Материал: Лабораторный практикум по общей энергетике. Крысанов В.Н., Иванов К.В

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе развития нашей страны одной из важнейших задач ее успешного развития является максимально возможная экономия и рациональное использование всех видов ресурсов. В связи с этим, отечественной электроэнергетике предстоит в ближайшее время решать многие задачи, в т.ч.:

–оптимизация стоимости электроэнергии;

–значительное повышение эффективности функционирования сетевого хозяйства в электроэнергетике, существенное снижение потерь в сетях;

–повышение качества и надежности функционирования отрасли на основе передовых аппаратных и программных технических средств.

В качестве приоритетных направлений научнотехнического прогресса в электроэнергетике, согласно “Энергетической стратегии России на период до 2030 года,” выделяются следующие:

–создание высокоинтегрированных интеллектуальных системообразующих и распределительных электрических сетей нового поколения в Единой энергетической системе России (интеллектуальные сети – Smart Grid);

–развитие силовой электроники и устройств на их основе, прежде всего различного рода сетевых управляемых устройств (гибкие системы передачи переменного тока –

FACTS);

–создание высокоинтегрированного информационноуправляющего комплекса оперативно-диспетчерского управления в режиме реального времени с экспертнорасчётными системами принятия решений.

Учитывая актуальность выше отмеченных направлений, данное учебное пособие включило в себя курс лабораторных работ с необходимым объемом теоретической информации по ключевым направлениям энергетики, практическими рекомендациями по методике выполнения работ, а также анализом полученных результатов.

3

Лабораторная работа № 1

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ MATLAB ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЭС

Теоретические сведения

По определению, энергосистема (ЭС) – это совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования

ираспределения электрической энергии и теплоты при общем управлении этим режимом. Под электроэнергетической системой понимается совокупность взаимосвязанных элементов, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения и потребления электроэнергии.

Кэлементам электроэнергетической системы относятся генераторы, осуществляющие преобразование механической энергии в электрическую; трансформаторы, преобразующие величины напряжений и токов; линии электропередачи, предназначенные для транспортировки электроэнергии на расстояние; всевозможное вспомогательное оборудование, изменяющее свойства системы, а также устройства управления

ирегулирования.

Режим системы, т. е. ее состояние в данный момент времени, характеризуется параметрами, определяющими процесс ее функционирования. К таким параметрам режима относятся следующие величины: мощность, напряжение, ток, частота и т. д. Режимы подразделяются на установившиеся и переходные. Параметры установившихся режимов сохраняются на рассматриваемом интервале времени неизменными или изменяются относительно медленно. Переходные режимы соответствуют переходу системы от одного установившегося режима к другому; для них

4

характерны медленные и малые или быстрые и значительные изменения параметров. Для того чтобы электроэнергетическая система могла нормально функционировать, а потребители электрической энергии могли работать согласно заложенным в их конструкции характеристикам, необходимо соответствие параметров режима определенным значениям. При этом обеспечивается приемлемое качество электроэнергии, подводимой к потребителям, которое характеризуется значениями напряжения, частоты, симметрией (для трехфазного тока) и синусоидальностью (формой кривой переменного тока).

Физические свойства элементов электрической системы

ивзаимосвязи элементов между собой характеризуются параметрами электрической системы. К ним относится: сопротивления элементов, моменты инерции и постоянные времени, характеризующие скорости изменения электрических

имеханических величин, и т. д.

Элементы электрической системы связаны единством происходящих в них процессов. Так, на протекание электромагнитных процессов, вызванных, например, возмущениями в электрической сети, оказывают влияние режимы работы турбин, механическая энергия которых преобразуется в электрическую. На эти же процессы влияют режимы работы электрических двигателей и присоединенных к ним производственных механизмов, так как в двигателях электрическая энергия преобразуется в механическую. Изменения режимов работы турбины, в свою очередь, вызывают изменения параметров пара в паропроводах, а, следовательно, и изменения в работе парогенераторов.

Организация наиболее целесообразной (экономически и технически) оптимальной эксплуатации имеет важное значение для всего народного хозяйства. Поэтому в настоящее время особенно остро ставится проблема привлечения качественно новых, наиболее совершенных методов управления, основанных на новейших достижениях науки и техники.

5