Математические модели и алгоритмы для комплексного анализа режимов электроэнергетических систем Текст научной статьи по специальности «Математика»

3. Яшков В.А. Электроэнергетика Прикаспийского региона Республики Казахстан - Алматы: Гылым, 2000

4. ЭндрениДж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах: Пер. с англ. под ред. Ю. Руденко -М.: Энергоатомиздат

УДК 621.311

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

О. В. Радионова

Ташкентский государственный технический университет, Узбекистан, г. Ташкент oradionova@rambler.ru, tstu_energy@mail.ru

На современном этапе развития электроэнергетических систем (ЭЭС) и автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) особенно актуальными являются исследования новых направлений в области методологии моделирования электрических режимов, основанных на принципах системного подхода. Основную часть аналитических задач на всех уровнях АСДУ составляет группа электротехнических задач - расчеты и анализ нормальных, аварийных, после-аварийных и ремонтных режимов ЭЭС. Развитие матема-тического обеспечения и компьютерных технологий для решения этих задач привело к образованию избыточности, позволяющей решать задачи с учетом особенностей исходной информации, степени сложности математической модели, необходимой точности решения и назначения выходной информации [1].

По мере развития АСДУ и применения компьютерной техники не только для решения задач планирования режимов ЭЭС, но и при оперативном и автоматическом управлении режимами энергосистем, из-

ния задач расчета и анализа электрических режимов. Кроме общих требований надежности, быстродействия и удобства представления

исходной и выходной информации к расчетным моделям и алгоритмам

-

сти отображения реальных режимов и видов возмущений. Представление частных моделей в виде пакетов прикладных программ не решает

полностью проблему комплексного моделирования режимов ЭЭС, так

-

ется на основе неформальных приемов и требует обязательного участия расчетчика [2].

Алгоритмы решения задач управления режимами ЭЭС в АСДУ

-

ции расчетные модели в зависимости от располагаемого времени, объема и точности исходных данных, величины возмущения, текущего критерия управления и накопленных сведений о функционировании

ЭЭС. Кроме того, должно быть обеспечено информационное взаимо-

ния, то есть изменение алгоритмов действия средств автоматического управления должно являться следствием решения задачи оперативного управления. Математические модели для решения задач оперативного управления должны формироваться таким образом, чтобы результаты решения могли быть использованы диспетчерами, специалистами служб режимов и релейной защиты. Отдельные алгоритмы оперативного управления могут быть использованы в автоматическом режиме

-

.

Комплексное моделирование режимов ЭЭС, построенное на единой методологической основе, позволяет реализовать концепцию развивающихся моделей и осуществить формализацию перехода от одной задачи к другой, который не должен сопровождаться принципиальным

. -

тод. Концепция целесообразности построения основных алгоритмов

-

-

жимов сложных электрических систем, когда определяющими стали

-

.

-

ков позволяет положить в основу анализа режимов расчетные схемы, приведенные к одной фазе, а для моделирования несимметричных режимов и повреждений - метод симметричных составляющих (СС) и комплексные схемы замещения (КСЗ) для расчетной фазы.

Одно из важных требований к моделированию режимов - обеспечение адекватности свойств модели свойствам и процессам реальной ЭЭС. Постановка задачи расчета установившегося режима с заданием узловых мощностей и выделением балансирующего узла приводит к нелинейным узловым уравнениям (УУ) с множеством решений и другими фиктивными свойствами. Для преодоления трудностей практического анализа существования, единственности и устойчивости реше-

ний получены легко проверяемые критерии физической реализуемости

-

сти. Учет статических характеристик зависимостей мощностей узлов от частоты и напряжения в значительной мере приближает свойства

модели к свойствам реальной ЭЭС. При разработке базисных алгорит-

-

тер используемой информации, в том числе возможность решения задач как в детерминистической, так и в вероятностной постановке.

Анализ несимметричных и сложнонесимметричных (СНР) режи-

-

мещения для симметричных составляющих. Трудности представления

при этом граничных условий (ГУ) сложной несимметрии и трансфор-

-

-

ванием в виде необратимых многополюсников [3]. Применение узло-

-

-

дого особого случая СНР. Все трудности комплексного моделирования СНР при этом сводятся к построению схем замещения прямой (ПП), обратной (ОП) и нулевой (НП) последовательностей и соответствующих матриц идеальных трансформаторов (ИТ) с коэффициентами

трансформации Кт = 1, а и я2, где а = ехр(/2я/3). моделирующих гра-

-

,

ОП и НП.

Прямые методы расчета СНР, основанные на совместном решении УУ для симметричных составляющих и граничных условий, при-

ванными матрицами. Для приведения этих уравнений к однородному базису узлового метода (узловым напряжениям) требуются эквива-

.

Таким образом, применение прямых методов расчета СНР не носит

-

.

Значительного снижения порядка систем уравнений для СНР

-

лентным представлением в них параметров пассивных схем ОП и НП

у.О^О) = /О) (1)

где У('Г> - матрица узловых проводимостей расширенной схемы ПП;

!/<]>. ,](1' - векторы узловых напряжений и задающих токов в узлах схемы ПП.

-

/л\

чения с учетом слабой заполненности матриц У и У схем ОП и НП.

-

ляет использовать при расчете неполнофазных (НФР) и несимметрич-

-

метричного установившегося режима. Таким образом обеспечивается формальный переход от линейной к нелинейной модели, от симметричного режима к несимметричному на основе изменения вектора

правых частей узловых уравнений [4]. При использовании узловых

-

ем:

(0)

( diag )

г1

(2)

7*(1)£/ (1) = 07(1)

(]> ) 1 - обратная диагональная матрица сопряженных напря-

гДе «ад

жений узлов ПП; Л' - вектор сопряженных мощностей узлов.

Нелинейные модели схемы ПП целесообразно использовать при анализе допустимости ремонтных НФР. Разработанные методы позволяют производить расчеты самоустанавливающихся неполнофазных послеаварийных режимов при значительных небалансах активной

.

Таким образом, постановка и решение задачи комплексного моделирования режимов ЭЭС по разработанным моделям и алгоритмам на

-

ход от линейной задачи к нелинейной и от модели для симметричного

.

Список литературы

1. Насиров Т.Х., Радионова О.В. Математические модели для комплексного анализа нормальных, аварийных, послеаварийных и ремонтных режимов электроэнергетических систем. // «Проблемы энерго- и ресурсосбережения». -Ташкент, 2011, -№ 1-2. -С. 58-61.

2. Насиров Т.Х., Радионова О.В. Моделирование сложнонесим-

-

троэнергетических систем. // «Энергоэксперт». -С.Петербург, 2012, -№ 1. -С. 3-5.

3. Радионова О.В. Моделирование граничных условий несиммет-

-

энергетических систем. // «Проблемы энерго- и ресурсосбережения», -Ташкент, 2009, -№ 3-4. -С. 60-63.

4. Радионова О.В. Линейные и нелинейные модели расчета непол-нофазных режимов электроэнергетических систем // Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. -Ташкент: Тип. НУУ, 2012, -22 с.

УДК 658.26:621.315 (469.1)

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА «MMK-METALURJI»

Г.П. Корнилов, A.A. Николаев, A.B. Ануфриев, И.А. Ложкин, B.C. Ивекеев, Е.Б. Славгородский

Магнитогорский государственный технический университет ,им. Г.И. Носова, Россия, г. Магнитогорск alexniko@inbox.ru, korn_mgn@mail.ru

Металлургический завод MMK-METALURJI построен в Турции за относительно короткий промежуток времени в 2007-2010 годах при совместном финансировании российской и турецкой сторон. Оборудование поставляли известные инофирмы (Danieli, ABB, Areva и др.). После пуска завода управление хозяйственной деятельностью перешло под эгиду ОАО ММК. Завод предназначен для производства тонколистовой продукции, в том числе глубокой переработки - лист оцинкованный и с полимерным покрытием

Удачное территориальное расположение завода вблизи морских коммуникаций позволяет успешно осуществлять логистику материальных ресурсов на входе и выходе предприятия, т.е. лом, поступаю-

говая сталеплавильная печь (ДСП), прокатный стан - агрегат непрерывного горячего цинкования (АНГЦ) в виде готовой продукции отгружается потребителям тем же морским путём.

Общее представление об объёмах производства и установленной мощности главных электроприёмников даёт рис.1. Нетрудно заметить, что основные электроприёмники технологической линии - это ДСП, оборудованная самым мощным в мире печным трансформатором мощностью 300 МВА, стан горячей прокатки (СГП), стан холодной прокатки (СХП), агрегат непрерывного горячего цинкования (АНГЦ) и агрегат полимерных покрытий, суммарной установленной мощностью