Введение к работе
Актуальность работы. Развитие современных
электроэнергетических систем (ЭЭС) характеризуется как увеличением структурной сложности, так и возрастанием напряженности нормальных режимов их работы. Последние повышает опасность каскадного развития аварий и требует применения эффективных средств регулирования и противоавлрийного управления для обеспечения устойчивой работы ЭЭС.
В настоящее время оснащенность ЭЭС системами автоматического регулирования и управления такова, что действие этих систем значительно сказывается на характере и основных показателях переходных процессов. В связи с этим исследования переходных процессов в ЭЭС должны выполняться с адекватным учетом действия этих систем. Причем, о связи с внедрением новых управляемых элементов ЭЭС, таких как статические тиристорные компенсаторы, вставки постоянного тока, накопители электроэнергии и т.п. - программы расчета электромеханических переходных процессов должны строиться таким образом, чтобы допускать простой учет как существующих управляемых элементов ЭЭС, так и позможных перспективных решений. При этом очень важно обеспечивать быстродействие и вычислительную надежность этих программ. В связи с этим увеличивается необходимость развития методологической, алгоритмической и программной реализации решения длиной задачи, удовлетворяющей указанным требованиям.
Работы над проблемо"' автоматизации расчетов переходных режимов ЭЭС ведутся давно, и в настоящее время существует большое количество программ. Наиболее известными в СССР являются программы КУ, МУСТАНГ, УДАР-2, СДО и др., среди зарубежных - это программы VISTA, PSS, ВРЛ и др.
Однако, нельзя считать эту проблему полностью решенной. В
настоящее время сложность математического описания
переходных процессов в ЭЭС увеличивается. Это связано со
стремлением исследователей, с одной стороны, к более
подробным математическим моделям элементов ЭЭС,
представляющих собой системы дифференциальных и
алгебраических уравнений высокого порядка, что приводит к
резкому возрастанию жесткости решаемой задачи, которая
зависит от величины диапазона значений постоянных времени
дифференциальных уравнений, или, что одно и то жо, oi
собственных значений матрицы Якоби системы
дифференциальных уравнений, и с другой стороны, к увеличению размерности схемы сети, что повышает требования к алгоритмам программ и ресурсам ЭВМ Все это, а также развитие средсгв вычислительной техники, математического аппарата, появление новых управляемых элементов ЭЭС требует дальнейшего развития методологического, алгоритмического и программного
обеспечении численных расчетов. U этой ситуации естественна разработка алгоритмов, которые бы максимально использовали у^е существующие программы расчетов установившихся режимов ЭЭС, что позволит увеличить эффективность разрабатываемых алгоритмов, а также необходимо добиваться, чтобы введение динамических элементов в расчетные схемы не увеличивало жесткость и порядок решаемых систем уравнений и позволяло бы алгоритмически просто учитывать новые динамические элементы.
Решению этих вопросов посвящена данная диссертационная работа.
Цепь работы состоит в разработке методики, алгоритма и программы расчета переходных процессов в сложных управляемых ЭЭС, удовлетворяющих следующим требованиям:
1. Универсальность и гибкость математических моделей, т.е.
легкость учета различных, как существующих, так и вновь
разрабатываемых управляемых элементов ЭЭС.
2. Практическая независимость основных вычислительных
характеристик от детализации математических описаний
динамических элементов системы.
3. Возможность модульного построения программы с
максимальным использованием блоков программ расчета
установившихся режимов.
Мелодика нсслодованич - математическое моделирование.
Теоретической основой являются: теория электрических машин, переходных процессов в сложных регулируемых ЭЭС.
Научная новизна:
-
Разработан алгоритм расчета электромеханических переходных процессов о ЭЭС, обладающий хорошей вычислительной надежностью, гибкостью и позволяющий использовать хорошо отработанные блоки программ расчета установившихся режимов, использующих метод Ньютона.
-
Разработана математическая модель регулируемого генерирующего агрегата электростанции ЭЭС, в основе которой лежит нежесткая система уравнений электрической машины без учета переходных процессов в обмотке статора и демпферных контурах, а влияние регуляторов возбуждения, регуляторов мощности турбины и демпферных обмоток учитывается с помощью интеграла Дюамеля.
3. Получены выражения для вычисления реакции типовых
линс.шых динамических звеньев с помощью интеграла Дюамеля
для случая задания значений входного сигнала в произвольные
моменты времени.
Практическдя ценность. Результати диссертационной работы могут быть использованы научно-исследовательскими организациями, занимающимися вопросами разработки математического и программного обеспечения системных расчетов. Предложенная методика и алгоритмы позволяют достаточно просто расширить функциональные возможности существующих промышленных программ без изменения их структуры и сохраняя при. этом основные вычислительные характеристики исходной программы. Программа расчета переходных процессои и сложных регулируемых ЭЭС можот использоваться при выполнении проектных, научно-исследовательских работ.
Реализация результатом работы. Разработанная методика была применена при составлении программ расчета переходных процессои в простой и сложной ЭЭС, дли разработки блокой программного комплекса УСТ МЭИ, реализованных, и основном, на алгоритмическом смыке срОРТРАН-Р/ в операционных системах ОС ЕС ЭВМ, СВМ ЕС ЭВМ, ОС РВ CM, MS DOS. Разработанные программы и методики исследований использовались при выполнении ряда работ ПЭО "Дальние электропередачи", Института высоких температур, Братского индустриального института, а также в учебном процессе кафедры ЭЭС МЭИ.
Основные положения диссертации и отдельные ее части докладывались и обсухдллись на IX Всесоюзной научной конференции "Моделиргвамио электроэнергетических систем" (Рига, 1937 г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании "Вопросы устойчивости и надежности энергосистемы СССР" (Душанбе, 1909 г.), на заседаниях и семинарах кафедры электроэнергетических систем МЭИ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано цяіь печатных работ.
Струггура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глан, заключении, приложения и списка литературы.
