Моделирование динамических характеристик основных элементов энергетической системы

• Автор: Крутякова, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 140 с. : ил.

1.1 История развития методов моделирования энергетических систем

1.2 Основные элементы энергетической системы и их модели.

1.3 Проблемы и методы создания единой модели основных блоков энергетической системы.

1.3.1 Анализ основных методов моделирования динамических систем.

1.3.2 Анализ методов цифрового моделирования динамических систем .

Выводы к главе 1.

Глава 2 АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ МЕТОДОВ ЦИФРОВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ.

2.1 Конформные отображения областей устойчивости при моделировании аналоговых систем с помощью метода гформ

2Л.1 Уравнения конформных преобразований областей устойчивости с помощью гформ.

2.2 Коэффициент линейности преобразования частотных характеристик при цифровом моделировании.

2.3 Анализ чувствительности к устойчивости гформ при конформном преобразовании.

2.4 Анализ устойчивости цифровых моделей типового звена
2.4.1 Анализ устойчивости цифровых моделей, полученных с помощью гформ.
2.4.2 Анализ устойчивости цифровых моделей, полученных с помощью операторнодискретного метода
2.4.3 Сравнительный анализ устойчивости цифровых моделей
Выводы к главе 2.
Глава 3 АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ МЕТОДОВ ЦИФРОВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ
3.1 Анализ причин формирования погрешностей цифрового моделирования
3.2 Экспериментальное исследование погрешностей моделирования
3.3 Определение параметров численных моделей по требованиям
устойчивости и точности.
Выводы к главе
Глава 4 МЕТОДИКИ ДИРОВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.
4.1 Методика моделирования переходных процессов в линейных звеньях с помощью операторнодискретного метода.
4.2 Методика моделирования основных элементов энергетической системы
4.2.1 Методика моделирования динамических характеристик линейных элементов энергетической системы
4.2.2 Методика моделирования нелинейных элементов энергетической системы.
4.2.3 Моделирование динамических характеристик линий с распределенными параметрами.
4.2.4 Методика моделирования цифровых регуляторов.
Выводы к главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫЫХ ИСТОЧНИКОВ.
ПРИЛОЖЕНИЕ А.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.
ПРИЛОЖЕНИЕ В.
Введение


Построены зависимости коэффициента линейности от частоты и проведен их анализ, который позволяет обоснованно для каждого частотного диапазона выбирать соответствующую форму моделирования. Для разработки методик численного моделирования динамических звеньев были проведены исследования устойчивости численного решения в зависимости от параметров численной модели. В качестве объекта исследования рассмотрено колебательное звено второго порядка. Для выражений импульсных передаточных функций, использующих разные формы аппроксимации, получены функциональные зависимости модулей их полюсов от относительного периода дискретизации с 7 То постоянная времени и относительного параметра затухания и проведено их исследование относительно границы устойчивости г1. Тустена и операторнодискретного метода. Для решения этой задачи была разработана компьютерная программа, которая позволяет получать переходные и импульсные характеристики с помощью четырех видов аппроксимации, сравнивать численное решение с точным и вычислять максимальные абсолютные погрешности 6 при различных параметрах и с. Из анализа проведенных исследований следует, что при 0 в выбранном диапазоне с наименьшую погрешность в численное решение вносит операторнодискретный метод. Таким образом, если по условиям задачи требуется максимальная точность моделирования, то целесообразно использовать метод трапеций или операторнодискретный метод, для которого модель представляется в виде схемы замещения. На основе проведенных исследований предложена методика определения параметров численной модели, удовлетворяющих требованиям устойчивости и точности. В четвертой главе предложены методики моделирования основных элементов энергетических систем с помощью аппарата гпреобразования. Методика моделирования нелинейных элементов энергосистемы рассмотрена на примере уравнения движения ротора генератора. Используя прямое преобразование Лапласа и метод 2форм, получены выражение дискретной передаточной функции системы и алгоритм вычислений значений переходной характеристики, в котором для учета нелинейности в каждом такте корректируются коэффициенты передаточной функции. В результате моделирования нелинейных процессов с помощью 2форм получен рекурсивный алгоритм, позволяющий осуществлять моделирование электромеханических переходных процессов без линеаризации с более высокой точностью во всей области устойчивой работы генератора. Рт точность моделирования нелинейной модели относительно линеаризованной повышена на . Предложенная методика позволяет решать задачи статической и динамической устойчивости системы без их условного разделения. При анализе переходных процессов в линиях электропередачи используется выражение передаточной функции линии, которое сравнительно сложно для существующих методов анализа. Однако при дискретизации передаточной функции экспоненциальные функции могут быть преобразованы без потери точности в область переменной. Основная погрешность численного моделирования определяется аппроксимацией выражений волнового сопротивления 2ср и коэффициента распространения ур с помощью разложения их в ряд Тейлора урСрГ. В результате получено выражение дискретной передаточной функции линии. Полученная дискретная модель учитывает процессы запаздывания и искажения сигналов присущие линии с распределенными параметрами. В связи с отсутствием аналитического решения этой задачи адекватность численной модели проверялась для частного случая, для которого известна форма реакции, а также сравнением с результатами, полученными с помощью программ, реализуемых в пакетном режиме. Из анализа графиков следует, что метод, основанный на гпреобразовании, является более точным, чем эталонный. Кроме того, предложенный метод значительно превосходит по быстродействию эталонный метод. В работе также получены графики переходных процессов и абсолютных погрешностей, полученных с помощью спектрального метода эталонного и метода . На основании проведенных исследований выявлено, что наибольшее влияние на точность моделирования переходных процессов в линии оказывает погрешность аппроксимации выражений гср и уф и их дискретизация, а наилучшие результаты при моделировании позволяет получить метод обратных разностей.