Выбор ответвлений трансформаторов и автотрансформаторов в сложно-замкнутых сетях

Режим работы трансформатора (автотрансформатора), установленного в замкнутой сети для связи сетей различных номинальных напряжений, и условия регулирования на нем нельзя рассматривать независимо от других трансформаторов, включенных в эту замкнутую сеть. Изменение ответвления на каком-либо трансформаторе приводит к изменению уравнительных мощностей во всех контурах, что неизбежно влияет на напряжения во всех узлах и суммарные потери мощности. Поэтому выбор ответвлений должен производиться Не изолированно для каждого трансформатора, исходя -из желаемых напряжений на данной подстанции, как это делается в радиальных сетях, а совместно на всех трансформаторах.
На величины уравнительных мощностей влияют реактивные нагрузки узлов. Поскольку в сети имеются источники реактивной мощности, используемые для регулирования напряжения, то соотношение их загрузки также будет влиять на напряжения в узлах и потери мощности. Следовательно, выбор ответвлений трансформаторов должен осуществляться с одновременной оптимизацией распределения реактивных мощностей между источниками.
Эта задача относится к классу многоэкстремальных многопараметрических задач нелинейного программирования и для заданного режима энергосистемы формулируется следующим образом. Требуется найти минимум целевой функции суммарных потерь мощности в сети: п и т — соответственно количество источников реактивной мощности и трансформаторов в замкнутой сети.
Минимум функции отыскивается в пределах заданных значений каждого переменного параметра.
При этом должны выполняться следующие условия (ограничения): где £/г—напряжение в /-м узле энергосистемы; Utmin, max — допустимые напряжения в 1-м узле, при которых обеспечивается требуемое напряжение на вторичных шинах тупиковых подстанций; 6Ui — отклонение напряжения в 1-м узле от номинального напряжения рабочего ответвления трансформатора; 6t/iTp — допустимое превышение номинального напряжения рабочего ответвления на трансформаторе; /аДОп—фактический и допустимый ток на kr-u участке сети.
При выборе ограничений по напряжениям должен соблюдаться следующие высшие допустимые напряжения: при напряжении 35—220 кВ — на 15% выше номинального; при 330 кВ — на 10%; при 500—750 кВ — на 5%. С целью снижения потерь энергии ,в электрических сетях 35—330 кВ целесообразно поддерживать наивысшие допустимые напряжения. Поэтому в практических расчетах с учетом некоторого запаса рекомендуется в питающих пунктах сети на шинах 330 кВ и ниже наибольшее расчетное напряжение принимать ниже максимально допустимого на 2,5%.;На удаленных подстанциях при максимальных нагрузках допускаются такие напряжения, при которых на вторичной стороне подстанции в нормальном режиме работы обеспечивается напряжение не ниже 1,05 номинального напряжения сети, а в послеаварийных режимах — не ниже номинального.
В минимальных режимах напряжения на шинах высшего напряжения подстанций 220—35 кВ не должны превышать номинальное напряжение сети более чем на 5% с целью обеспечения на вторичных шинах номинального напряжения сети.
Для поиска оптимального решения могут быть использованы различные математические методы оптимизации: градиентный, метод поочередного изменения параметров, случайного поиска и др. Исследования показали, что наиболее быстрое решение дает применение метода поочередного изменения параметров. Ввиду сложности и большого объема вычислений расчеты для реальных сетей энергосистем проводятся с применением ЭЦВМ. Алгоритм расчета заключается в следующем:
1) выбирают произвольные значения Q и К в пределах выражения (6.39) и для них путем расчета установившегося режима электрической системы находят значение целевой функции (6.38);
2)            произвольно устанавливают последовательность поочередно варьируемых параметров Л» и Q»;
3)            изменяют первый варьируемый параметр ki в произвольную сторону и вычисляют новое значение функции ДР. При снижении суммарных потерь продолжают изменять этот параметр в ту же сторону;
4)            при изменении знака производной -ц— варьируемую величину kt фиксируют и переходят к изменению следующего параметра kt+i;
5)            после обхода всех ki цикл по К повторяют до тех пор, пока снижение потерь мощности в предыдущем и последующем циклах станет не больше заданной точности расчета 6Р:ДР£ —
6)            проделывают аналогичные процедуры с другой группой варьируемых параметров Q и добиваются выполнения условия
7)            повторяют внешний цикл оптимизации снова по К и Q до тех пор, пока не выполнится условие
Полученные в результате расчета множества коэффициентов трансформации К и мощностей источников Q будут оптимальными только для исследуемого режима работы энергосистемы. При изменении нагрузок узлов и активных мощностей электрических станций, соответствующем переходу к другому режиму энергосистемы. оптимальные значения К и Q изменяются. Наибольшие коррективы ь К и Q потребуются в послеаварийных и ремонтных режимах, когда часть элементов отключается и изменяется схема сети.