МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Полезная модель относится к системам питания электрических сетей и распределения электрической энергии, преимущественно переменным током, и может быть использована в высших и средних специальных учебных заведениях приобученииспециальностям
электроэнергетического профиля.
Известна модель электрической системы (1), включающая физические аналоги силовых элементов, например, синхронный генератор с приводным двигателем, трансформаторы, линию электропередачи, нагрузки, и элементы управления, например, систему управления возбуждением синхронного генератора и/или устройство управления процессом синхронизации генератора с электрической сетью, связанные общностью протекающих в ней процессов. При этом элементы управления выполнены с возможностью ручного, посредством реостата, и автоматического, посредством релейных схем, формирования задающих и управляющих воздействий. Однако примененные в модели средства ручного и автоматического управления по техническому уровню отстают от средств, применяемых и перспективных для применения в реальной электрической системе. Поэтому ее функциональные и, следовательно, дидактические возможности ограничены и позволяют использовать ее при изучении лишь основ работы реальной электрической системы. Кроме того, модель (1) имеет жесткую структуру связей элементов и поэтому позволяет осуществлять ограниченное число конкретных законов управления ею. Моделирование же других законов управления в рамках концепции модели требует изменения ее аппаратной части, то есть ее усложнения, что ухудшает ее дидактические качества. В то же время при изучении работы электрической системы с
MKH6H02J3/00
различной степенью глубины необходима модель, позволяющая реализовывать многочисленные варианты законов управления ею, но без изменения аппаратной части модели. Такими возможностями известная модель не обладает.
Целью полезной модели является расширение функциональных и дидактических возможностей путем осуществления значительного числа вариантов законов управления электрической системой, а также возможность осуществления различных законов управления моделью электрической системы без изменения аппаратной части последней.
Поставленная цель достигается тем, что в модель электрической системы, включающей физические аналоги силовых элементов, например, синхронный генератор с приводным двигателем, трансформаторы, линию электропередачи, нагрузки, и элементы ручного управления, например, систему управления возбуждением синхронного генератора и/или устройство управления процессом синхронизации генератора с электрической сетью, связанные общностью протекающих в ней процессов, дополнительно включены программируемый контроллер и по крайней мере один датчик параметра режима модели, выход которого выполнен с возможностью соединения с входом контроллера, при этом по крайней мере один элемент управления выполнен с возможностью передачи функции формирования управляющего воздействия контроллеру: имеет выход и/или вход для соединения соответственно с входом и/или выходом контроллера и переключатель с ручного режима управления на режим управления от контроллера.
Кроме того, контроллер выполнен с возможностью его свободного программирования и диагностирования с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ).
Схема содержит физические аналоги силовых элементов: трехфазный синхронный генератор 1 с приводным двигателем 2, трансформатор 3, линию электропередачи 4; и элементы управления: систему управления 5 возбуждением генератора 1, датчик 6 напряжения на выходе генератора 1, свободно программируемый аналого-цифровой контроллер 7 и персональную ЭВМ 8. В свою очередь, система управления 5 содержит систему возбуждения 9 генератора 1 с управляющим входом, устройство 10 для ручного задания управляющего воздействия и электрический переключатель 11 с нормально замкнутым и нормально разомкнутым контактами. При этом выход устройства 10 через нормально замкнутый контакт переключателя 11 подключен к управляющему входу системы возбуждения 9, аналоговые вход и выход контроллера 7 соединены соответственно через датчик 6 с выходом генератора 1 и через нормально разомкнутый контакт переключателя И с управляющим входом системы возбуждения 9. Посредствоминтерфейса12 обеспечена возможность
программирования и диагностирования контроллера 7 с помощью ЭВМ 8. Генератор 1 через трансформатор 3 и линию 4 подключен к шинам приемной системы 13 и работает с ней параллельно.
Схема, например, при моделировании законов регулирования возбуждения генератора 1 работает следующим образом.
Сигнал управления с выхода устройства 10 через нормально замкнутый контакт переключателя 11 поступает на управляющий вход системы возбуждения 9 и определяет ток возбуждения генератора 1, а следовательно и напряжение на его выходе. Меняя вручную величину этого сигнала, можно менять режим модели электрической системы, но нельзя, например, поддерживать неизменным напряжение на выходе генератора 1 при изменении его нагрузки. В то же время поддержание напряжения на выходе генератора является непременным условием работы реальной электрической системы. Для обеспечения выполнения этого
условия в модели с помощью ЭВМ 8 через интерфейс 12 контроллер 7 программируется на возможность формирования на его аналоговом выходе сигнала управления, поддерживающего равенство напряжения на выходе генератора 1, поступающего через датчик 6 и аналоговый вход контроллера 7, и напряжения уставки. Таким образом, моделируется автоматический регулятор возбуждения генератора 1 пропорционального действия. Изменяют положение переключателя 11. В результате сигнал управления с аналогового выхода контроллера 7 через замкнутый нормально разомкнутый контакт переключателя 11 поступает на управляющий вход системы возбуждения 9. Контроллер 7 обрабатывает поступающую в него информацию в соответствии с программой и на его аналоговом выходе появляется сигнал управления, обеспечивающий в конечном счете равное уставке напряжение на выходе генератора 1, практически не зависящее от нагрузки последнего.
Таким образом, расширены функциональные возможности модели, так как осуществлена возможность моделирования, кроме ручной разомкнутой системы регулирования возбуждения генератора 1, еще и более близкой к реальной автоматической замкнутой системы регулирования пропорционального действия. Если необходимо смоделировать другую, более близкую к реальной систему автоматического регулирования возбуждения генератора 1 сильного действия (регулирование осуществляется не только по отклонению напряжения генератора 1 от уставки, но и по скорости изменения этого напряжения),тоосуществляетсяэтопростым
перепрограммированием контроллера 7 с помощью ЭВМ 8 без изменения аппаратной части модели.
Модель электрической системы может найти применение в высших и средних специальных учебных заведениях при обучении специальностям электроэнергетического профиля, а также в ходе решения научно-технических задач электроэнергетики.