hrvatski

Modeliranje elektromagnetskih pojava u elektroenergetskom sustavu tehnikom konačnih elemenata

U ovom radu je postavljena teorijska podloga i načinjen kompjutorski program kojim je uspješno prikazana primjena tehnike konačnih elemenata za harmonijsku i tranzijentnu analizu strujnih krugova, kao i za analizu stacionarnih i tranzijentnih pojava u elektroenergetskom sustavu. Prema saznanju, iz dostupne literature, ovdje je prikazana sasvim nova metoda za analizu tranzijentnih pojava u elektroenergetskom sustavu. U 2. poglavlju je predstavljen jednostavan i pouzdan algoritam za analizu kako harmonijskih, tako i tranzijentnih električnih strujnih krugova. Predstavljeni numerički algoritam je baziran na tehnici konačnih elemenata, pri čemu se koristiti logika rješavanja analogna rješavanju polja u kontinuumu. U terminologiji tehnike konačnih elemenata, svaka grana strujnog kruga se promatrala kao konačni element sa dva lokalna čvora. Na konkretnom primjeru linearnog strujnog kruga prikazana je mogućnost tranzijentne analize linearnog strujnog kruga. Dobiveni numerički rezultati se odlično slažu s analitičkim rješenjem, što nam potvrđuje točnost predloženog algoritma. U 3. poglavlju je prikazan algoritam za proračun kratkih spojeva u elektroenergetskom sustavu tehnikom konačnih elemenata. Elementi elektroenergetskog sustava su modelirani na bazi matematičkih modela koji su prirodni za stacionarnu analizu kratkih spojeva u elektroenergetskom sustavu. Za svaki tip konačnog elementa je izveden lokalni sustav jednadžbi koji služi za asembliranje konačnog elementa s ostatkom mreže. Na primjeru jednopolnog kratkog spoja u mreži, metoda konačnih elemenata je testirana s metodom simetričnih komponenti. Bitno je naglasiti uočenu jednostavnost i općenitost u izradi programskog paketa tehnikom konačnih elemenata u odnosu na simetrične komponente. Pomoću konačnih elemenata je moguće jednostavno rješavati i mnogo kompliciranije probleme, što nije slučaj s metodom simetričnih komponenti. U 4. poglavlju je prikazana mogućnost primjene tehnike konačnih elemenata u modeliranju elektromagnetskih i elektromehaničkih prijelaznih pojava u elektroenergetskom sustavu, pri čemu se koristila logika rješavanja polja u kontinuumu. Matematički modeli konačnih elemenata su općenito opisani sustavom diferencijalnih jednadžbi. Da provedemo numeričku integraciju navedenih jednadžbi koristili smo poučak o srednjoj vrijednosti integrala ( -metoda ). Svaki dio sustava, odnosno konačni element, je prikazan svojim lokalnim sustavom algebarskih jednadžbi te ima određeni broj lokalnih čvorova, ovisno o tipu konačnog elementa. Broj čvorova konačnog elementa je jednak broju fizikalnih konekcija tog elementa na elektroenergetski sustav. Model generatora kao konačnog elementa je uspješno testiran s programskim paketom EMTP-ATP na primjeru tropolnog udarnog kratkog spoja. U 5. poglavlju je izvršena analiza elektromagnetskih i elektromehaničkih pojava u elektroenergetskom sustavu na primjeru jednopolnog kratkog spoja na dvostrukom vodu, kao i na primjeru jednopolnog kratkog spoja u slučaju elektroenergetskog sustava s više generatora. U potpoglavlju 5.1 smo kao rezultat proračuna, u ovisnosti o vremenu, prikazali struje kratkog spoja, prenapone na visokonaponskoj strani transformatora, elektromagnetski moment generatora, struju uzbude generatora, kao i kružnu frekvenciju rotora za vrijeme trajanja cijele prijelazne pojave. U potpoglavlju 5.2 smo kao rezultat proračuna, u ovisnosti o vremenu, prikazali elektromagnetske momente, jalove snage, napone uzbude, kao i kuteve opterećenja svih generatora za vrijeme trajanja cijele prijelazne pojave. Na odabranim primjerima pokazali smo mogućnost primjene prezentirane metode u analizi različitih tranzijentnih pojava u elektroenergetskom sustavu, kao i jednostavno rješavanje problema realnog elektroenergetskog sustava, tj. sustava s velikim brojem generatora, transformatora, prijenosnih vodova i ostalih elemenata.

tehnika konačnih elemenata; elektroenergetski sustav; elektromagnetske prijelazne pojave; numeričko modeliranje

nije evidentirano