Моделирование генератора в программе RastrWin3

Один из основных элементов любой энергосистемы, наравне с потребителем и средством доставки энергии, - это источник энергии. В случае с электроэнергетической системой источниками являются генераторы. В качестве генераторов в большинстве своём используются синхронные машины, которые приводят во вращение тем или иным способом. Генераторы являются довольно комплексными устройствами с множеством параметров, однако их моделирование в расчётных моделях электрических сетей и их режимов довольно лаконично. В этой статье будут рассмотрены все способы представления генератора в одной из основных программ для расчётов режимов электрических сетей – RastrWin.

Общие положения

Генераторы в RastrWin3 можно задавать различными способами, к которым можно отнести: через узел с заданными активной и реактивной мощностями – PQ-узел, через узел с заданными активной мощностью и напряжением – PV-узел, через PV-узел, но с уточненным расчётом максимально допустимой реактивной мощности [math]Q_{\text{max}} [/math] через группы генератор, объединенных одним ГРАМ.

Через таблицу Узлы (PQ-узел)

Пример вненсения генератора с мощностью 32 МВТ и 24 Мвар

Генератор можно смоделировать с помощью вписания номинальных параметров генератора в пункты P_г и Q_г генераторного узла, как например в узле 3. Этот метод является самым простым и понятным, однако зачастую не позволяет в полной мере смоедлировать все режимы работы генератора, поэтому используется довольно редко и в учебных целях.

Через таблицу Генераторы(УР)(PV-узел)

Еще один вариант представления, который является более предпочтительным, - с помощью окна Генераторы (Ур) (Открыть – Генераторы (Ур) – Генераторы (Ур)). Здесь задаются такие параметры, как:

Пример моделирования генератора через таблицу Генераторы(УР)

• S – состояние генератора (включен/отключен);
• Название – название генератора (необязательное поле);
• N узла – номер узла, в который подсоединен генератор (обязательное поле для согласования с таблицей Узлы);
• P – активная мощность генерации;
• Q – реактивная мощность генерации;
• Pmin, Pmax – минимальная/максимальная активная генерация;
• Qmin, Qmax – минимальная/максимальная реактивная генерация;
• N_PQ – номер PQ-характеристики (диаграмма мощности генератора, необязательное поле).

RastWin3 автоматически учитывает данные из таблицы Генераторы (УР), но если этого не произошло, можно вручную включить расчёт с учётом генераторов: Расчеты – Параметры – Режим – Пересчитывать P/Q по Р ген (Ген->Р) – Да

Задание PQ диаграммы

Для задания PQ диаграммы используется специальное окно: Открыть – Генераторы (Ур) – Диаграмма PQ

Уточненный расчёт генератора

Для точного расчета [math]Q_{\text{max}} [/math] используется модель уточненного расчёта генератора, в которой учтены следующие факторы: ток статора не должен превышать максимально допустимого значения; ток возбуждения не должен превышать максимально допустимого значения (при номинальной частоте этому соответствует ограничение величины ЭДС, генерируемой в статоре).

Общий вид PQ-диаграммы генератора, согласно стандрату ГОСТ IEC 60034-3-2015

Поскольку должны выполняться оба ограничения: по току статора, и по току ротора, - то берется наименьшее из двух значений. Этот режим не включен автоматически, для его использования: Расчеты – Параметры – Режим – Точный метод расчёта Qmax – Да

Для расчёта обязательно в окне Генераторы(УР) необходимо задать параметры:

• x_d – синхронное сопротивление генератора, отн.ед;
• cosφ_ном– номинальный коэффициент мощности;
• K_I– кратность допустимой перегрузки по току статора (к номинальному току статора);
• K_e– кратность допустимой перегрузки по току ротора (к номинальному току ротора, т. е. отношение максимально допустимой ЭДС к ее номинальному значению);
• P_ном– номинальная мощность генератора, МВт;
• U_ном– номинальное напряжение генератора, кВ.