моделирование распредерительных сетей в пакете матлаб

ВВЕДЕНИЕ
Распределительная сеть является структурированным блоком системы
электроснабжения, служащая для передачи и распределения электрической
энергии. Одним из основных потребителей электрической энергии являются
промышленные предприятия. В связи с ростом производительности труда на
предприятиях, потребление электроэнергии также увеличивается. Усложнение конфигурации электрических сетей, увеличение разнообразия возможных режимов, появление новых типов оборудования приводят к тому, что процессы в энергосистеме становятся всё более сложными. При проектировании и эксплуатации распределительных сетей постоянно возникает необходимость поиска наилучшего варианта. Одним из важных этапов при решении существующих задач является моделирование.
…

1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ – НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ

Электроэнергия является наиболее универсальным видом энергии. Широкое применение электроэнергии объясняется простотой её производства, передачи, распределения между потребителями. В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность людей без применения электричества. В нашей стране электричество давно вошло во все отрасли народного хозяйства. В системе электроснабжения потребителей можно выделить три вида устройства:
a) электрические станции (по производству электроэнергии);
b) электрические сети (по передаче и распределению электроэнергии);
c) приёмники электроэнергии (по потреблению электроэнергии в бытовых и производственных нуждах).
Электросети постоянно развиваются и усложняются. Растёт необходимость в более мощных новых энергоресурсах, это ведёт к увеличению дальности и мощности передачи электроэнергии. Электрической сетью называется устройство, соединяющее источники питания с потребителями электроэнергии.
…

2 РЕЖИМЫ РАБОТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Распределительные сети предназначены для подведения электрической энергии от источников или центров питания (ЦП) непосредственно к потребителям. В их состав входят питающие и распределительные пункты (РП), трансформаторные подстанции (ТП) и линии электропередачи. Источниками питания могут служить шины генераторного напряжения районных электрических станций или шины вторичного напряжения подстанций. Питающими называются ЛЭП 10 кВ, связывающие центры питания с РП и не имеющие промежуточных отборов мощности. По распределительным сетям осуществляется передача электроэнергии от ЦП или РП к трансформаторным подстанциям либо к вводам электроустановок потребителей (в некоторых схемах электроснабжения питающие ЛЭП могут отсутствовать). Распределительным пунктом называется подстанция 6-10 кВ городской сети или промышленного предприятия, предназначенная для приема и распределения электроэнергии без преобразования и трансформации.
…

3.1 Расчёт распределительной сети

Объектом рассмотрения является трехфазная распределительная электрическая сеть, конфигурация которой приведена на рисунке 4. Рассматриваемая сеть содержит основную магистраль напряжением 10 кВ, где ГПТ – это главный питающий трансформатор серии ТДН 10000/110, и РТ1…РТ5 – распределительные трансформаторы (РТ) серии ТМ-160-10/0,4. Через РТ1…РТ5 подключены сети напряжением 0,4 кВ, от которых получают питание конечные потребители (А, Б, В и Г).[9]

Рисунок 4 – Конфигурация распределительной сети
Перед расчётом всей распределительной сети необходимо рассчитать отдельную её часть – ветвь 0,4 кВ , представленную на рисунке 5. Схема замещения представлена на рисунке 6.

Рисунок 5 – Ветвь 0,4 кВ
Таблица 1 – Исходные данные для расчёта гирлянды
Uн, В
Удельное
сопротивление проводов сети, Ом/Км
Мощность активной нагрузки сети, кВт
Средний
коэффициент мощности нагрузки
Мощность
РТ, кВ.
…

3.2 Моделирование распределительной сети

В приложении Simulink пакета Matlab построена модель распределительной сети (см. рисунок 4), которая представлена на рисунке 7. Для упрощения модели создается подсистема представленная на рисунке 8. Трехфазный источник напряжения Three-Phase Source (Simulink Labrary→Simscape→SimPowerSystems→Specialized Technology→Electrical Sources) подключен к трехфазному двухобмоточному трансформатору Three-Phase Transformer (Two Windings) (Simulink Labrary→Simscape→ SimPowerSystems→ Specialized Technology→Elements). Распределительные двухобмоточные трансформаторы Three-Phase Transformer (Two Windings) подключены к нагрузкам Three-phase Series RLC Branch (Simulink Labrary→Simscape→ SimPowerSystems→ Specialized Technology→Elements) и Three-phase Series RLC Load (Simulink Labrary→Simscape→ SimPowerSystems→ Specialized Technology→Elements).
…

3.3 Режим короткого замыкания распределительной сети
Короткие замыкания, возникающие в электрических сетях, машинах и аппаратах, отличаются большим разнообразием как по виду, так и по характеру повреждений. В электрических сетях имеет место наибольшее количество повреждений по сравнению с другими элементами электрической системы. Основные виды повреждений линий в трехфазных сетях:
1. Трехфазные замыкания:
– замыкания между тремя фазами;
– замыкания между тремя фазами на землю.
2. Двухфазные замыкания:
– замыкания между двумя фазами;
– замыкания между двумя фазами на землю.
3. Двойные замыкания на землю.
4. Однофазные замыкания на землю.
5. Обрыв фазы.
…

3.4 Исследование отклонений напряжения
Одним из важнейших показателей качества электроэнергии является действующее значение напряжения − фазного или линейного − в зависимости от схемы включения потребителей. Отклонения напряжения вызывают наибольший ущерб. Основными причинами отклонений напряжения в СЭС промышленных предприятий являются изменения режимов работы электроприёмников, изменения режимов питающей энергосистемы. В пределах одной ступени трансформации значение напряжения сети изменяется в относительно небольших пределах, поэтому с целью упрощения расчётов и достижения большей наглядности на практике пользуются понятием отклонения напряжения. Под отклонением напряжения понимают разность между фактическим (действительным) значением напряжения и его номинальным значением для данной сети.
В России согласно ГОСТ 13109-97 в условиях нормальной работы приёмников электроэнергии отклонение напряжения от номинального значения допускаются в следующих пределах:[5]
1.
…