Розрахунок режимів електричних мереж за допомогою програмного комплексу "Режим"

Abstract

В статті представлений програмний комплекс для розрахунку режимів електричної мережі. Представленні теоретичні основи розрахунку, загальна інформація про програмний комплекс, рекомендації по роботі з ним. Показано, що теоретичною основою програмного комплексу є вузлові рівняння та модифікації методу Ньютона. За допомогою вузлових рівнянь модулюються різноманітні режими електричних мереж (сталі, післяаварійні, обтяжливі). За допомогою нелінійних рівняння вузлових напруг описують сталий режим електричної системи при завданні нелінійних джерел струму. Рівняння вузлових напруг представлені в формі балансу потужності та матричному запису. В якості змінних при вирішенні рівнянь сталого режиму використовуються модуль і фази напруги у вузлах U і δ. Розкривається, як нелінійна систему рівнянь сталого режиму вирішується за методом Ньютона, де на кожному кроці ітераційного процесу вирішується лінеаризована система рівнянь. При цьому, контроль збіжності здійснюється по вектору небалансів. Алгоритм комп'ютерної програми реалізується за допомогою модуля вхідних масивів, базового модуля, модуля виводу результатів. Розглянуто основні умови виконання програми, що мають мінімальний склад технічних та програмних засобів. До складу технічних засобів повинен входити персональний комп'ютер. Системні програмні засоби, використовувані програмою, повинні бути представлені версією операційної системи починаючи з Windows 95 і вище. Оператор, що використовує програму, повинен мати практичні навички роботи із графічним інтерфейсом операційної системи. Базовий модуль є головним і складається з процедури обробки початкових даних та виводу інформації за бажанням користувача. Базовий модуль дозволяє оперативно виконувати зміну значень початкових даних та виконувати розрахунок з новими значеннями. Програмний комплекс дозволяє проводити розрахунки в режимі реального часу. Програма розроблена та модернізована на кафедрі передачі електричної енергії Національного технічного університету "Харківський політехнічний університет". Програмний комплекс впроваджено в учбовий процес та наукову діяльність кафедри.

The article presents a software suite for calculating the modes of an electrical network. Theoretical foundations of calculation, general information about the software suite, and recommendations for working with it are provided. It is shown that the theoretical basis of the software suite includes nodal equations and modifications of the Newton's method. Nodal equations are used to model various modes of electrical networks (steady-state, post-fault, heavy load). Nonlinear nodal voltage equations describe the steady-state operation of the electrical system with nonlinear current sources specified. The nodal voltage equations are presented in the form of power balance equations and matrix notation. In solving the equations for steadystate operation, the variables used are the magnitude and phase angles of voltage at nodes (U and δ). The article explains how the nonlinear system of steady-state equations is solved using the Newton's method, where a linearized system of equations is solved at each iteration step, with convergence control based on the vector of mismatches. The computer program's algorithm is implemented through input data module, the basic module, and the results output module. The article discusses the main conditions for running the program, which include a minimum requirement for technical resources such as a personal computer. The system software used by the program should be an operating systems starting from Windows 95 and above. The operator using the program should have practical skills in working with the graphical user interface of the operating system. The article highlights the significance of the basic module, which is the main component consisting of initial data processing procedures and information output as per the user's request. The basic module allows for real-time changes in initial data values and calculations with new values. The software suite enables calculations to be conducted in real-time. The program was developed and modernized at the Department of Electrical Power Transmission of the National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". The programs have been implemented in the educational process and scientific activities of the department.