В энергетике однолинейная схема ( SLD ), также иногда называемая однолинейной схемой , является простейшим символическим представлением электроэнергетической системы. [1] [2] Одна линия на схеме обычно соответствует более чем одному физическому проводнику : в системе постоянного тока линия включает в себя пути подачи и возврата, в трехфазной системе линия представляет все три фазы (проводники являются как питающими, так и обратными из-за природы цепей переменного тока ). [1]
Однолинейная схема имеет наибольшее применение в исследованиях потоков мощности . Электрические элементы, такие как автоматические выключатели, трансформаторы, конденсаторы, шины и проводники, показаны стандартизированными схематическими символами. [2] Вместо представления каждой из трех фаз отдельной линией или клеммой представлен только один проводник.
Это форма блок-схемы, графически изображающая пути потока мощности между сущностями системы. Элементы на схеме не отображают физический размер или местоположение электрооборудования, но общепринятым является организация схемы с той же последовательностью слева направо и сверху вниз, что и представленное распределительное устройство или другой аппарат. Однолинейная схема также может использоваться для отображения высокоуровневого вида кабелепроводов для системы управления ПЛК .
Линии на однолинейной схеме соединяют узлы – точки в системе, которые «электрически различимы» (т. е. между ними имеется ненулевое электрическое сопротивление ). Для достаточно больших систем эти точки представляют собой физические шины , поэтому узлы схемы часто называют шинами . Шина соответствует месту, где мощность либо вводится в систему (например, генератор), либо потребляется ( электрическая нагрузка ). [3] Установившееся состояние каждой шины можно охарактеризовать ее вектором напряжения ; состояние системы определяется вектором [4] векторов напряжения для всех шин. [5] В физической системе состояние вычисляется посредством оценки состояния энергосистемы, с конца 20-го века этот процесс включает в себя прямые одновременные измерения ( синхрофазор ) с использованием единиц измерения векторов . [6]
Теория трехфазных энергосистем говорит нам, что пока нагрузки на каждой из трех фаз сбалансированы, система полностью представлена (и, таким образом, расчеты могут быть выполнены для) любой отдельной фазы (так называемый пофазный анализ ). [7] [8] В энергетике это предположение часто полезно, и рассмотрение всех трех фаз требует больше усилий с очень небольшим потенциальным преимуществом. [9] Важным и частым исключением является асимметричное замыкание только на одной или двух фазах системы.
Однолинейная диаграмма обычно используется вместе с другими упрощениями обозначений, такими как система единиц .
Второстепенным преимуществом использования однолинейной схемы является то, что более простая схема оставляет больше места для включения неэлектрической информации , например экономической .
При использовании метода симметричных компонентов строятся отдельные однолинейные схемы для каждой из систем положительной, отрицательной и нулевой последовательности. Это упрощает анализ неуравновешенных состояний многофазной системы. Элементы, имеющие различные импедансы для различных последовательностей фаз , идентифицируются на схемах. Например, в общем случае генератор будет иметь различные импедансы положительной и отрицательной последовательности, а определенные соединения обмоток трансформатора блокируют токи нулевой последовательности. Неуравновешенную систему можно разложить на три однолинейные схемы для каждой последовательности и соединить их между собой, чтобы показать, как неуравновешенные компоненты добавляются в каждой части системы.