Тема проекта Использование MTLB для решения задач в электроэнергетике Исходные данные Технические дан
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Министерство образования и науки Российской Федерации
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЗАДАНИЕ
НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (КУРСОВУЮ РАБОТУ)
По курсу «Новые информационные технологии в энергетике»
Студенту __Моисееву И.Д._______________________________________
(фамилия, инициалы)
Тема проекта «Использование MATLAB для решения задач в электроэнергетике»
Исходные данные _ Технические данные трансформатора:Тип: ТДНС-10000/35; Мощность: 10 МВА; Напряжение обмоток: ВН –36.75кВ, НН – 6.3кВ; Uk – 8 %; ΔPкз -65 кВт; I0 – 0.8 %.
Расстояние линии примем: 50км. Удельное сопротивление линии: .
Переходные процессы: данные цепи:
Рекомендуемая литература MATLAB в электроэнергетике:учеб. пособие /М.А. Новожилов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. – 208 с.
Графическая часть на ______________ листах.
Дата выдачи задания “______” __________________________20 г.
Дата представления проекта руководителю “______” ___________20 г.
Руководитель курсового проектирования (курсовой работы) Пионкевич В.А
(ФИО. Подпись)
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1 Расчет токов короткого замыкания 4
1.1 Расчет параметров модели воздушной ЛЭП 4
1.2 Расчет параметров модели трансформатора 6
1.3 Параметры модели нагрузки 7
1.4 Модель системы 7
1.5 Процедура расчетов на модели системы 8
2 Рассчитать и построить аппроксимирующую характеристику повторяемости скоростей ветра 12
3 Переходные процессы 15
Заключение 17
Библиографическийсписок 18
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.
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.
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. В третьем разделе мы производили расчет в линейных электрических цепях постоянного тока.
- 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.
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:
FЭК
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 Fэк 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; Fпр – 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.
Вычисляем данные в системе MATLAB
Исходные данные:
|
№ |
Тип |
Мощность, МВА |
Напряжение обмоток, кВ |
Uк,% |
Ркз,кВт |
I0,% |
|
|
ВН |
НН |
||||||
|
7 |
ТДН- 10000/35 |
10 |
36,75 |
6,3 |
8 |
65 |
0,8 |
Расстояние линии примем: 50км.
Удельное сопротивление линии:
Индуктивное сопротивление линии согласно ВН тр-ра (36,75.кВ):
Вычисляем номинальный ток по линии:
Вычисляем сечение провода
Выбираем марку провода АС-150
Вычисляем активное сопротивление линии:
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 ∆Pкз, ∆Pxx, Sн задается в МВА, Uн в кВ.
В двух обмоточном трансформаторе сопротивление первичной обмотки близко к приведенному сопротивлению вторичной обмотки, т.е. = ,
Вычисляем данные в системе MATLAB
По каталожным данным ∆Pxx = 10 КВт, за базовое напряжение принимаем U.
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.
Вычисляем данные в системе MATLAB
Модель системы
Система моделируется блоком 3 PhaseSourсe. Следует учитывать, что системы напряжением 35, 10, 6 кВ имеют изолированную нейтраль. В этой связи обмотка трансформатора, подключенная к трехфазному источнику с номинальным уровнем напряжения 35, 10, 6 кВ, должна быть соединена в треугольник.
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.
Вычисляем данные в системе MATLAB
Процедура расцета в на модели системы
Установить трехфазный короткозамыкатель в одной из точек схемы системы, и настроить его на трехфазное КЗ, время короткого замыкания выбираем от 0,02 до 0,04 с. 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:
Короткое замыкание в точке К1
Периодическая и апериодическая тока КЗ в т.2:
Определим графически постоянную времени апериодической составляющей переходного тока: из графиков видно что время до установившегося режима КЗ равно 0,17 с. т.е от 0,1 до 0,27с.
Максимального значения переходного (ударного) тока КЗ равно 1603 А.
Расчет тока КЗ в т.2:
Короткое замыкание в точке К2
Периодическая и апериодическая тока КЗ в т.2:
Определим графически постоянную времени апериодической составляющей переходного тока: из графиков видно что время до установившегося режима КЗ равно 0,32 с. т.е от 0,1 до 0,42с.
Максимального значения переходного (ударного) тока КЗ равно 2737 А.
- Рассчитать и построить аппроксимирующую характеристику повторяемости скоростей ветра
Рассчитать и построить аппроксимирующую характеристику повто-
ряемости скоростей ветра по многолетним данным фактических наблюде-
ний.
Для метеостанции “Узур-май.” в марте 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 |
|
, ‰ |
180 |
395 |
227 |
106 |
60 |
23 |
6 |
1 |
1 |
где – интервалы градаций скоростей ветра, - средняя скорость в интервале, - повторяемость скоростей ветра в интервале в процентилях (тысячных процентах). Средняя скорость в течение периода наблюдений
Где z- градаций скоростей ветра в исходных данных.
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:
Программа аппроксимации фактической повторяемости распределением Вейбулла
v=[0.5 2.5 4.5 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5 16.5]
t=[180 395 227 106 60 23 6 1 1]
a=v*(t')*0.001
b=(v,^2)*(t')*0.001
m=b/(a^2)
Cv=sqrt(m-1)
gamma=1/Cv
GF=gamma*(1+1/gamma)
beta=a/GF
1.5064;
Строим график , задавая значение текущей скорости ветра от 0 до с дискретностью и вычисляя повторяемость при найденных параметрах распределения Вейбулла.
v=0:0.5:17; t=(2/beta)*((v/beta).^(gamma)).*exp(-(v/beta).^gamma)*100
plot(v,t); grid on;
Для определения среднегодовой удельной энергии ветрового потока воспользуемся следующим выражением:
где кг/м2 – плотность воздуха, – число часов в году.
Вычисление годовой удельной энергии ветрового потока
v=[0.5 2.5 4.5 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5 16.5]
t=[180 395 227 106 60 23 6 1 1]
A=(v.^3)*(t')*0.001
A = 4.6113
W=A*0.5*1.22*8760
W = 2.4641e+004
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 SimPowerSystem системы MatLab. Для выполнения расчета следует:
- набрать схему электрической цепи:
2) обработать осциллограммы переходных процессов:
Зададим время симуляции с 0 до 0,05 секунд, а время включения выключателя установим на 0,02
3) определить приближенно время переходного процесса:
из осциллограммы приблизительно можно назвать время переходного процесса – от 0,02 до 0,0238 с., т.е. 0,0038 с. после включения выключателя.
Заключение
В ходе изучения этой дисциплины мы ознакомились с основами построения системы MATLAB. MATLAB — одна из систем автоматизации математических расчетов, построенная на расширенном представлении и применении матричных операций и применима для практических расчетов в любой области науки и техники, в том числе в электроэнергетике.
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 для построения аппроксимирующей характеристики повторяемости скоростей ветра использовалась графическая составляющая MATLAB.
В третьем разделе мы производили расчет в линейных электрических цепях постоянного тока.
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
- MATLAB в электроэнергетике:учеб. пособие /М.А. Новожилов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. – 208 с.
- 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
- 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
- Мартынов Н.Н. Введение в MATLAB.-М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2002 – 352 с.
- Федоренков А.П. Кимаев А.М. AutoCAD 2002: практический курс.- М.; Издательство “Десс Ком”, 2002. -576 с., ил.
2. Понятие о конституции
3. Изумрудная скрижаль около 3000 г
4. Покровський собор у Харкові 1689 Іллінська церква в Києві 1692 Всехсвятська надбрамна в КиєвоПечерській ла
5. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Харків ~ Ди
6. Азбука ~ первая книга моя
7. Вариант 3 1 ЭКГпризнаком трепетания предсердий с правильным проведением считается- А
8. 2004 N 305 3052005п від 20
9. Курсовая работа- Предпосылки аудита и его задачи в рыночной экономике
10. В организации вам также могут предложить специальные бланки в которых могут быть предусмотрены вопросы на
11. Терапия (кардиомониторинг)
12. тема номера кишечноинфекционные заболевания Ротавирусная инфекция 2 инфекционно
13. Во время беременности все органы функционируют нормально но с повышенной нагрузкой
14. Безопасность жизнедеятельности Курс лекций по
15. Знайди у слові зайву букву- Jyuly o b y c d r.html
16. Режим санации
17. .Вопрос 1.Промышленное освещение ~ чрезвычайно важный этап оснащения любого производства так как именно оно.
18. тематика специальность Информационные системы и технологии Понятие матрицы типы матриц
19. . Сутність види та форми МЕД 2.
20. Норвежский язык