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 группу генераторов, объединенных одним ГРАМ.

Через таблицу Узлы (PQ-узел)

Пример моделирования генератора с мощностью 32 МВТ и 24 Мвар

Генератор можно смоделировать с помощью использования его номинальных параметров генератора в пунктах 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 смоделировать 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.

Зависисомсть перегрузочных коэффициентов от температуры

Изначально эти параметры не добавлены в редактируемые, но это можно сделать в окне Генераторы(УР). При этом не следует объединять генератор с повышающим трансформатором.

Также при расчёте коэффициентов перегрузки по токам статора и ротора в зависимости от их температуры в Rastrwin3 существует готовый шаблон, найти и изменить который можно так: Открыть – Генераторы (Ур) –Доп. перегрузки K(T).

Группы генераторов

Также RastrWin3 позволяет моделировать группу генераторов, находящихся под управлением ГРАМ (групповой регулятор активной и реактивной мощности). Чтобы открыть окно ГРАМ: Открыть – Генераторы (Ур) – ГОУ(ГРАМ)

Параметры ГРАМ:

• N_ГОУ – номер устройства ГРАМ, уникальный в пределах расчетной модели;
• Название – название ГОУ (необязательное поле);
• Pг(зад) – заданная суммарная активная мощность для группы генераторов, [МВт] (обязательное поле);
• Pг(расч), Pг_мин, Pг_мах – расчетная суммарная мощность группы генераторов.
  

Также в таблицу Генераторы(УР) нужно добавить следующие поля:

• N_ГОУ – номер устройства ГРАМ, к которому отнесен генератор;
• tgA – тангенс угла наклона ХОП (характеристика отнсительных приростов) [math]\alpha[/math] (должен быть больше нуля, при значении меньше [math]10^{\text{-6}}[/math] принимается равным [math]10^{\text{-6}}[/math])) (обязательное поле);
• Bmin – значение b min;
• Pmin – минимальное значение активной мощности генератора;
• Pmax – максимальное значение активной мощности генератора.

Изначально ГРАМ не учитывается при расчёте. Для её включения:Расчеты – Параметры – Режим – Пересчёт мощности генератора по ГРАМ – Да

Использованные источники

RastrWin3 - Документация пользователя