Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения параметров схемы замещения трансформаторов «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей

Описание математической модели распределительных сетей начинается с математического описания трансформатора. В распределительных сетях с коммунально-бытовыми и смешанными нагрузками чаще всего применяются трансформаторы Y/Yн. Для того, чтобы математически описать трансформатор необходимо составить его схему замещения и определить ее параметры.

На первом этапе расчета определяются Z_1к - комплексное сопротивление первичной обмотки трансформатора в режиме короткого замыкания, Z_2к - комплексное сопротивление вторичной обмотки трансформатора в режиме короткого замыкания Z_1х - комплексное сопротивление первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода, Z_2х - комплексное сопротивление вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.

Способ определения параметров схемы замещения трансформаторов «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей, включающий регистрацию с помощью измерительного комплекса массивов токов и напряжений, определение комплексных сопротивлений и первичной и вторичных обмоток трансформатора в режиме короткого замыкания, комплексных сопротивлений и первичной и вторичной обмоток трансформатора в режиме холостого хода и определение комплексных проходимостей и , характеризующих магнитную систему первичной и вторичной обмоток трансформатора:

и комплексного сопротивления Z_Fe, учитывающего размагничивающее действие вихревых токов в баке трансформатора:

Z_Fe =

где - комплексное сопротивление нулевой последовательности трансформатора.

Для доказательства адекватности математической модели трансформатора, некоторые расчетные величины будут сравниваться с данными, снятыми с трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-звезда-с-нулем».

Новые существенные признаки

1. Определение по величинам Z_0, Z_2к и Z_2х значение сопротивления Z_Fe, учитывающее влияние вихревых токов в баке трансформатора.

2. Определение проводимостей Y₁₁ и Y₁₂, характеризующих магнитную систему трансформатора.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы для достижения технического результата, на который распространяется исчерпываемый объем правовой охраны.

Технический результат

Технический результат заключается в возможности определения параметров математической модели трансформатора со схемой соединения «звезда-звезда-с-нулем» и обеспечения сходимости опытных и расчетных величин в соответствии с законами электротехники.

На фиг.1 изображена схема замещения трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда/звезда-с-нулем».

На фиг.2 изображена проверка сходимости вещественной и мнимой части рассчитанных первичных токов трансформатора.

Расчет проводится на основе расчетной схемы, представленной на фиг. 1, и ее системы уравнений, составленных по законам Кирхгофа:

После определения параметров Y_11, Y₁₂ а также Z_Fe. , начальная фаза напряжения U_a принимается равной нулю:

Анализируя треугольники фазных U_a, U_b, U_c и линейных напряжений U_ab, U_bc, U_ca, по теореме косинусов определяются начальные фазы напряжений U_b и U_c

и записываем комплексные значения фазных напряжений на выходе трансформатора:

модули U_a, U_b, U_c - значения фазных напряжений, зарегистрированных измерительным комплексом в текущий момент времени.

На основании экспериментальных для каждого промежутка времени значений P_a, P_b, P_c, Q_a, Q_b, Q_c запишем комплексные значения мощностей на выходе трансформатора:

Также, основываясь на данных измерительного комплекса и значении фазовых углов, для выбранного промежутка времени, запишем комплексные значения вторичных токов трансформатора:

Выполним проверку произведенных вычислений с данными полученными с помощью измерительного комплекса, результаты проверки приведены в таблице 1

По второму закону Кирхгофа определяются ЭДС вторичных обмоток трансформатора (уравнения 8-10):

где Z_a, Z_b, Z_c - эквивалентные комплексные сопротивления фазных нагрузок трансформатора:

Так как расчеты выполняются с электрическими величинами, приведенными ко вторичным напряжениям, то ЭДС первичных обмоток трансформатора равны:

На основании уравнений магнитной системы трансформатора, связывающей первичные и вторичные токи трансформатора, определяются величины первичных токов (уравнения 5-7).

Результаты проверки полученных значений по первому закону Кирхгофа приведены на фиг. 2.

Массив значений фазных напряжений источника позволит оценить колебания напряжений в сети 10 кВ на уровне напряжений в сети 0,4 кВ, и может быть использован в расчетах суточных и недельных режимов, что позволяет получить более достоверную информацию о реакции сети на запрашиваемые мощности потребителей.

Используя массивы UAи, UBи, UСи, Za, Zb, Zc, суточных графиков нагрузки, математическое описание сети 10 кВ и трансформатора, позволяет получить массивы расчетных значений Ua, Ub, Uc, Iat, Ibt, Ict, Int, Pa, Pb, Pc, Qa, Qb, Qc, сравнение которых с исходными данными подобных массивов позволит сделать вывод об адекватности математической модели сети 10 кВ и трансформатора.