Моделирование в электроэнергетике. Модели электрических систем и их элементов (500,00 руб.)

Стр.2

Стр.220

Стр.221

Стр.222

УДК 621.311.001.891.57(075.8) Л883 Рецензенты: д-р техн. наук, декан ФЭН А. Г. Русина и противоаварийной автоматики службы электрических режимов Филиала АО «СО ЕЭС» Новосибирское РДУ Г. Б. Нестеренко канд. техн. наук, главный специалист отдела устойчивости автоматизированных электроэнергетических систем для студентов, обучающихся по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика» Работа подготовлена на кафедре Л883 Лыкин А. В. Моделирование в электроэнергетике. Модели электрических систем и их элементов : учебное пособие / А. В. Лыкин, М. Ю. Фролов. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2025. – 223 с. ISBN 978-5-7782-5375-9 В учебном пособии изложены методологические основы моделирования объектов и процессов при решении задач электроэнергетики. Рассматриваются три уровня представления математических моделей: микро- макро- и метауровень. Приводятся примеры моделирования основных объектов электроэнергетических систем в задачах, связанных с анализом установившихся режимов электрических сетей. Дано описание подходов к прогнозированию электропотребления и нагрузки энергосистем с использованием различных моделей. Приводятся методы построения математических моделей, выбора их структуры и вычисления параметров моделей. Примеры использования и исследования математических моделей даны в системе Mathcad. Учебное пособие может быть полезно студентам, обучающимся по другим направлениям. УДК 621.311.001.891.57(075.8) ISBN 978-5-7782-5375-9 © Лыкин А. В., Фролов М. Ю., 2025 © Новосибирский государственный технический университет, 2025

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ..................................................................................................... 3 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РЕШЕНИИ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ ................. 5 1.1. Решение задач и моделирование ................................................................ 5 1.2. Классификация моделей .............................................................................. 7 1.3. Переменные в математических моделях .................................................. 10 1.4. Адекватность и эффективность математических моделей ..................... 15 1.5. Свойства объектов моделирования .......................................................... 18 1.6. Математические модели на микроуровне ................................................ 22 1.7. Моделирование на макроуровне ............................................................... 25 1.8. Моделирование на метауровне ................................................................. 29 Вопросы для самопроверки .............................................................................. 31 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЭС ................................. 32 2.1. Линия электропередачи ............................................................................. 32 2.1.1. Конструктивное выполнение и свойства линии электропередачи .............................................................................. 32 2.1.2. Математическая модель линии с распределенными параметрами ..................................................................................... 34 2.1.3. Математические модели линии в виде схем замещения .............. 42 2.1.4. Упрощенные модели ЛЭП .............................................................. 51 2.2. Силовой трансформатор ............................................................................ 56 2.2.1. Конструктивное выполнение и принцип действия силового трансформатора ............................................................................... 56 2.2.2. Электрические и магнитные свойства и параметры силового трансформатора ............................................................................... 59 220

Стр.220

2.2.3. Математические модели силового трансформатора .................... 61 2.2.4. Г-образная и П-образная схемы замещения силового трансформатора ............................................................................... 64 2.2.5. Построение внешней характеристики трансформатора ............... 67 2.3. Электрическая нагрузка ............................................................................ 75 2.3.1. Статические характеристики электрической нагрузки ................ 75 2.3.2. Моделирование электрических нагрузок ...................................... 80 Вопросы для самопроверки .............................................................................. 88 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ................... 90 3.1. Основы теории графов ............................................................................... 90 3.2. Применение теории графов для моделирования электрических сетей ............................................................................................................ 95 3.3. Матричные формы моделей электрических сетей и их режимов ........ 100 3.4. Узловые уравнения установившегося режима ...................................... 102 3.5. Формы линейных уравнений установившегося режима и их решение............................................................................................. 108 3.6. Нелинейные уравнения установившегося режима ............................... 113 3.7. Моделирование генераторных узлов электрической сети ................... 120 3.8. Эквивалентирование схем электрических сетей ................................... 127 3.9. Моделирование схем электрических сетей с помощью четырехполюсников ................................................................................. 133 3.10. Использование четырехполюсников для эквивалентирования схем электрических сетей ..................................................................... 136 Вопросы для самопроверки ............................................................................ 148 4. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ................................... 150 4.1. Процесс описания объектов моделирования ......................................... 150 4.2. Аналитический метод построения математических моделей .............. 154 4.3. Методы идентификации технических объектов ................................... 156 4.4. Выбор структуры математической модели и вычисление ее параметров ........................................................................................... 162 Вопросы для самопроверки ............................................................................ 173 221

Стр.221

5. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ........... 174 5.1. Физические процессы и их характеристики .......................................... 174 5.1.1. Классификация физических процессов ....................................... 174 5.1.2. Детерминированные процессы ..................................................... 176 5.1.3. Случайные процессы ..................................................................... 181 5.2. Методологические основы прогнозирования ........................................ 185 5.3. Экспоненциальная модель прогнозирования ........................................ 188 5.4. Логистическая модель прогнозирования ............................................... 190 5.5. Прогнозирование случайных процессов ................................................ 194 5.6. Прогнозирование суточных графиков нагрузки ................................... 199 5.7. Анализ временных рядов ........................................................................ 203 Вопросы для самопроверки ............................................................................ 211 Приложение 1. Глоссарий .................................................................................. 212 Приложение 2. Таблицы соотношений коэффициентов четырехполюсников, параметров элементов ЭЭС и параметров П-образной схемы замещения ........................................................................... 218 222

Стр.222