АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КОМПЛЕКСОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВЭНЕРГОСИСТЕМ
22 июля 2010Батаршинов Т.Р., Абеуов Р.Б.
Томский политехнический университет,
Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30
Современныеэлектроэнергетические
системы (ЭЭС) являются сложными многопараметрическими динамическими системами, все элементы которых жестко взаимосвязаны между собой общими режимами работы, а также методами и средствами их реализации. Существующие тенденции развития ЭЭС ведут к их дальнейшему усложнению и насыщению средствами централизованной автоматики, что еще более усиливает жесткость взаимосвязей. Последнее, практически исключает и без того проблематичную возможность декомпозиции собственно ЭЭС и процессов в них при расчете и анализе режимов. Результатом указанных обстоятельств является проблема достоверного и оперативного расчета спектра трехфазных процессов в сложных ЭЭС. Существующие средства, а это различные промышленные программные комплексы моделирования режимов ЭЭС, позволяют решить данную проблему, но с множеством допущений и ограничений. Причиной этого являются известные трудности численного решения нелинейных дифференциально-алгебраических систем уравнений большой размерности, которыми при указанных условиях описываются динамические режимы в сложных ЭЭС. Подобного рода численные расчеты оказываются возможными при введении ряда практически стандартных для всех промышленных программных комплексов расчета режимов ЭЭС ограничений и упрощений:
• отказ от трехфазных математических моделей всех элементов ЭЭС;
• отказ от динамических математических моделей сетевых элементов: линий электропередач, трансформаторов и др.;
• упрощение в различной мере математических моделей электрических машин, систем автоматического регулирования возбуждения и турбин;
• разделение единого непрерывного спектра процессов на квазиустановившиеся, быстрые и медленные электромеханические переходные процессы, электромагнитные переходные процессы;
• ограничение длительности воспроизводимых процессов.
К указанным выше ограничениям можно добавить отсутствие возможности моделирования автономно работающих генераторов и автономных энергосистем в целом в переходных режимах, гибкую автоматику, отличную от набора стандартных из встроенной библиотеки и т.д.
Не смотря на указанные выше ограничения, в настоящее время основным средством моделирования режимов ЭЭС являются математические модели, реализованные на ЭВМ. Современные, промышленные программные комплексы моделирования режимов энергосистем такие, как «Mustang», «Da-kar» обладая удобным интерфейсом и возможностью установки на любой ЭВМ, широко применяются при решении стандартных задач моделирования режимов в проектных организациях. Однако для решения научно-исследовательских задач, требующих более широких возможностей и высокой точности моделирования необходимы более гибкие и совершенные средства моделирования режимов ЭЭС.
Известно о применении, в качестве средств моделирования режимов энергосистем физических моделей (ФМ). Наиболее известной и действующей в настоящее время является созданная на кафедре электроэнергетических систем МЭИ под руководством профессора В.А. Веникова в 1958 году физическая модель, разработанная им на базе теории физического подобия и моделирования энергосистем. ФМ предназначена для исследования переходных и установившихся режимов и представляет собой автономную энергосистему (в трехфазном исполнении) небольшой мощности в состав которой входят модели элементов энергосистемы, а также различная коммутирующая и измерительная аппаратура, системы управления и регистрации. Такой состав оборудования позволяет создавать физические модели реальных энергосистем небольшой размерности, эквивалентированной ЭЭС или ее части.
Важным достоинством ФМ является возможность подключения к ней натурных испытываемых регулирующих и управляющих устройств, устройств релейной защиты и прове - дение исследования влияния этих устройств на протекающие в ЭЭС процессы [1].
К недостаткам можно отнести громоздкость, дороговизну и большие погрешности при моделировании. По этим причинам ФМ не нашли широкого применения.