1. Введение

Переходные режимы связаны с возникновением процессов, при которых происходит изменение состояния элементов системы, обусловленное как естественными причинами, так и работой устройств автоматики.

Основной причиной нарушения нормальных режимов работы системы электроснабжения, и связанных с этим переходных процессов является возникновение коротких замыканий в сети или элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Способом повышения оперативности проведения расчетов и моделирования процессов, является использование цифровой техники. Дискретные сигналы вычислительной техники и цифровых устройств позволяют существенно упростить и создать универсальным комплекс: объект - измерение, т.е. на основе датчиков, аналого-цифрового преобразования и соответствующих программных средств осуществлять представление результатов измерения тех величин, которые наиболее полно удовлетворяют требованиям исследователя.

2. Результаты работы

Современная электроэнергетическая система состоит из генераторов, трансформаторов и потребителей различного рода и представляет собой замкнутый контур системы электроснабжения. Для изучения электромагнитных переходных процессов в режимах короткого замыкания таких систем, была разработана физическая модель (рис. 1), представляющая собой комплекс из питающей энергосистемы, моделей линии электропередач, генератора и трансформаторов смонтированной на стенде. Для управления и регистрации параметров модели, используя блок преобразователей сигнала и плату Lab-PC-1200 в среде LabVIEW, разработан виртуальный пульт (рис. 2).

Рис. 1. Физическая модель системы электроснабжения

Пульт отражает собой модель реального объекта и представляет собой виртуальное изображение электроэнергетической системы, осциллографа для регистрации изменений напряжений и токов, уровневых движков скорости вращения гонного двигателя, тока обмотки возбуждения и кнопок включения генератора, гонного двигателя, короткого замыкания, отключения питания модели.

Рис. 2. Пульт управления моделью электрической системы

Кнопки 1 и 2 предназначены для управления блоками трехполюсных выключателей, которые, в свою очередь, управляют короткими замыкание на нагрузках. Кнопки АС и DC управляют включением возбуждения генератора (машина переменного тока) и гонного двигателя (машина постоянного тока). Уров-невый движок U управляет током возбуждения генератора, движок n управляет скоростью вращения гонного двигателя. Многоканальный виртуальный осциллограф позволяет наблюдать графически изменения напряжений и токов на нагрузках, а также следить за изменениями скорости вращения генератора.

Диаграмма пульта (рис.3) показывает связи пульта со стендом, а также объекты, реализующие передачу или прием сигналов соответственно на стенд или со стенда.

Рис. 3. Диаграмма пульта управления моделью электрической системы

В диаграмме применены следующие объекты:

АО ONE РТ (АО Update Channel) - применяется для однократной записи значения аналогового сигнала в канал. Терминалы (выводы) идентифицируются следующим образом:

верхний индекс - номер устройства;

средний - номер аналогового канала;

нижний -задающий сигнал (изменяет напряжение на канале 0-И О В).

Для однократной записи цифрового сигнала применен блок Dig Line (Write to Digital Line). Терминалы (выводы) идентифицируются следующим образом:

верхний левый индекс - номер устройства;

верхний правый индекс - ширина цифрового порта;

второй сверху - номер порта;

третий сверху - номер линии (канала порта);

входящий справа сигнал - количество повторений;

оставшийся индекс - булево состояние канала.

В виртуальном пульте для получения одного или нескольких изменяющихся аналоговых сигналов (например напряжения) применяется блок Al Mult РТ (Al Acquire Waveforms).

Для регистрации изменяющихся значений напряжений и токов вследствие короткого замыкания используется структура While Loop, позволяющая отобразить на виртуальном осциллографе график изменения напряжений и токов.

Созданная модель позволяет не только исследовать процессы, происходящие в электроэнергетической системе, а так же проводить работы, связанные, как с обучением студентов, так и с подготовкой специалистов.

На основании результатов проведенных работ разработан лабораторный практикум:

- для изучения показателей качества электрической энергии;

- для изучения процессов, происходящих в электроэнергетической системе, при подключении генераторов на работу параллельно питающей сети.

Задачей разработанной лабораторной работы является экспериментальное исследование электромагнитных переходных процессов при коротких замыканиях в узлах электрических нагрузок, освоение способов диспетчеризации и управления режимами работы электроэнергетической системы с помощью виртуальных приборов.

3. Оборудование

Измерительная система стенда состоит из персонального компьютера, блока согласования и измерения на основе устройства сбора данных Lab-PC-1200 и блока "Коннектор" и реализована с помощью электрической схемы (рис. 4).

Рис. 4 Электрическая схема.

4. Преимущества технологий National Instruments

Внедрение технологии National Instruments для исследования переходных процессов, происходящих в электроэнергетических системах, позволило проводить физическое моделирование и сбор данных для проведения лабораторных практикумов по дисциплинам: «Электроснабжение промышленных предприятий», «Автоматизация технологических процессов и производств». Преимуществом использования программного пакета LabVIEW является наглядность процессов, и возможность записи больших массивов данных результатов эксперимента, позволяющих произвести анализ и статистическую обработку.

Литература

1. Жарков Ф.П., Каратаев В.В., Никифоров В.Ф., Панов B.C., Использование виртуальных инструментов LabVIEW, - М: Радио связь, 1999 г

2. Бутырин П. А. и др. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7. - М.: Изд-во ДМК, 2005.