3 Rozpływy mocy
,<*♦«)
I-i
<*♦!)
j = 1,2,...,w j*s (3.25)
Przykład 3.5
Dla systemu testowego (rys. 3.2) o parametrach podanych w tabl. 3.1 obliczyć rozpływy mocy impedancyjną metodą Gaussa-Seidela (3.24). Porównać efektywność obliczeń z metodami admitancyjnymi, przy tej samej dokładności (jak w przykładzie 3.4) i następujących obciążeniach węzłowych: §2 - - 80 MW j30 Mvar, Sj = 90 M W + j30 Mvar, SĄ = - 20 MW - jlO Mvar, .5$ = - 60 MW — j 15 Mvar. Należy zauważyć, że w stosunku do danych węzłowych z tabl. 3.2 jest to wyraźne dociążenie systemu.
RozwiÄ…zanie
Węzłem bilansującym/ jednocześnie węzłem odniesienia jest węzeł I, w którym napięcie 1,1 +jO w jednostkach względnych jest niezmienne w trakcie całych obliczeń.
Przyjęto dokładność obliczeń e = 0,0001, odpowiadającą maksymalnym różnicom składowych rzeczywistej i urojonej napięć węzłowych pomiędzy dwiema kolejnymi iteracjami.
Zbieżność osiągnięto po 9 iteracjach, bez żadnych współczynników akceleracji, które nic polepszają właściwości tej metody. Metoda impedancyjna Gaussa-Seidela, w stosunku do metod admitancyjnych, jest wyraźnie szybciej zbieżna, nie tracąc przy tym dokładności (porównaj przykład 3.4). Pamiętać należy, że obliczanie macierzy im-pedancyjnej węzłowej jest pracochłonne.
Straty sieciowe wyniosły dla mocy czynnej AP = 11,78 MW, a dla mocy biernej AQ = 12,58 Mvar. Widać, że dociążenie sieci w stosunku do przykładu 3.4 spowodowało wzrost strat mocy czynnej, zaś straty mocy biernej przestały być ujemne. Napięcia węzłowe we współrzędnych prostokątnych i biegunowych przedstawiono w tabl. 3.5, natomiast wyniki przepływów mocy w gałęziach i moce węzłowe zamieszczono na rys. 3.6.
â– 3 5.5-j 12,1
-60-jiS -20~jt0
Wszystkie moce podano odpowiednio w MW i Mvar
Rys. 3.6. Wyniki rozpływów mocy metodą impedancyjną Gaussa-Seidela w systemie testowym
Tablica 3.5. Napięcia węzłowe we współrzędnych prostokątnych i biegunowych obliczone metodą impedancyjną Gaussa-Seidela
Węzeł 1 |
Węzeł 2 |
Węzeł 3 |
Węzeł 4 |
Węzeł 5 | |
Rc U, pu |
1,10000 |
0,96583 |
1,14259 |
1,02326 |
0,97280 |
Im ty, pu |
0.00000 |
0,13713 |
0,13665 |
-0,06032 |
-0,15594 |
ty, pu |
1,10000 |
0,97552 |
1,15073 |
1,02504 |
0,98522 |
S, rad |
0,00000 |
-0,14247 |
0,11988 |
-0,05898 |
-0,16100 |
Macierz admitancyjna węzłowa Yir/ jest definicyjnym modelem matematycznym sieci elektroenergetycznej. Węzłem odniesienia jest zazwyczaj ziemia, a pozostałe węzły są węzłami niezależnymi. Tworzenie macierzy admitancyjnej na podstawie jej własności (p. 2.3.7) jest bardzo łatwe, tym bardziej, że jest to macierz rzadka (p. 3.3.3) — szczególnie dla dużych sieci, które można przyrównać do sieci rybackiej. Przykładowo, dla sieci o 200 węzłach i 350 gałęziach macierz admitancyjna węzłowa ma 31 000 elementów zerowych i tylko 000 niezerowych.
Jeśli stosuje się metodę impedancyjną, to zasadniczą trudnością jest obliczanie macierzy impcdancyjnej węzłowej Zll7 (2.20)
= K. , (3-26)
Najogólniej, macierz impedancyjną węzłową uzyskuje się przez odwracanie macierzy admitancyjnej. W praktycznych obliczeniach wykorzystuje się szczególne właściwości macierzy Yw/ jako macierzy rzadkiej. Na tej podstawie rozwinięto wiele specyficznych metod obliczania macierzy impcdancyjnej węzłowej Zm. Najbardziej popularną metodą jest odwracanie przez rozszerzanie, w zmodyfikowanej formie zwanej algorytmem El-Abiada [66). Metodom numerycznym jest poświęcona końcowa część niniejszego rozdziału.
Przy odwracaniu macierzy Ym występuje jeszcze jeden problem, o którym należy pamiętać. Otóż, odwracanie macierzy Yn7 jest dokonywane po przyjęciu jednego z węzłów sieci jako węzła odniesienia, gdyż w razie braku elementów poprzecznych macierz Ysvz byłaby osobliwa. Ale nawet po uwzględnieniu elementów poprzecznych — ich wartości są zazwyczaj dużo mniejsze niż elementów podłużnych — mielibyśmy do
95