Моделювання перехідних електромагнітних процесів у лінії електропередачі в режимах короткого замикання та неробочого ходу
DOI:
https://doi.org/10.31734/agroengineering2022.26.094Ключові слова:
перехідні електромагнітні процеси, довга лінія, математична модель, принцип Гамільтона – Остроградського, варіаційні підходиАнотація
У статті здійснено аналіз наукових публікацій, які стосуються математичного моделювання перехідних електромагнітних процесів у довгих лініях електропередачі. Аналіз показав, що сьогодні не існує єдино прийнятих підходів до дослідження згаданих процесів, натомість існує велика кількість методів і засобів для їх відтворення, які ґрунтуються на спрощених підходах. Зокрема, дослідники використовують заступні електричні схеми, при цьому втрачаючи саму суть фізичних процесів, а також використовують рівняння довгої лінії без урахування активних опорів та провідностей лінії, що може призвести до неточних результатів.
На основі теорії електромагнітного поля та варіаційних підходів, з використанням модифікованого принципу Гамільтона – Остроградського, побудовано математичну модель електротехнічної системи пересилання енергії, яка складається зі силового трансформатора та довгої лінії електропередачі надвисокої напруги, що розглядаються у симетричних режимах. Запропоновано для розв’язання диференціального рівняння довгої лінії з частинними похідними використовувати крайові умови другого роду (умови Неймана). Здійснено пошук напруг у фіктивних вузлах на початку та в кінці лінії електропередачі для режиму короткого замикання і неробочого ходу лінії. На підґрунті розробленої математичної моделі написано програмний код алгоритмічною мовою програмування Visual Fortran, за допомогою якого проаналізовано перехідні електромагнітні процеси під час вмикання лінії в режимі неробочого ходу та віддаленого короткого замикання в кінці лінії електропередачі. Представлено результати комп’ютерної симуляції перехідних електромагнітних процесів у вигляді рисунків, які аналізуються.
Посилання
Chaban, A. V. (2015). Pryntsyp Hamiltona-Ostrohradskoho v elektromekhanichnykh systemakh. Lviv: Vyd-vo Tarasa Soroky.
Czaban, A., Lis, M., Klatow, K., Patro, M., & Gastolek, A. (2017). Model matematyczny układu energetycznego składającego się z transformatora mocy, linii długiej oraz obciążenia RLC. Przeglad Elektrotechniczny, 1, 133-136.
Czaban, A., Szafraniec, A., & Levoniuk, V. (2019). Mathematical modelling of transient processes in power systems considering effect of high-voltage circuit breakers. Przeglad Elektrotechniczny, 1, 49-52.
Kyryk, V. V. (2014). Elektrychni merezhi ta systemy. Kyiv: NTUU «KPI».
Levoniuk, V. (2019). Matematychne modeliuvannia perekhidnykh elektromahnitnykh protsesiv u mostovii systemi vypriamlennia tryfaznoho zminnoho strumu na osnovi variatsiinykh pidkhodiv. Visnyk Lvivskoho natsionalnoho ahrarnoho universytetu. Ahroinzhenerni doslidzhennia, 23, 67-74.
Levoniuk, V. R. (2019). Metody ta zasoby analizu komutatsiinykh perekhidnykh protsesiv u liniiakh elektroperedachi nadvysokoi napruhy na osnovi variatsiinykh pidkhodiv. (Dys. kand. tekhn. nauk.). Lvivskyi natsionalnyi ahrarnyi universytet, Lviv.
Nayir, A. (2013). Simulation of transient processes on overvoltage in electric transmission lines using ATP-EMTP. Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, 5, 1553-1556.
Nobre, D. M., Boaventura, W. C., & Neves, W. L. (2005). Phase-Domain Network Equivalents for Electromagnetic Transient Studies. In International Conference on Power Systems Transients, Materials of the conference. Montreal.
Rudevich, N. V. (2013). Matematychna model linii elektroperedach v faznykh koordynatakh dlia doslidzhennia elektromahnitnykh perekhidnykh protsesiv. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu KhPI. Enerhetyka: nadiinist ta enerhoefektyvnist, № 59, 117-123.
Soares, A., Schroeder, M. A. O., & Visacro, S. (2005). Transient voltages in transmission lines caused by direct lightning strikes. IEEE Transactions on Power Delivery, 20(2), 1447-1452.
