Эквивалентирование тяговой сети с КУ с сохранением значений напряжений в узлах и потерь мощности

Ряд задач, в частности, оптимизационных, целесообразно решать на упрощенной модели тяговой сети. Цель упрощения — снижение размерности решаемых задач, что выполняется за счет уменьшения нагрузочных узлов. Если определяется мощность КУ в фиксированных точках тяговой сети (в частности, у подстанции и у постов секционирования), то нагрузки остальных узлов (перегонов) тяговой сети можно эквивалентировать. Однако применение известных методов эквивалентирования, инвариантных по напряжению в узлах, не дает эквивалента схемы по потерям мощности, что в указанной задаче расчета КУ приводит к методической погрешности. Поэтому далее предлагается для тяговых сетей переменного тока использовать новый метод эквивалентирования, применяемый в энергосистемах, и основанный на так называемых РЭИ-моделях, разработанный Димо [73]. Главное его преимущество состоит в эквивалентости исходной и упрощенной схем не только по напряжению в узлах, но и по потерям мощности.

Схема РЭИ-модели является радиальной (Radial — R), эквивалентна (Equivalent — Е) замещаемой схеме и зависит только от состояния ее граничных узлов, т.е. независима (Independent — Г) от остальной части схемы. РЭИ-модель образует радиальную схему, задающий ток центрального узла схемы отражает алгебраическую сумму токов ветвей.

Упрощенная схема замещения с использованием РЭИ-модели формируется следующим образом (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Этапы эквивалентирования тяговой сети с КУ

С помощью построения вспомогательной схемы образуется расширенная схема с искусственным узлом (РЭИ-узлом — узел е), которая включает пассивные и активные узлы. Для расчета должны быть известны значения напряжений и мощностей (или задающих токов) всех узлов, подлежащих замещению РЭИ-эквивален- том, затем определяются значения тока, мощности и напряжения РЭИ-узла.

Рассмотрим последовательность формирования эквивалентной схемы замещения по рис. 5.4. Исходная схема представлена на рис. 5.4, а, нагрузочные узлы / =

1. Формируется вспомогательная схема с пассивным узлом О, который соединяется с нагрузочными узлами /' тяговой сети через Z_i (см. лучи от узла 0 к нагрузочным узлам тяговой сети):

где /_; — ток нагрузочного узла /.

Ток в узле 0 равен

мощность

напряжение каждого луча — Z_;/_;

Таким образом, токораспределение в тяговой сети не изменилось. Однако появились дополнительные потери мощности в лучах схемы.

2. Определяются дополнительные суммарные потери от Z-.

затем рассчитывается сопротивление в РЭИ-узле (узел е)

Сопротивление Z_e «вставляется» в ветвь «О — е» со знаком «минус» (см. рис. 5.4, б) и его задача — скомпенсировать в сети дополнительные потери от Zj всех лучей. Далее известными преобразованиями («треугольник» в «звезду» и наоборот) формируется схема с тремя активными узлами, т.е. с двумя граничными узлами и с РЭИ-узлом. В частности, на рис. 5.4, в активные узлы расположены у ТП1 и ТП2 плюс активный узел «е» — новый нагрузочный узел с суммарной нагрузкой.

При наличии КУ выделяется еще активные узлы по их числу.

Таким образом, упрощенная модель тяговой сети, эквивалентная исходной схеме по напряжению в узлах и потерям мощности, снижает размерность задачи с сохранением точности расчетов и облегчает проведение оптимизационных расчетов. Упрощенная схема формируется для заданной мгновенной схемы расстановки тяговой нагрузки; при изменении мгновенной схемы формируется другая схема замещения.