Гоголюк Оксана Петрівна. Розвиток методів аналізу перехідних процесів електроенергетичних систем на основі використання удосконалення моделей їх елементів

Краткое описание

Гоголюк Оксана Петрівна. Розвиток методів аналізу перехідних процесів електроенергетичних систем на основі використання удосконалення моделей їх елементів: дис... канд. техн. наук: 05.09.05 / Національний ун-т "Львівська політехніка". - Л., 2004

Гоголюк О. П. Розвиток методів аналізу перехідних процесів електро-енергетичних систем на основі використання удосконалених моделей їх елементів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.05 теоретична електротехніка. Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2004.
Дисертація присвячена вирішенню наукової задачі розвитку методів аналізу перехідних процесів електроенергетичних систем на основі удосконалених математичних моделей і дискретних макромоделей їх елементів. Запропоновано концептуальні засади формування математичних моделей електричних систем, які грунтуються на застосуванні декомпозиції та макромоделювання в методі підсхем у середовищі Matlab/Simulink із можливостями адекватного врахування нелінійних характеристик намагнічування та втрат у сталі елементів магнітопроводу ЕМА. На їх підставі розроблено математичні моделі трифазного тристрижневого автотрансформатора й трансформатора, рівняння стану яких грунтуються на розділенні магнітного потоку на основний і розсіяння, враховують втрати активної потужності та нелінійність характеристик намагнічування елементів магнітопроводу. Удосконалено математичну модель трифазної лінії електропересилання з врахуванням ненульових початкових умов. Уперше створено дискретну макромодель трифазного трансформатора у вигляді чорної скриньки” у формі рівнянь стану. Запропоновані математичні моделі реалізовано в середовищі математичного та імітаційного моделювання Matlab/Simulink.

У дисертації вирішено наукову задачу розвитку методів аналізу перехідних процесів ЕЕС на основі удосконалення моделей їх елементів із використанням комп’ютерних середовищ математичного моделювання. З виконаних досліджень випливають такі висновки:

Важливим напрямом пришвидшення науковотехнічного прогресу в електроенергетиці є розроблення методів аналізу та математичного моделю-вання перехідних процесів ЕЕС та їх елементів. Досягнення високого рівня адекватності математичних моделей аналізу перехідних процесів таких систем можливе лише за умови врахування нелінійності характеристик елементів електричних і магнітних кіл електромеханічних перетворювачів, ЕМА, ліній електропересилання й напівпровідникових перетворювачів.
На підставі аналізу бібліотек елементів найбільш поширених сучасних комп’ютерних середовищ математичного моделювання перехідних процесів ЕЕС (EMTP, ATP, NETOMAC, Matlab/Simulink тощо) виявлено недостатньо високу ефективність, універсальність й адекватність наявних математичних моделей у їх структурі. Тому доцільно створювати нові й удосконалювати наявні математичні моделі елементів ЕЕС, придатні для їх адаптації у такі середовища.
Розроблено концептуальні засади формування математичних моделей ЕС, які грунтуються на застосуванні декомпозиції та макромоделювання в методі підсхем у середовищі Matlab/Simulink із можливостями адекватного врахування нелінійних характеристик намагнічування та втрат у сталі елементів магнітопроводу ЕМА. Їх застосування дає змогу з єдиних позицій створювати математичні моделі в гібридному координатному базисі методу координат стану, контурних координат і координат віток шляхом перетворення диференціальних рівнянь у тотожні їм інтегральні.
На підставі запропонованих концептуальних засад удосконалено матема-тичні моделі силового АТ й трансформатора, які грунтуються на розділенні магнітного потоку на основний та розсіяння, враховують втрати активної потужності та нелінійність характеристик намагнічування елементів магні-топроводу. Запропонований метод дозволяє створювати універсальні математичні моделі АТ і трансформаторів із довільною кількістю обвиток і схем сполучень, що робить їх привабливими для практичного застосування.
Уперше створено математичні моделі трифазного АТ й трансформатора в середовищі Matlab/Similink за допомогою вбудованих операторів матема-тичних дій. Моделі вирізняються ефективністю й універсальністю, що дозволяє здійснювати моделювання перехідних процесів для різних режимів і схем без зміни структури моделі.
Удосконалено математичну модель трифазної лінії електропересилання в методі блукаючих хвиль із врахуванням ненульових початкових умов та адаптовано її до середовища Matlab/Similink.
Створені математичні моделі тестовано шляхом моделювання реальних об’єктів і дослідження їх перехідних процесів для різних режимів. Адекват-ність моделей перевірена шляхом порівняння результатів моделювання з паспортними даними та наведеними у літературі результатами аналогічних досліджень.
Обгрунтовано доцільність створення математичних макромоделей окремих елементів ЕЕС і запропоновано спосіб їх композиції з традиційними математичними моделями. Для аналізу перехідних процесів ЕЕС елементи, які мають визначальний вплив на їх перебіг, доцільно представляти адекватними нелінійними моделями, а інші елементи еквівалентними заступними схемами чи макромоделями.
Поширено методи створення математичних макромоделей на окремі статичні елементи ЕЕС. Уперше створено математичну макромодель трифазного трансформатора у вигляді чорної скриньки” в формі дискретних рівнянь стану.