Моделирование энергетических систем

Введенние в моделирование энергетических систем

Введение

Этот курс посвящен моделированию трехфазных энергетических систем с помощью библиотеки Физическое моделирование (раздел Электричество) платформы Engee.

Энергетическая система – электрическая сеть, которая включает в себя источник, систему распределения и потребителей электрической энергии. Энергетическая система может иметь сотни миллионов потребителей и охватывать целые страны. Но даже одиночный электромобиль тоже является энергетической системой. Он имеет источник электроэнергии, систему распределения и нагрузку.

Инженеры используют различные математические методы для моделирования, проектирования и анализа энергетических систем. Однако с ростом сложности системы или при необходимости использования более реалистичной физики проводить точные расчеты становится практически невозможно. В этом случае на помощь приходит моделирование. С помощью стандартных блоков библиотеки Физическое моделирование можно построить мультидоменные модели с любым необходимым уровнем детализации. Вы легко можете исследовать влияние параметров модели на поведение системы.

В этом курсе вы научитесь моделировать энергетические системы на примере микросети. Используя блоки, которые представляют собой компоненты энергетической системы, вы построите систему, использующую популярный алгоритм плавного регулирования скорости. Используя приложение Инспектор данных, вы исследуете, как изменение параметров этого алгоритма влияет на поведение системы.

Микросети

Словосочетание «энергетические системы» может вызвать ассоциации с крупномасштабными сетями, состоящими из электростанций, линий электропередачи, подстанций и т.д. Однако все, что имеет источник электроэнергии, который распределяется по нагрузкам, является энергетической системой. В этом курсе вы узнаете, как моделировать и анализировать энергетические системы путем создания простой микросети.

Микросеть – это сеть, которая использует распределенные энергетические ресурсы, такие как солнечные батареи, ветряные турбины и дизельные генераторы, для выработки электроэнергии. Микросети могут быть подключены к традиционной электросети или работать независимо в автономном режиме (временно или постоянно).

Микросеть, используемая в этом курсе, будет состоять из двух дизельных генераторов мощностью 5 МВА и и набора нагрузок, имитирующих промышленное и жилое потребление.

В следующем упражнении вы познакомитесь с несколькими блоками, которые вы будете использовать в этом курсе, изучая модель синхронного генератора с разомкнутой системой управления. Позже в ходе курса вы самостоятельно создадите аналогичную модель и затем интегрируете ее в свою микросеть.

Практическая часть

Рассмотрим модель простого синхронного генератора с разомкнутой системой управления. Блок Synchronous Machine Salient Pole моделирует явнополюсный синхронный генератор. Генератор приводится в действие идеализированными входами и подключен к нагрузке мощностью 2 МВт.

К концу этого курса вы создадите подобную модель, замкнете управляющий контур и интегрируете модель в микросеть, содержащую различные источники и нагрузки.

✏️Задание 1

1. Откройте модель Модель синхронного генератора_ Начало.engee.

2. Подключите блок Synchronous Machine Measurement (Измеритель синхронной машины) к выходному порту O блока Synchronous Machine Salient Pole. Он находится в библиотеке Физическое моделирование -> Электричество -> Электрические машины -> Синхронные.

3. В окне настроек этого блока задайте значение параметра Output (выходной сигнал) равным Real power (действительная мощность).

4. Подключите блок Termionator к выходу блока Synchronous Machine Measurement. Залогируйте выходной сигнал.

5. Запустите модель и постройте график зависимости мощности синхронной машины от времени.

Решение

Модель:

График результатов моделирования:

✏️Задание 2

В этой модели время моделирования задано равным 8 с. Частота электрического тока составляет 50 Гц.

Выходит ли мощность генератора на постоянное значение с течением времени? Чтобы выяснить ответ на этот вопрос, вы можете выбрать более длительное время моделирования:

1. Задайте время время моделирования равным 50 c.

2. Снова запустите модель и постройте график зависимости мощности синхронной машины от времени.

Решение

График результатов моделирования:

Тест для получения сертификата

Если вы впервые проходите тестирование на платформе Этюд по ссылке из Engee, то, нажав на ссылку ниже, вы увидите следующее диалоговое окно:

Нажмите на кнопку Предоставить, чтобы авторизоваться на платформе Этюд с данными вашего профиля Engee ID.

Если вы раньше уже проходили тестирование по ссылке из Engee, то ваша авторизация выполнится автоматически и тестирование начнется сразу же после нажатия на ссылку.

Пройти тест по разделу >>