Материал: Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. труды Всероссийской студенческой научно-технической конференции. Шелякин В.П
УДК 621.311
Ю.А. Лобанова, С.А. Горемыкин, Т.Л. Сазонова
ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Рассматривается построение полной математической модели переходных процессов в электроэнергетических системах.
Ключевые слова: статор, электроэнергетическая система, преобразование Парка-Горева.
Модель электрической системы включает в себя уравнения: переходного процесса электрических машин, законов Ома и Кирхгофа , систем управления. Уравнение переходного процесса в фазовых координатах содержит зависимость коэффициентов самоиндукции и взаимоиндукции контуров фазы статора, взаимной индукции контуров ротора и и фазы статора.. Эти коэффициенты являются периодическими по отношению к углу, но во время переходных процессов они являются непериодическими функциями времени, если только скорость вращения ротора машины остается неизменной. Устранение периодического коэффициента достигается преобразованием Парка-Горева, с помощью которого запись переходных процессов принимает более простую форму
Уравнения переходных процессов синхронной машины с демпферными контурами на роторе:
где U1=
T;
I1 = 
T;
Ψ1 = 
;
R1 = diag
;
91
|
|
|
0 0 0 |
0 0 0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0 0 0 –ω 0 0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
NI = |
0 0 0 |
0 0 0 |
; |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
0 ω 0 |
0 0 0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0 0 0 |
0 0 0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0 0 0 |
0 0 0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lf |
|
f |
|
|
|
fg |
0 |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
Ld |
|
g |
0 |
0 |
0 |
|
|||||
LI = |
fg |
|
g |
Lg |
0 |
0 0 |
. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
0 |
|
Lq |
|
h |
0 |
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
0 |
|
|
h Lh |
0 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Переходные процессы асинхронной машин можно записать для их оценки при отнесении их к координатным осям, вращающимся с произвольной скоростью ωк:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где U1= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
T; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ψ1I = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1I = diag |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
0 –ωk |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
ωk |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
||||
|
|
|
NII = |
0 0 0 ω- ωk 0 0 |
|
; |
||||||||||
|
0 |
0 |
ωk-ω |
0 |
0 |
0 |
|
|
||||||||
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|||||||
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
92 |
|
|
|
|
|
|
Lf |
|
f |
|
|
fg |
0 |
0 |
0 |
|||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
Ld |
|
g |
0 |
0 |
0 |
||||
LII = |
|
fg |
|
|
|
g Lg |
0 |
0 0 ; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
0 |
|
Lq |
|
h |
0 |
|
|
0 |
|
0 |
|
|
0 |
|
|
h Lh |
0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
Lc0 |
|||
|
|
|
|
|||||||||
Запишем уравнения по основным законам электротехники в виде :
u1d |
– |
u2d |
|
– |
r |
id |
–LI |
|
+ |
|
= |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u10 – u20 – r i0 –L0
= 
,
где LI, L0 –коэффициенты индукции токов.
Уравнение, составленные для всех элементов энергетической системы, может быть объединено выражением закона Кирхгофа, а также уравнением связи системы координат. Эти выражения должны дополняться связью между системой управления возбуждением и главным двигателем генератора. В общем случае выражение системы управления возбуждением может быть записано в виде:
uf = φв(u, i, ω, 
).
Уравнение регулирования первичных двигателей
ТТ = φт(ω,
Рr , Рпер ).
Выше составленные уравнения для в энергетической системы полную математическую модель.
Литература
1.Рудницкий М.П., Шемпелев В.А. Принципы построения консервативных моделей в задачах качественного исследования динамики электроэнергетических систем / УГТУ-УПИ: Екатеринбург, 1993. 15 с.
Воронежский государственный технический университет
93
УДК 62-503.55
И.И. Трофимов, А.В. Андреевский
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
В данной работе рассматриваются области применения ИИ, а также уровни внедрения в процесс планирования электрических сетей.
Ключевые слова: искусственный интеллект, нейросети, таксономия Блума, Python, машинное обучение, планирование электрических сетей.
Под искусственным интеллектом понимают интеллект, проявляемый машинами и программным обеспечением. Благодаря ИИ техника начинает понимать естественный язык, обучатся, рассуждать, оценивать и принимать решения. Технология искусственного интеллекта (ИИ) впервые упомянута в 1956 году Джоном Маккарти на конференции в Дартмутском университете. С тех пор подходы и направления развития в этой сфере претерпели некоторые изменения. В наше время благодаря научно-техническому прогрессу и развитию технической базы вычислительной техники человечество стало чаще обращаться к технологиям искусственного интеллекта. В некоторых сферах жизни ИИ стал практически обыденностью, например, в современном телефоне как минимум 2 приложения с внедренными в них системами ИИ. Согласно данным сайта «Criteo» ИИ внедрен в такие сервисы: навигация (приложение «Waze»), поисковая система (сервисы Google используют нейросети для помощи пользователям), электронная почта (тот же самый Google используют ИИ для обнаружения спама и сортировке всех сообщений). В нашей статье затрагивается тема использования искусственного интеллекта в проектных работах, например для электроснабжения.
Традиционные машины и программы используют алгоритмы, заранее прописанные программистами. Пошаговое выполнение инструкций машиной приводит к нужным результатам. Машинное обучение - это область информатики, цель которой - позволить компьютерам обучаться без явного программирования правил. Основы лежат в базах данных и механизмах логических выводов. Существует несколько методов для работы с ИИ: поиск информации, собранной в графы или деревья; дедуктивные и индуктивные рассуждения, используемые для определения ложности или истинности утверждений; серия инструкций «если» - правило (системы с такими методами работы
94
называют экспертными); существует и метод математической теории вероятности и статистики; другие знания называют фреймами и сценариями, включающими в себя типов знаний.
Сегодня многие разработки ИИ, а также исследования в этой сфере основываются на создании нейронных сетей или искусственных нейронных сетей (ИНС). Эти сети имитируют строение человеческого мозга, состоят из искусственных нейронов, которые отвечают за мышление и обучение. Каждый нейрон является узлом сложной взаимосвязи, которая связывает многие нейроны с другими посредством синапсов. ИНС имитирует эту сеть. Каждый узел имеет несколько взвешенных входов, а также выход и установку порога. Представим типичную схему ИНС (рисунок ), которая состоит из трех слоев — входной слой, скрытый (обрабатывающий или обучающий слой) и выходной слой.
Рисунок. Схема ИНС
На самом базовом уровне нейрон принимает один или несколько входов и генерирует. Например, наши глаза генерируют входной сигнал для нейронов в нашем мозге и передают его другим нейронам, пока другие генерируют выходной сигнал для идентификации отдельных букв и затем смысла текста, который вы читаете. Исследовательское сообщество ИИ стремится учиться у человеческого мозга и преобразовывать эти знания для разработки ИНС.
Планирование электрических сетей - это и творческая составляющая работы инженера, и научная. Творчество заключается в учете законов планирования, исторических правил, географических
95