Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Новые информационные технологии

Министерство образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения и электротехники

Допускаю к защите

Руководитель _ М.А. Новожилов _________

подпись

НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Вариант №19

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

Новые информационные технологии в Энергетике

Выполнил студент группы ЭСбз-11-1 ________

шифр подпись И.О. Фамилия

Нормоконтроль ____________ ____________________

подпись И.О. Фамилия

Курсовой проект защищен с оценкой ___________________________________________

Иркутск 2013г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1 Расчет токов короткого замыкания 4

1.1 Расчет параметров модели воздушной ЛЭП 4

1.2 Расчет параметров модели трансформатора 5

1.3 Параметры модели нагрузки 6

1.4 Модель системы 7

1.5 Процедура расчетов на модели системы 7

2 Рассчитать и построить аппроксимирующую характеристику повторяемости скоростей ветра 11

3 Переходные процессы 13

Заключение 16

Библиографический список 17

Введение

Эффективный подход к компьютерной реализации научно-технических расчетов и, в частности, расчетов электрических цепей в современных условиях связан с применением универсальных вычислительных систем, таких как MATLAB и др. Они обладают развитыми средствами визуализации результатов вычислений и их использование не требует больших затрат времени на составление и отладку программ. Поэтому перечисленные программные средства широко применяются при преподавании инженерных дисциплин во всем мире, и действующая в России программа курса «Математические задачи электроэнергетики» также предусматривает их использование.

Использование этих программ требуют от студента лишь ввода исходных данных, после чего, нажав на ту или иную клавишу, он получает решение в идее таблиц и графиков. При этом алгоритм вычислений – используемые формулы и последовательность их расчетов, заданные разработчиком программы,– обычно остается вне поля зрения пользователя.

Программа Simulink является приложением к пакету MATLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом в отличие от классических способов моделирования пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно общих знаний, требующихся при работе на компьютере

и, естественно, знаний той предметной области, в которой он работает.

В первой части работы мы проведем расчет токов короткого замыкания в разных точках системы электроснабжения. Во второй части мы рассчитаем аппроксимирующую характеристику повторяемости скоростей ветра.

И после решения мы должны убедиться в простоте и быстроте, а главное точности использования вычислительной системы MATLAB и использования ее приложения Simulink.

Система MATLAB является одним из эффективнейших средств выполнения расчетов, визуализации их результатов, обработки данных эксперимента, их анализа и моделирования. Формулировка задач и схема их решения средствами MATLAB изображаются понятными математическими выражениями, близкими к традиционным формулам, связывающим векторные или особенно если они имеют матричную или векторную форму, быстрее чем с помощью программ, написанных на «скалярных» языках типа С или ФОРТРАН. Программы, составляемые для сравнительно несложных вычислений в среде MATLAB, компактны и являются продуктами «разового» пользования. Вместе с тем на базе MATLAB могут создаваться и большие программные комплексы, предназначенные для решения сложных прикладных задач.

Расчет токов короткого замыкания

Используя библиотеки Simulink и SimPowerSystems набрать в трехфазном исполнении модель системы электроснабжения, схема которой представлена на рисунке. Уровни напряжения системы определяются уровнями напряжения трансформатора на его высокой и низкой стороне.

Рис.1 Система электросеабжения

Расчет параметров модели воздушной ЛЭП

Активное и индуктивное сопротивление ВЛ определяется выражениями

– реактивное сопротивление схемы замещения линии;

–активное сопротивление схемы замещения линии,

где – погонное реактивное сопротивление линии, Ом/км;

– погонное активное сопротивление линии, Ом/км;

Протяженность воздушной ЛЭП зависит от напряжения на высокой

стороне трансформатора и выбирается согласно таблице, здесь же выбираем приближенные значения удельных индуктивных сопротивлений

ЛЭП.

Сечение провода рассчитывается по экономической плотности тока

jэк в соответствии с выражением:

F_ЭК,

где Fэк – сечение провода; jэк – экономическая плотность тока, которую следует принять равной jэк = 1,1 А/мм2; Iном – ток по линии, в данном случае соответствующей номинальной мощности трансформатора на высоком напряжении. Его можно вычислить по выражению

По рассчитанному сечению F_эк выбирается ближайшее большее сечение провода в соответствии с таблицей

Активное удельное сопротивление провода рассчитывается по формуле

где ρ – удельное сопротивление металла или сплава, из которого изготовлен провод, Ом·мм²/км; F_пр – сечение провода, выбранное из ряда

номинальных сечений выпускаемых промышленностью проводов. Приближенно можно принять как для алюминиевых, так и для сталеалюминиевых проводов воздушных линий значение ρ = 32 Ом·мм2/км.

Расчет производим в системе MATLAB:

Исходные данные:

№	Тип	Мощность, МВА	Напряжение обмоток, кВ		U_к,%	Р_кз,кВт	I₀,%
			ВН	НН
19	ТМН-6300/110	6,3	115	11	10,5	44	1,2

Расстояние линии примем 50км

Индуктивное сопротивление линии согласно ВН тр-ра (110.кВ):

Вычисляем номинальный ток по линии:

Вычисляем сечение провода

F_ЭК

Выбираем марку провода АС-70

Вычисляем активное сопротивление линии:

R=r₀*l=0,457*50=22,85.Ом

Перевод индуктивного сопротивления из Ом в Гн выполняем делением на 314 Ом/314. Т.к ,где =2*3,14*50=314

Расчет параметров модели трансформатора

В настроечной коробке двух обмоточного трехфазного трансформатора задаются его параметры, соответствующие параметрам схемы замещения одной фазы трансформатора.

Параметры схемы замещения трансформатора рассчитываются по

следующим выражениям:

Сопротивления ветви намагничивания:

где ∆P_кз, ∆P_xx, S_н задается в МВА, U_н в кВ. В скобках приведены формулы для вычисления параметров в относительных единицах.

В двух обмоточном трансформаторе сопротивление первичной обмотки близко к приведенному сопротивлению вторичной обмотки, т.е. = ,

Расчет производим в системе MATLAB:

По каталожным данным ∆P_xx = 10 КВт

Вычисляем сопротивления:

Сопротивления ветви намагничивания:

;

Параметры модели нагрузки

Мощность нагрузки соответствует номинальной мощности трансформатора. Нагрузка моделируется блоком 3 PhaseParallel RLC Load на напряжении обмотки низкой стороны трансформатора. Коэффициент мощности нагрузки принять равным cosφ =0,85 при активно-индуктивной нагрузке.

Расчет производим в системе MATLAB:

=3,342Мвар

Модель системы

Система моделируется блоком 3 PhaseSourсe. Следует учитывать, что системы напряжением 35, 10, 6 кВ имеют изолированную нейтраль, а нейтраль системы напряжением 110 кВ и выше заземлены. В этой связи обмотка трансформатора, подключенная к трехфазному источнику с номинальным уровнем напряжения 35, 10, 6 кВ, должна быть соединена в треугольник.

Внутреннее сопротивление источника трехфазного напряжения в его настроечной коробке выбирается следующим образом. Активное внутреннее сопротивление источника принимается равным нулю, а индуктивное рассчитывается по выражению

где Uном – номинальное напряжение сети,

- ток трехфазного короткого замыкания в сети, значение которого следует принять равным 50 кА.

Расчет производим в системе MATLAB:

Процедура расчетов на модели системы

Установить трехфазный короткозамыкатель в одной из точек схемы системы, и настроить его на трехфазное кз. Установить в модели измерительные приборы. Установить параметры моделирования в опции Simulation, соответствующие особенностям модели. Запустить модель. Выбрать фазу, ток короткого замыкания в которой имеет наибольшее значение максимального переходного тока (это фаза с начальным значением напряжения в трехфазном источнике равном нулю)..

Расчет тока КЗ в т.1:

Рис. 2 Система электроснабжения в Simulink

Максимального значения переходного (ударного) тока КЗ равно 64.А.

Рис.3 осциллограмма максимального значения переходного (ударного) тока кз

Выделить периодическую и апериодическую составляющие переходного тока, используя специальную программу. Определить графически постоянную времени апериодической составляющей переходного тока

Рис.4 Периодическая и апериодическая тока кз

Расчет тока КЗ в т.2:

Рис. 5 Система электроснабжения в Simulink

Максимального значения переходного (ударного) тока КЗ равно 500.А.

Рис.6 осциллограмма максимального значения переходного (ударного) тока кз

Рис.7 Периодическая и апериодическая тока кз

Рассчитать и построить аппроксимирующую характеристику повторяемости скоростей ветра

Для метеостанции “Б-Гол.” в апреле месяце () фактическая повторяемость скоростей ветра по многолетним данным фактических наблюдений составляет:

, м/с	0-1	2-3	4-5	6-7	8-9	10-11	12-13	14-15	16-17
, м/с	0,5	2,5	4,5	6,5	8,5	10,5	12,5	14,5	16,5
, ‰	224	263	249	152	63	33	13	4	1

где – интервалы градаций скоростей ветра, - средняя скорость в интервале, - повторяемость скоростей ветра в интервале в процентилях.

1) Рассчитать и построить аппроксимирующую характеристику повторяемости скоростей ветра.

2) Определить среднегодовую удельную энергию ветрового потока.

Решение

Задача аппроксимации состоит в том, чтобы гистограмму повторяемости скоростей ветра, являющейся дискретной функцией от скорости ветра, превратить в непрерывную функцию вероятности появления скоростей ветра для любого заданного значения скорости ветра .

Для аппроксимации воспользуемся двухпараметрическим распределением Вейбулла, имеющее следующее выражение:

где – интервал градаций скоростей ветра, – текущая скорость ветра, – параметры распределения Вейбулла.

Для определения параметров уравнения Вейбулла используются следующие расчетные соотношения:

где – коэффициент вариации, подсчитываемый по формуле:

– Гамма-функция – интегральное преобразование, определяемое выражением:

В выражении для коэффициента вариации: – относительный начальный момент второй степени, – число градаций скоростей ветра, при которых фактическая повторяемость больше нуля.

Проведем вычисления:

так как значения заданы в процентилях, то в ходе решения умножаем их на ;

Строим график , задавая значение текущей скорости ветра от 0 до с дискретностью и вычисляя повторяемость при найденных параметрах распределения Вейбулла.

Для определения среднегодовой удельной энергии ветрового потока воспользуемся следующим выражением:

где кг/м² – плотность воздуха, – число часов в году.

3 Переходные процессы

Рассчитать переходные процессы в линейной электрической цепи постоянного тока, представленной на рисунке, вызванные включением коммутационного аппарата (выключателя).

Данные цепи:

Определить:

Решение

Переходный процесс рассчитывается с использованием программы Simulink и ее расширения SimPowerSystemсистемы MatLab. Для выполнения расчета следует:

1) набрать схему электрической цепи:

2) установить осциллограф в цепи, ток и напряжение которых необходимо определить:

3) задать значения параметров элементов:

4) обработать осциллограммы переходных процессов:

Зададим время симуляции с 0 до 0,05 секунд, а время включения выключателя установим на 0,02

5) определить приближенно время переходного процесса:

из осциллограммы приблизительно можно назвать время переходного процесса – от 0,02 до 0,022 с., т.е. 0,002 с. после включения выключателя.

Заключение

Использование системы MATLAB показало, что расчеты и построения графиков в ней намного проще и удобней, чем если мы введем расчет вручную.

В первом разделе нашей курсовой работы достаточно рассчитать необходимые данные для ввода в программу и в результате мы получаем точные графики токов короткого замыкания. С помощью которых уже легко вычислить все необходимые нам значения. К примеру такие как ударная сила тока, апериодическая и периодическая составляющие тока короткого замыкания.

Во втором разделе строили аппроксимирующую характеристику повторяемости скоростей ветра. С помощью нее мы получили среднегодовую удельную энергию ветра. Этот расчет показывает какого будет использования ветроэнергетики в данном районе, стоит ли там устанавливать ветро-установку.

Овладение основным приемам работы с программой позволяет нам резко сократить затраты времени на такой рутинный элемент учебной работы, как построение графиков по результатам вычислений и экспериментов при выполнении расчетных заданий и отчетов.

Библиографическийсписок

1. MATLAB в электроэнергетике:учеб. пособие /М.А. Новожилов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. – 208 с.
2. Новгородцев, А.Б. Расчет электрических цепей в MATLAB| Текст |: Учебный курс. А.Б. Новгородцев. – СПб.: Питер, 2004. – 250 с.: ил. ISBN 5-94723-699-0
3. Дьяконов, В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5/. Основы применения | Текст |: Полное руководство пользователя. В.П. Дьяконов. М.: СОЛОН-Пресс. - 2002. - 768 с. ISBN 5-98003-007-7
4. Мартынов Н.Н. Введение в MATLAB.-М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2002 – 352 с.
5. Федоренков А.П. Кимаев А.М. AutoCAD 2002: практический курс.- М.; Издательство “Десс Ком”, 2002. -576 с., ил.

Новые информационные технологии 📙 Курсовая → 🆔 143013