УДК 621.316

 

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

 

Комлик С.Е. студент; Дмитриева Е.Н. доцент, к.т.н.

 

(Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина)

 

В настоящее время основным оборудованием в металлургической промышленности для производства высококачественной стали являются дуговые сталеплавильные печи (ДСП). Эти устройства являются источниками электромагнитных помех: высших гармоник, колебаний и несимметрии напряжений. Расчет и анализ несимметричных режимов работы дуговой печи необходимы для решения многих практических задач: анализ работы автоматических регуляторов мощности, выбора наилучшего параметра регулирования и разработки новых регуляторов, выбора наилучшей конструкции короткой сети и разработки мер для поддержания равных мощностей всех фаз печи; настройки параметров релейной защиты и автоматических регуляторов печи и др. Для объективной оценки несимметрии напряжений в действующих электрических сетях используют либо специализированные измерительные приборы либо оцифрованные кривые мгновенных значений фазных напряжений ДСП, полученные с помощью регистратора РЕКОН. Однако РЕКОН не позволяет получить время записи графика напряжения, достаточное для оценки показателя несимметрии согласно ГОСТ 13109-97.

Целью работы является анализ возможного использования экстраполяции результатов на более долгий промежуток времени путем имитационного моделирования фазных напряжений ДСП.

Моделирование процессов можно осуществить, если известен закон распределения случайной величины. Как правило, для этого используется функция распределения (ФР) – универсальная характеристика, которая полно характеризует случайную величину. С ее помощью можно определить любые числовые характеристики случайной величины. Наиболее важными из них для практики являются среднее значение дисперсия. На рис. 1 представлены статистическая функция распределения (ФР) напряжения на зажимах ДСП в начале плавки, а также гипотетические ФР с равномерным и нормальным законами. Очевидно, что изменение напряжения на вводах ДСП хорошо описываются нормальным законом распределения. Характерной особенностью работы ДСП является нестационарность режима за время работы. Поэтому интерес представляет анализ изменения числовых характеристик в три характерных периода: начало, середина и конец плавки.

            Однако для имитационного моделирования случайного процесса знания вида одной только ФР недостаточно, поскольку многие показатели качества напряжения (КН) зависят не только от величины ординат помехи, но и их последовательности во времени. Поэтому необходимо знать также вид корреляционной функции (КФ), которая характеризует тесноту линейных связей (корреляция) между ординатами процесса, разделенным интервалом времени τ. На рис. 2 показаны КФ напряжений трех фаз ДСП для начального периода плавки. Их анализ позволяет заключить, что КФ могут быть аппроксимированы выражением

                                                       

где D – дисперсия процесса, a и b – параметры КФ, определяемые по формулам:

                                                              .

            Здесь Т_к – постоянная корреляции; t₀ – время перехода КФ через 0.

Рисунок 1 – ФР: действующих значений напряжения (1), равномерного (2) и нормального (3) законов распределения

Рисунок 1.2 – КФ в начале плавки

 

Имитацию процесса предлагается выполнять с использованием программы StaSim, разработанную магистром кафедры ЭСиС Ивко Е.Е. на основе алгоритма [1]. Этот алгоритм позволяет учесть как закон распределения процесса, так и его КФ.

Тестовая задача показала принципиальную возможность экстраполяции процесса методом имитационного моделирования на более длительные промежутки времени. Погрешность имитации не превысила 9,7 % при допустимом значении 10 %.

 

Перечень ссылок

 

1.                  Куренный Э.Г. «Эстафетный» метод имитации случайных электроэнергетических процессов / Э.Г. Куренный, Н.Н. Погребняк // Техническая электродинамика. – 1990. – №3. – с. 3-6.