Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Сравнительный анализ предельной точности расчётов установившихся режимов электрических энергосистем современными вычислительными комплексами

Максим Иванович Данилов, Ирина Геннадьевна Романенко, Татьяна Федоровна Морозова, Максим Сергеевич Демин, Надежда Николаевна Кононова

Аннотация


Рассматривается задача проведения анализа точности получаемых результатов расчёта потоков мощности линий питающей электрической сети установившегося режима энергосистемы, выполняемых современными программными средствами: Mathcad, RastrWin3 и MatLab (пакеты расширений MatPower и Optimization Toolbox) при неизменной температуре проводов. При расчётах считаются известными топология сети и параметры (сопротивления и проводимости) линий, потребление и генерирование узлов (шин) энергосистемы. Найдены точные решения для комплексных напряжений узлов тестовой схемы энергосистемы IEEE_5-шин, при которых выполняется баланс активной мощности в энергосистеме с точностью 10-307 как при отсутствии узла PV-типа, так и при его наличии. Проведён анализ возникающих вычислительных погрешностей расчётов модулей и аргументов (углов) векторов напряжений узлов, выполняемых с предельной возможной точностью современными пакетами программ для разных режимов работы энергосистемы. Полученные результаты полезны для дальнейшего развития методов и алгоритмов расчёта установившихся состояний энергосистемы и выбора инструмента моделирования её нестационарных режимов работы. Такие расчёты необходимы системным операторам при решении многих прикладных задач.


Ключевые слова


электроэнергетическая система, расчёт установившихся режимов, баланс мощностей, погрешность расчёта, вычислительные комплексы

Полный текст:

Без имени

Литература


Karimi, M. Application of Newton-Based Load Flow Methods for Determining Steady-State Condition of Well and Ill-Conditioned Power Systems [Text]: A Review / M. Karimi, A. Shahriari, M.R. Aghamohammadi [et al.] // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. -- 2019. -- Vol. 113. -- P. 298 -- 309.

Аюев, Б.И. Анализ эффективности вычислительных моделей расчета установившихся режимов электрических систем [Текст] / Б.И. Аюев, В.В. Давыдов, В.Г. Неуймин // Электричество. -- 2008. -- № 8. -- С. 2 -- 14.

Rao, S. Estimating the Saddle-Node Bifurcation Point of Static Power Systems Using the Holomorphic Embedding Method [Text] / S. Rao, D. Tylavsky, Y. Feng // International Journal of Electrical Power and Energy Systems. -- 2017. -- Vol. 84. -- P. 1 -- 12.

Liu, C. Online Voltage Stability Assessment for Load Areas Based on the Holomorphic Embedding Method [Text] / C. Liu, B. Wang, F. Hu, K. Sun, C.L. Bak // IEEE Transactions on Power Systems. -- 2018. -- Vol. 33, No. 4. -- P. 3720 -- 3734.

Rahman, M. Temperature–dependent system level analysis of electric power transmission systems: A review [Text] / M. Rahman, F. Atchison, V. Cecchi // Electric Power Systems Research. -- 2021. -- Vol. 193, 107033. – (doi: 10.1016/j.epsr.2021.107033).

Voitov, O. Algorithms for Considering the Temperature of Overhead Conductors in the Calculation of Steady States of an Electrical Network [Text] / O. Voitov, E. Popova, L. Semenova // Energy Systems Research. -- 2019. -- Vol. 2, No. 2 (6). -- P. 19 -- 27.

Balametov, A.B. Simulation of Electric Networks Modes Using Steady–State and Heat Balance Equations [Text] / A.B. Balametov, E.D. Halilov // Enеrgеtika. Proс. СIS Higher Educ. Inst. аnd Power Eng. Assoc. -- 2020. -- Vol. 63 (1). -- P. 66 – 80 – (https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-1-66-80).

Girshin, S.S. Development of Improved Methods for Calculating Steady States of Power Systems Taking into Account the Temperature Dependence of the Resistances of the Overhead Transmission Lines [Text] / S.S. Girshin, A.O. Shepelev // Power Technology and Engineering. -- 2020. -- Vol. 54, No. 2. -- P. 232 -- 241. – (https://doi.org/10.1007/s10749-020-01196-w).

Danilov, M.I. Determination of Power Flows and Temperature of Electrical Network Wires of a Power System Steady State [Text] / M.I. Danilov, I.G. Romanenko // Power Technology and Engineering. -- 2023. -- Vol. 56, No. 5 -- P. 739 -- 750. – (https://doi.org/10.1007/s10749-023-01583-z).

Zhou, S. Time-Process Power Flow Calculation Considering Thermal Behavior of Transmission Components [Text] / S. Zhou, M. Wang, J. Wang [et al.] // IEEE Transactions on Power Systems. -- 2020. -- Vol. 35, No. 6. -- P. 4232 -- 4250.

Zorin, I.A. An Overview of Semidefinite Relaxations for Optimal Power Flow Problem [Text] / I.A. Zorin, E.N. Gryazina // Automation and Remote Control. -- 2019. -- Vol. 80, No. 5. -- P. 813 -- 833. – (DOI: 10.1134/S0005231019050027).

Iskakov, A.B. Definition of state-in-mode participation factors for modal analysis of linear systems [Text] / A.B. Iskakov // IEEE Transactions on Automatic Control. -- 2021. -- Vol. 66, No. 11. -- P. 5385 -- 5392. – (DOI: 10.1109/TAC.2020.3043312).

Ali, M. Calculating multiple loadability points in the power flow solution space [Text] / M. Ali, M.H. Ali, E. Gryazina, V. Terzija // International Journal of Electrical Power and Energy Systems. -- 2023. -- Vol. 148, 108915. – (https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2022.108739).

Voropai, N.I. Spectral and Modal Methods for Studying Stability and Control of Electric Power Systems [Text] / N.I. Voropai, I.I. Golub, D.N. Efimov [et al.] // Automation and Remote Control. -- 2020. -- Vol. 81, No. 10. -- P. 1751 -- 1774. – (https://doi.org/10.1134/S000511792010001X).

Любчик, О.А. Минимизация влияния возобновляемых источников энергии на работу энергосистемы путем совместного использования солнечной и ветряной генераций [Текст] / О.А. Любчик, С.В. Быстрых, А.Н. Казак // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. -- 2023. -- Т. 66, № 5. -- С. 423 -- 432. – (https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-5-423-432).

Данилов, М.И. Об определении границы области, предшествующей предельным установившимся режимам электроэнергетических систем, методом анализа тропической геометрии уравнений балансов мощности [Текст] / М.И. Данилов, И.Г. Романенко // Автоматика и телемеханика. -- 2024. -- № 1. -- C. ??? -- ???.

Данилов, М.И. Оперативная идентификация сопротивлений проводов распределительных сетей 380 В автоматизированными системами учета [Текст] / М.И. Данилов, И.Г. Романенко // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. -- 2023. -- Том. 66, № 2. -- C. 124 -- 140. – (https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-2-124-140).

Оморов, Т.Т. Управление потерями электроэнергии в распределительных сетях в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии [Текст] / Т.Т. Оморов, Б.К. Такырбашев, Т.Д. Койбагаров // Мехатроника, автоматизация, управление. -- 2021. -- Т.22, № 4. -- С. 191 -- 199. – (https://doi.org/10.17587/mau.22.191-199).

Пальчевский, Е.В. Интеллектуальное прогнозирование потребления электроэнергии при управлении энергетическими предприятиями на основе нейросетевых технологий [Текст] / Е.В. Пальчевский, В.В. Антонов, Л.А. Кромина, Л.Е. Родионова, Л.А. Фахруллина // Мехатроника, автоматизация, управление. -- 2023. -- Т. 24, № 6. -- C. 307 -- 316. – (https://doi.org/10.17587/mau.24.307-316).

Danilov, M.I. Identification of Unauthorized Electric-Power Consumption in the Phases of Distribution Networks with Automated Metering Systems [Text] / M.I. Danilov, I.G. Romanenko // Power Technology and Engineering. -- 2022. -- Vol. 56, No. 3. -- P. 414 -- 422. – (https://doi.org/10.1007/s10749-023-01530-y).

Оморов, Т.Т. Автоматизированный контроль несанкционированных отборов мощностей в распределенной электрической сети [Текст] / Т.Т. Оморов, К.Э. Закиряев, Б.К. Такырбашев, Ж.С. Иманакунова // Мехатроника, автоматизация, управление. -- 2023. -- Т. 24, № 1. -- C. 24 -- 32. – (https://doi.org/10.17587/mau.24.24-32).

Приложение для математических и инженерных расчетов "Mathcad 15" [Электронный ресурс]. – (https://ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad).

Неуймин, В.Г. Программный комплекс "RastrWin3". Руководство пользователя [Электронный ресурс] / В.Г. Неуймин, Е.В. Машалов, А.С. Александров, А.А. Багрянцев. – (http://www.rastrwin.ru).

R.D. Zimmerman, C.E. Murillo-S´anchez (2020). Matpower (Version 7.1) [Software]. – (https://matpower.org. DOI: 10.5281/zenodo.4074135).

Пакет прикладных программ "MATLAB" [Электронный ресурс]. – (https://ru.wikipedia.org/wiki/MATLAB).




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2024.1112.3.005

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


   

                         

© 1998 — 2024 НТФ "Энергопрогресс"      

 

Адрес редакции:
129090, Москва. ул. Щепкина, 8, офис 101
Тел. (495) 234-74-17
E-mail: el.stantsii@gmail.com, el-stantsii@yandex.ru