Математическое моделирование в энергетике

Дипломная работа - Физика

Другие дипломы по предмету Физика

али номинальное напряжение, а это напряжение в узлах не соответствует действительным напряжениям, то необходимо проверить точность произведенных расчетов. Для этого определим небаланс задающих мощностей.

Для этого найдем ток в узлах схемы, зная ток ветвях I в и первую матрицу инциденций M.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисляем небаланс в МВт и%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Небаланс мощности во всех узлах превышает допустимое значение в 1%. Для увеличения точности расчета режима уточним задающие токи в узлах сети. Для этого вместо номинального напряжения в формуле для вычисления задающих токов подставим значения напряжений в узлах, полученные при расчете первого приближения.

Так как оба метода (метод контурных уравнений и метод узловых уравнений) дают идентичные результаты, то рассчитаем режим сети во втором приближении лишь методом узловых уравнений.

 

 

 

 

 

 

 

 

Небаланс мощности составляет менее 1%. В пределах данной задачи нас это вполне удовлетворяет. Следовательно, расчет режима сети по методам контурных и узловых уравнений окончен.

Как видно из расчетов, методы контурных уравнений и узловых уравнений дают совершенно идентичные результаты. Однако метод узловых уравнений оказался более быстрым и удобным в использовании, по сравнению с методом контурных уравнений.

 

3. Расчет режима электрической сети по узловым уравнениям в форме баланса токов при их решении методом ускоренной итерации

 

.1 Расчет режима по узловым уравнениям в форме баланса токов при их решении методом простой итерации

электрический сеть уравнение нагрузка

(3.1.1)

 

где - матрица узловых проводимостей без учета балансирующего узла, - вектор-столбец падений напряжений, относительно балансирующего, - вектор-столбец задающих токов (содержащих свой знак).

Правую часть уравнения (3.1.1) представим в виде:

 

(3.1.2)

 

где - задающая мощность в i-том узле, - напряжение в балансирующем узле, - падение напряжения в i-том узле при k-том приближении.

Приравняем левую часть уравнения (3.1.1) и правую часть уравнения (3.1.2):

 

(3.1.3)

 

На основе уравнения (3.1.3) составим систему уравнений, применительно к нашей сети, представив левую часть в алгебраической форме, а правую оставив без изменения:

 

Уравнения системы разрешим относительно диагональных неизвестных . Для этого необходимо перенести все элементы каждого уравнения вправо, оставив слева лишь произведение, содержащее , где i - номер уравнения в системе. Затем разделим обе части уравнения на (диагональные элементы в матрице узловых проводимостей не могут равняться нулю, следовательно, такое деление возможно), стоящий при , где i - номер уравнения в системе.

 

Для итерационного процесса необходимо выбрать начальное приближение падений напряжений и подставить в правую часть данной системы. Получим , затем подставим его в правую часть, получим и т.д. Процесс может вестись по методу простой или ускоренной итерации.

Мы будем вести итерационный процесс по методу ускоренной итерации, т.е. для нахождения k-ой переменной в i-ой итерации используются переменные , … , вычисленные на этой же i-ой итерации и переменные k+1, k+2,…, n, вычисленные на предыдущей (i-1) - ой итерации.

 

 

начальное значение падения напряжения в узлах схемы.

 

 

Матрица узловых проводимостей.

 

 

 

Принимая во внимание однотипность формул итерационного процесса, сами вычисления последующих итераций отображать не будем, а только некоторые рассчитанные значения.

Вторая итерация:

 

 

точность не удовлетворяет заданной

Произведем построение графика сходимости итераций U=f(I), где I - номер итерации:

На основе проведенного итерационного процесса, производим расчет режима сети.

Падение напряжения в узлах относительно балансирующего:

 

 

 

 

 

 

 

Определяем токи в ветвях схемы:

 

 

Определяем падения напряжения в ветвях схемы:

 

 

Рассчитаем небаланс мощности.

 

 

Как уже говорилось ранее, он не должен превышать 1%.

 

Как видно, небаланс мощности менее 1%. Это свидетельствует о том, что заданная точность итерационного процесса нас полностью удовлетворяет.

 

3.2 Расчет режима электрической сети по обращенным узловым уравнениям

 

Организуем итерационный процесс на базе матричного уравнения:

 

 

где - матрица узловых проводимостей без учета балансирующего узла, - вектор-столбец падений напряжений в узлах сети, относительно балансирующего узла, - вектор-столбец задающих токов (токи содержат свой знак).

Оставим в левой части уравнения (3.2.1) лишь вектор-столбец падений напряжений.

 

 

Распишем как разность напряжений в узлах и напряжения в балансирующем узле :

 

Приравняем правые части уравнений (3.2.2) и (3.2.3):

 

 

Выразим вектор-столбец напряжений в узлах:

 

 

Выразим через задающую мощность в узлах и напряжения в узлах схемы:

 

 

Подставим выр