Разработка алгоритма и программы расчета токов короткого замыкания сложных схем

3. Разработка алгоритма и программы расчета

токов короткого замыкания сложных схем

3.1 Блок-схема программы расчета тока КЗ.

Для расчетов по рассмотренной схеме замещения составляем алгоритм в виде блок-схемы (рис. 1.5., рис. 95.ЭНС547.ДП, лист 1).

При расчетах КЗ в системе электроснабжения 2*25 кВ для моделирования тяговой сети необходимо вводить большое количество фиктивных подстанций (узлов СВЭ), поэтому их ввод осуществляется только указанием необходимого количества фиктивных узлов СВЭ. Далее матрица узловых сопротивлений СВЭ дополняется данным числом диагональных элементов с большим сопротивлением (10⁴ - 10⁵ Ом), а появившиеся недиагональные элементы заполняются нулями. Это позволяет экономить время при расчетах матрицы узловых сопротивлений, так как увеличение размерности матрицы на число фиктивных узлов происходит после ее формирования методом обращения.

 В предложенном алгоритме все данные вводятся в виде целых чисел, задающих размерность решаемой задачи, и комплексных векторов, которыми задаются расчетные величины. Преобразование исходных векторов в диагональные (за исключением матрицы соединений) матрицы осуществляется при шагах 4 - 9, 15 и 17 алгоритма.

 На 11 шаге производится вычисление матрицы узловых сопротивлений для однолинейной схемы СВЭ [31], [36]. Эта матрица на 12 шаге дополняется сопротивлениями фиктивных узлов, а на 13 шаге - преобразуется в матрицу узловых сопротивлений для трехлинейной схемы замещения СВЭ путем замены элементов матрицы (сопротивлений) тензорами (1.5), (1.7).

 При 14 шаге производится коррекция матрицы узловых сопротивлений СВЭ за счет подключения УПК. Затем на 18 шаге вычисляется матрица проводимостей ветвей тяговой сети, а на 19 шаге - уравнительных токов в тяговой сети, которыми в частности моделируются токи КЗ. В завершение производится вычисление напряжений в узлах (шаги 20 - 21) и вывод рассчитанных величин (шаг 22).

     Входные данные:

     N - количество узлов СВЭ;

     N1 - количество ветвей СВЭ;

     N2 - количество ветвей СТЭ;

     N4 - количество фиктивных узлов СВЭ;

     [IN] - вектор соединений узлов СВЭ размерностью N1;

     [IN1] - вектор соединений узлов при подключении СТЭ размерностью N2;

     [Y] - вектор комплексных сопротивлений ветвей СВЭ размерностью N1;

     [E0] - вектор комплексных напряжений источника питания размерностью 3;

     [KD] - вектор коэффициентов трансформации размерностью N;

     [ZT] - вектор комплексных сопротивлений ветвей тяговой сети размерностью N2;

     [T] - матрица-столбец исходных комплексных токов нагрузки размерностью  3N;

     [ZOC] - вектор комплексных сопротивлений УПК размерностью 3N.

Используемые переменные:

      [M] - матрица соединений в узлах размерностью 3N*N1;

      [MТ] - транспонированная матрица [M] размерностью N1*3N;

      [A1] - матрица-столбец модулей напряжений в узлах размерностью 3N;

      [KD1] - диагональная матрица коэффициентов трансформации размерностью 3N*3N;

      [PC] - вспомогательная комплексная матрица размерностью 3N*3N;

      [Z] - матрица комплексных узловых сопротивлений размерностью 3N*3N;

      [ZС] - матрица комплексных сопротивлений УПК размерностью 3N*3N;

      [ZM] - вспомогательная комплексная матрица размерностью 3N*3N;

      [ZT1] - матрица комплексных сопротивлений ветвей тяговой сети размерностью N2*N2;

      [E] - матрица-столбец комплексных напряжений источника питания размерностью 3N;

      [YK] - матрица комплексных проводимостей ветвей тяговой сети размерностью N2*N2;

      [T1] - вспомогательная комплексная матрица-столбец размерностью 3N;

      [TY] - матрица-столбец комплексных токов КЗ в тяговой сети размерностью N2;

      [TY1] - вспомогательная комплексная матрица-столбец размерностью N2;

      [TY2] - матрица-столбец модулей токов КЗ в тяговой сети размерностью N2;

      [A2] - матрица-столбец комплексных напряжений в узлах, размерностью 3N;

      [С2] - вспомогательная комплексная матрица-столбец размерностью 3N;

Используемые константы:

      [AI]=[1+j0;-0,5+j0,866;-0,5+j0,866];

      ;

      ;

      [KT]=[KK]^T

3.2 Программа расчета тока КЗ.

Исходя из представленной блок-схемы, составляем программу на языке FORTRAN 77. Программа, представленная в приложении П1 , позволяет вычислять ток КЗ  в ветвях тяговой сети, падения напряжения и напряжения в узлах сети. Для облегчения работы обеспечена совместимость программы по исходным данным с программой расчета уравнительного тока, падений напряжений в узлах, потерь мощности [37] (единственным отличием является наличие ввода фиктивных узлов СВЭ).