Анотація до роботи:

Гоголюк О. П. Розвиток методів аналізу перехідних процесів електро-енергетичних систем на основі використання удосконалених моделей їх елементів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.05 – теоретична електротехніка. – Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2004.

Дисертація присвячена вирішенню наукової задачі розвитку методів аналізу перехідних процесів електроенергетичних систем на основі удосконалених математичних моделей і дискретних макромоделей їх елементів. Запропоновано концептуальні засади формування математичних моделей електричних систем, які грунтуються на застосуванні декомпозиції та макромоделювання в методі підсхем у середовищі Matlab/Simulink із можливостями адекватного врахування нелінійних характеристик намагнічування та втрат у сталі елементів магнітопроводу ЕМА. На їх підставі розроблено математичні моделі трифазного тристрижневого автотрансформатора й трансформатора, рівняння стану яких грунтуються на розділенні магнітного потоку на основний і розсіяння, враховують втрати активної потужності та нелінійність характеристик намагнічування елементів магнітопроводу. Удосконалено математичну модель трифазної лінії електропересилання з врахуванням ненульових початкових умов. Уперше створено дискретну макромодель трифазного трансформатора у вигляді “чорної скриньки” у формі рівнянь стану. Запропоновані математичні моделі реалізовано в середовищі математичного та імітаційного моделювання Matlab/Simulink.

У дисертації вирішено наукову задачу розвитку методів аналізу перехідних процесів ЕЕС на основі удосконалення моделей їх елементів із використанням комп’ютерних середовищ математичного моделювання. З виконаних досліджень випливають такі висновки:

1. Важливим напрямом пришвидшення науково–технічного прогресу в електроенергетиці є розроблення методів аналізу та математичного моделю-вання перехідних процесів ЕЕС та їх елементів. Досягнення високого рівня адекватності математичних моделей аналізу перехідних процесів таких систем можливе лише за умови врахування нелінійності характеристик елементів електричних і магнітних кіл електромеханічних перетворювачів, ЕМА, ліній електропересилання й напівпровідникових перетворювачів.

2. На підставі аналізу бібліотек елементів найбільш поширених сучасних комп’ютерних середовищ математичного моделювання перехідних процесів ЕЕС (EMTP, ATP, NETOMAC, Matlab/Simulink тощо) виявлено недостатньо високу ефективність, універсальність й адекватність наявних математичних моделей у їх структурі. Тому доцільно створювати нові й удосконалювати наявні математичні моделі елементів ЕЕС, придатні для їх адаптації у такі середовища.

3. Розроблено концептуальні засади формування математичних моделей ЕС, які грунтуються на застосуванні декомпозиції та макромоделювання в методі підсхем у середовищі Matlab/Simulink із можливостями адекватного врахування нелінійних характеристик намагнічування та втрат у сталі елементів магнітопроводу ЕМА. Їх застосування дає змогу з єдиних позицій створювати математичні моделі в гібридному координатному базисі методу координат стану, контурних координат і координат віток шляхом перетворення диференціальних рівнянь у тотожні їм інтегральні.

4. На підставі запропонованих концептуальних засад удосконалено матема-тичні моделі силового АТ й трансформатора, які грунтуються на розділенні магнітного потоку на основний та розсіяння, враховують втрати активної потужності та нелінійність характеристик намагнічування елементів магні-топроводу. Запропонований метод дозволяє створювати універсальні математичні моделі АТ і трансформаторів із довільною кількістю обвиток і схем сполучень, що робить їх привабливими для практичного застосування.

5. Уперше створено математичні моделі трифазного АТ й трансформатора в середовищі Matlab/Similink за допомогою вбудованих операторів матема-тичних дій. Моделі вирізняються ефективністю й універсальністю, що дозволяє здійснювати моделювання перехідних процесів для різних режимів і схем без зміни структури моделі.

6. Удосконалено математичну модель трифазної лінії електропересилання в методі блукаючих хвиль із врахуванням ненульових початкових умов та адаптовано її до середовища Matlab/Similink.

7. Створені математичні моделі тестовано шляхом моделювання реальних об’єктів і дослідження їх перехідних процесів для різних режимів. Адекват-ність моделей перевірена шляхом порівняння результатів моделювання з паспортними даними та наведеними у літературі результатами аналогічних досліджень.

8. Обгрунтовано доцільність створення математичних макромоделей окремих елементів ЕЕС і запропоновано спосіб їх композиції з традиційними математичними моделями. Для аналізу перехідних процесів ЕЕС елементи, які мають визначальний вплив на їх перебіг, доцільно представляти адекватними нелінійними моделями, а інші елементи – еквівалентними заступними схемами чи макромоделями.

9. Поширено методи створення математичних макромоделей на окремі статичні елементи ЕЕС. Уперше створено математичну макромодель трифазного трансформатора у вигляді “чорної скриньки” в формі дискретних рівнянь стану.

Публікації автора:

1. Стахів П. Г., Гоголюк О. П. Математичне моделювання низькочастотних перехідних процесів електричних систем//Вісн. нац. ун–ту "Львівська політехніка" "Електроенергетичні та електромеханічні системи". – Львів, 2001.– № 421.– С. 196 – 201.

2. Stakhiv P. G., Rosolowski E., Hoholyuk O. P. Features of electrical power systems modeling with components described by discrete macromodels in ATP environment// Технічна електродинаміка, тематичний випуск "Проблеми сучасної електротехніки", Київ, 2002, Ч. 1.– С. 23–28.

3. Гоголюк О. Математичне моделювання перехідних процесів трифазного силового трансформатора в середовищі Matlab/Simulink //Вісн. нац. ун–ту "Львівська політехніка" "Електроенергетичні та електромеханічні системи". –Львів, 2003.– № 479.– С. 50 –57.

4. Росоловскі Є., Стахів П., Козак Ю., Гоголюк О. Побудова макромоделі си-лового трансформатора//Вісн. нац. ун–ту "Львівська політехніка" "Електро-енергетичні та електромеханічні системи".–Львів, 2003.–№ 485.–С. 131–138.

5. Stakhiv P., Hoholyuk O. Mathematical models of three–phase power autotransformer and transformer in Matlab/Simulink environment//Przegld elektrotechniczny, Vol. 2003, No. 10.– Р. 746–759.

6. Hoholyuk O.P. Mathematical modeling of electric system transients using Matlab/Simulink//Доп. українсько–польської школи–семінару "Актуальні проблеми теоретичної електротехніки: наука і дидактика".– Львів/Крим–Алушта.–2001.– С. 36–39.

7. Hoholyuk O. P. A three–phase core–type power transformer mathematical model for low–frequency electric system transient studies//Proceedings of the International Symposium "Modern Electric Power Systems – MEPS’02", Wroclaw, September 11–13, 2002.– Р. 182–185.

8. Stakhiv P., Hoholyuk O. Mathematical models of three–phase power autotransformer and transformer in Matlab/Simulink environment//Proceedings of XII International Symposium on Theoretical Electrical Engineering, July 6 – 9, Warsaw, Poland, Vol. 1.– Р. 171 – 174.

9. Stakhiv P., Hoholyuk O. Mathematical modeling of transmission lines transients in Matlab/Simulink environment//Proceedings of V–th International Workshop "Computational Problems of Electrical Engineering", Jazleevets, Ukraine, 2003.– Р. 92.