Математическое моделирование динамических режимов работы силовых трансформаторов для автоматизированного проектирования и диагностики

• Автор: Климов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
Введение.

Общая характеристика работы

1. Анализ узловых проблем имитационного моделирования трансформаторов в САПР

1.1. Методы анализа динамических процессов в нелинейных цепях

1.1.1. Аналитические методы расчета переходных процессов

1.1.2. Численные методы расчета переходных процессов

1.2. Методы расчета магнитной цепи трансформатора.

1.2.1. Неразветвленные магнитные цепи.

1.2.2. Разветвленные магнитные цепи.

1.3. Методы расчета магнитного поля трансформатора

1.3.1. Классификация методов расчета магнитного поля
1.3.2. Системы моделирования магнитного поля
1.4. Эквивалентные схемы замещения трансформаторов
1.4.1. Схемы замещения однофазных трансформаторов.
1.4.2. Схемы замещения трехфазных трансформаторов.
1.5. Математические модели расчета динамических режимов силовых трансформаторов.
1.5.1. Переходные процессы в цепях с взаимной индуктивностью
1.5.2. Включение ненагруженного ненасыщенного трансформатора в сеть.
1.5.3. Включение насыщенного трансформатора.
1.5.4. Внезапное короткое замыкание трансформатора.
1.5.5. Перенапряжение в трансформаторах
1.6. Выводы.
2. Разработка системы математического моделирования динамических режимов
2.1. Модель однофазного трансформатора на основе сплайновой
аппроксимации характеристик намагничивания.
2.2. Модель трехфазного трансформатора на основе сплайновой
аппроксимации кривых намагничивания
2.3. Обобщенная модель на основе полевых расчетов методом конечных
элементов
2.4. Анализ стабильности работы системы моделирования переходных
процессов
2.5. Выводы и результаты
3. Способы использования системы математического моделирования при проектировании в САПР
3.1. Комплексное проектирование и расчеты параметров
3.2. Обучающее проектирование студентов электромехаников.
3.3. Выводы и результаты.
4. Способы использования системы математического моделирования при автоматизированной диагностике
4.1. i и i диагностика
4.2. Обучающее диагностирование персоналом предприятий.
4.3. В ыводы и результаты
5. Практическая значимость использования системы математического моделирования динамических режимов трансформаторов для САПР.
5.1. Результаты использования в персональных системах проектирования
и диагностирования.
5.2. Результаты использования системы в среде Интернет технологий.
5.3. Выводы и результаты.
Заключение.
Библиографический список.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Материалы об использовании результатов диссертационной работы.
Введение
Общая характеристика работы
Актуальность


Такая модель должна давать адекватные результаты и не требовать слишком больших затрат на их получение. Цель работы заключается в разработке системы математического моделирования динамических режимов силовых трансформаторов, позволяющей улучшить качество проектирования новых серий СТ широкого конструктивного исполнения. СТ, позволяющую моделировать работу СТ в динамических и аварийных режимах, учитывающую нелинейность магнитной характеристики стали, несимметрию нагрузки и пр. СТ. Методы исследования. Поставленные задачи решались с использованием методов общей теории систем, теории электромеханических преобразователей энергии, теории автоматизированного проектирования СТ, теории магнитного поля, теории цепей, методов численного интегрирования. Разработан метод интеграции современных систем математического моделирования и динамически подключаемых библиотек (МаАСас! МагЬаЬ, MKECall. DLL, А№У8), позволяющий организовать численное исследование СТ в различных режимах работы, отличающийся от существующих методов большей открытостью, гибкостью, универсальностью, простотой организации численного эксперимента. Разработана математическая модель динамических режимов работы СТ, позволяющая рассчитывать динамические и аварийные режимы с учетом особенностей магнитной системы путем реализации оригинального подхода к расчету матриц индуктивностей, формируемых по результатам предварительных расчетов магнитной цепи или магнитного поля трансформатора. Разработан новый подход к диагностированию СТ на основе Оп-Нпе-мониторинга состояния трансформатора путем сопоставления результатов мониторинга с результатами моделирования динамических режимов трансформатора с использованием разработанной системы. Достоверность основных научных положений и выводов работы подтверждается совпадением данных, полученных на математических моделях в разных системах моделирования на тестовых примерах, результатами эксплуатационных испытаний и экспертными оценками квалифицированных специалистов. Практическая значимость результатов работы состоит в разработке алгоритмов и программных средств позволяющих решать задачи проектирования и диагностирования СТ широкого конструктивного исполнения. Разработанные приложения могут быть полезны инженерам, проектирующим новые СТ или разрабатывающих автоматизированные системы их диагностики, а также студентам, занимающимся изучением динамических режимов трансформаторов. Реализация результатов работы. Результаты диссертации были использованы в системах учебного проектирования («Лабораторный стенд») и диагностирования СТ («Диагностика*»). В диссертации приведены акты внедрения результатов работы в следующих организациях: Костромская ГРЭС в - г. ИГЭУ в г. Публикации. По результатам работы сделано публикаций. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 8 наименований и приложений. Основная часть работы изложена на 3 страницах, содержит иллюстрации и 1 таблица. В жизненном цикле трансформатора можно выделить наиболее «ответственные» моменты функционирования - это периоды, связанные с изменением режима работы, так называемые переходные процессы. Для контроля состояния оборудования и снижения риска выхода их из строя создаются математические модели объектов в соответствующих режимах, методики расчета переходных процессов, диагностические комплексы и т. Каждый подход к анализу режима работы объекта раскрывает суть процессов, как правило, лишь с одной стороны. Метод условной линеаризации []. Ьэк - некоторая статическая индуктивность, соответствующая точке А^ Ц - постоянное напряжение источника. Теперь уравнение (2) можно решать так же, как в линейной задаче. Шсв - свободная составляющая потокосцепления. Ьэк=р - корень характеристического уравнения Ьэкр+г=0. У„+С = 0. Откуда С= -Усо. Следует заметить, что величина т влияет на скорость затухания колебаний: чем г больше, тем быстрее уменьшается свободная составляющая, а это приводит к более быстрому затуханию переходного процесса. Метод аналитической аппроксимации []. Ь,=г/Ь2жи.