УДК 621.316:176.681.3

АЛГОРИТМ ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕТА КОММУТАЦИЙ В МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 6-10 КВ

ФГАОУ ВПО «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»; Г. СТАВРОПОЛЬ, ПРОСПЕКТ КУЛАКОВА, 2;

Е-mail *****@

Аннотация

Предлагается алгоритм организации учета коммутаций “идеальных” ключей (тиристоров, КЗ, традиционных выключателей) в математической модели системы электроснабжения 6-10 кВ.

Ключевые слова: идеальный ключ, система электроснабжения, коммутации, тиристоры, выключатели

Представленный материал базируется на основных положениях и является дальнейшим развитием [1-4], поэтому дан с учетом принятой там терминологии и математических объектов.

Любые коммутации “идеальных” ключей расчетной схемы системы электроснабжения 6-10 кВ с тиристорными выключателями (СЭС): тиристоров, традиционных выключателей, коротких замыканий (КЗ) - сопровождаются скачкообразными изменениями параметров режима. В имитационной модели СЭС [3] необходимо разработать алгоритм организации учета коммутаций таких “идеальных” ключей с целью ее эффективной реализации на ЭВМ. В работе предлагается алгоритм организации учета коммутаций “идеальных” ключей (тиристоров, КЗ, традиционных выключателей) в имитационной математической модели системы электроснабжения 6-10 кВ.

В настоящее время существуют различные способы организации учета коммутаций в схемах с переменной структурой на ЭВМ

[5 - 9]. Рассмотрим два из них, которые нашли большое практическое применение для коммутационных элементов, замещенных “идеальными” ключами.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Момент коммутации внутри шага расчета можно определять с помощью итерационного процесса при многократном просчете матема­тического описания процессов и использовании линейной интерпо­ляции [5, 6]. Критерием изменения состояния любого ключа являются параметры его режима (например, для тиристорных выключателей это будут анодные токи и напряжения), приходящиеся на конец шага расчета, найденные с помощью математического описания либо интерполяции и не превышающие заданной точности. Данный метод позволяет получать достижимую для применяемой ЭВМ точность расчета при увеличении времени расчета, особенно при больших шагах и малой требуемой точности.

Изменение состояния ключей схемы внутри шага расчета может производиться в момент, определяемый с помощью интерполяции вне зависимости от получаемого результата [7]. Без ущерба для точности и устойчивости вычислительного процесса этот способ находит применение при наличии методов интерполяции, учитывающих производные, и достаточно малых шагах расчета. С другой стороны, такой метод предполагает увеличение объема затрачиваемой на решение задачи памяти ЭВМ.

Наиболее приемлемым, с точки зрения точности и устойчивости вычислений, является первый способ, который при применении более точных методов интерполяции дополнительно получает преимущества второго. Использование такого метода предполагает разработку ал­горитма анализа состояний [5], вырабатывающего временные признаки:

- соответствующие моментам включения либо отключения;

- управляющие "обратными" зажиганиями тиристоров схемы, не отражающими физику их процессов [5] и образующимися при задан­ных параметрах режима.

Несмотря на различную структуру коммутационных элементов и их количество, а также возможность осуществления регулирования углов зажигания тиристоров, анализ каждого ключа СЭС целесообраз­но организовать с помощью одной и той же последовательности действий, приводящих к получению только однозначных результатов. Рассмотрим принципы, положенные в основу разработанного алго­ритма [4, 10].

Включение масляного выключателя производится после подачи импульса управления, а отключение осуществляется при снятом импульсе в момент перехода его тока через нуль. Логика работы тиристоров СЭС соответствует идеальным и управляемым вентилям [4, 5, 10].

После погасания любого тиристора организуется однократное вычисление времени, до которого он может восстановится (включиться) при появлении положительного анодного напряжения [4, 5, 10]. В течение этого времени производится анализ данно­го тиристора на возможное включение (для традиционного выключателя данный блок обходится).

При возникновении "обратного" зажигания одного из тиристо­ров выключателя анализируется импульс управления второго. Его наличие означает появление признака зажигания второго тиристора выключателя [4, 10]. В противном случае состояние первого тиристора изменяется (погасает) и после окончания анализа всех ключей схемы вычислительный процесс повторяется с начала шага расчета (). При этом предусмотрено два исхода:

- для проверки на возможность случайной коммутаций (при наложении с другими скачкообразными изменениями режима СЭС) производится повторный просчет математического описания процес­сов с возвратом на начало шага;

- если, "обратное" зажигание не случайно, то после повтор­ного расчета признак возврата ликвидируется на заданное количество шагов и анализ возможности зажигания не производится (с учетом того, что шаг может многократно дробиться, а анализ состояний осуществляется каждый раз).

Включение одного из тиристоров включателя автоматически

влечет за собой погасание другого. Анализ отключенного таким образом тиристора производится упрощенно, т. е. по факту нали­чия включенного. При переходе тока с одного тиристора выключателя на другой делается один расчет режима СЭС для полного размыкания обоих тиристоров. Для отстройки от неправильного анализа в случаях: одновременного размыкания всех ключей в одной либо двух компонентах Зх2-полюсника, имитирующего тиристорный выключатель, и “горения” одного из тиристоров в компоненте, произ­водится запоминание и анализ параметров режима, соответствую­щих предыдущему шагу расчета.

Моменты возможных коммутаций внутри находятся с помощью интерполяции анодных токов и напряжений тиристоров либо токов через масляный выключатель [5, 10]. Из всех ненулевых шагов, полученных таким образом, выделяются минимальные:

- зажигания тиристоров и включения масляных выключателей

- погасания тиристоров и отключения, масляных выключателей

- общий, получаемый для ненулевых и

- (1)

Если или для какого-либо коммутационного эле­мента равняется, то происходит появление соответствующего ненулевого признака зажигания либо погасания. Отсутствие необ­ходимости пересчета приводит к исполнению коммутаций, т. е. состояния ключей расчетной схемы СЭС [1 - 4] изменяются на обратный при наличии ненулевых признаков зажигания или погасания.

Литература

1. Демин моделирование электрических систем с помощью булевых функций// Материалы V Междунар. Семинара/ Физико - математическое моделирование систем. - Ворнеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008, Ч.2. – С

2. Демин описание токов в ключах системы электроснабжения с помощью булевых функций// Материалы V1 Междунар. Семинара/ Физико - математическое моделирование систем. - Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010, Ч.3. – С

3. Демин имитационной модели функционирования на ПЭВМ системы электроснабжения 6 – 10 кВ с бесконтактными коммутирующими устройствами// Материалы V1 Междунар. Семинара/ Физико - математическое моделирование систем. - Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010, Ч.2. – С.

4. Демин бесконтактных коммутирующих устройств, их систем управления и регулирования// Материалы V111 Междунар. Семинара/ Физико - математическое моделирование систем. - Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012, Ч.4. – С

5. Применение цифровых вычислительных машин в электро­энергетике: Учеб. пособие для ВУЗов/ Под ред. . - Л.: Энергия, 19с.

6. Теория переходных процессов в силовых вентильных преобразователях. - Николаев: НКИ, 19с.

7. Попков формирования на ЭВМ уравне­ний переходных процессов и исследование электрической системы с переменной структурой: Дис...канд. техн. наук: 05.14.02.-Защищена 28.05.82; Утв. 22.09.82;,- Л.,1982.-175с.

8. Блинцов математического описания и алгоритма гибридного моделирования электрических систем с переменной топологией //Тр. НКИ.- 1978.- № 000.- С. 19-27.

9. Мещанинов модели коммутационных элементов и систем управления вентильными преобразователями //Тр. НКИ,- Вып.139.- С.92-97.

10. Демин и программа расчета на ЦВМ систем электроснабжения 6-10 кВ сельскохозяйсвенного назначения с коммутирующими элементами//Тр. Ставроп. сельскохоз. ин-та.-1981.Т.5. вып. 44.-С.63-66.

ALGORITHM ORGANIZE ACCOUNTING FOR SWITCHING KEYS IN THE MATHEMATICAL MODEL OF THE POWER SUPPLY OF 6-10 kV

Dr. Yuri Dyomin

Autonomous Federal State Educational

Institutions of Higher Education "North-Caucasian Federal University", Stavropol,
PROSPECT Kulakova, 2

Stavropol, Russia

Е-mail *****@

Abstract

An algorithm is proposed switching organize accounting for the "ideal" keys (thyristor, short-circuit, the traditional circuit-breakers) in the mathematical model of the power supply of 6-10 kV.

Key words: ideal keys, power supply system, ,accounting, thyristor, switches.