ГЛАВА 2
Определение характерных токов короткого замыкания при случайном их характере
2.1 Нелинейные стохастические модели для анализа и планирования режимов систем электроснабжения
Информационные связи в СЭС крайне сложны и определяются уровнями временной и территориальной декомпозиции.
При детерминированном задании исходных данных предполагается их полная достоверность [43, 46, 48, 88, 103, 123, 158, 217]. При вероятностно определенных условиях достоверность может оцениваться некоторой величиной вероятности их реализации, при вероятностно-неопределенных условиях - диапазон вероятности [68]. Неопределенная информация, представленная интервалом изменения, может быть интерпретирована как достоверное событие внутри интервала и невозможное вне него. С переходом на более высокие уровни иерархии в территориальном и временном аспектах, как правило, увеличивается доля вероятностно-определенной и неопределенной информации.
Основную погрешность в определении параметров схем замещения СЭС вносит неточное задание параметров электрооборудования (погонные сопротивления ВЛ и КЛ, сопротивления обмоток трансформаторов и автотрансформаторов и т.п.).
Причины, которые влияют на точность представления параметров электрооборудования (линий электропередач), состоят: в использовании упрощенных схем замещения, в технологических отклонениях параметров, в нелинейности характеристик, в учете транспозиции параллельных линий, в изменении метеорологических, температурных и иных условий. Полная максимальная погрешность в определении параметров схем замещения линий электропередачи составляет [30, 36, 45, 69, 84, 92, 97, 119, 175, 180, 183, 197, 205, 206, 217]:
- активное сопротивление от -16 до +20%;
- индуктивное сопротивление от -6 до +3%;
- активная проводимость от -20% до +40%;
- реактивная проводимость от -4% до +20%.
Погрешности, возникающие при определении параметров схем замещения трансформаторов, обусловлены, в основном, допусками на паспортные данные и изменениями от работы устройств регулирования напряжения (РПН), а также от упрощений схем замещения, конструктивных допусков, температурных изменений, нелинейности характеристик, старения изоляции. Полная максимальная погрешность может составлять [100]:
- активное сопротивление от -16 до +20%;
- индуктивное сопротивление ?15%;
- активная проводимость от -12% до +24%;
- реактивная проводимость от -15% до +45%.
Известно, что строгой математической моделью, описывающей случайные изменения нагрузок узлов, является случайный нестационарный процесс. Использование такой модели затруднено в связи с недостаточной статистической информацией и одновременной сложностью такого представления. Стохастическая модель упрощается, если воспользоваться нормальным законом распределения мгновенных изменений нагрузки в сечении процесса на интервалах стационарности. Обоснованность такого представления вытекает из следствия центральной предельной теоремы А.М. Ляпунова и подтверждается многочисленными исследованиями. При устранении систематических погрешностей измерений оставшиеся случайные составляющие распределяются по нормальному закону.
Существует погрешность прогнозов, которая увеличивается с периодом упреждения, ошибка которого подчинена также нормальному распределению. Отсюда возникают основания принять для большинства реальных условий нормальный закон изменения мощности нагрузок узлов в СЭС [51].
Вероятностные расчеты установившихся режимов производятся в настоящее время несколькими методами, каждый из которых может решить определенный класс задач. При необходимости учета большого числа случайных влияющих переменных получил распространение метод статистических испытаний (Монте-Карло) [210]. Основным недостатком, ограничивающим его применение в инженерной практике вероятностного анализа режимов, является большой объем и значительное время статистической обработки информации, а также трудности учета корреляционных связей компонентов вектора нагрузок.
Для планирования ремонтных режимов, а также анализа аварийных режимов необходимо определение характеристик т.к.з. В работе рассмотрены решения задачи расчета т.к.з., как случайного стационарного процесса, при этом предшествующий режим рассчитывается с учетом вероятностно-определенных факторов.
Вероятность возникновения т.к.з., близких к максимальным, менее 0,1 для значений их в пределах 0,75 от максимального значения. Стохастический расчет т.к.з. на уровне моментов сведен к детерминированному эквиваленту со смещением точки к.з. [10, 19, 20, 58, 87, 105, 137, 146, 150, 157, 162, 164, 179]
2.2 Стохастические модели выбора параметров и режимов элементов систем электроснабжения
Повышение эффективности функционирования СЭС и их элементов, экономия электроэнергии и материалов зависят от решения следующих основных задач:
* наиболее точное описание и учет реальных случайных процессов формирования нагрузок в нормальном, аварийном и переходном режимах СЭС;
* учет случайного характера параметров элементов СЭС, как характеристик их прочности и нагрузочной способности;
* исследования и учет случайного характера экономических показателей при выборе оптимальных вариантов в СЭС;
* оценка существующих и сокращение необоснованных нагрузочных резервов в СЭС;
* исследование и учет существующего и допустимого риска в неблагоприятных режимах;
* расширение возможностей по стохастической оптимизации режимов в СЭС.
Эти задачи диктуют объективную необходимость интенсивного внедрения стохастических моделей и методов в инженерную практику проектирования и эксплуатации СЭС. Широко используемые в настоящее время детерминированные модели позволяют решить такие задачи не в полной мере, а внедряемые стратегические модели не способствуют расширению исходной информации и познаванию реальных процессов в СЭС.
В то же время проводимая в настоящее время интенсивная телемеханизация энергетических объектов, наличие информационно-измерительных систем и появление многомашин