A mathematical model of a transformer substation is presented, which allows taking into account and changing the parameters of the electric network during modeling when studying electromechanical processes. The model demonstrates an adequate reflection of the short-circuit mode
mathematical modeling, transformer substation, short circuit
Режимы различных видов коротких замыканий в системах электроснабжения (СЭС) являются аварийными режимами, задача ограничения которых решается как на стадии проектирования СЭС, так и разработкой, и внедрением токоограничивающих мероприятий в процессе эксплуатации [1, 2].
При реализации цифровой трансформации электроэнергетической отрасли и использовании инновационного оборудования цифровых подстанций возникает потребность поверочных расчетов аварийных режимов. Для контроля нормальных и аварийных токов на цифровых подстанциях применяются оптические трансформаторы тока без магнитопровода, обеспечивая требуемую работу защит и точность измерений [3, 4].
Теория расчетов режимов коротких замыканий достаточно развита, однако для оперативных расчетов при изменении параметров СЭС целесообразно пользоваться математическими моделями, реализуемыми специализированными программными продуктами, например, MatLAB с приложением Simulink. Одним из направлений разработки энерго- и ресурсосберегающих мероприятий является моделирование соответствующих режимов с последующей их технической реализацией.
Для типовой одно трансформаторной подстанции распределительной сети, разработана компьютерная модель, позволяющая моделировать короткие замыкания в СЭС при вариации параметров системы электроснабжения (рис. 1).
Рисунок 1 – Моделируемая система типовой подстанции
Исследования на данной модели проводятся с использованием программного обеспечения MatLAB, сначала путем моделирования СЭС задавая параметры линий передач, трансформаторов, источников питания и коммутационных аппаратов. Затем имитируются аварийные режимы с фиксацией процесса короткого замыкания аналогами электронных осциллографов Scope и Scope1.
Используя режим симуляции аварийных режимов имеется возможность при помощи Scope и Scope1 оценить график поведения токов при межфазных коротких замыканиях на стороне 10 кВ (Scope) и 0,4 кВ (Scope 1). Сравнение аналитических расчетов с результатами моделирования в реальном диапазоне вариации параметров СЭС показал схождение результатов с погрешностью 4,5%.
Разработанная математическая модель трансформаторной подстанции, позволяет учитывать и изменять при моделировании параметры электрической сети при исследовании электромеханических процессов, демонстрирует адекватное отражение протекания режима короткого замыкания.
1. Serkin, V.G. Analiz korotkogo zamykaniya i konstrukciya avtomaticheskogo vyklyuchatelya / V. G. Serkin. — Tekst : neposredstvennyy // Molodoy uchenyy. — 2018. — № 42 (228). — S. 16-21. — URL: https://moluch.ru/archive/228/53200/ (31.01.2025).
2. Power flow modeling of multi-circuit transmission lines. Kryukov A., Suslov K., Van Thao Le., Hung T.D., Akhmetshin A. Energies. 2022. T. 15. № 21. S. 8249.
3. «Rosseti» i «SO EES» proveli opyt s iskusstvennym korotkim zamykaniem dlya ispytaniya cifrovoy podstancii 500 kV «Tobol». [Elektronnyy resurs] URL: https://energiya-edinoyseti.rf/novosti/rosseti-i-so-ees-proveli-opit-s-iskusstvennim-korotkim-zamikanijem/ (31.01.2025).
4. Konovalov, Yu.V. Avtomatizaciya i cifrovizaciya ob'ektov elektro-energetiki / Yu.V. Konovalov, A.E. Vaygachev, A.A. Uvarov // Vestnik Angarskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2021. № 15. – S. 51-55.
