КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛИННОЙ ЛИНИИ Е.Х

УДК 621.3.01 (075)
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛИННОЙ ЛИНИИ
Е.Х. Зуслина, Б.Д. Утебалиева
Алматинский университет энергетики и связи, г. Алматы
Создана компьютерная модель длинной линии на языке высокого
уровня Delphi, с помощью которой можно исследовать различные режимы
работы линии, определять напряжения, токи, мощности в любой её точке.
Ключевые слова: компьютерная модель, длинная линия,
напряжение, ток, мощность, сопротивление.
Однородную длинную линию можно рассматривать, как
идеализированную модель реальной двухпроводной воздушной линии
электропередачи, которая характеризуется первичными параметрами: R0–
сопротивление на единицу длины линии (Ом/км), G0 – проводимость
утечки на единицу длины линии (См/км), L0, C0 – индуктивность (Гн/км), и
емкость (Ф/км) на единицу длины линии.
Исследование различных режимов работы однородной линии
является одной из важных задач в теории электрических цепей.
Моделирование электромагнитных процессов в линии с использованием
физического эксперимента представляет значительные трудности.
Применение вычислительной техники позволяет решить эту проблему с
помощью компьютерного моделирования. Известные компьютерные
программы, моделирующие электрические цепи, допускают определение
напряжений, токов, мощностей только в начале и конце линии. Однако с
теоретической и практической стороны представляет интерес
исследование распределения напряжения, тока, мощности вдоль всей
длины линии. С этой целью нами создана программа для ЭВМ
«Компьютерная модель длинной линии» [1], которая позволяет определять
напряжения, токи, мощности и входные сопротивления в любой точке
линии в режимах холостого хода, короткого замыкания, согласованной
нагрузки и нагрузочном режиме, а также строить графики действующих
значений напряжений и токов. При исследовании различных режимов
работы длинной линии с помощью созданной программы для ЭВМ
«Компьютерная модель длинной линии» действующее значение входного
напряжения можно варьировать в пределах сотен и тысяч кВ, длину линии
можно изменять в пределах от сотен до тысяч километров.
1
При создании компьютерной модели однородной линии
применялись основные положения теории цепей с распределёнными
параметрами [2]. Программное обеспечение разрабатывалось на основе
компилируемого языка программирования высокого уровня Delphi в среде
Embarcadero RAD Studio 2010 [3,4]. Дружественный интерфейс, большие
возможности получения необходимых данных, скорость и стабильность
работы – вот далеко не полный перечень достоинств созданной
компьютерной модели.
После запуска программы «Компьютерная модель длинной линии»
открывается главное окно программы, содержащее рабочую область в
центре окна, верхнюю и нижнюю панели инструментов, на которых
расположены измерительные приборы и управляющие кнопки (рис. 1). На
верхней панели инструментов расположены: группа кнопок для выбора
режима работы линии; кнопка «Линия» для ввода параметров линии,
кнопка для установки параметров источника питания, кнопка для
установки значения сопротивления нагрузки; кнопка, которая открывает
окно графиков действующих значений напряжения и тока «Графики U(x),
I(x)».
Рис. 1 Главное окно программы
Для выбора режима работы линии выделяем требуемый режим и
щелкаем левой кнопкой мыши. В рабочей области главного окна
появляется схема двухпроводной линии в заданном режиме. На рис. 2
показано главное окно программы в нагрузочном режиме. Под схемой
линии над нижней панелью инструментов расположен бегунок для
установки заданного сечения линии (расстояние х измеряется от начала
2
линии). Для задания величины сопротивления нагрузки используется
кнопка с изображением схемы сопротивления, расположенная на верхней
панели инструментов.
Рис. 2 Главное окно программы в нагрузочном режиме
При нажатии на кнопку «Линия», открывается окно, и задаются
значения длины линии и ее первичные параметры (рис.3). На рис. 4
показано окно, в котором заданы величина и частота напряжения
источника питания.
Рис. 3 Задание длины и первичных параметров линии
3
Рис. 4 Задание напряжения и частоты источника питания
Для того чтобы измерить напряжение, ток, активную и реактивную
мощность, необходимо установить бегунок в заданную точку с
координатой х, нажать кнопку на нижней панели инструментов
«Вычислить», а также на кнопки «V», «A», «Р», «Q», (рис. 5).
Рис. 5 Измерение напряжения, тока, мощности.
4
На верхней панели инструментов отображаются: модуль ZB и
аргумент  волнового сопротивления, коэффициенты затухания α и фазы β,
модуль Z(x ) и аргумент φ(х) входного сопротивления линии, начальные
фазы напряжения  U ( x), тока I ( x).
Для построения графиков действующих значений напряжения U(x),
и тока I(x), нажимают на кнопку «Графики U(x), I(x)» (рис. 6). Графики
можно перемещать с помощью правой кнопки мыши. Графики
сохраняются в формате bmp-файла. Результаты расчета можно
экспортировать в Word –файл.
Рис. 6 Графики действующих значений U(x) и I(x)в нагрузочном
режиме
Программа для ЭВМ: «Компьютерная модель длинной линии»
может быть использована в учебном процессе для выполнения
виртуальных лабораторных работ при изучении раздела «Электрические
цепи с распределенными параметрами. Длинные линии» дисциплины
«Теоретические основы электротехники».
Список литературы
1.Свидетельство на объект авторского права ис № 0010428, 2013г.
2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А.,.Нетушил А.В., Страхов С.В.. Основы теории
цепей: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
3. Фленов М.Е. Библия Delphi.: Петербург: БХВ, 2011. –688 с.
4. Вирт Н.. Алгоритмы + Структуры данных = Программы. М.: Мир, 1985.
– 192с.
5