Козлов П.Е.
МОДЕЛИРОВАНИЕ АВАРИЙНЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ СЕТЕВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ГРАФИКА ПЛАНОВЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ *
Аннотация:
в данной статье рассматриваются вопрос математического моделирования аварийных отключений электросетевого оборудования для повышения надежности и качества электроснабжения потребителей электрической энергии с использованием программного комплекса Matlab
Ключевые слова:
надежность, качество электроэнергии, Matlab, Simulink, короткое замыкание, моделирование, распределительная сеть
УДК 51-7
Козлов П.Е.
магистрант,
Тюменский индустриальный университет
(Россия, г. Тюмень)
МОДЕЛИРОВАНИЕ АВАРИЙНЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ СЕТЕВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ГРАФИКА ПЛАНОВЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ
Аннотация: в данной статье рассматриваются вопрос математического моделирования аварийных отключений электросетевого оборудования для повышения надежности и качества электроснабжения потребителей электрической энергии с использованием программного комплекса Matlab.
Ключевые слова: надежность, качество электроэнергии, Matlab, Simulink, короткое замыкание, моделирование, распределительная сеть.
Повышение надежности оборудования электрических сетей – наиболее распространенный метод обеспечения надежности электроснабжения потребителей. Большинство повреждений, как правило, приходится на воздушные линии (ВЛ), в частности 6-10 кВ. Техническое состояние элементов систем электроснабжения определяется надежностью работы ВЛ напряжением 0,38-110 кВ, характеризующиеся числом и продолжительностью отключений, вероятностью отказов элементов ВЛ, длительностью плановых отключений при выводе в ремонт оборудования.
За последние годы в промышленности наблюдается тенденция увеличения наукоемких технологий и процессов непрерывного производственного цикла. В этой связи еще больше возрастают требования к обеспечению надежности электроснабжения предприятий промышленности. Перерыв в электроснабжении подобных предприятий приводит к значительным экономическим убыткам и нарушению сложных технологических процессов даже при кратковременном перерыве электроснабжения. Статистический анализ показывает, что на долю кратковременных отключений приходится порядка 90% всех отключений, приводящих к перерыву электроснабжения. Причины таких отключений различны, но, как правило, они вызваны авариями на смежных участках электроэнергетической сети [1].
При таких отключениях в электроэнергетической сети начинают возникать переходные процессы. Как правило, электрические сети напряжением 6-35 кВ имеют такую специфику прокладки и устройства воздушных линий на данных классах напряжений, что вероятность короткого замыкания на них достаточно высока, что, в том числе приводит к аварийным отключениям и, как следствие, к перерывам в электроснабжении потребителей. Для исследования таких процессов в случаях аварийных отключений необходимы программные продукты и вычислительные комплексы. Одним из существующих вычислительных комплексов является программный комплекс Matlab Simulink. Моделирование аварийных отключений в распределительной электроэнергетической сети и анализ их влияния на потребителей электроэнергии – одна из актуальных задач.
При моделировании основной части модели используется библиотека SimPowerSistems [2]. В состав данной библиотеки входит набор блоков имитационного моделирования для создания электротехнических устройств, в том числе и схем электроустановок. Использование данной библиотеки позволяет моделировать пассивные и активные электротехнические элементы, источники энергии, электродвигатели, трансформаторы, линий электропередачи и другие элементы электротехнических комплексов.
Используя возможности библиотеки SimPowerSistems программного комплекса Matlab Simulink позволяет производить моделирование работы электроустановок и электротехнических комплексов в различных работы (нормальный, аварийный и послеаварийный), а также исследование и анализ параметров электрической сети. Так, например, моделирование в данном программном комплексе дает возможности расчета установившегося режима электроустановок, расчета полного сопротивления цепи, получения частотных характеристик, анализ устойчивости системы, гармонический анализ токов и напряжений.
В качестве примера в данной статье для исследования переходных процессов в случае аварийного перерыва в электроснабжении и отключении электрооборудования рассмотрим модель участка распределительной сети, фрагмент которой представлен на рисунке 1.
Данная модель является упрощенной схемой основного ввода электроснабжения промышленного предприятия (на схеме Т1 – один из трансформаторов главной распределительной подстанции, Нагрузка ГРП СШ №1 – соответственно нагрузка первой секции шин), присоединенной к подстанции районной сетевой организации (ПС РСО Т1) кабельной линией (КЛ №1). Также кабельной линией (КЛ №2) к подстанции районной сетевой организации (ПС РСО Т1) присоединена комплектная трансформаторная подстанция (КТП№1), питающая близлежащие населенные пункты (блок Население). Сеть 110 кВ изображена на схеме как трехфазный источник напряжения ЕЭС 1. Блоки ОЗЗ, Двухфазное ЗЗ, Двухфазное КЗ, Трехфазное КЗ имитируют события однофазного короткого замыкания на землю, двухфазного короткого замыкания на землю, двухфазного короткого замыкания, трехфазного короткого замыкания соответственно. Данное моделирование осуществляется для исследования изменений напряжения на шинах главной распределительной подстанции при возможных аварийных ситуациях на смежном отходящем фидере ПС РСО.
Для упрощения рассматриваемой схемы при расчете режима принимаем допущение расчета во времени как непрерывный, что и устанавливаем в блоке PowerGui. Данный вид расчета позволяет получить наиболее точные результаты, но при громоздкой и сложной схеме требует значительных вычислительных ресурсов и имеет длительное время вычисления. На рисунках 2-6 приведены осциллограммы смоделированных распределительной сети 10 кВ, напряжений на шинах 10 кВ подстанции предприятия, напряжений на шинах 10кВ КТП№1, напряжений на шинах 0,4кВ КТП№1 и токов КЗ в точке повреждения.
В результате проведенного моделирования аварийных ситуаций на упрощенной схеме питания промышленного предприятия, были получены наглядные осциллограммы переходных процессов, происходящих в энергосистеме при указанных нарушениях в ее работе. Дальнейшие исследования будут направлены на использование программного комплекса
Matlab Simulink для осуществления моделирования сложных энергосистем с целью исследования вопроса повышения надежности при аварийных и плановых отключений электросетевого оборудования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Пупин В. М. «Устройства защиты от провалов напряжения» - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2011 – 100 с.
Черных И. В. «Моделирование электротехнических устройств в MATLAB SimPowerSystems и Simulink» - М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008, 288 с.
Kozlov P.E.
master's student,
Industrial University of Tyumen,
(Russia, Tyumen)
SIMULATION OF EMERGENCY OUTAGES OF NETWORK
ELECTRICAL EQUIPMENT IN ORDER TO INCREASE RELIABILITY
WHILE OPTIMIZING THE SCHEDULE OF PLANNED OUTAGES
Abstract: the article discusses the question of mathematical modeling of emergency shutdowns of power grid equipment to improve the reliability and quality of power supply to consumers of electric energy using the Matlab software package.
Keywords: reliability of power supply, quality of electricity, Matlab, Simulink, short circuit, simulation, distribution network.
Номер журнала Вестник науки №5 (50) том 1
Ссылка для цитирования:
Козлов П.Е. МОДЕЛИРОВАНИЕ АВАРИЙНЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ СЕТЕВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ГРАФИКА ПЛАНОВЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ // Вестник науки №5 (50) том 1. С. 172 - 177. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5569 (дата обращения: 20.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+