Технические науки/5.Энергетика.
Панєнко О. М.
Національний технічний
університет України "Київський політехнічний інститут"
ІМІТАЦІЯ
ВИМІРЮВАНЬ РЕЖИМНИХ ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ МОДЕЛЕЙ ІДЕНТИФІКАЦІЇ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Постановка проблеми. Відмінною особливістю параметричної ідентифікації
силових трансформаторів без виведення з експлуатації є погана обумовленість
систем рівнянь використовуваних моделей при реальних значеннях параметрів і
змінних, що викликає необхідність регулярізаційних процедур та оптимізації
структури моделей [1].
Для
вирішення зазначених завдань необхідно оцінювати якісні характеристики
пропонованих до використання моделей, в першу чергу, значення складових похибки
моделі і чутливість до можливих паразитних змін (похибок вимірювань)
вхідних величин. Проводити оцінки необхідно при параметрах і вхідних величинах
наближених до значень, що спостерігаються в експлуатації, але отримувати
значення вхідних величин в експериментах на реальних об'єктах або фізичних
моделях дорого і потребує великих витрат праці.
Шлях розв’язання
цієї ситуації - розробка математичної моделі,
що дозволяє імітувати значення результатів вимірювання режимних параметрів
(напруги, струми, кути зсуву фаз первинних і вторинних обмоток) для конкретного
типу трансформатора, що працює в певному режимі, типовому для його нормальної
експлуатації.
Опис моделі. Вхідними змінними представленої моделі обрані
енергетичні характеристики режиму роботи, передбачувані значення яких в
експлуатаційних режимах добре відомі: модуль потужності (S2) і коефіцієнт потужності cos(j2) з
боку навантаження. Параметри моделі: характеристики обмоток кожної фази R1, R2, L1,
L2, M , які приблизно визначаються на підставі паспортних даних трансформатора,
що моделюється [2]:
, 
,
,
,
,
,
де: Un, Sn, k, Pхх, Pk, Ixx*, uk*-
паспортні значення відповідно: номінальної напруги обмотки ВН, номінальної потужності,
коефіцієнта трансформації, втрат холостого ходу і короткого замикання, струму
холостого ходу, напруги короткого замикання.
Зв'язок
напруг і струмів первинної (
,
), вторинної (
,
) обмоток і характеристик обмоток у кожному досліді для кожної фази описується повною
системою рівнянь загальної теорії трансформаторів:
(1)
Для зв'язку з параметрами навантаження
використовувалася зовнішня характеристика трансформатора (зв'язок зміни напруги
на обмотці з боку навантаження U2
зі струмом навантаження, в режимі близькому до номінального навантаження):
,
(2)
де S2*, U2* відносні (у частках
номінальних) значення потужності, і напруги вторинної обмотки.
Режим роботи трансформатора
задається поточними значеннями потужності
S2* і cos(j2) з
боку навантаження. Спільний розв’язок (1) і (2) дозволяє визначити шукані
напруги і струми (
,
,
,
) обмоток із заданими характеристиками (R1, R2, L1,
L2, M) що відповідають трансформатору із заданими паспортними даними.
Для імітації похибки
вимірювання у значення амплітуд і кутів фаз можуть вноситися спотворення,
розподілені за заданим законом. Отримані в такий спосіб значення розглядаються
як результати досліду вимірювання режимних параметрів трансформатора під
навантаженням.
Тестування моделі. При
тестових модельних розрахунках (моделювалися трансформатори з значною різницею
потужності та номінальної напруги: ТРДН 63МВА 110кВ і ТДЦ 400МВА 330кВ)
потужність навантаження змінювалася в межах 1-0,65 від номінальної і cos(j) у межах
0,95-0,6. Зміни вихідних параметрів у відносних одиницях ( для амплітуд, щодо номінальних
значень відповідної обмотки) мало залежали від типу трансформатора. Зазначеному
діапазону змін модуля потужності і коефіцієнта потужності відповідали такі
зміни режимних параметрів: значення амплітуди U1 відрізнялися від номінального на 0,1-0,5%; U2 на 4-7% від номінального;
струми I1 і I2 змінювалися в межах від
67% до 111% номінального значення. Найбільші зміни зсуву фаз спостерігалися між
напругами U1 і U2 - в межах 0.045-0.1
ел.град.
Література:
1. П.А Бутырин., М.Е.
Алпатов. К созданию аналитической теории трансформаторов // Известия РАН,
Энергетика.- 2002, №2.- С. 44-53.
2. А.В.
Иванов-Смоленский. Электрические машины. Т1.- М.:МЭИ, 2006. -652с.