- •1. Матричная алгебра и теория графов в электроэнергетике
- •1.1. Матричная алгебра
- •1.1.1. Классификация матриц
- •1.1.2. Определитель
- •1.1.3. Миноры и алгебраические дополнения
- •Основные свойства обратной матрицы
- •1.1.4. Действия с матрицами
- •1.1.5. Транспонированная матрица
- •1.1.6. Обратная матрица
- •1.1.7. Алгоритм вычисления обратной матрицы
- •Возведение матрицы в степень
- •1.1.8. Нормы матрицы
- •1.1.9. Ранг матрицы
- •1.2. Теория графов в электроэнергетике
- •1.2.1. Некоторые сведения об электрических системах
- •1.2.2. Геометрический образ электрической сети
- •1.2.3. Уравнения законов Ома и Кирхгофа в матричной форме
- •1.2.4. “Прямой ” расчет токораспределения в электрической сети
- •1.2.5. Метод узловых напряжений
- •1.2.6. Метод контурных токов
- •Контрольные вопросы к разделу 1
- •2. Решение систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений
- •2.1. Методы решения систем линейных уравнений
- •2.1.1. Метод обратной матрицы
- •2.1.2. Метод определителей
- •2.1.3. Метод Гаусса
- •2.1.4. Вычисление определителя методом Гаусса
- •2.1.5. Вычисление обратной матрицы методом Гаусса
- •2.1.6. Трангуляция матрицы
- •2.1.7. Метод Жордана-Гаусса
- •2.1.8. Метод простой итерации
- •2.1.9. Метод Зейделя
- •2.2. Методы решения систем нелинейных уравнений
- •2.2.1. Понятие о системах нелинейных уравнений и методах их решения
- •Решение нелинейного уравнения методом Ньютона
- •Решение системы нелинейных уравнений методом Ньютона
- •Контрольные вопросы к разделу 2
- •3. Расчет установившихся режимов электрических сетей
- •3.1. Инженерные методы расчета установившихся режимов электрических сетей
- •3.1.1. Расчет установившегося режима разомкнутой электрической сети методом «в два этапа»
- •3.1.2. Расчет установившегося режима кольцевой электрической сети методом в два этапа
- •3.2. Матричные методы расчета установившихся режимов электрических сетей
- •Линейные уун в формуле баланса токов в узлах.
- •3.2.1. Линейные уун в формуле баланса токов в узлах
- •3.2.2. Определение параметров установившегося режима электрической сети по известным значениям
- •3.2.3. Учет поперечной проводимости при использовании уун
- •3.2.4. Нелинейные уун в форме балансов токов в узлах
- •3.2.5. Нелинейные уун в форме балансов мощностей в узлах
- •Контрольные вопросы к разделу 3
- •4. Математическое программирование в электроэнергетике
- •4.1. Математическая модель задачи оптимизации
- •4.2. Характеристика задач оптимизации
- •4.3. Оптимальное распределение потоков мощности в электрической сети
- •4.4. Градиентный метод
- •4.5. Метод наискорейшего спуска
- •4.6. Учет ограничений в форме неравенств
- •Контрольные вопросы к разделу 4
- •Метод наискорейшего спуска.
- •Список литературы
Линейные уун в формуле баланса токов в узлах.
Нелинейные УУН в формуле баланса токов в узлах.
Нелинейные УУН в формуле баланса мощностей в узлах.
3.2.1. Линейные уун в формуле баланса токов в узлах
Составим уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов 1 и 2.
Запишем закон Ома для токов в ветвях.
,
ггде: |
|
Подставим выражения для токов в ветвях в уравнения первого закона Кирхгофа и после несложных преобразований получим искомые линейные УУН.
;
Так
как
-
заданное базисное напряжение, то
перенесем известные слагаемые из левой
части уравнения в правую, получим
.
Запишем полученную систему УУН в матричном виде.
|
|
∙ |
|
= |
|
+ |
|
∙ |
|
|
|
|
|
|
или в общем матричном виде для любого графа сети:
,
где: |
|
Существует еще одна модификация линейных УУН в норме баланса токов в узлах.
-
(1’)
3.2.2. Определение параметров установившегося режима электрической сети по известным значениям
узловых напряжений
Ток в ветви ij:
;Падение напряжения в ветви ij:
;Поток мощности в начале ветви ij:
;Поток мощности в конце ветви ij:
;Потери мощности в продольных сопротивлениях ij:
;
;Суммарные потери мощности в электрической сети:
.
3.2.3. Учет поперечной проводимости при использовании уун
-
проводимость ветви ij
узла i;
-
проводимость ветви ij
узла j.
Если
ветвь ij
является ВЛ, то
.
Если
ветвь ij
является ДТ, то
,
.
Потери в поперечных проводимостях ветвей узла i:
,
где n
- число узлов в сети.
Существуют два способа учета поперечной проводимости ветвей при использовании матричных методов расчета установившегося режима.
1 способ. Определяются потери мощности и зарядная мощность обусловленная поперечными проводимостями ветви, а затем вычисляют в узлах токи называемые приведенные мощности в узлах.
Как например в задаче для кольцевой сети.
В этом случае мощности обусловленные проводимостями ветвей учитываются в уравнении узловых напряжений в правой части уравнений.
.
2 способ. Заключается в том, что поперечные проводимости ветвей включаются в матрицу собственных и взаимных проводимостей узлов.
|
= |
|
|
∙ |
|
= |
|
|
|
|
К решению задачи №19 (раздел 3 курсовой работы)
Задание: Решить параметры установившегося режима заданной электрической сети матричным методом с использованием линейных УУН.
Исходные даные: электрическая схема сети;
токи
в узлах:
Базисное напряжение: Uбаз=U0.
Схема замещения и ее параметры:
Граф сети:
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Формирование линейных УУН:
Записываем общую формулу
|
|
|
|
|
(1’) |
||||||||||||||
|
|
|
0 |
∙ |
|
= |
0 |
+ |
|
∙ |
|
= |
|
|
|||||
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|||||||||||
|
0 |
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|||||||||||
0 |
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|||||||||||
А |
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
||||||||
;
;
;
.
Числовое решение системы УУН, любым известным методом относительных напряжений.
Определение параметров установившегося режима электрической сети по известным формулам через найденные значения напряжения в узлах.
Баланс мощностей
Карта режима.
Обычная (нематричная) запись линейных УУН.
-
(1)
Линейные УУН в форме (1) или (1’) используются в том случае, когда заданными являются токи в узлах.
