характер его изменения.
Это создает условия для активизации мышления, более глубокого понимания изучаемого материала, развития
познавательной активности. Кроме того, использование цветной компьютерной анимации, высококачественной графики,
схемных, фор-мульных, справочных презентаций позволяет представить изучаемый курс в виде последовательной или
разветвляющейся цепи динамических картинок-образов с возможностью ухода (с возвратом) в программные или информационные блоки, реализующие те. или иные расчетные методики и процедуры. Это, несомненно, способствует лучшему
смысловому и зрительному восприятию и усвоению.
2

3. Методические указания к курсовой работе по дисциплине “Электрические системы и сети”

Кафедра
“Автоматизированные электроэнергетические
системы и сети”
Разработчик: профессор В.Г.Гольдштейн
СамГТУ 2014 г.

4. Цели курсовой работы

Знакомство с формированием схемы электрической
сети
Задание информации для задачи предварительного
распределения активных мощностей (ПРАМ)
Решение задачи ПРАМ для нормального и
аварийных режимов
Выбор номинальных напряжений для независимых
участков сети
Определение токов нормального и наиболее
тяжелого послеаварийного режимов
4

5. Вариант задания

Y,к
м
ИП1(32,84)
Число часов использования
максимума
5150 ч.
Н6(60, 84)
30
Н5(75, 61)
Н1(14, 57)
Средний коэффициент мощности
cos j
0,91
36
68
Н2(28, 38)
Координаты источников питания
(ИП) и нагрузок (Н) -в км ,
мощности - в МВт.
Н4(85, 34)
44
60
ИП2(55,20)
Н3(90, 9)
19
0
X,км
5

6. Вариант схемы сети с различными независимыми участками

ИП1
Н6
Линия с односторонним
питанием
30
Н5
Н1
Линия с двухсторонним
питанием
36
68
Н4
Н2
Контурный участок сети
44
60
Н3
ИП2
19
6

7. Расчетная методика

Контурные уравнения
Z I = E
Z=R+jX -матрица контурных комплексных
сопротивлений
I,E-вектора контурных
комплексных токов и эдс
E=0 при отсутствии
продольных эдс,
следовательно, Z I = 0
Узловые уравнения
Y
U=J
Y=G-jB -матрица узловых
комплексных проводимостей
U,J-вектора узловых
комплексных напряжений и
токов нагрузки (генерации)
7

8. Преобразование контурных уравнений на основе инженерных допущений. Принцип “расщепления”сети

Допущения
Не учитываются потери
мощности (напряжения во
всех точках сети равны
Uном)
Однородность сети
Общий коэффициент
мощности в сети cosj
Общее продольное погонное
сопротивление
Системы уравнений
(R-jX) (P+jQ)=0 , где P, Qпотоки активной и
реактивной мощности в сети
X P = 0
R Q = 0
X P = 0
Q=P tgj
L P = 0 , где L - матрица
длин линий в км
8

9. Определение длин линий электропередачи

Длина линии электропередачи, соединяющей точки c
номерами i и j на карте района с координатами Xi, Yi и Xj,Yj,
соответственно, определяется в виде
Lij= (Xi-Xj)2 +(Yi-Yj) 2
Для учета непрямолинейности трассы ЛЭП при необходимости вводится поправочный коэффициент удлиннения
Ку по данным в справочнике под ред. С.С. Рокотяна. Для
районов Среднего Поволжья Ку=1,06.
9

10. Решение задачи ПРАМ в простейших случаях.

ЛЭП с односторонним питанием без учета потерь.
Одноцепная ЛЭП
ИП
Lип-н
ИП
Lип-н
Рип-н =Рн
Н
Двухцепная ЛЭП
Н
Рип-н =Рн/2
ЛЭП с двухсторонним питанием без учета потерь.
ИП1
Н2
Н1
РИП1-Н1 =
LН2-ИП2
LН1-Н2
LИП1-Н1
РН1 LН1-ИП2
РН1-Н2 = РИП1-Н1 -РН1
ИП2
+РН2 LН2-ИП2
LИП1-ИП2
РН2-ИП2 = РН1-Н2 -РН2
10

11. Формирование электрической схемы контурного участка сети

ИП1
Электрическая схема
Н6
LИП-Н6
Н6
LН6-Н5
LН6-Н5
Н5
I
LИП-Н6
LН4-Н5
LН4-Н5
LИП-Н5
II
LИП-Н5
ИП
LИП-Н4
Н4
Стрелки показывают положительные направления
потоков мощности в ветвях, контурах и нагрузках
LИП-Н4
Н4
ИП2
Li-j - длины ЛЭП в км
11

12. Составление уравнений для контурного участка электрической схемы сети

Контурные
уравнения
Н6
LН6-Н5
РИП-Н6 LИП-Н6
+РН6-Н5 LН6-Н5
-РИП-Н5 LИП-Н5=0
РИП-Н5 LИП-Н5
-РИП-Н4 LИП-Н4
-РН4-Н5 LН4-Н5
Н5
I
LИП-Н6
LН4-Н5
II
LИП-Н5
ИП
LИП-Н4
=0
Дополнительные узловые
уравнения
РН6-Н5 =x - РН6
РИП-Н6 =x
РН4-Н5=y - РН4
РИП-Н4 =y
РИП-Н5 = РН4 +РН5 +РН6 - x - y
Расчетные контурные уравнения
x LI +y LИП-Н6 =РН6 LН6-Н5+Р456 LИП-Н5
Н4
x LИП-Н5 +y LII =РН6 LН6-Н5+Р456 LИП-Н5 ,
где LI = LИП-Н6+LН6-Н5+LИП-Н5 , LII = LИП-Н5+LН4-Н5+LИП-Н6 ,
Р456 = РН4 +РН5 +РН6
12

13. Составление уравнений для контурного участка электрической схемы сети

Н6
LН6-Н5
Узловые уравнения
Н5
Г U =P
LИП-Н6
P, U - вектора мощностей и узловых на-
LН4-Н5
пряжений относительно узла ИП
LИП-Н5
ИП
LИП-Н4
P1
1
L01
0
Н4
Г=
P2
L12
2
L02
Г11
Г12
Г13
Г21
Г22
Г23
Г31
Г32
Г33
-матрица величин, обратных
длинам ЛЭП
L23
3
L03
P3
Г11 = 1/L01 +1/L12
Г22 = 1/L02 +1/L23 +1/L12
Г12 = Г21 =
-1/L12
Г23 = Г32 =
-1/L23
Г33 = 1/L03 +1/L23
Г13 = Г31 =0
13

14. Решение уравнений для контурного участка электри-ческой схемы сети и определение мощностей в ветвях.

Узловые уравнения
Г U =P
Г11
Г12
Г13
Г21
Г22
Г23
Г31
Г31
Г33
х
-P1
U
1
U
2
U
3
=
-P2
-P3
Для ИП
I
-U
0
=0
Знак -(минус)соответствует направлению
тока нагрузок в узлах
Н4, Н5, Н6 (3,2,1).
После численного решения данной системы по найденным
можно определить поток мощности в ветви, соединяющей узлы i и j,
U
U
U
J
Pi , j =
LI,J
14

15. Расчетные послеаварийные режимы

Расчетный послеаварийный режим - аварийное отключение
одной одноцепной ЛЭП в независимой части сети
ЛЭП с односторонним питанием.
а
Одноцепная ЛЭП
ИП
Lип-н
Рип-н =0
Н
а
Рип-н =Рн
Двухцепная ЛЭП
ИП
Lип-н
Н
15

16. Расчетные послеаварийные режимы (ПАР)

ЛЭП с двухсторонним питанием .
Карта послеаварийных режимов
ИП1
ПАР 1
Н1
ПАР 2
Н2
ПАР 3
LИП1-Н1
LН1-Н2
LН2-ИП2
Режим 1
(ПАР 1)
_
РН1
РН1+РН2
Режим 2
(ПАР 2)
РН1
_
РН1+РН2
РН2
Режим 3
(ПАР 3)
ИП2
РН2
_
Для определения максимального рабочего тока выбрать
наибольшее значение мощности в каждом столбце.
16

17. Расчетные послеаварийные режимы (ПАР) для контурного участка сети

LН6-Н5
Н5
Послеаварийный режим 1
Отключение ЛЭП ИП-Н6
LН4-Н5
Н6
ИП
LИП-Н5
ИП
Н5
Послеаварийный режим 2
Отключение ЛЭП Н6-Н5
LН4-Н5
LИП-Н6
Н6
LИП-Н5
ИП
ИП
Н5+Н6
Н4
Н4
LИП-Н4
LИП-Н5
LН4-Н5
LИП-Н4
ИП
LИП-Н4
LН5-Н4
LИП-Н5
Н5
Н4
ИП
LИП-Н6
LИП-Н4
Н4
Н6
17

18. Расчетные послеаварийные режимы (ПАР) для контурного участка сети

Н6
Послеаварийный режим 3
Отключение ЛЭП Н4-Н5
Н5
LИП-Н6
LН6-Н5
LИП-Н5
ИП
Н6
LИП-Н4
LИП-Н6
ИП
LИП-Н6
ИП
Н6
Н5
Н4
Послеаварийный режим 4
Отключение ЛЭП ИП-Н4
LН4-Н5
LИП-Н6
ИП
LН6-Н5
Н5
ИП
LИП-Н5
ИП
LИП-Н5
Н4
LИП-Н4
LН6-Н5
ИП
Н4
LН6-Н5
LИП-Н5
Н4+H5
Н6
18

19. Расчетные послеаварийные режимы (ПАР) для контурного участка сети

Послеаварийный режим 5
Отключение ЛЭП ИП-Н4
Н6
Н5
LН4-Н5
LИП-Н6
LН6-Н5
ИП
ИП
LН6-H5
LН4-Н5
LИП-Н4
Н4
Н4
LИП-Н4
Н5
LИП-Н6
ИП
Н6
Для определения максимального рабочего тока построить карту послеаварийных режимов и выбрать наибольшее значение мощности для каждой ЛЭП по всем расчетным послеаварийным режимам.
19

20. Выбор номинальных напряжений для сети с различными независимыми участками

Производится для каждой
ЛЭП с последующим обобщением по всему независимому
участку. В представленной
схеме выполняется для :
линии с односторонним
питанием:;
линии с двухсторонним
питанием;
контурного участка сети
по формуле Г.А.Илларионова:
1000
Uном = -----------------------------,
ИП1
Н6
30
Н5
Н1
36
68
Н4
Н2
44
60
Н3
ИП2
19
500 + 2500
L
P
L,P - длина ЛЭП в км и мощность максимального режима в МВт.
20

21. Рекомендации по выбору номинального напряжения для участка сети

Номинальное напряжение выбирается для каждого независимого участка
сети.
Номинальное напряжение выбирается из части ряда стандартных
номинальных напряжений - 35, 110, 220 кВ.
Выбор номинального напряжения производится по стандартному значению,
ближайшему к среднему для всех ЛЭП независимого участка сети
При выборе номинального напряжения не учитываются желаемые
напряжения замыкающих линий.
При значительном превышении желаемого напряжения в головных ЛЭП
участка сети по сравнению с остальными вводятся двухцепные ЛЭП. При
этом в расчетную формулу подставляются длина и мощность,
уменьшенные в 2 раза.
21

22. Определение токов нормального максимального и послеаварийного режимов

Ток ЛЭП в А определяется по протекающей мощности
P в МВт, коэффициенту мощности cos j и среднему
номинальному напряжению Uср ном=1,05 Uном в кВ
P 1000
I=
3 Uср ном cos j
Мощности P в МВт для максимального режима вычислены выше при решении контурных и узловых уравнений, для послеаварийных режимов их надо брать для
каждой ЛЭП из карт этих режимов (наибольшие рабочие
мощности).
22

23. Рекомендации по оформлению и защите курсовой работы .

По работе выполняется отчетный документ - пояснительная записка (ПЗ)
на листах формата А4.
ПЗ состоит из титульного листа, задания с подписью препода-вателя, текста
основного содержания и заключения с выводами по работе.
На титульном листе - названия курсовой работы, университета и кафедры,
информация о студенте и преподавателе.
Далее приводятся обоснование выбора расчетной схемы, её разделение на
независимые части, составление и решение расчетных уравнений
максимального и аварийных режимов, выбор номинальных напряжений и
расчет токов ЛЭП .
В заключении приводится необходимая для защиты краткая
характеристика полученных результатов .
23

24. Литература

1. Идельчик В.И. Электрические системы и сети:
Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1989.
- 592 с.: ил.
2. Блок В.М. Электрические системы и сети:
Учебник для вузов.- М.: Высш.шк., 1986.
- 296 с.: ил.
3. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов: Учебное пособие, 2-е изд.,перераб.
и доп./ В.М. Блок, Г.К. Обушев, Л.Б. Паперно,
и др.; Под ред. В.М. Блок.-М.: Высш. шк., 1990.
-383 с.: ил.
24

25. Литература

4 . Электроэнергетические системы в примерах и
иллюстрациях: Учебное пособие для вузов/
Ю.Н. Астахов,В.А. Веников, В.В. Ежков и др.;
Под ред. В.А. Веникова. –М.: Энергоатомиздат,
1983. –504 с.: ил.
5. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Ершевич В.В., Зейлигер А.Н.,
Илларионов Г.А. и др.; Под ред. С.С. Рокотяна и
И.М. Шапиро. –М.: Энергоатомиздат, 1985.
–331 с.: ил.
25

26.

26