Моделирование устройства РПН в ПК RastrWin

В данной статье рассмотрен пример составления расчётной модели устройства РПН в ПК RastrWin.

Задачи

В качестве требуемого уровня напряжения на шинах нагрузки принять значение на 5 % больше, чем класс напряжения, [math]V_{тр} = 1,05V_{ном}. [/math] Обеспечить, чтобы модуль напряжения в узлах электрической сети соответствовал следующим требованиям ГОСТ 13109-97:

• в нормальных схемах на шинах нагрузки отклонение напряжения вверх или вниз от требуемого [math]V_{тр}[/math] не должно превышать 5 %;
• в послеаварийных схемах на шинах нагрузки отклонение напряжения от требуемого [math]V_{тр}[/math] не должно превышать 10 % или быть выше изоляционной стойкости [math]V_{из}[/math] (что меньше);
• во всех схемах модуль напряжения на шинах генераторах должен быть равен номиналу генератора;
• в нормальных схемах уровень напряжения на шинах высшего напряжения должен быть не ниже класса напряжения [math]V_{ном}[/math] и не выше предела по изоляционной стойкости [math]V_{из}[/math]
• в послеаварийных схемах уровень напряжения на шинах высшего напряжения должен быть не ниже [math]0,85 V_{ном}[/math] от класса напряжения и не выше предела по изоляционной стойкости [math]V_{из}[/math].

Исходные данные

• Напряжение базисного узла:117 кВ
• [math]S_{нагр 2}=51+j26 МВА[/math]
• [math]S_{нагр 3}=23+j12 МВА[/math]
• Марка ЛЭП: АС-150
• L=90км
• В узле 2 находится тансформатор ТРДН-32000/110
• В узле 3 находится тансформатор ТРДЦН-63000/110

Создание тестовой схемы трансформатора

Перед началом работы с данными необходимо создать новый файл, чтобы внесённые изменения не коснулись шаблонов. Основная информация о расчётной схеме хранится в файле с расширением «rg2». Создать файл по шаблону «rg2» можно следующим образом:

• Файл -> Новый -> Выбрать «режим .rg2».

Рекомендуется сразу выполнить сохранение вновь созданного файла:

• Файл -> Сохранить как -> Ввести название файла и выбрать расширение «.rg2».

Далее можно приступить к вводу информации о ветвях и узлах расчётной схемы. Ввод информации рекомендуется начинать с узлов. Параметры трансформаторов с расщепленной обмоткой вводим с учетом, что низкая сторона трансформатора делится на 2 обмотки. Соответственно нужно добавить дополнительные 2 узла на низкой стороне и один промежуточный узел, ветвь соединяющая этот узел с шинами высокого напряжения указывается с коэффициентом трансформации равным 1. Нагрузка распределяется равномерно по 2 узлам.

Для доступа к таблице «Узлы», в которую вносится информация об узлах расчётной схемы необходимо нажать:

• Открыть -> Узлы -> Узлы

Ввод информации о ветвях расчётной схемы выполняется в таблице «Ветви», заполняем парметры ЛЭП согласно справочным данным:

• Открыть -> Ветви -> Ветви

После ввода всех необходимых исходных данных в таблицы «Узлы» и «Ветви» можно запустить на исполнение функцию расчёта параметров установившегося режима. Для этого можно нажать кнопку «F5» на клавиатуре или пункт меню «Расчеты» -> «Режим». Результаты расчета установившегося режима тестовой схемы представлены на рисунках ниже.

Таблица «Узлы»:

Таблица «Ветви»:

Далее необходимо создать новый файл, где будет храниться графическое представление данной схемы. Создать файл по шаблону «grf» можно следующим образом:

• Файл -> Новый -> Выбрать «графика .grf».

Создадим графическое представление схемы до регулирования напряжения устройством РПН. Схема представлена на рисунке ниже:

Напряжение для нормальных схем должно входить в диапазон: для 10 кВ-[9,975…11,025] кВ, для 6 кВ-[5,985…6,615] кВ, для 110 кВ-[110…126,5] кВ Как видно, из таблицы «Узлы» напряжение на шинах низкого напряжения подставнций 2 и 3 не входит в допустимый диапазон напряжений. Это означает, что на трансформаторах этих подстанций нужно установить устройство РПН. Нам нужно создать форму для моделирования устройства РПН. В ПК RastrWin есть возможность рассчитывать коэффициент трансформации по заданному номеру отпайки. Для этого необходимо задавать через форму Анцапфы зависимость коэффициента трансформации от номера отпайки.

Для этого создим файл по шаблону «anc» следующим образом:

• Файл -> Новый -> Выбрать «анцапфы .anc».

Ввод информации об отпайках расчётной схемы выполняется в таблице «Анцапфы»:

• Открыть -> Трансформаторы -> Анцапфы

Моделирование устройства РПН в ПК RastrWin

Основные колонки формы «Анцапфы»

Форма «Анцапфы» имеет следующие колонки:

1. N_bd — уникальный ключ для связи с другими таблицами. В данной колонке необходимо указать уникальное натуральное число, которое будет ключом для связи с другими таблицами.
2. Названия — строковое название зависимости коэффициента трансформации от номера отпайки. Рекомендуется указывать марку трансформатора и сторону (для многообмоточных трансформаторов), чтобы упростить дальнейшее использование данных.
3. ЕИ — единицы измерения цены деления одной отпайки. Значение указывается в колонках Шаг.
4. «+/−» — направление нумерации отпаек. При задании номера отпайки через форму Ветви используется эксплуатационный способ нумерации. Знак плюс или минус в колонке указывает, где находится отпайка с первым номером (крайняя отрицательная или крайняя положительная соответственно), другим словами, указывается порядок нумерации: «+» — от крайней отрицательной к крайней положительной отпайке, «-» — наоборот.
5. Тип — перечисляемый тип данных. Указывается тип устройства, на котором планируется моделировать переключение отпаек.
6. Место — перечисляемый тип данных. Указывается место установки устройства для переключения отпаек.
7. [math] К_{нейтр}[/math] — количество отпаек в нейтральном положении (коэффициент трансформации равен отношению номинальных напряжений). Может принимать значения только в виде натуральных чисел. Для большинства трансформаторов значение равно единице.
8. V_нр — номинальное напряжение нерегулируемой стороны (кВ).
9. V_рег — номинальное напряжение регулируемой стороны (кВ). К данному напряжению будет осуществляться прибавка отпаек.
10. N_anc — множество колонок, в которых указывается количество отпаек с заданным шагом регулирования из колонок «Шаг». Перечисление начинается с крайне отрицательной отпайки.
11. Шаг — множество колонок, в которых указывается цена деления единичной отпайки. Количество отпаек с данной ценой деления принимается согласно соответствующей колонке «N_anc». Единицы измерения стоимости одной отпайки принимаются согласно значению из колонки «ЕИ».

Если возникла путаница, какая колонка «Шаг» относится к какой колонке «N_anc», можно посмотреть их наименования по таблице «ancapf». Для того чтобы из текущей формы узнать наименование колонки в таблице, необходимо нажать правой кнопкой мыши на название колонки в форме. В первой строке открывшегося меню будет строка следующего вида: «Полное название колонки формы |краткое название колонки формы| — (название колонки в таблице)». В правой части табличного наименования колонки будет стоять целое число от 1 до 10. Колонки «N_anc» и «Шаг» с одинаковым номером будут соответствовать друг другу. Заполнение необходимо начинать с колонок с номером 1. По умолчанию в форме «Анцапфы» первым колонкам будут соответствовать самые левые колонки «N_anc» и «Шаг». В рассмотренном примере РПН двухобмоточного трансформатора имеет разную цену деления отпаек в зависимости от удаления от нейтрального положения. Первые колонки «N_anc» и «Шаг» должны соответствовать крайним отрицательным отпайкам (наибольший коэффициент трансформации при делении низшего напряжения на высшее) вне зависимости от того, как задан порядок нумерации отпаек в колонке «+/−». Для отпаек с отрицательной добавкой необходимо явно указывать знак минус в колонках «Шаг». Связь между формами «Ветви» и «Анцапфы» осуществляется через ключевые поля «БД_анц» и «N_bd» соответственно. Тип связи между таблицами — «один ко многим», который означает, что одной зависимости коэффициента трансформации от номера отпайки формы «Анцапфы» может быть поставлено в соответствие несколько записей в форме «Ветви». Связь между формами «Ветви» и «Анцапфы» выполняется путем указания значения ключа «N_bd» из формы «Анцапфы» в ключевом поле «БД_анц» формы «Ветви». В этом случае, если указать в колонке «N_анц» эксплуатационный номер отпайки, программа выполнит расчет коэффициента трансформации.

Пример

Рассмотрим на конкретном примере. На подстанции № 3 стоит трансформатор ТРДН-32000/110. По его справочным данным заполним форму «Анцапфы».

• Зададим ключ «1» в колонку «N_bd».
• В колонке «Название» запишем марку трансформатора — ТРДН-32000/110.
• В колонке «Тип» выбираем пункт «РПН».
• Устройтва РПН размещаются в нейтрали обмотки высшего напряжения, поэтому в колонке «Место» выбираем ВН, что соответствует стороне высого напряжения.
• Соответственно регулирование производится на стороне высокого напряжения, а не регулироуется сторона низкого напряжения. Поэтому в колонку «V_нр» вносится напряжение низкой стороны, в случае нашего трансформатора −6,3 кВ, «V_рег» записываем напряжение высокой стороны — 115 кВ.
• В колонку [math] К_{нейтр}[/math] внесем значение «1», что соответствует 1 отпайке в нетральном положении. Для большинства трансформаторов значение равно единице.
• Пределы регулирования нашего трансформатора: ±9×1,78 %. Значит нам нужно ввести 9 («N_анц») отпаек отрицательного значения −1,78 % («Шаг») и 9 («N_анц») отпаек положительного значения 1,78 % («Шаг»).

Для подстанции № 2 таблица заполняется аналогично по справочным данным. На подстанции установлен трансформатор ТРДЦН-63000/110. Ключ данного трансформатора будет «2» («N_bd»).

Подбор отпаек

В таблице «Ветви» в колонке «БД_анц» у второй подстанции выберем значение 2, что соответствует ранее внесённому трансформатору ТРДЦН-63000/110. У третьей подстанции значение — 1, что соответствует ранее внесённому трансформатору ТРДН-32000/110. По умолчанию в таблицу N_anc устанавливается знаяение 1, что соответствует −9 отпайке.

Далее производится подбор рациональной отпаки, при которой напряжение в узлах соответсвует допустимому.

Как видно напряжение в узлах нормальной схемы соответствует допустимым напряжениям на шинах нагрузки. Мы подобрали 11 отпайку для обоих трансформаторов, что соответствует 1 физической отпайке трансформаторов. Схема после руглирования напряжения представлена ниже:

Файлы для скачивания

• Архив с примером расчета в ПК RastrWin до регулирования напряжения с помощью РПН

• Архив с примером расчета в ПК RastrWin после регулирования напряжения с помощью РПН

Использованные источники

1. ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения
2. Программный комплекс «RastrWin3». Руководство пользователя от 25.05.2018 г. / В. Г. Неуймин, Е. В. Машалов, А. С. Александров, А. А. Багрянец