Перспективы применения программного обеспечения PSCAD для моделирования процессов в электроэнергетических системах и сетях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перспективы применения программного обеспечения PSCAD для моделирования процессов в электроэнергетических системах и сетях

Кошеков К.Т., Пукема О.Н.

СКГУ им. М. Козыбаева

В настоящее время одной из важнейших задач образовательного процесса является приобретение новых и совершенствование приобретённых практических компетенций по специальности « Электроэнергетика» посредством использования различного рода программных обеспечений для моделирования электроэнергетических систем. Существуют различные программы по программированию электроэнергетических сетей и систем. Каждая программа имеет свои преимущества и недостатки, однако, одной из наиболее перспективных в данном направлении является программа PSCAD. Главной особенностью данной программы является не только моделирование, но и имитация, исследование, визуализация (рисунок 1)электроэнергетических процессов в сетях и системах.

Рисунок 1. Визуализация измерения выходных гармоник трехфазной сети с трансформатором

PSCAD является быстродействующим, точным и удобным инструментом для моделирования работы энергосистем и электрооборудования при их проектировании, моделировании, имитации, анализе и оптимизации процессов в системах и сетях с целью достижения высокой технической и экономической эффективности. PSCAD с модулем моделирования переходных процессов EMTDC™ предоставляет широкий выбор инструментов и огромную библиотеку( рисунок 2) элементов для глубокого анализа работы энергооборудования и электроэнергетических систем и сетей.

Рисунок 2. Фрагмент элементов PSCAD

программирование электроэнергетический сеть модель

Рассмотрим основные функции PSCAD

1) Выбор средств моделирования. Действительна в широком диапазоне частот. Подробная модель систем управления и точные передаточные функции. Исследование гармоник. Моделирование переходных перенапряжений, ударов молнии другое. Основана на решение дифференциальных уравнений во временной области стран.

2) Визуальное построение моделей. Построение модели осуществляется максимально наглядно (рисунок1). Она оформляется в графическом виде как привычная электрическая схема. Характеристики и свойства каждого элемента модели задаются в виде табличных данных (рисунок 3). Готовая модель удобна для анализа и проверки.

Рисунок 3. Таблица свойств и характеристик электрической системы

3) Послойная структура модели. Для удобства работы и наглядности, модель может быть многослойной (рисунок 4): на главном слое сложные объекты представлены в виде укрупненных объектов, входя в которые можно увидеть детальное строение объекта.

Рисунок 4. Многослойная модель турбин

4) Библиотека компонентов содержит около 300 компонентов (рисунок 2)

Например:

*Пассивные элементы

*Источники электроэнергии

*Выключатели

*Силовая электроника

*Трансформаторы

*Электрические машины

*ВЛ и КЛ

*Измерители

*Релейная защита

*Экспорт и импорт данных

*Логические функции

*Фильтры

*пр.

Приоритеты данной программы:

1) Пользователи имеют возможность создавать в PSCAD собственные элементы и возможные модели энергосистем и сетей. Элементы могут быть представлены с собственным алгоритмом работы, описанным на языке данной программы.

2) Наглядность PSCAD обеспечивается за счет совмещения на рабочем поле схемы модели, элементов управления ею и элементов отображения результатов моделирования, а также таблиц с свойствами и характеристиками модели. В процессе моделирования имеется возможность воздействия на модель и наблюдения за ее реакцией.

3) Элементы задания аварийных ситуаций, в которых используются специальные элементы для задания вида и места повреждения энергосистемы. При данных ситуациях можно смоделировать возникновение короткого замыкания, обрыва линий и других аварий.

4) Многогранное исследования работы реального оборудования на основании спроектированной модели в условиях, максимально электрически близких к тем, которые имеют место в действующих энергосистемах.

5) Моделирование устройств с элементами силовой электроники и систем, в составе которых имеются эти устройства.

6) Возможность разработки и отладки алгоритмов действия устройств управления, регулирования и защиты.

7) Возможность создания масштабных моделей сетей с расчетом распределения потоков энергии. Определение технической и экономической эффективности.

8) Моделирование быстродействующих процессов, таких как удары молнии; пробой изоляции изоляторов; восстановление прочности промежутка в дугогасительной камере.

Данная программа имеет огромный спектр применения. PSCAD применяется для моделирования больших энергосистем, исследования традиционных систем переменного тока, моделирование железнодорожного транспорта, проверка работы релейной защиты и автоматики, моделирование электропривода постоянного тока, моделирование сбоя в АЭС, моделирование линий, исследование прочности изоляции, решение задач оптимизации и экономической эффективности в электроэнергетике, исследование сетей с нетрадиционными источниками энергии.

Применение PSCAD актуально наряду с применением в производстве при обучении студентов. В данном случае необходимо выделить основные достоинства данного программного обеспечения: повышение эффективности занятий, занятия становятся более наглядными и интенсивными, усиливается связь теоритических знаний студентов с практикой; универсальность дает возможность использования студентами возможностей PSCAD различных электротехнических и энергетических специальностей при изучении различных учебных дисциплин; методическая поддержка при внедрении PSCAD в учебный процесс, демонстрация переходных процессов в энергосистемах, наблюдение изменения выходных параметров при внешних или внутренних воздействиях на системы и сети, другими словами, анализ поведения изучаемого электрообрудования, выполнение лабораторных занятий.

Важной составляющей, которую выделили авторы при анализе программных возможностей PSCAD, является выполнение расчетов и исследований при курсовом и дипломном проектировании. При данных видах проектирования с учетом «человеческого фактора», являющегося возможным источником ошибок и неточностей, студент может скорректировать эти недостатки с помощью того, что программа PSCAD является экспертом при моделировании и способна, соответственно, выявлять все недостатки, проверять правильность выбранных исходных данных и достоверность полученной выходной величины. Вся совокупность возможностей спроектированной модели в программе позволяет повышать технический эффект и технологичность производства в созданных условиях и проверку целесообразности ее применения в реальных условиях.

Литература

1. Каргиев В.М. Ветроэнергетика. Алматы: изд. ИнтерсоларцентрА, 2001.

2. Родионов В. Г. Энергетика. Проблемы настоящего и возможности будущего. Москва: Энас, 2010.

Размещено на Allbest.ur