Порядок выполнения работы. 1. В соответствии с методическими указаниями реализовать блок обработки экспериментальных данных в приложении Simulink пакета Matlab (рис

1. В соответствии с методическими указаниями реализовать блок обработки экспериментальных данных в приложении Simulink пакета Matlab (рис. 1.11 и 1.12). Согласно варианту задания (табл. 1.2 и 1.3) произвести загрузку массива с мгновенными значениями напряжений и токов ДСП. Реализовать блоки визуализации сигналов и получить осциллограммы мгновенных значений u_AB(t), u_BC(t), u_CA(t), i _{ДСП А}(t), i _{ДСП B}(t), i _{ДСП C}(t). Убедиться в правильной фазировки сигналов путем анализа углов сдвига начальных фаз синусоид напряжений и токов (при среднем значении коэффициента мощности ДСП cosφ _ДСП=0, 70÷ 0, 75 угол сдвига между синусоидой линейного напряжения u_л(t) и синусоидой линейного тока печного трансформатора i _ДСП(t) должен находится в пределах 101 ÷ 105 эл. градусов). При необходимости провести инвертирование отдельных каналов. Далее необходимо визуально проанализировать формы сигналов токов и напряжений: определить на графике участки с переходными процессами при включении печного трансформатора, найти временные участки, на которых наблюдается работа ДСП на двух дугах и режимы однофазных коротких замыканий, оценить искажение синусоид линейных напряжений на шинах 6 (35) кВ при возникновении перечисленных режимов. Сделать выводы.

2. Создать математическую модель анализатора качества напряжения для оценки коэффициентов искажения синусоидальной кривой напряжения K _U, коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K _2U, мгновенной дозы фликера P (t). Реализовать блоки визуализации перечисленных сигналов.

3. Используя примеры вспомогательных программ, в редакторе программного кода пакета Matlab реализовать алгоритмы вычисления установившегося отклонения напряжения δ U _у и кратковременной десятиминутной дозы фликера P _St.

4. Для заданной стадии плавки ДСП получить графики изменения основных показателей качества электроэнергии K _U(t), K _2U(t), δ U _у(t) и P _St(t). Для этого использовать блоки визуализации и записи данных, а также встроенные в Matlab средства обработки графической информации. Проанализировать диапазоны изменения показателей качества и сравнить с их нормально допустимыми значениями в соответствии с ГОСТ 13109-97. Результаты исследований свести в табл. 1.4.

5. Построить график изменения действующего значения высших гармонических составляющих тока ДСП I _В.Г(t) и определить интервал времени с наибольшим содержанием высших гармоник. Для данного интервала провести подробный гармонический анализ тока ДСП и линейного напряжения с определением максимальных значений n-ых гармонических составляющих. Результаты исследований свести в табл. 1.5.

6. Сделать выводы о соответствии рассчитанных показателей качества электроэнергии нормально и предельно допустимым значениям по ГОСТ 13109-97. В случае превышения одного или нескольких коэффициентов необходимо рассмотреть возможные способы их улучшения.

Таблица 1.2

Исходные данные для выполнения лабораторной работы

Номер варианта	Тип электродуговой печи	Наименование исходного массива с мгновенными значениями напряжений и токов	Анализируемая стадия плавки
	ДСП-180 ОАО «ММК»	«EAF_180.txt»	Начальная стадия расплавления шихты
	ДСП-180 ОАО «ММК»	«EAF_180.txt»	Конечная стадия расплавления шихты
	ДСП-180 ОАО «ММК»	«EAF_180.txt»	Стадия нагрева жидкого металла
	Тандем «ШП-120 - УПК» ОАО «Северсталь»	«EAF_LF.txt»	Начальная стадия расплавления шихты
	Тандем «ШП-120 - УПК» ОАО «Северсталь»	«EAF_LF.txt»	Конечная стадия расплавления шихты
	Тандем «ШП-120 - УПК» ОАО «Северсталь»	«EAF_LF.txt»	Стадия нагрева жидкого металла
	ДСП-5 ООО «СУМВЗ»	«EAF_5.txt»	Начальная стадия расплавления шихты
	ДСП-5 ООО «СУМВЗ»	«EAF_5.txt»	Конечная стадия расплавления шихты
	ДСП-5 ООО «СУМВЗ»	«EAF_5.txt»	Стадия нагрева жидкого металла

Таблица 1.3

Технические данные печных трансформаторов и параметры питающей сети

Тип электродуговой печи	Sном, МВА	U1л.ном., кВ	I1л.ном., А	U2л, В	I2л.ном., А	Sкз, МВА
ДСП-180 ОАО «ММК» (Рис. П.1)	150, 2			800÷ 1400
Тандем «ШП-120 – УПК» (Рис. П.2)	85 (ШП) 25 (УПК)			670÷ 1150 131÷ 417
ДСП-5 ООО «СУМВЗ» (Рис. П.3)	1, 2	6, 3	120, 2	103÷ 225		52, 4

Таблица 1.4

Анализ показателей качества электроэнергиив точке подключения ДСП

Наименование показателя	Предельно допустимое значение по ГОСТ 13109-97	Максимальные значения показателей за цикл плавки дуговой печи	Макс. превышение над предельно допустимым значением
1. Установившееся отклонение напряжения (1 мин.) δ U у, %
2. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (3 c) K U, %
3. Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности (3 c) K 2U, %
4. Кратковременная доза фликера (10 мин.) Р St, о.е.

Таблица 1.5

Содержание высших гармоник в линейном напряжении
и токе электродуговой печи

Номер гармоники	Наибольшее действующее значение высшей гармоники первичного линейного тока ДСП, А / % от I ДСП(1)	Наибольшее действующее значение высшей гармоники линейного напряжения на первичной обмотке печного тр-ра, В / % от Uл(1)	Сравнение n-ой гармонической составляющей напряжения с нормально допустимыми значениями по ГОСТ 13109-97.

Контрольные вопросы для самопроверки

1.Перечислите основные показатели качества электроэнергии и приведите основные методики для их расчета. Расскажите о нормах качества электроэнергии, перечислите причины ухудшения показателей качества и рассмотрите способы их улучшения.

2. Расскажите об особенностях работы мощных дуговых сталеплавильных печей и их влиянии на качество электроэнергии. Поясните причины возникновения в спектре тока дуги четных гармонических составляющих, гармоник с промежуточным номером (интергармоник), а также гармоник с частотами ниже основной (субгармоник). Дайте характеристику несимметричным режимам ДСП. Расскажите об основных требованиях ПУЭ, предъявляемым к системам электроснабжения ДСП. Перечислите типы компенсирующих устройств, используемых в электрических сетях с ДСП.

3. Расскажите об основах работы в математическом пакете Mathworks Matlab (графический интерфейс программы; основные операции с массивами данных; основы встроенного языка программирования; основные библиотеки приложения Simulink; работа с основными блоками электрических элементов библиотеки SimPowerSystem; методы расчета моделей; оформление результатов математического моделирования).

4. Рассмотрите назначение и устройство фликерметра. Проанализируйте технические требования и методы испытаний фликерметра в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.15-99. Подробно опишите структуру блоков измерения мгновенного фликера. Раскройте алгоритмы работы классификатора, осуществляющего расчет кратковременной дозы фликера. Расскажите про особенности составления модели фликерметра в математическом пакете Matlab с приложением Simulink.

5. Расскажите про особенности анализа основных показателей качества электроэнергии (коэффициентов искажения синусоидальности кривой напряжения и несимметрии напряжений по обратной последовательности, установившегося отклонения напряжения и др.) в среде Matlab-Simulink с использованием массива мгновенных значений линейных напряжений и токов нагрузки.

6. Проанализируйте изменение гармонического состава токов дуг ДСП, несимметрии токов и напряжений, дозы фликера в процессе плавки. Оцените влияние мощности короткого замыкания на ухудшение показателей качества электроэнергии в точке подключения ДСП. Как изменится процентное содержание высших гармоник в питающем напряжении при переходе с точки измерения №1 (U_Л = 35 кВ, S_КЗ = 1000 МВА) в точку №2 (U_Л = 220 кВ, S_КЗ = 6000 МВА)?

 

Простота – это величайшая мудрость.

Ищите простоту и сомневайтесь в ней.

А.Н.Уайтхед – философ и математик.