Исходные данные

2 ОПИСАНИЕ ПРИМЕНЯЕМОЙ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА

Для разработки программного комплекса был использован стандартный программный пакет математического обеспечения для инженерных и научно-технических расчетов MathCAD 14.

Данный программный пакет обеспечивает широкие возможности для проведения сложных математических расчетов с применением теории вероятности, матричных вычислении, численных методов математики (численное интегрирование, дифференцирование), расчеты с комплексными числами. Кроме этого, данный программный комплекс обладает достаточной простотой и наглядностью математических вычислений, т.е. математические выражения отображаются также как и в действительности без использования сложных алгоритмических построений и преобразований.
Ввести в среде Mathcad переменную можно двумя различными способами: отдачей команды Matrices из меню Math, либо нажатием на панели математических инструментов кнопки с изображением матрицы (щелкнув по ней курсором мыши).
Данные, которые являются результатами расчетов одного блока и исходными данными для других блоков, не обязательно вводить в Mathcad – документ вручную с клавиатуры. Для этой цели в Mathcad используется специальный оператор. Чтобы ввести переменную, используемую в дальнейших блоках достаточно в Mathcad набрать выражение А:= READPRN (имя файла.prn). Для прочтения в другом блоке – оператор WRITEPRN, то есть происходит обмен файлами, которые заносятся на жесткий диск. В Mathcad используется семь видов графиков, используемых для визуального отображения различных зависимостей. Типов графиков в Mathcad, конечно намного больше, но на панели инструментов имеется ровно семь кнопок для создания семи графиков. В дипломном проекте используется только два вида.
Программный комплекс состоит из блоков, которые объединены в 3 блок‑схемы.
1-я Блок-схема алгоритма выбора мощности компенсирующих устройств в системе тягового электроснабжения предоставлена на рисунке Б.1 (см. приложение Б). Схема состоит из 4 блоков.
В Блоке № 1 проводится анализ потребления активной и реактивной энергии в системе тягового электроснабжения. Рассчитывается нормативное экономическое значение коэффициента реактивной мощности, определяется технический предел потребления реактивной мощности и суммарная мощность компенсирующих установок.
В Блоке № 2, в создаваемую базу данных вводится удельные параметры ЛЭП системы внешнего электроснабжения Владивостокской дистанции электроснабжения. Рассчитывается входное сопротивление до шин 27,5 кВ (с использованием матрицы соединений в узлах). Определяется мощность КУ на шинах 27,5 кВ для каждого поста секционирования, место их установки.
В Блоке № 3 выбираются параметры установок поперечной емкостной компенсации: количество параллельно и последовательно соединенных конденсаторов, индуктивность и частота настройки реактора. Полезная мощность КУ. Находится полное сопротивление КУ для основной гармоники.
2-я Блок-схема алгоритма расчета на шинах постов секционирования (для режимов без компенсирующих устройств, с применением КУ) изображена на рисунке Б.2.
В Блоке № 4 используя созданную базу данных, рассчитываются параметры, необходимые для анализа компенсации реактивной мощности и качества электроэнергии. Определяем средние значения, эффективные значения токов плеч питания, углы сдвига фазы между током и напряжением.
Блок № 4.1 считается для случая, с применением компенсирующих установок.
В Блоке № 5 рассчитываются входные сопротивления для гармоник (используя данные ЛЭП внешнего электроснабжения).
В Блоке № 5.1 рассчитываются входные сопротивления для гармоник с учетом коэффициента поверхностного эффекта (используя данные ЛЭП внешнего электроснабжения).
В Блоке № 6 определяется на шинах постов секционирования. Находим матрицу фазных напряжений, находим и , на основании проделанных расчетов определяем надбавку за коэффициент несинусоидальности.
Блок № 6.1 – с применением КУ.
В Блоке № 7, используя графический пакет MathCaD строятся графические зависимости ( ) для 2-х режимов( 1- режим – без использования каких- либо компенсирующих устройств, 2 режим – с использованием установки поперечно емкостной компенсации), в одних координатных осях.
3-я Блок-схема алгоритма расчета на шинах постов секционирования и расчет потерь в системе тягового электроснабжения приведена на рисунке Б.3.
В Блоке № 8 введя исходные данные (из базы данных), определяем напряжение обратной последовательности, для каждого поста секционирования.
В Блоке № 9 рассчитываются потери электроэнергии в трансформаторах за год для 2-х режимов и потери в КУ.
В Блоке №10, используя матрицу соединений в узлах и матрицу соединений в контурах, определяем зарядные токи контуров, а затем и зарядные токи линий. Введя данные о фазных токах ВН трансформаторов, находим токи в линиях. С их помощью определяются потери электроэнергии в ЛЭП за год (определяется для 2-х режимов).
В Блоке № 11, используя матрицу соединений в узлах, определяем математическое ожидание падения напряжения, а затем и математическое ожидание установившегося отклонения напряжения на шинах ВН тяговых подстанций. Введя данные о среднеквадратических отклонениях токов, находим среднеквадратическое отклонение напряжения на шинах ВН. (все определяется для 2-х режимов).
Конечный результат расчетов каждого блока записывается в создаваемую базу данных, с помощью которой производятся последующие расчеты. Блоки программного комплекса логически связаны между собой с помощью файлов данных, но они могут применяться (с небольшими изменениями) как отдельные программы.
Конструкция данного комплекса позволяет в дальнейшем легко преобразовывать комплекс для конкретных примеров, а также добавить новые блоки по расчету иных показателей. На основе программы выполнен анализ компенсации реактивной мощности и уменьшения отклонения напряжения в системе тягового электроснабжения Владивостокской дистанции электроснабжения Дальневосточной железной дороги.