Модели электрических элементов Pandapower

Материал из Wiki Power System
Версия от 16:05, 4 июня 2019; BerkutReven (обсуждение | вклад)
(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Перейти к: навигация, поиск

Статья содержит описание элементов электрчиеской сети представленных в библиотеке pandapower.

Электрическая сеть

Для выполнения расчётов необходимо предварительно создать объект «pandapowerNet». Он будет содержать в себе всю необходимую информацию о электрической сети и её элементах.

Для создания объекта «pandapowerNet» есть функция: 

pandapower.create_empty_network(name='Имя_сети', f_hz=50.0, sn_kva=1000.0)
Описание интерфейса функции

Входные аргументы функции:

  • name(string, None) — имя сети.
  • f_hz (float, 50.) — частота электрической сети в Гц.
  • sn_kva (float, 1e3) — масштабирующий коэффициент мощности в сети.

Если использовать более простой способ, то можно вызвать эту функцию с параметрами по умолчанию: 

import pandapower as pp #импорт библиотеки pandapower
net = pp.create_empty_network() #создание объекта "pandapowerNet" с именем net

После создания объекта в котором будет храниться вся информация о сети можно перейти к созданию отдельных её элементов.

Таблицы данных объекта «pandapowerNet»:

  • bus — таблица с исходными данными по узлам.
  • bus_geodata — таблица с координатами узлов для
  • trafo — таблица с исходными данными по двухобмоточным трансформаторам.
  • trafo3w — таблица с исходными данными по трёхобмоточным трансформаторам.
  • line — таблица с исходными данными по линиям электропередачи.
  • line_geodata — таблица с координатами точек изгибов линий.
    1. coords (list) — Список (x, y) координат, которые определяют точки перегиба линий.
  • res_bus — таблица с результатами расчёта установившегося режима.
    1. vm_pu (float) — модуль напряжения [кВ]
    2. va_degree (float) -угол напряжения [град.]
    3. p_kw (float) — resulting active power demand [кВт]
    4. q_kvar (float) — resulting reactive power demand [квар]
  • res_trafo — таблица с результатами расчёта по трансформаторам.
  • res_line — таблица с результатами расчёта установившегося режима по линиям.
  • res_line_est — таблица с результатами оценки состояния по линиям электропередачи.
  • res_bus_est — таблица с результатми оценки состояния.
    1. vm_pu (float) — модуль напряжения [кВ]
    2. va_degree (float) — угол напряжения [град.]
    3. p_kw (float) — оценка потребления активной мощности [кВ]
    4. q_kvar (float) — оценка потребленяи реактивной мощности [квар]

Пример обращения к таблице с исходными данными по узлам: 

net.bus

Узел, шина (bus)

Объекты «bus» представляют собой узлы электрической сети и необходимы для формирования графа сети. Пример выбора узлов графа электрической сети можно посмотреть здесь.

Для создания узла есть функция 

pandapower.create_bus(net, vn_kv, name=None, index=None, geodata=None, type="b", zone=None, in_service=True, max_vm_pu=nan, min_vm_pu=nan)

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся узел
  2. Не обязательные
    • name (string, default None) — название узла
    • index (int, default None) — принудительно заданный уникальный номер узла ID, если есть. Если параметр не задан, то номер выбирается на единицу больше, чем наивысший номер уже заданных узлов.
    • vn_kv (float) — номинальное напряжение [кВ].
    • geodata ((x, y)-tuple, default None) — координаты для отрисовки узла на графике.
    • type (string, default «b») — Тип узла. «n» — узел, «b» — шины, «m» — муфта.
    • zone (string, None) — район электрической сети.
    • in_service (boolean) — включенное состояние узла: True если включён or False если отключён.
    • max_vm_pu (float, NAN) — максимальное допустимое напряжение в узле, в относительных единицах — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.
    • min_vm_pu (float, NAN) — минимальное допустимое напряжение в узле, в относительных единицах — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Номинальная мощность в системе о.е. определяется коэффициентом масштаба мощности в текущей электрической сети net.sn_kva.

Пример создания узлов сети: 

import pandapower as pp

#создание пустой сети
net = pp.create_empty_network()

#Создание узлов в сети
bus1 = pp.create_bus(net, vn_kv=20., name="Узел 1")
bus2 = pp.create_bus(net, vn_kv=0.4, name="Узел 2")

Нагрузка (load)

Нагрузки используются для моделирования потребления электроэнергии. Они определяются активной мощностью load.p_kw и реактивной мощностью load.q_kvar.

В каждом нагрузочном узле можно задать статическую характеристику в виде ZIP модели, которая позволяет моделировать зависимость потребления мощности от напряжения. Процент нагрузки, которая потребляет постоянный ток, определяется параметром load.const_i_percent, постоянная импедансная часть определяется параметром load.const_z_percent. Остальная часть нагрузки предполагает постоянную мощность нагрузки. При постоянном токе и постоянном сопротивлении считается, что активным значением мощности является потребление энергии при номинальном напряжении.

Все узловые мощности включают в себя правило знаков. Модель нагрузки включает в себя масштабирующий коэффициент load.scaling, который позволяет масштабировать нагрузку.

Функция создания нагрузки в узле сети по известным значениям постоянной мощности 

pandapower.create_load(net, bus, p_kw, q_kvar=0, const_z_percent=0, const_i_percent=0, sn_kva=nan, name=None, scaling=1., index=None, in_service=True, type=None, max_p_kw=nan, min_p_kw=nan, max_q_kvar=nan, min_q_kvar=nan, controllable=nan)

Нагрузки добавляются в таблицу load. Знак плюс в таблице соответствует нагрузке, а минус — генерации.

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся нагрузка;
    • bus (int) — индекс шины, к которой подключена нагрузка;
  2. Не обязательные
    • p_kw (float, по умолчанию 0) — активная мощность: положительное значение для нагрузки, отрицательное значение для генерации;
    • q_kvar (float, по умолчанию 0) — реактивная мощность нагрузки;
    • const_z_percent (float, по умолчанию 0) — доля нагрузки, характеризующаяся постоянным сопротивлением;
    • const_i_percent (float, по умолчанию 0) — доля нагрузки, потребляющая постоянный ток;
    • sn_kva (float, по умолчанию None) — номинальная мощность нагрузки;
    • scaling (float, по умолчанию 1) — коэффициент масштабирования;
    • type (string, None) — тип нагрузки;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • max_p_kw (float, по умолчанию NaN) — максимальная активная мощность нагрузки — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_p_kw (float, по умолчанию NaN) — минимальная активная мощность нагрузки — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • max_q_kvar (float, по умолчанию NaN) — максимальная реактивная мощность нагрузки — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_q_kvar (float, по умолчанию NaN) — минимальная реактивная мощность нагрузки — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • controllable (boolean, по умолчанию NaN) — управляемая нагрузка или нет — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Статический генератор (sgen)

Статические генераторы используются для моделирования постоянной выдачи мощности с активной мощностью sgen.p_kw и реактивной мощностью sgen.q_kvar. В правиле знаков выработка мощности определяется как отрицательная. Модель статического генератора включает коэффициент масштабирования sgen.scaling, эквивалентный коэффициенту масштабирования нагрузки.

Пример создания статического генератора: 

pp.create_sgen(net, bus7, p_kw=-2000, q_kvar=500, name="static generator")

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся узел;
    • bus (int) — индекс шины, к которой подключен статический генератор;
    • p_kw (float) — активная мощность статического генератора (отрицательная для генерации);
  2. Не обязательные
    • q_kvar (float, default 0) — реактивная мощность статического генератора;
    • sn_kva (float, default None) — номинальная мощность статического генератора;
    • name (string, default None) — имя статического генератора;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • scaling (float, по умолчанию 1) — коэффициент масштабирования;
    • type (string, None) — тип статического генератора;
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • controllable (boolean, по умолчанию NaN) — управляемый статический генератор или нет — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • max_p_kw (float, по умолчанию NaN) — максимальная активная мощность статического генератора — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_p_kw (float, по умолчанию NaN) — минимальная активная мощность статического генератора — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • max_q_kvar (float, по умолчанию NaN) — максимальная реактивная мощность статического генератора — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_q_kvar (float, по умолчанию NaN) — минимальная реактивная мощность статического генератора — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Генератор, управляемый напряжением (gen)

Генератор используется для моделирования генерации мощности с заданным значением величины напряжения и фиксированной выдачей активной мощности. Точное соблюдение величины напряжения при расчёте потокораспределения достигается настройкой шины генератора в качестве узла PV:

Пример создания генератора: 

pp.create_gen(net, bus6, p_kw=-6000, max_q_kvar=3000, min_q_kvar=-3000, vm_pu=1.03, name="generator")

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся генератор;
    • bus (int) — индекс шины, к которой подключен генератор;
  2. Не обязательные
    • p_kw (float) — активная мощность генератора (отрицательная для генерации!);
    • vm_pu (float, default 0) — уставка напряжения генератора;
    • sn_kva (float, default None) — номинальная мощность генератора;
    • name (string, default None) — имя генератора;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • scaling (float, по умолчанию 1) — коэффициент масштабирования;
    • type (string, None) — тип генератора;
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • controllable (boolean, по умолчанию NaN) — управляемый генератор или нет — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • vn_kv (float, NaN) — номинальное напряжение генератора — параметр необходим для расчёта токов короткого замыкания;
    • xdss (float, NaN) — сверхпереходное реактивное сопротивление генератора — параметр необходим для расчёта токов короткого замыкания;
    • rdss (float, NaN) — сверхпереходное активное сопротивление генератора — параметр необходим для расчёта токов короткого замыкания;
    • cos_phi (float, NaN) — номинальный косинус угла генератора — параметр необходим для расчёта токов короткого замыкания;
    • max_p_kw (float, по умолчанию NaN) — максимальная активная мощность генератора — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_p_kw (float, по умолчанию NaN) — минимальная активная мощность генератора — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • max_q_kvar (float, по умолчанию NaN) — максимальная реактивная мощность генератора — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_q_kvar (float, по умолчанию NaN) — минимальная реактивная мощность генератора — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Внешняя сеть (ext_grid)

Модель элемента внешней сети представляет собой источник напряжения с величиной напряжения ext_grid.vm_pu и соответствующим углом напряжения ext_grid.va_degree. Точное соблюдение значения комплексного напряжения при расчёте потоков мощности достигается установкой шины генератора в качестве балансирующего узла.

pandapower поддерживает подключение нескольких внешних сетей в гальванически подключенных сетевых зонах.

Пример создания внешней сети: 

pp.create_ext_grid(net, bus1, vm_pu=1.02, va_degree=50)

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся внешняя сеть;
    • bus (int) — шина, к которой подключена внешняя сеть;
  2. Необязательные
    • vm_pu (float, по умолчанию 1.0) — напряжение балансирующего узла, выраженное в о.е.;
    • va_degree (float, по умолчанию 0) — угол напряжения балансирующего узла, выраженное в градусах;
    • name (string, по умолчанию None) — имя внешней сети;
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • Sk_max — максимальная мощность короткого замыкания — параметр необходим для расчётов токов коротких замыканий;
    • SK_min — минимальная мощность короткого замыкания — параметр необходим для расчётов токов коротких замыканий;
    • RX_max — максимальное отношение активного сопротивления к реактивному — параметр необходим для расчётов токов коротких замыканий;
    • RK_min — минимальное отношение активного сопротивления к реактивному — параметр необходим для расчётов токов коротких замыканий;
    • max_p_kw (float, по умолчанию NaN) — максимальная выдача активной мощности — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_p_kw (float, по умолчанию NaN) — минимальная выдача активной мощности — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • max_q_kvar (float, по умолчанию NaN) — максимальная выдача реактивной мощности — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_q_kvar (float, по умолчанию NaN) — минимальная выдача реактивной мощности — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Шунт (shunt)

Шунты являются сетевыми элементами, которые могут использоваться для моделирования конденсаторной батареи или реактора. Шунты определяются реактивной мощностью shunt.q_kvar и активной мощностью shunt.p_kw, которые представляют собой потери. Значения мощности равны потреблению при номинальном напряжении shunt.vn_kv. Параметр shunt.step позволяет моделировать дискретно сегментированный шунт, такой как переключаемые конденсаторные батареи.

Пример создания шунта: 

pp.create_shunt(net, bus3, q_kvar=-960, p_kw=0, name='Shunt')

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся шунт;
    • bus (int) — индекс шины, к которой подключен шунт;
    • p_kw (float) — активная мощность шунта в кВт при напряжении v=1.0 о.е.;
    • q_kvar (float) — реактивная мощность шунта в кВАр при напряжении v=1.0 о.е.;
  2. Необязательные
    • vn_kv (float, NaN) — номинальное напряжение шунта. По умолчанию номинальное напряжение подключенной шины;
    • step (int, 1) — шаг шунта, с которым умножаются значения мощности;
    • name (string, default None) — имя шунта;
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса.

Линия (line)

Линии электропередачи моделируются с помощью П-образной схемы замещения[1]. Электрические параметры линии указаны относительно длины линии line.length_km. Другими словами задаётся удельные параметры на единицу длины.

Продольное сопротивление определяется активным сопротивлением line.r_ohm_per_km и реактивным сопротивлением line.x_ohm_per_km. Поперечная проводимость линии определяется пропускной способностью line.c_nf_per_km. Линейный ток res_line.i_ka рассчитывается как максимальный ток на обоих концах линии. Линейная загрузка res_line.loading_percent может быть рассчитана как отношение тока линии res_line.i_ka к максимальной термическому току линии.

Модель также обеспечивает параметр line.parallel для определения количества параллельных линий.

Линии могут быть созданы либо из библиотеки стандартных типов (create_line), либо с помощью настраиваемых значений (create_line_from_parameters).

Пример создания линии через библиотеку стандартного типа: 

line1 = pp.create_line(net, bus1, bus2, length_km=10, std_type="N2XS(FL)2Y 1x300 RM/35 64/110 kV",  name="Line 1")

Пример создания линии с помощью настраиваемых значений: 

create_line_from_parameters(net, "line1", from_bus = 0, to_bus = 1, lenght_km=0.1, r_ohm_per_km = .01, x_ohm_per_km = 0.05, c_nf_per_km = 10, max_i_ka = 0.4)

При определении линии через библиотеку стандартного типа возможно задание следующих параметров линии:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся линия;
    • from_bus (int) — индекс шины, к которой будет подключена линия с одной стороны;
    • to_bus (int) — индекс шины, к которой будет подключена линия с другой стороны;
    • length_km (float) — длина линии, выраженная в км;
    • std_type (string) — используемый стандартный тип линии;
  1. Не обязательные
    • name (string) — имя линии;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • geodata (array, по умолчанию None, shape= (,2L)) — координаты линии. Первая строка должна быть координатами шины a, а последняя должна быть координатами шины b. Точки в середине представляют точки изгиба линии;
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • df (float) — коэффициент разгрузки: максимальный ток линии относительно номинального тока линии (от 0 до 1);
    • parallel (integer) — количество параллельных линий;
    • max_loading_percent (float) — максимальная текущая загрузка (необходима для оптимального потокораcпределения).

При определении линии c помощью настраиваемых значений возможно задание следующих параметров линии:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся линия;
    • from_bus (int) — индекс шины, к которой будет подключена линия с одной стороны;
    • to_bus (int) — индекс шины, к которой будет подключена линия с другой стороны;
    • length_km (float) — длина линии, выраженная в км;
    • r_ohm_per_km (float) — активное сопротивление линии, выраженное в Ом/км;
    • x_ohm_per_km (float) — реактивное сопротивление линии, выраженное в Ом/км;
    • c_nf_per_km (float) — ёмкость линии, выраженная в нФ/км;
    • max_i_ka (float) — ток термической стойкости, выраженный в кА;
  2. Не обязательные
    • name (string) — имя линии;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • type (str) — тип линии («ol» для воздушной линии или «cs» для кабельной линии);
    • df (float) — коэффициент разгрузки: максимальный ток линии относительно номинального тока линии (от 0 до 1);
    • parallel (integer) — количество параллельных линий;
    • geodata (array, по умолчанию None, shape = (, 2L)) — координаты линии. Первая строка должна быть координатами шины a, а последняя должна быть координатами шины b. Точки в середине представляют точки изгиба линии;
    • max_loading_percent (float) — максимальная текущая загрузка — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Двухобмоточный трансформатор (trafo)

Двухобмоточные трансформаторы обычно моделируются с помощью T-образной схемы[1]. Однако, для полноты, pandapower также включает в себя модель π-трансформатора. Продольное сопротивление определяется напряжением короткого замыкания trafo.v_sc_percent и его активной частью trafo.v_scr_percent. Активная часть сопротивления трансформатора представляет собой потери в меди в обмотках трансформатора. Поперечная проводимость представляет собой потери в железном сердечнике трансформатора. Ток разомкнутого контура trafo.i0_percent определяет общие потери холостого хода и активные потери мощности trafo.pfe_kw определяют потери в железе. Номинальные напряжения трансформатора для стороны высокого напряжения trafo.vn_hv_kv и стороны низкого напряжения trafo.vn_lv_kv определяют номинальный коэффициент трансформации и не обязательно должен быть равен номинальным напряжениям подключенных шин. Если задан угловой сдвиг trafo.shift_percent, соотношение становится сложным и угол напряжения между стороной высокого и низкого напряжения сдвигается. Коэфициент трансформации также может зависить от определения переключателя отпаек и его текущего положения trafo.tp_pos. С каждым шагом положение отпайки trafo.tp_pos расходится с его средним положением trafo.tp_mid, коэффициент трансформации изменяется на процент, определяемый trafo.tp_st_percent. Также возможно определить сдвиг угла на шаг trafo.tp_degree_percent для моделирования фазорегулирующего транформатора. Переключатель отпаек может быть расположен на низком напряжении или стороне высокого напряжения трансформатора, который определяется параметром trafo.tp_side. Нагрузка res_trafo.loading_percent рассчитана на максимальную нагрузку со стороны высокого и низкого напряжения. Она может быть рассчитана относительно номинальной мощности trafo.sn_kva или относительно номинального тока. Как и для линий, существует параметр trafo.parallel, который позволяет определять несколько параллельных трансформаторов в одном элементе.

Трансформаторы, так же как и линии, могут быть созданы либо из библиотеки стандартных типов (create_transformer), либо с помощью настраиваемых значений (create_transformer_from_parameters).

Пример создания двухобмоточного трансформатора через библиотеку стандартного типа: 

trafo = pp.create_transformer(net, hv_bus=bus3, lv_bus=bus4, std_type="25 MVA 110/20 kV v1.4.3 and older", name="Trafo")

Пример создания двухобмоточного трансформатора с помощью настраиваемых значений: 

create_transformer_from_parameters(net, hv_bus=0, lv_bus=1, name="trafo1", sn_kva=40, vn_hv_kv=110, vn_lv_kv=10, vsc_percent=10, vscr_percent=0.3, pfe_kw=30, i0_percent=0.1, shift_degree=30)

При определении двухобмоточного трансформатора через библиотеку стандартного типа возможно задание следующих параметров линии:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся трансформатор;
    • hv_bus (int) — шина, к которой подключена высокая сторона трансформатора;
    • lv_bus (int) — шина, к которой подключена низкая сторона трансформатора;
    • std_type — используемый стандартный тип трансформатора;
  2. Небязательные
    • name (string, None) — имя трансформатора;
    • tp_pos (int, nan) — текущее положение отпайки трансформатора. По умолчанию принимается средняя позиция (tp_mid);
    • in_service (boolean, True) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • max_loading_percent (float) — максимальная токовая загрузка — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

При определении двухобмоточного трансформатора c помощью настраиваемых значений возможно задание следующих параметров трансформатора:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся трансформатор;
    • hv_bus (int) — шина, к которой подключена высокая сторона трансформатора;
    • lv_bus (int) — шина, к которой подключена низкая сторона трансформатора;
    • sn_kva (float) — номинальная мощность трансформатора;
    • vn_hv_kv (float) — номинальное напряжение ВН трансформатора;
    • vn_lv_kv (float) — номинальное напряжение НН трансформатора;
    • vscr_percent (float) — активная составляющая напряжения короткого замыкания, выраженное в о.е.;
    • vsc_percent (float) — напряжение короткого замыкания, выраженное в о.е.;
    • pfe_kw (float) — потери в железе, выраженные в кВт;
    • i0_percent (float) — ток холостого хода трансформатора, выраженный в процентах;
  2. Необязательные
    • in_service (boolean, True) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • parallel (integer) — количество параллельных трансформаторов;
    • shift_degree (float) — угловой сдвиг трансформатора — параметр необходим для расчёта потокораспределения;
    • tp_side (string) — расположение РПН трансформатора («hv» — на ВН, «lv» — на НН);
    • tp_pos (int, nan) — текущее положение отпайки трансформатора. По умолчанию принимается средняя позиция (tp_mid);
    • tp_mid (int, nan) -положение отпайки трансформатора, равное отношению напряжения ВН трансформатора к НН трансформатора;
    • tp_max (int, nan) — максимальное положение отпайки трансформатора;
    • tp_min (int, nan) — минимальное положение отпайки трансформатора;
    • tp_st_percent (int) — напряжение в процентах, соответствующее изменению положения отпайки трансформатора на одну позицию;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • max_loading_percent (float) — максимальная токовая загрузка — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Трехобмоточный трансформатор (trafo3w)

Трехобмоточные трансформаторы могут быть смоделированы тремя двухобмоточными трансформаторами, соединенными звездой[1]. Трехобмоточный трансоформатор в pandapower осуществляет внутреннее преобразование. Потери холостого хода, определяемые trafo3w.i0_percent и trafo3w.pfe_kw, рассматриваются в трансформаторе на ВН. Напряжения короткого замыкания двухобмоточных трансформаторов рассчитываются с преобразованием соединения в звезду из напряжений короткого замыкания trafo3w.vsc_hv_percent, trafo3w.vsc_mv_percent и trafo3w.vsc_lv_percent, а также их соответствующих активных частей trafo3w.vscr_hv_percent, trafo3w.vscr_mv_percent и trafo3w .vscr_lv_percent. Сопротивления схемы замещения для трех двухобмоточных трансформаторов вычисляются по параметрам паспортной таблицы в соответствии с моделью двухмоторного трансформатора. Загрузка res_trafo3w.loading_percent рассчитывается как максимальная нагрузка трех двухобмоточных трансформаторов. Загрузка эквивалентных двухмоторных трансформаторов рассчитывается либо по отношению к номинальным мощностям trafo3w.sn_lv_kva, trafo3w.sn_mv_kva и trafo3w.sn_hv_kva, либо по отношению к соответствующему номинальному току.


Пример создания трехобмоточного трансформатора через библиотеку стандартного типа: 

create_transformer3w(net, hv_bus = 0, mv_bus = 1, lv_bus = 2, name = “trafo1”, std_type = “63/25/38 MVA 110/20/10 kV”)

Пример создания трехобмоточного трансформатора с помощью настраиваемых значений: 

create_transformer3w_from_parameters(net, hv_bus=0, mv_bus=1, lv_bus=2, name=”trafo1”, sn_hv_kva=40, sn_mv_kva=20, sn_lv_kva=20, vn_hv_kv=110, vn_mv_kv=20, vn_lv_kv=10, vsc_hv_percent=10,vsc_mv_percent=11, vsc_lv_percent=12, vscr_hv_percent=0.3, vscr_mv_percent=0.31, vscr_lv_percent=0.32, pfe_kw=30, i0_percent=0.1, shift_mv_degree=30, shift_lv_degree=30)

При определении трехобмоточного трансформатора через библиотеку стандартного типа возможно задание следующих параметров линии:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся трансформатор;
    • hv_bus (int) — шина, к которой подключена высокая сторона трансформатора;
    • mv_busм (int) — шина, к которой подключена средняя сторона трансформатора;
    • lv_bus (int) — шина, к которой подключена низкая сторона трансформатора;
    • std_type — используемый стандартный тип трансформатора;
  2. Обязательные
    • name (string) — имя трансформатора;
    • tp_pos (int, nan) — текущее положение отпайки трансформатора. По умолчанию принимается средняя позиция (tp_mid);
    • tap_at_star_point (boolean) — либо РПН находится в нейтрали трансформатора, либо на шине;
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • max_loading_percent (float) — максимальная токовая загрузка — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

При определении трехобмоточного трансформатора c помощью настраиваемых значений возможно задание следующих параметров трансформатора:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся трансформатор;
    • hv_bus (int) — шина, к которой подключена высокая сторона трансформатора;
    • mv_bus (int) — шина, к которой подключена средняя сторона трансформатора;
    • lv_bus (int) — шина, к которой подключена низкая сторона трансформатора;
    • vn_hv_kv (float) номинальное напряжение ВН трансформатора;
    • vn_mv_kv (float) номинальное напряжение СН трансформатора;
    • vn_lv_kv (float) номинальное напряжение НН трансформатора;
    • sn_hv_kva (float) — номинальная мощность ВН трансформатора;
    • sn_mv_kva (float) — номинальная мощность СН трансформатора;
    • sn_lv_kva (float) — номинальная мощность НН трансформатора;
    • vsc_hv_percent (float) — напряжение короткого замыкания ВН трансформатора, выраженное в о.е.;
    • vsc_mv_percent (float) — напряжение короткого замыкания СН трансформатора, выраженное в о.е.;
    • vsc_lv_percent (float) — напряжение короткого замыкания НН трансформатора, выраженное в о.е.;
    • vscr_hv_percent (float) — активная составляющая напряжения короткого замыкания ВН трансформатора, выраженное в о.е.;
    • vscr_mv_percent (float) — активная составляющая напряжения короткого замыкания СН трансформатора, выраженное в о.е.;
    • vscr_lv_percent (float) — активная составляющая напряжения короткого замыкания НН трансформатора, выраженное в о.е.;
    • pfe_kw (float) — потери в железе, выраженные в кВт;
    • i0_percent (float) — ток холостого хода трансформатора, выраженный в процентах;
  2. Необязательные
    • shift_mv_degree (float, 0) — угловой сдвиг СН трансформатора — параметр необходим для расчёта потокораспределения;
    • shift_lv_degree (float, 0) — угловой сдвиг НН трансформатора — параметр необходим для расчёта потокораспределения;
    • tp_st_percent (float) — напряжение в процентах, соответствующее изменению положения отпайки трансформатора на одну позицию;
    • tp_st_degree (float) — угловой сдвиг РПН;
    • tp_side (string, None) — расположение РПН трансформатора («hv» — на ВН, «mv» — на НН, «lv» — на НН);
    • tp_mid (int, nan) — положение отпайки трансформатора, равное отношению напряжения ВН трансформатора к НН трансформатора;
    • tp_min (int, nan) — минимальное положение отпайки трансформатора;
    • tp_max (int, nan) — максимальное положение отпайки трансформатора;
    • tp_pos (int, nan) — текущее положение отпайки трансформатора. По умолчанию принимается средняя позиция (tp_mid);
    • tap_at_star_point (boolean) — либо РПН находится в нейтрали трансформатора, либо на шине;
    • name (string, None) — имя трансформатора;
    • in_service (boolean, True) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • max_loading_percent (float) — максимальная токовая загрузка — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Выключатель (switch)

Элемент выключателя позволяет моделировать идеальные выключатели. Элемент выключателя соединяет шину switch.bus с элементом switch.element. Тип элемента определяется параметром switch.et и может быть либо второй шиной, либо линией, либо трансформатором. Параметр switch.close указывает переключатель включен или отключен. Включенный шиносоединительный выключатель гальванически соединяет две шины без падения напряжения. В инструментах расчёта сети без явной модели выключателя шиносоединительный выключатель может моделироваться только малым сопротивлением между двумя шинами, это может привести к нежелательным падениям напряжения и проблемам сходимости при расчёте потоков мощности. Модель выключателя pandapower позволяет избежать этой проблемы.

Выключатель может соединять либо две шины (bus-bus switch) либо шину с концом линии / трансформатором (bus-element switch).

Пример создания выключателя 
create_switch(net, bus = 0, element = 1, et = ‘b’, type =”LS”)

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся выключатель;
    • bus — шина, к которой подключен выключатель;
    • element — индекс элемента: индекс шины, если et="b", индекс линии, если et="l", индекс трансформатора, если et="t";
    • et — (string): «l» — выключатель между шиной и линией, «t» — выключатель между шиной и трансформатором, «t3» — выключатель между шиной и 3-х обмоточным трансформатором, «b» — выключатель между двумя шинами;
    • closed (boolean, True) — положение выключателя: «False» — открыто, «True» — закрыто;
    • type (int, None) — указывает тип выключателя: «LS» = переключатель нагрузки, «CB» — секционный выключатель, «LBS» выключатель нагрузки или «DS» — разъединитель;
  2. Необязательные
    • name (string, по умолчанию None) — имя выключателя.

Линия передачи DC (dcline)

Линия передачи постоянного тока передает активную мощность между двумя шинами. Передаваемая активная мощность dcline.p_kw уменьшается за счет абсолютных потерь преобразования dcline.p_loss_kw и относительных потерь передачи dcline.p_loss_percent на шине конечного потребителя. Линия постоянного тока моделируется двумя генераторами на обеих шинах, где управление напряжением с реактивной мощностью работает так же, как описано для модели генератора.

Пример создания линии передачи DC: 

create_dcline(net, from_bus=0, to_bus=1, p_kw=1e4, loss_percent=1.2, loss_kw=25, vm_from_pu=1.01, vm_to_pu=1.02)

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся линия;
    • from_bus (int) — индекс шины, к которой будет подключена линия с одной стороны;
    • to_bus (int) — индекс шины, к которой будет подключена линия с другой стороны;
    • p_kw — (float) — значение измерения. Для активной мощности Р «кВт», для реактивной Q — «kVar», для напряжения U — «p.u.», для тока I — «A». Генерациязадаётся с плюсом, а нагрузка с минусом;
    • loss_percent — (float) — среднеквадратическое отклонение той же единицы, что и измерение;
    • loss_kw — (int) — идентификатор измерения. Определяет расположение измерения для измерений линии / трансформатора (шина == from_bus: измерение от from_bus, то же для to_bus);
    • vm_from_pu — (int, None) — идентификатор измеренного элемента, если element_type является «line» или «transformer»;
    • vm_to_pu — (int, None) — идентификатор измеренного элемента, если element_type является «line» или «transformer»;
  2. Необязательные
    • index (int, None) — принудительно введите индекс. Если «None», выбирается индекс один выше самого высокого уже существующего индекса;
    • name (str, None) — имя линииж
    • in_service (boolean) — «True» для работающих элементов или «False» для отключенных;
    • max_p_kw (float, по умолчанию NaN) — максимальная активная мощность от шины — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_q_from_kvar (float, по умолчанию NaN) — минимальная реактивная мощность от шины — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • min_q_to_kvar (float, по умолчанию NaN) — минимальная реактивная мощность к шине — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • max_q_from_kvar (float, по умолчанию NaN) — макимальная реактивная мощность от шины — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения;
    • max_q_to_kvar (float, по умолчанию NaN) — макимальная реактивная мощность к шине — параметр необходим для задачи оптимизации потокораспределения.

Импеданс (импеданс)

Элемент сопротивления соединяет две шины с относительным сопротивлением по отношению к номинальной мощности impedance.sn_kva. Сопротивление не обязательно должно быть симметричным. Прямое сопротивление определяется активной частью impedance.rft_pu и реактивной частью impedance.xft_pu, обратное сопротивление impedance.rtf_pu и impedance.xtf_pu.

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся сопротивление;
    • from_bus (int) — индекс шины, к которой будет подключено сопротивление с одной стороны;
    • to_bus (int) — индекс шины, к которой будет подключено сопротивление с другой стороны;
    • r_pu (float) — активная часть сопротивления, выраженная в о.е.;
    • x_pu (float) — реактивная часть сопротивления, выраженная в о.е.;
    • sn_kva (float) — номинальная мощность, выраженная в кВА.

Эквивалент энергорайона (ward / xward)

Эквивалент энергорайона представляет собой комбинацию постоянной полной мощности потребления и постоянным сопротивлением нагрузки[2]. Постоянное сопротивление нагрузки определяется как активная и реактивная потребляемая мощность ward.pz_kw и ward.qz_kvar при номинальном напряжении шины. Постоянная активная и реактивная мощность задаются ward.ps_kw и ward.qs_kvar. Расширенный эквивалент энергорайона включает в себя дополнительный источник напряжения с внутренним сопротивлением[2]. Источник напряжения моделируется как генератор с нулевой активной мощностью и уставкой по напряжению, определяемой параметром xward.vm_pu. Внутреннее сопротивление определяется параметрами xward.r_ohm и xward.x_ohm.

Параметры функции:

  1. Обязательные
    • net (pandapowerNet) — имя сети «pandapowerNet» в которой создаётся эквивалент;
    • bus (int) — шина, к которой подключен эквивалент;
    • ps_kw (float) — активная мощность PQ нагрузки;
    • qs_kvar (float) — реактивная мощность PQ нагрузки;
    • pz_kw (float) — активная мощность нагрузки с постоянным сопротивлением, выраженная в кВт при напряжении 1.0 о.е.;
    • qz_kvar (float) — реактивная мощность нагрузки с постоянным сопротивлением, выраженная в кВт при напряжении 1.0 о.е..

Использованные источники

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 J. B. Ward, "Equivalent circuits for power-flow studies, " Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, vol. 68, no. 1, pp. 373—382, July 1949.
  2. ↑ 2,0 2,1 J. J. Grainger and W. D. Stevenson, Power system analysis. McGrawHill, 1994.
Источник — «https://powersystem.info/index.php?title=Модели_электрических_элементов_Pandapower&oldid=2571»