Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Преобразование и стабилизация параметров электроэнергии

..pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
9.2 Mб
Скачать

ость частная производная от приведенных затрат по искомым перемен­ ным, приравненная пулю /3_7.

Особенностью эксплуатационной задачи оптимизация потокораснределения РМ в СЭС является отсутствие затрат на компенсирующие устройства (Зк = 0 ) . Тогда при решении должна минимизироваться це­ левая функция, в которую, входят только затраты на потери активной мощности (электроэнергии) в СЭС Зп тс??,что равнооильно миними­ зация потерь

 

 

/

г

 

 

 

 

 

J / f ‘ V & * < * > * < * >

~ * m ‘*

(2)

где

Q (i)~

РМ, протекающая по

/-й

ветви СЭС, сопротивление

кото­

рой Л’сг;;

U - -напряжение

сети,

 

 

 

 

Б общем случае для разветвленной СЭС задача формулируется

как

задача квадратичного

программирования следующим образом:

 

при ограничениях

 

 

Яки?

 

(4)

> m a x \ o f QH

- в т ) ,

(5)

где QH - вектор-столбец реактивных

нагрузок цеховых

трансформато­

ров в режиме максимума с учетом установленных низковольтных КУ ;

Ркк -

вектор-столбец искомых РМ низковольтных

Ж ; Ом , QXH ~ то

же вектора-строки;

 

Т - единичный вектор-строка;

-

суммарная

PiА тлеющихся низковольтных Ж

; Я

-

матрица узловых

активных со­

противлений сети 6-10 кВ СЭС относительно ГПГ1;

О -

нулевой век­

тор;

- вектор-столбец допустимых реактивных нагрузок

трансфор­

маторов

по условиям

их* пропускной

способности,

элементы

которого

определяются из выражения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ т (гГ y/(fi(D 5r(t)) " p( i ) '

 

 

 

(6)

где P

, Srn) г f i ( f)

- соответственно

активная

нагрузка,

полная но­

минальная мощность и коэффициент загрузки

г~го цехового

трансфор­

матора,

I = / , , , , ,

ffro *

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате

решения получается

соотношение

 

 

 

 

 

 

PQ

~ Ps Gg * ^ /

 

 

 

(V)

где

 

Q - QH

~ 0 Ktr ;

Ов

*

*7

~

;

 

 

12

 

 

 

 

?jr(l) " 4*(t}

$HZ ~ Q*Z 4

( 9)

 

 

 

 

 

* ( i )

 

 

и аналогична предлагаемой в работе /4/.

 

 

При наличии в СЭС распределительных или трансформаторных

пунктов (РП и ТП) ,

получающих питание от шин ГПП по отдельным #

линиям

(рис.

1 ) ,

y f- схема

замещения приобретает

вид, изображен­

ный на рис.

2 , а матрица fi

представляется в вцде

блочной струк­

туры диагонального вида

 

 

 

 

 

 

 

fi;

0

О

 

 

 

 

 

0

fi2

0

 

 

 

 

 

0

Û

 

 

где

fi? ,• • • ,

матрицы узловых активных сопротивлений относи­

тельно

шин 6 . . . 1 0

кВ ГПП для

каждого РП.

 

 

В

этом

случае система (8 ) может быть разбита

на Я/ подсиотем

аналогичного

вида небольшой размерности, для каждого РП (ТП) в

отдельности,

которые могут решаться независимо друг от друга при

заданных для

всей

системы значениях

fi9 f

и ограничениях

( 4 ) ,

( 5 ) .

 

 

 

 

 

Схемы СЭС легко могут быть сведены к радиальной разветвлен­ ной с помощью соответствующих несложных"преобразований, а после решения продолжится расчет при обратном преобразовании схемы.

Таким образом, для произвольного РП, к которому подключены

Nr цеховых

трансформаторов, запишем систему уравнений

 

 

 

 

 

Л7$*7 *

 

 

 

* •" *

Qx/ïr

* h

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q *r+

*

Л(П ^*(1) +

 

+ 4г#г

*U)*

 

f

 

 

(50)

 

 

 

Q*1 +

Q*2

+ QКЗ

т

+

*ЛГГ4К/ГТ ° t<Yr

,

^

 

 

 

где

ли ) -

коэффициент при

/-й

переменной в

 

/-м уравнении; èm -

свободные

члены

системы ( / = 1 , . . . ,

ftr )%

определяемые,

исходя из

( 8) ,

для

 

/-го

уравнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л(г)

 

 

? m7 j i t tr

29 , <tj

tfj. ,*

1

* +J

>

 

 

 

 

 

 

ft/у

1

 

; ~

•••>

?* -ч /

ft? >

)

 

 

(И )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ъа

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J * *

>

 

(1 2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Яц -

собственное

сопротивление

/ -го

нах'рузочного узла СЭС

(у«/ ) относительно

шин 6 . . .10

кВ ГПП;

ft,у -

взаимное

сопротивле­

ние,

одинаковое для всех нагрузочных узлов, получающих питание от

одного РП и равное активному сопротивлению линии ГПП -

РП.

 

Для вывода расчетных выражений преобразуем систему

(10) сле^-

дующим образом. Первое уравнение оставляем без изменений, а из

остальных вычтем первое

и

получим эквивалентную исходной систему

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ftr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A/û*’ *

 

 

 

**г '

 

 

 

 

 

 

(13)

 

~ (Я!

^

 

(

я(п

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

(14)

 

Подставим

St(t j

 

,

определяемое

из (1 4 ),

в

(1 3 ),

тогда имеем

 

 

 

 

г-г

 

 

 

 

 

 

 

 

!

ч

* г

 

 

 

1

 

 

7

 

я( г ) ~ 7

 

 

г\ 1ч лш7/

t-r Л(Ч

 

 

*1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

*

 

 

/

(15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

8 последнем выражении введем обозначения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

яг

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л .^ - j

“а '>

 

 

 

 

'(г)

- А

,

(16)

 

 

 

 

 

 

1 4

 

/-/

*tt)~7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<*}

 

 

 

 

 

 

 

 

о учетом которых при подстановке.(15) в (14)

получаем

следующую

формулу для

определения искомой мощности

/-го

КУ:

 

 

 

 

 

 

/

(17)

 

 

lct)

 

$

 

r*(T)

 

где

постоянная величина для конкретной рассматриваемой

c

системы уравнений. Решение (17)

всегда существует, так как *а >> 7 *

что

следует

из (И )

при

 

*

 

Таким

образом,

использование полученных соотношений ( Ï 0 ) - ( Ï 7 )

позволяет производить расчет оптимальных мощностей средств КРМ, подключаемых к кавдому цеховому трансфорглатору. Методика расчета

при этом заключается в следующем;

 

 

 

 

 

 

 

1 . Составляется

^-схема замещения радиальной разветвлен­

ной СЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 . Формируются ограничения ( 4 ) ,

(5)

и

система

уравнений

вида

(8 ) для каждого РП (ТП).

 

 

 

 

 

 

 

3 . Рассчитываются коэффициенты

J o )

и

 

по

формулам

(1 1 ),

(12) и составляется система уравнений вида

(1 0 ) для каадого.

 

РП (ТП).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 .

Определяются коэффициенты

^ , Ь ,

 

û

о использованием

(Т б ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 . Искомые решения находятся

по формуле

(17)

о учетом огра­

ничений

( 4 ) ,

( 5 ) , При этом в случае,

если для

/-го трансформато­

ра ограничение (5 ) не удовлетворяется, принимается

йкС1) =

 

Qf<U]

} ,

параметры

/-й линии,

/-го трансформатора и его

.нагрузки исключаются из

^

 

к расчет по настоящей мето­

дике повторяется до тех

пор, пока ье

будут

внполнеиц ограничения

для всех пунктов установки КУ.

Обычна в реальных СЭС число трансформаторов, подключаемых к

одному РП, невелико. Если число трансформаторов значительное (бо­

лее д есяти ), выполнение ручных расчетов

затрудняется. Дяя

таких

случаев изложенная методика

и одет бит,-

доско реализовала

на ЭР*1.

На практике отсутствие

датчиков реактивной мощности на цехо -

в их трансформаторах

вызывает

олроделснчп

 

.гдаости при расчета

реактивных нагрузок

каждого

из трансформг-оров.

Тогда' исходньта

данными могут /шляться показания счетчик/

-п о

которым рассчптп

иается расход активной п реактивной энергии за месяц для каждого

тршидрормагора с

учетом (фушииюнлруюи'-н.: Г

,.ры нечестном времени

их* работы/В этом

случае может быть произведен приближенный рас­

чет

оптимального

потокораопределения ГМ

СОС предприятия f для

чего

используется

л»/?/*

 

величина Тм а$ - время хтак'лтмгльшпс нагрузок гг

месяц’, которое при отсутствии графиков нагрузок для цеховых тран­ сформаторов считаем приближенно равным времени максимальных па грузок для всего завода в целом 16

 

 

 

MâC

{Tt^paÔ +

 

 

^ иес .

» T

 

 

 

 

(18)

 

 

'm a t

 

 

 

cMec

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*m ax

° max

 

 

 

 

где

W paf, Wfux -

соответственно

величины расходов

за

час

в

течение

рабочего времени и в выходные дни месяца,

кВА-ч; S^

- наибольшая

нагрузка завода в рассматриваемом месяце, кВА.

 

 

 

 

 

 

Сделаем в системе (Ô) следующие подстановки:

 

 

 

 

 

 

 

^н(г)

 

 

^р(г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s4ÿ { I )

* Q sxa y 53 }* tc c

 

 

 

 

 

 

 

(19)

 

 

 

 

 

 

 

• юл*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

s ' K z

»Z

К в

~ K s

WpS

 

 

 

 

 

(20)

 

 

 

T HCC

 

 

 

 

 

 

 

 

urS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m ax

 

 

 

 

 

 

где K U) , K z ~ окомпенеированная реактивная нагрузка

соответствен­

но

l -то

трансформатора и суммарная; Q'N n ) ,

K s

~

рм функциони­

рующих КУ, подключенных к

<?-му трансформатору,

и суммарная их

мощность,

равная суммарной мощности низковольтных ЕК ЯКЕ,

подлежа­

щей оптимальному распределению

(перераспределению);

,

'{%,%-

месячный расход реактивной энергии соответственно нагрузок

/-го

трансформатора и суммарный для нагрузок рассматриваемой группы

трансформаторов

ЛГг'£ из всей СЭС,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система

(8)

с учетом

(19) ,

(20)

примет ввд

 

 

 

 

 

 

/Ж *

,

Л

\

( Ъ

*

 

 

 

 

 

MpS

 

 

 

\'mat

7П~$М1 )+'"*fi7firXyUèC

 

 

 

 

 

г нее

 

 

 

 

/

\ м ах

 

 

 

 

 

'max

(21)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЪемНг 'j ‘

 

ПрЕ

 

 

 

 

m at

 

 

 

 

 

 

 

тмее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'max

 

 

цри ограничениях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*№

 

 

 

 

К е

>

 

 

 

 

 

( 22)

 

 

 

 

 

 

 

 

W (I)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z C c n s L **

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К н ( 1)

 

 

K m m in } >

 

 

 

 

(23)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где K m

m ixT 7 & г * K ^ f K a t *>

 

~ m iW *aja>Ha*

Допустимая РМ у ст -

ройств

 

 

•-max

 

J- г о трансформатора,

определяемая его

КРМ для нагрузок

пропускной способностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчеты можно вести также относительно неизвестных

 

*

«■Кнеп

K x i i )

ni® ограничениях

Л Л(г) * ™ «*\;К кш ’Щ гг - K m } -

Разность

^ K i i f будет

показывать,

насколько нужно изменить мощ­

ность

 

l -то

КУ (увеличить или уменьшить в

пределах

существующего

.значения

K x(D ^>т *0,

перераспределить функционирующие БК для

обеспечения оптимального

потокораспределения РМ в СЭС,

 

 

Система ( 2 1 ) , как

и ( 8 ) , сводится к виду (1 0 ), решение нахо­

дится в соответствии с

предложенном алгоритмом,

1 . Инструктивные материалы Главгосэнергонадзора. - М .: Энергоатомиздат, 1 9 8 6 . - 352 с .

2 . Ковалев И.Н. Выбор экономичного числа цеховых додотанций и

уменьшение их мощности //

Пром. энергетика. -

1 9 8 5 . -

№1 2 . -

С ф 37*"39.

Ковалев И .Н ., Куренный Э .Г .

Основы

3 . Каялов Г .М ., Калщан А. Э. ,

построения^промыишенных электрических сетей . -

М. : Энергия,

4 . Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение каче­ ства электроэнергии. - М .: Энергоатомиэдат, 1 9 8 5 . - 224 о.

УДК 6 8 1 .5 .0 1 5 .5 С.А.Димаров

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРЯДКА АППРОКСИМИРУЮЩИХ КУСОЧНО-ПОСТОЯННЫХ ФУНКЦИЙ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЯХ

Рассмотрена методика оценки длины аппроксимирующего ряда Уолша или Хаара при моделировании процессов в электронных цепях. В ка­ честве исходных параметров задаются схемная функция цепи и значе­ ние допустимой погрешности аппроксимации.

При анализе и моделировании процессов, протекающих в преобразова­ телях электроэнергии (в частн ости ,-в импульсных преобразователях), успешно применяются спектральные методы, основанные на представ­

лении исследуемых процессов в базисах ортогональных функций. Вы­ бор базиса представления осуществляется исходя из многих факторов, среди которых основными являются минимальная длина аппроксимирую­

щего ряда и простота описаний (генерирования)

базисных

функций.

В этом случае, при спектральном представлении

некоторых

классов

сигналов (например» сигналов с ШИМ, видеосигналов), эффективно

применение кусочно-постоянных базисных функций Уолша и Хаара / I, 2 7 . В ряде работ была исследована ошибка, возникающая при аппрок­

симации таких сигналов конечным рядом Уолша или Хаара / 2 -4 7 . Одна­

ко при практическом анализе сигналов в реальных системах количест­

во учитываемых составляющих аппроксимирующего ряда может сущест­

венно уменьшаться, если принять во внимание «фильтрующие свойства

цепей, на которые этот сигнал воздействует.

Исследуем зависимости количества учитываемых аппроксимирующих

функций Уолша , или Хаара от требуемой погрешности аппроксимации и

вцда цепи, на которую воздействует аппроксимируемый сигнал. Оценка

порядка системы аппроксимирующих функций производится исходя из

18

TS8/V 5 -1 2 -Ô 0 Î0 I0 -5 Г

Преобраз. з_стабгошзания_ларамет-

'

ров электроэнергии. - Киев, 1990,

соотношений амплитуд входного и выходного сигналов - гармоник

Уолша, а также энергий этих сигналов. Поскольку аппроксимация сигналов в базисах Уолша и Хаара одинаковым числом разрядов при­ водит к равной ошибке аппроксимации, рассмотрим только случай ба­ зиса Уолша.

Определим порядок системы аппроксимирующих функций по ампли­ туде основной гармоники Уолша. Последняя на выходе звена со схем­ ной функцией Ç ( p ) определяется выражением

т

 

 

 

 

= 7 i

( *>

«

)

О

 

 

 

 

где y (t)= y (p )= Ç (p )L [w (U ( * , t ) ] -

реакция звена на воздействие

-

функцию Уолша w a l

преобразование Лапласа;

Т - период

функций Уолша. Обычно при определении длины аппроксимирующего ря­

да

Уолша (Хаара)

ограничиваются целым числом разрядов (

tf-tt

раз­

ряд

содержит 2 п ~7

базисных функций), поэтому в качестве

воздейст­

вующей рассматривается функция Радамахера

/7-го разряда м г(2 -/,г-)

представляющая собой меандровую функцию, кусочно-постоянную'на

учаотках длительностью T0 =T /2 V . Реакция

элементарного

звена со

схемной функцией

^г (р ) = /^ /(р Ы ) на такое

воздействие имеет

пчд

 

У ( t ) =

\ r - 2 e x p

г+ ex p (~ jr g J /

j ,

rg

(2)

Для цепи второго

порядка

со схемной функцией $2 {р )= а> пг (р%2$<й р+

t- al2) реакция

 

 

 

 

 

"

 

y ( t ) = r+-

 

е * р ( р т * )

e * P ( p 2 t )

 

(а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7+е*Р (/>,%,)

r+ tx p (р 2 Гд )

 

 

где

P jt рг

- действительные разные полюса

£г ( р ).

 

 

 

Для цепи второго порядка о комплексно-сопряженными полюсами

реакция описывается выражением

 

 

 

 

 

 

e x p ( - c t )

 

 

 

 

 

y ( t ) s Г* ~ 7 Т ^ Г

* * t )~ 2 l h * + * ? * % » ( * > £ + % ) ,

где

ш- e + j u y ,

Р ~ [* а )д ( e ° ' / ) lh2hi/7Cc>/gJ / ( m e C^'“cos а>дТ+е2сГ°

? = [ ( егСГ° - 1 ) / 2 ~ Щ * еГ' * » % r0] / ( n 2 t cToW Ч Tg t e

гсТд

)■

О ' А Р 7

= TSO + a r c t g -------- ,■ ^ = a r c f g g /jt,

Подставив ..соответствующие выражения ( 2 ) - ( 4 ) в (1 ) , подучим формулы определения амплитуды основной гармоники функций Радамахе- р а. Для случая элементарного интегрирующего звена выражение ампли­ туды основной гармоники имеет ввд

т-елрС-ctr,) |

Го - т /г"

(5)

г + е х р (-<<Г0 ) I '

Амплитуда основной гармоники функции Радамахера на выходе эве на второго порядка с действительными разными полюсами представля­ ется в виде

т

.

^

у -**Р (Р 7Гв)___________ /

- е^(/>2 Гр )

1

*

 

}Г $ 1- 7

\ р?То}[ 7+с*р(/>1Т0 ) ]

/>1 Г /[

т+ ех/> (р2 Т0 ) ]

 

В случае схемной функции второго порядка с комплексно-сопря­ женными полюсами амплитуда основной гармоники функции Радамахера

* * в ’ + ч ^

r-| csiv <f>7

+a}e costf>j- е сГ*[csi„(tûffro + </>,)

+

+ ü)g COS( ù}e

re, + ^2 V j ~2 / ÛJn

|e « >

+ & oceS ^2

~

-e~ CT° [ s i r , (ù)or0 + ф2

) + u>aCûs(a)gT0 + ф2 У J

(7)

 

Для схемных функций более высоких порядков результирующая амплитуда гармоники функций Радамахера представится в виде супер­ позиции результатов, полученных согласно выражениям ( 5 ) - ( 7 ) .

Определим порядок системы аппроксимирующих функций по соотно­ шению энергий входного сигнала - функции Уолта и результирующего выходного сигнала. Энергия сигнала- Эу на выходе цепи со схемной функцией G (ja> )при воздействии на ее вход одного периода сигнала

в веде функции Уолша имеет вед

3t

- X

Î

V (/*> ) 1*1* # ( * > ) I *'* > ,

(в)

3

я

о

 

 

 

где S ^ c ü ) - спектральная

плотность

входного сигнала. Как и в

пре­

дыдущем случае, будем рассматривать

только входные сигналы в

виде

функций Радамахера. Преобразование Лапласа для произвольной функ-

æ