Структурно-символьная спецификация

В инструментальной среде в качестве визуального языка выбраны структурные схемы, которые являются традиционным графическим языком представления моделей динамических систем. Детальное и углубленное представление непрерывного поведения структурными моделями позволяет эффективно организовать активный вычислительный эксперимент, что очень важно при отладке моделей.

56 характеризующим дискретные переходы в ДНС и, при необходимости, само непрерывное поведение.

Композиция визуальной программной модели осуществляется через структурное редактирование. Структуры компонуются из набора функциональных модулей или типовых примитивов средствами разработанного графического редактора. Дальнейший анализ осуществляется интерпретатором схем.

В качестве иллюстрации рассмотрим задачу получения переходного процесса при трехфазном коротком замыкании (КЗ) в электрической сети (рисунок 2.5) с номинальным напряжением не более 220 кВ [11, 23, 37] и отметим оригинальные особенности редактирования структурных схем. Пусть точка КЗ значительно удалена как от генераторов, так и от потребителей. В этих условиях свободные составляющие токов КЗ, обусловленные влиянием генераторов, нагрузок и емкостных проводимостей сети, практически не проявляются.

Рисунок 2.5 - Принципиальная схема электрической сети

Рассматриваемая схема состоит из питающей системы С, трансформаторов Ті, Т2, линии Л и нагрузки Н.

Рисунок 2.6 - Схема замещения

X₇R,

Переходный процесс инициируется замыканием контакта К. При этом происходит смена ранее установившегося режима энергосистемы на новый режим, соответствующий КЗ и другой конфигурации системы.

В установившемся режиме поведение системы описывается уравнением:

где U- напряжение питающей системы, изменяющееся по закону

После КЗ в схеме возникают два контура, токи в которых заданы уравнениями:

Таким образом, гибридная система имеет два режима. Переключение происходит при прохождении напряжения в точке короткого замыкания U₁ через 0, что дает максимальную апериодическую составляющую. Условие перехода:Такой вид логического предиката

обусловлен необходимостью представления поведения системы в установившемся режиме (например, в течение 0.04 с.), при этом перед КЗ напряжение U₁отрицательное. Карта поведения системы показана на рисунке 2.7.

Параметры модели [11]: U_m = 89.81 кВ, R1 = 0.5 Ом, R2 = 70 Ом, L₁ = 0.127 Гн, L₂ = 1.27 Гн .

Компьютерная модель системы в ИСМА представлена на рисунках 2.8 (структурная схема) и 2.9 (содержание текстового блока «Коши №0»).

Рисунок 2.8 - Структурная схема в ИСМА

from init;

Рисунок 2.9 - Программная модель на языке LISMA

Результаты расчета (рисунок 2.10) совпадают с представленными в [11].

Рисунок 2.10 - Результаты интерпретации и анализа

Модель, построенная в библиотеке SimPowerSystems (MATLAB/Simulink) приведена на рисунке 2.11. Необходимые уравнения содержатся в составе отдельных элементов и совмещаются при запуске модели. Следует отметить, что в схеме должны использоваться измерительные элементы и средства отображения информации, что загромождает модель.

Рисунок 2.11 - Компьютерная модель в SimPowerSystems

Проведем еще один вычислительный эксперимент, в котором момент КЗ происходит при максимальном напряжении Uв точке короткого замыкания. Результаты моделирования представлены на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 - Динамика системы при КЗ в момент максимума Up

В этом случае в момент КЗ ток в цепи равен нулю, и возникает меньшая апериодическая составляющая. Амплитуда тока Ц возрастает в той же степени, но за счет малости апериодической составляющей максимальное значение тока значительно меньше. Поскольку в практических расчетах максимальное значение тока КЗ определяют при его наибольшей апериодической составляющей, как в первом рассмотренном случае, необходимо учитывать это требование в дальнейшем при решении вопросов автоматизации построения математической модели. Кроме того, это требование обуславливает необходимость достаточно точного обнаружения событий ГС.

2.3.2