РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ОСНОВЕ ЦЕПНЫХ МОДЕЛЕЙ И 2D-МОДЕЛЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

А.И. Тихонов, А.В. Стулов, И.В. Еремин, И.С. Снитько, А.В. Подобный, А.А. Каржевин, А.В. Плаксин
DOI: 10.25699/SSSB.2020.29.56930 Download PDF
Аннотация: Актуальность работы связана с одним из приоритетов государственной политики, связанным с цифровизацией экономики, в частности, с разработкой технологий цифровых двойников, позволяющих моделировать работу технических устройств с точностью 95% и выше. Объектом исследования статьи является силовой трансформатор, являющийся одним из основных звеньев всех энергосистем. В работе были использованы методы теории нелинейных электрических и магнитных цепей, а также конечноэлементные модели магнитного поля. Для программной реализации разрабатываемой технологии использован табличный процессор MSExcel, библиотека конечно-элементного моделирования магнитного поля EMLib (авторская разработка), приложение MatLab Simulink SmPowerSystem. Приведены результаты разработки модели произвольных режимов работы силового трансформатора, которая может быть положена в основу цифрового двойника конкретного устройства. Модель совмещает в себе высокую точность расчетов с высокой скоростью вычислений, позволяющей использовать ее для исследований работы силового трансформатора в режиме имитации эксперимента в реальном времени. Модель строится на основе нелинейной магнитной цепи. Индуктивности рассеяния обмоток и магнитное сопротивление поля нулевой последовательности рассчитываются на основе расчета магнитного поля в 2D-постановке. В качестве результатов моделирования приведены кривые изменения токов в фазах трансформатора. Модель легко настраивается под особенности конструкции конкретного трансформатора. Разработана плата контроллера, с помощью которой можно калибровать модель под реальный трансформатор. Результаты работы могут быть использованы при проектировании силовых трансформаторов и при их эксплуатации для имитации их работы в различных режимах, в том числе несимметричных и аварийных. Разрабатываемая технология ориентирована в первую очередь на сферу малого и среднего бизнеса. Одна позволит существенно облегчить процесс принятия решений при проектировании и эксплуатации трансформаторов, особенно в условиях недостатка или отсутствия опытных кадров.
Ключевые слова: цифровой двойник, силовой трансформатор, моделирование электрической цепи, конечно-элементное моделирование магнитного поля, моделирование динамических режимов работы трансформаторов.

Контакты

Россия, 659305, Алтайский край, г. Бийск,
ул. Трофимова, 27, к. 404Б
Тел. +7-923-162-93-27
(ответственный секретарь -
Голых Роман Николаевич)
e-mail: info@s-sibsb.ru

Свидетельство