Документация

Ссылки

Типы шины

Важно, чтобы вы поняли три типа шины, которые используются инструментом Load Flow, чтобы решить поток загрузки. Прежде, чем решить поток загрузки, два из вышеупомянутых количеств известны в каждой шине, и другие два должны быть определены. Поэтому следующие типы шины используются:

Выполнение анализа потоков загрузки и инициализация модели

Чтобы выполнить анализ потоков загрузки и инициализировать вашу модель так, чтобы это запустилось в устойчивом состоянии:

Блоки потока загрузки и блок Load Flow Bus описаны в следующих разделах.

Загрузите блоки потока для потока загрузки Положительной Последовательности

Блоками потока загрузки является Simscape Electrical Специализированные блоки Энергосистем, в которых можно задать активную степень (P) и реактивная мощность (Q), чтобы решить поток загрузки положительной последовательности. Они:

Вы задаете P и Q во вкладке Load Flow диалоговых окон блока.

Загрузите Параметры Потока Трехфазных Источников и Синхронных Машин.  Трехфазные Источники и Синхронные блоки Машины позволяют управление своих сгенерированных или поглощенных степеней P и Q и своего напряжения терминала положительной последовательности. Можно задать тип шины генератора как колебание, PV или PQ.

Загрузите Параметры Потока Асинхронных Блоков Машины.  Блок Asynchronous Machine требует спецификации механической энергии Pmec в вале машины.

Загрузите Параметры Потока Блоков Загрузки RLC.  Можно задать Три Фазы блоки Загрузки RLC как постоянный импеданс (Z), постоянная степень PQ или постоянный ток (I).

Загрузите Параметры Потока Блоков Динамической нагрузки.  Диалоговое окно блока Three-Phase Dynamic Load не имеет вкладки Load Flow. Загрузка всегда рассматривается как постоянную загрузку PQ. P и Q являются начальной активной и реактивной мощностью Po, Qo, который вы задаете при помощи параметра Active and reactive power at initial voltage. Параметр Initial positive-sequence voltage Vo (Мэг и Фаза) обновляет согласно решению для потока загрузки.

Загрузите блоки потока для несбалансированного потока загрузки

Блоками потока загрузки является Simscape Electrical Специализированные блоки Энергосистем, в которых можно задать активную степень (P) и реактивная мощность (Q), чтобы решить поток загрузки в каждой фазе каждой шины. Они:

Вы задаете P и Q во вкладке Load Flow диалоговых окон блока.

Загрузите Параметры Потока Однофазных и Трехфазных Источников.  Однофазный Исходный блок напряжения переменного тока позволяет управление своих сгенерированных или поглощенных степеней P и Q и своего терминального напряжения. Трехфазный Исходный блок позволяет управление сгенерированных или поглощенных степеней P и Q и терминальных напряжений для каждой фазы (фаза A, B, и C). Для этих двух блоков можно задать тип генератора как колебание, PV или PQ.

Загрузите Параметры Потока Синхронной Машины.  Блок Three-Phase Synchronous Machine позволяет управление своих сгенерированных или поглощенных степеней P и Q (общее количество фаз A, B, и C) и его напряжение терминала положительной последовательности. Можно задать тип генератора как PV или PQ.

Загрузите Параметры Потока Асинхронных Блоков Машины.  Блок Asynchronous Machine требует спецификации механической энергии Pmec, разработанный в положительной последовательности в вале машины.

Загрузите Параметры Потока Блоков Загрузки RLC.  Можно задать однофазные и трехфазные блоки Загрузки RLC как постоянный импеданс (Z), постоянную степень PQ или постоянный ток (I). Можно соединить однофазную фазу к земле загрузок или от фазы к фазе. Можно соединить трехфазные загрузки, соединенные в Уае (основанный или плавающий) или дельта.

Загрузите Параметры Потока Блоков Динамической нагрузки.  Диалоговое окно блока Three-Phase Dynamic Load не имеет вкладки Load Flow. Загрузка всегда рассматривается как постоянную загрузку PQ. P и Q являются начальной активной и реактивной мощностью Po, Qo, который вы задаете при помощи параметра Active and reactive power at initial voltage. Параметр Initial positive-sequence voltage Vo (Мэг и Фаза) обновляет согласно решению для потока загрузки.

Загрузите блоки шины потока

Используйте блок Load Flow Bus, чтобы задать шины в вашей модели.

Если вы выполняете поток загрузки положительной последовательности, вы соединяете блок Load Flow Bus с параметром Connectors, заданным как single к любой фазе (A, B, или C) каждого блока потока загрузки в модели. Когда несколько блоков потока загрузки соединяются вместе в тех же узлах, только один блок Load Flow Bus требуется, чтобы идентифицировать шину.

Если вы выполняете несбалансированный поток загрузки, вы соединяете блок Load Flow Bus со всеми фазами каждого блока потока загрузки в модели. В зависимости от количества фаз необходимо задать соответствующий параметр Connectors путем выбора или трех коннекторов (ABC), два коннектора (AB, AC, или BC) или один коннектор (A, B, или C). Когда несколько блоков потока загрузки соединяются вместе в тех же узлах, только один блок Load Flow Bus требуется, чтобы идентифицировать шину. В отчете потока загрузки каждая шина идентифицирована ее параметром Bus identification, сопровождаемым _a, _b, или _c.

Эти примеры показывают использование блоков потока загрузки и блоков Шины Потока Загрузки:

Пример потока загрузки Положительной Последовательности

В Командном окне введите power_LFnetwork_5bus, чтобы получить доступ к модели, содержащей пять блоков Шины Потока Загрузки и шесть блоков потока загрузки.

Блоки Шины Потока Загрузки отображают оранжевым, и блоки потока загрузки отображают желтым.

Блоки Шины Потока Загрузки задают базовые напряжения шины (номинальное напряжение RMS от фазы к фазе). Они также задают напряжение в шинах PV или напряжение и угол шин колебания. Если поток загрузки решен, блок Load Flow Bus отображает значение напряжения положительной последовательности шины и угол фазы как аннотации блока.

Тип шины (PV, PQ или колебание) определяется блоками потока загрузки, соединенными с шиной. Если у вас есть несколько блоков потока загрузки с различными типами (заданный в параметре Generator type или в параметре Load type) соединенный с той же шиной, инструмент Load Flow определяет получившийся тип шины (колебание, PQ или PV).

В примере power_LFnetwork_5bus типы шины определяются можно следующим образом:

Некоторые ограничения применяются, когда вы соединяете несколько исходных блоков и синхронных машин в той же шине:

Для получения дополнительной информации о том, как использовать блок Load Flow Bus в вашей модели, смотрите страницу с описанием блока Load Flow Bus.

Откройте инструмент потока загрузки, чтобы выполнить анализ потоков загрузки

Если вы ввели параметры потока загрузки в блоки Шины Потока Загрузки и в различные блоки потока загрузки, открываете инструмент потока загрузки путем нажатия кнопки Load Flow блока powergui. Инструмент отображает сводные данные данных о потоке загрузки модели. Приведенная ниже таблица показывает данные, найденные в модели power_LFnetwork_5bus.

Обратите внимание на то, что таблица содержит семь строк, тогда как существует только шесть блоков потока загрузки в модели. Это вызвано тем, что шина B25_2 не соединяется ни с каким блоком потока загрузки. Строка 5 добавляется в таблице для той конкретной шины, так, чтобы вы видели все шины, перечисленные вместе с их напряжением на шине. Эта шина будет рассмотрена в анализе потоков загрузки как шину PQ с нулем P и Q.

Первый столбец идентифицирует тип блока. Вторые отображения столбца тип шины загрузки текут блоки. Следующие четыре столбца дают идентификационную метку шины, базовое напряжение шины, ссылочное напряжение (в pu основного напряжения) и угол напряжения шины потока загрузки, где блок соединяется. Следующие столбцы являются P и значениями Q, заданными во вкладке Load Flow блоков.

Последние пять столбцов отображают текущее решение для потока загрузки, а также полное имя блока блока потока загрузки. На данный момент поток загрузки еще не был выполнен, и столбцы отображают нулевые значения.

Параметры потока загрузки во вкладке Preferences Powergui используются, чтобы создать матрицу проводимости сети Ybus и решить поток загрузки. Основная степень используется, чтобы задать модули нормированной матрицы Ybus в pu/Pbase и базовых напряжениях шины. Модель power_LFnetwork_5bus содержит пять шин; следовательно, матрица Ybus будет 5x5 комплексная матрица, оцененная на частоте, заданной параметром Frequency (Hz).

Алгоритм потока загрузки использует итеративное решение на основе метода Ньютона-Raphson. Параметр Max iterations задает максимальное количество итераций. Алгоритм потока загрузки выполнит итерации, пока несоответствие P и Q в каждой шине не ниже, чем параметр PQ tolerance (в pu/Pbase). Несоответствие степени задано как различие между сетевой степенью, введенной в шину генераторами и загрузками PQ и степенью, переданной на всех ссылках, оставив ту шину.

Чтобы избежать плохо обусловленной матрицы Ybus, необходимо выбрать значение параметров Base power в области значений номинальных степеней и загрузок, соединенных с сетью. Для сети связи с напряжениями в пределах от от 120 кВ до 765 кВ обычно выбираются 100 основ MVA. Для распределительной сети или для маленького объекта, состоящего из генераторов, двигателей и загрузок, имеющих номинальную силу в области значений сотен киловатт, лучше адаптируется 1 политическая поддержка MVA.

Чтобы решить поток загрузки, нажмите кнопку Compute. Решение для потока загрузки затем отображено в последних пяти столбцах таблицы.

Чтобы отобразить отчет потока загрузки, показывающий степень, текущую в каждой шине, нажмите кнопку Report. Можно также сохранить этот отчет в файле путем определения имени файла в подсказке.

Отчет запускается с отображения сводных данных активных и реактивных мощностей, показ общего PQ совместного использования между генераторами (SM, и блоки типа Vsrc), загрузки PQ (PQ вводят загрузки RLC и загрузки DYN), шунтируйте постоянные загрузки Z (Z, вводят загрузки RLC и намагничивание ответвлений преобразователей), и асинхронные загрузки машины (ASM):

The Load Flow converged in 2 iterations !        
                                                 
SUMMARY for subnetwork No 1                      
                                                 
Total generation :    P=  5.61 MW   Q= 25.51 Mvar
Total PQ load :       P= 13.00 MW   Q=  5.00 Mvar
Total Zshunt load :   P=  0.68 MW   Q= -0.51 Mvar
Total ASM load :      P= -8.90 MW   Q=  4.38 Mvar
Total losses :        P=  0.83 MW   Q= 16.64 Mvar

Строка Total losses представляет различие между генерацией, и загрузки (тип PQ + Z вводят +ASM). Это поэтому представляет серийные потери. После этих сводных данных, напряжения и отчета степени представлен для каждой шины:

1 : B120  V= 1.020 pu/120kV 0.00 deg  ; Swing bus 
        Generation : P= -114.39 MW Q=   62.76 Mvar
        PQ_load    : P=    0.00 MW Q=    0.00 Mvar
        Z_shunt    : P=    0.25 MW Q=    0.23 Mvar
   -->  B13.8      : P= -116.47 MW Q=   53.89 Mvar
   -->  B25_1      : P=    1.84 MW Q=    8.63 Mvar
                                                  
2 : B13.8  V= 0.980 pu/13.8kV -23.81 deg          
        Generation : P=  120.00 MW Q=  -37.25 Mvar
        PQ_load    : P=    3.00 MW Q=    2.00 Mvar
        Z_shunt    : P=    0.17 MW Q=    0.17 Mvar
   -->  B120       : P=  116.83 MW Q=  -39.42 Mvar
                                                  
3 : B25_1  V= 0.998 pu/25kV -30.22 deg            
        Generation : P=    0.00 MW Q=    0.00 Mvar
        PQ_load    : P=   10.00 MW Q=    3.00 Mvar
        Z_shunt    : P=    0.25 MW Q=    0.21 Mvar
   -->  B120       : P=   -1.83 MW Q=   -8.44 Mvar
   -->  B25_2      : P=   -8.41 MW Q=    5.23 Mvar
                                                  
4 : B25_2  V= 0.967 pu/25kV -20.85 deg            
        Generation : P=    0.00 MW Q=    0.00 Mvar
        PQ_load    : P=   -0.00 MW Q=   -0.00 Mvar
        Z_shunt    : P=    0.01 MW Q=   -0.03 Mvar
   -->  B25_1      : P=    8.87 MW Q=   -3.67 Mvar
   -->  B575       : P=   -8.88 MW Q=    3.70 Mvar
                                                  
5 : B575  V= 0.953 pu/0.575kV -18.51 deg          
        Generation : P=    0.00 MW Q=    0.00 Mvar
        PQ_load    : P=   -0.00 MW Q=   -0.00 Mvar
        Z_shunt    : P=    0.01 MW Q=   -1.09 Mvar
   -->  ASM        : P=   -8.90 MW Q=    4.38 Mvar
   -->  B25_2      : P=    8.89 MW Q=   -3.29 Mvar

Для каждой шины напряжение на шине и угол перечислены на первой строке. Следующие 3 строки дают PQ, сгенерированный в шине (весь SM и источники напряжения), PQ, поглощенный загрузками типа PQ и PQ, поглощенным загрузками типа Z.

Последние строки, которым предшествует стрелка (-->), перечисляют PQ, переданный, чтобы граничить с шинами, соединенными через строки, серийные импедансы и преобразователи, также степень, поглощенная ASM.

Примените решение для потока загрузки своей модели

При выполнении анализа потоков загрузки вы, возможно, должны выполнить итерации на P, Q, V значений, пока вы не находите удовлетворительные напряжения во всех шинах. Это может потребовать, например, изменив произведенную энергию, степени загрузки или реактивную компенсацию шунта.

Чтобы изменить загрузку текут настройка, необходимо отредактировать параметры блоков потока загрузки и блоков Шины Потока Загрузки. Затем нажмите кнопку Update, чтобы обновить данные о потоке загрузки, отображенные таблицей. Предыдущее решение для потока загрузки затем удалено из таблицы. Нажмите кнопку Compute, чтобы получить новое решение для потока загрузки, соответствующее изменениям, которые вы внесли.

Если вы получили удовлетворительный поток загрузки, необходимо обновить образцовые начальные условия согласно решению для потока загрузки. Нажмите кнопку Apply to Model, чтобы инициализировать блоки машины модели, а также начальные условия регуляторов, соединенных с машинами.

Откройте блок Three-Phase Parallel RLC Load, соединенный в шине B13.8. Когда Load type, заданный во вкладке Load Flow, является постоянным PQ, номинальное напряжение этого блока было изменено на соответствующее напряжение на шине 0.98 pu. Параметр Nominal phase-phase voltage устанавливается на (13800)*0.98.

Откройте блок Three-Phase Dynamic Load, соединенный в B25_1bus. Initial positive-sequence voltage Vo установлен в [0.998241 pu -30.2228 deg].

Обратите внимание на то, что значения напряжения и углы, полученные в каждой шине, были записаны как аннотации блока под блоками Шины Потока Загрузки.

Откройте осциллограф и запустите симуляцию.

Блок Three-Phase Fault был запрограммирован, чтобы применить отказ с шестью циклами в шине B120.

Наблюдайте формы волны SM активная степень, SM и скорости ASM и PQ загрузки DYN, и заметьте, что симуляция запускается в устойчивом состоянии.

Пример несбалансированного потока загрузки

В командной строке введите power_13NodeTestFeeder, чтобы открыть модель, содержащую 12 блоков Шины Потока Загрузки и 13 блоков потока загрузки. Эта модель является сетью сравнительного теста, взятой из “Радиального Тестового Аналитического Отчета Подкомиссии Системы распределения” Фидера Распределения, Общества Энергетики, страниц 908-912, 2001.

Исходная система сравнительного теста содержит 13 узлов. Однако, когда power_13NodeTestFeeder модель не включает преобразователь регулирования, она содержит только 12 узлов.

Блоки Шины Потока Загрузки отображают оранжевым, и блоки Потока Загрузки отображают желтым.

Блоки Шины Потока Загрузки задают базовые напряжения шины (номинальное напряжение RMS фазы к земле). Они задают напряжение в шинах PV или напряжение и угол шин колебания. Если поток загрузки решен, блок Load Flow Bus отображает значение напряжения на шине и угол фазы как аннотации блока.

Тип шины (PV, PQ или колебание) определяется блоками потока загрузки, соединенными с шиной. Если у вас есть несколько блоков потока загрузки с различными типами (заданный в параметре типа Генератора или в параметре типа Загрузки) соединенный с той же шиной, инструмент Load Flow определяет получившийся тип шины (колебание, PQ или PV). Таблица показывает, как типы шины определяются для некоторых образцовых шин power_13NodeTestFeeder примера.

Некоторые ограничения применяются, когда у вас есть несколько исходных блоков и синхронных машин, соединенных с той же шиной потока загрузки:

Для получения дополнительной информации о том, как использовать блок Load Flow Bus в вашей модели, смотрите блок Load Flow Bus.

Откройте Инструмент Потока Загрузки, чтобы Выполнить Анализ потоков Загрузки.  Откройте инструмент Load Flow путем нажатия кнопки Load Flow в блоке powergui. Инструмент отображает список отдельных однофазных шин (одна шина на фазу) найденный в power_13NodeTestFeeder модели. В инструменте Load Flow еще не был выполнен поток загрузки, и V_LF и столбцы Vangle_LF отображают нулевые значения.

Параметры потока загрузки во вкладке Preferences Powergui используются, чтобы создать матрицу проводимости сети Ybus и решить поток загрузки. Основная степень используется, чтобы задать модули нормированной матрицы Ybus в pu/Pbase и базовых напряжениях шины. Модель power_13NodeTestFeeder содержит 29 одну шин фазы; следовательно, матрица Ybus 29x29 комплексная матрица, оцененная на частоте, заданной параметром Frequency (Hz).

Алгоритм потока загрузки использует итеративное решение на основе метода Ньютона-Raphson. Параметр Max iterations задает максимальное количество итераций. Алгоритм потока загрузки выполняет итерации, пока несоответствие P и Q в каждой шине не ниже, чем параметр PQ tolerance (в pu/Pbase). Несоответствие степени задано как различие между сетевой степенью, введенной в шину генераторами и загрузками PQ и степенью, переданной на всех ссылках, оставив ту шину.

Чтобы избежать плохо обусловленной матрицы Ybus, выберите значение параметров Base power в области значений номинальных степеней и загрузок, соединенных с сетью. Для сети связи с напряжениями в пределах от от 120 кВ до 765 кВ обычно выбираются 100 основ MVA. Для распределительной сети с загрузками, имеющими номинальную силу в области значений десятков к сотням кВА, лучше адаптируются 100 кВА к 1 политической поддержке MVA.

Чтобы решить поток загрузки, нажмите Compute. Напряжение на шине и углы затем появляются в V_LF и столбцах Vangle_LF таблицы.

Чтобы отобразить отчет потока загрузки, показывающий поток энергии в каждой шине, нажмите Report. Можно также сохранить этот отчет в файле путем определения имени файла в подсказке.

Отчет запускается с отображения сводных данных активных и реактивных мощностей, показ общего PQ совместного использования между генераторами (SM - и блоки Vsrc-типа), загрузки PQ (загрузки PQ-type RLC, динамические нагрузки и асинхронные загрузки машины), шунтируйте постоянные загрузки Z (загрузки Z-type RLC и намагничивание ответвлений преобразователей):

SUMMARY for subnetwork No 1                                 
                                                            
  Total generation  : P=   3518.74 kW   Q=   1540.14 kvar   
  Total PQ load     : P=   3101.90 kW   Q=   1880.42 kvar   
  Total Zshunt load : P=    363.47 kW   Q=   -479.42 kvar   
  Total losses      : P=     53.36 kW   Q=    139.14 kvar   

Строка Total losses представляет различие между генерацией и загрузками (тип PQ + тип Zshunt). Это поэтому представляет серийные потери. После этих сводных данных, напряжения и отчета степени появляется для каждой шины. Для каждой фазы каждой шины напряжение на шине и угол перечислены на первой строке. Следующие три строки дают PQ, сгенерированный в шине (весь SM и источники напряжения), PQ, поглощенный загрузками типа PQ и PQ, поглощенным загрузками Z-типа. Последние строки, которым предшествует стрелка (–>), перечисляют степень PQ, переданную на всех ссылках, оставляя ту шину.

Последний столбец дает напряжению на шине положительной последовательности V1 (значение и угол, только для трехфазных шин) и сумма степеней PQ для всех фаз (PQ, сгенерированный источниками, PQ, поглощенный загрузками и PQ, переданным через преобразователи, строки и серийные импедансы). Например, можно проверить, что общая загрузка PQ, поглощенная в шине 634 (P = 400 кВт Q = 290 kvar), соответствует сумме активных и реактивных мощностей, заданных для фаз A, B, и C в блоке загрузки.

Примените Решение для Потока Загрузки Своей Модели.  При выполнении анализа потоков загрузки вы можете должны быть попробовать различный P, Q, и V значений, пока вы не находите удовлетворительные напряжения во всех шинах. Это может потребовать, например, изменив произведенную энергию, степени загрузки или реактивную компенсацию шунта.

Чтобы изменить загрузку текут настройка, необходимо отредактировать параметры блоков потока загрузки и блоков Шины Потока Загрузки. Затем нажмите Update, чтобы обновить данные о потоке загрузки, отображенные таблицей. Нажмите Compute, чтобы получить новое решение для потока загрузки, соответствующее изменениям, которые вы внесли.

Если у вас есть удовлетворительный поток загрузки, необходимо обновить образцовые начальные условия согласно решению для потока загрузки. Нажмите Apply to Model, чтобы инициализировать блоки загрузки PQ-типа, исходный блок внутренние напряжения, блоки машины, а также начальные условия связанных регуляторов.

Откройте блок Three-Phase Series RLC Load, соединенный в шине 632. Когда Load type, заданный во вкладке Load Flow, является постоянным PQ, вектор Nominal phase-to-neutral voltages [Va Vb Vc] этого блока был изменен на соответствующее напряжение на шине [1.021 1.042 1.0174]*2401.78 Vrms. Откройте Трехфазный Исходный блок, соединенный в шине 632. Параметр Line-to neutral voltages [Va Vb Vc] также устанавливается на [1.021 1.042 1.0174]*2401.78 Vrms.

Откройте подсистему Результатов Потока энергии и запустите симуляцию.

Наблюдайте значения напряжения, и PQ включает различные блоки Отображения. Эти значения соответствуют значениям, отображенным в отчете потока загрузки.

Выполнение анализа потоков загрузки в командной строке

Как альтернатива использованию инструмента Load Flow взаимодействуют через интерфейс, чтобы выполнить поток загрузки, можно использовать инструмент в командной строке. Например, чтобы выполнить положительную последовательность загружают поток на модели power_LFnetwork_5bus, введите:

LF = power_loadflow('-v2','power_LFnetwork_5bus','solve')

LF = 
             model: 'power_LFnetwork_5bus'
         frequency: 60
         basePower: 100000000
         tolerance: 0.0001
             Ybus1: [5x5 double]
               bus: [1x7 struct]
                sm: [1x1 struct]
               asm: [1x1 struct]
              vsrc: [1x1 struct]
            pqload: [1x1 struct]
           rlcload: [1x2 struct]
          Networks: [1x1 struct]
            status: 1
        iterations: 2
             error: ''
    LoadFlowSolver: 'PositiveSequence'

Функция power_loadflow возвращает решение в структуре LF, и модель инициализируется, чтобы запуститься в устойчивом состоянии. Можно получить подробный отчет потока загрузки путем ввода:

LF = power_loadflow('-v2','power_LFnetwork_5bus','solve','report');

Функция предлагает вам сохранять отчет в файле, который отображен в редакторе MATLAB^®.

Можно использовать ту же команду, чтобы выполнить несбалансированный поток загрузки на модели power_13NodeTestFeeder:

LF = power_loadflow('-v2','power_13NodeTestFeeder','solve')

LF = 
             model: 'power_13NodeTestFeeder'
         frequency: 60
         basePower: 100000
         tolerance: 0.0001
              Ybus: [29x29 double]
               bus: [1x29 struct]
                sm: [1x1 struct]
               asm: [1x1 struct]
              vsrc: [1x1 struct]
            pqload: [1x1 struct]
           rlcload: [1x1 struct]
          Networks: [1x1 struct]
            status: 1
        iterations: 3
             error: ''
    LoadFlowSolver: 'Unbalanced'

Для получения дополнительной информации о том, как использовать функцию power_loadflow в вашем коде и для получения дальнейшей информации на структуре LF, смотрите power_loadflow.