Modelowanie matematyczne sieci elektroenergetycznej niskiego napięcia z elementami nieliniowymi na potrzeby symulacji w czasie rzeczywistym

• Autorzy: Fajfer M.

Warianty tytułu

EN

Mathematical modeling of low voltage electrical grid with non-linear elements for real-time simulation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule poruszono kwestię możliwości modelowania nieliniowych układów elektrycznych w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem symulatora zawierającego procesor DSP. Element nieliniowy w prowadzonych badaniach stanowi zaproponowany przez autora uogólniony element elektryczny, zawierający m.in. dławiki. Poruszono kwestię wykorzystania metody wielobiegunników elektrycznych w połączeniu z metodą Newtona, stosowaną do rozwiązania nieliniowego układu równań. Zaprezentowano algorytm symulacji komputerowej badanego układu z obliczeniami współbieżnymi. Przedstawiono algorytm równomiernego rozłożenia zadań obliczeniowych dla poszczególnych rdzeni procesora. W pracy zamieszczono również wyniki badań wpływu proponowanego algorytmu równomiernego rozłożenia zadań obliczeniowych na czas obliczeń. Podkreślono znaczenie prezentowanego zagadnienia w związku z wzrastającą liczbą odbiorników nieliniowych w sieciach elektroenergetycznych nN. Przedstawiono oscylogramy sygnałów przekazywanych do otoczenia przez symulator, celem potwierdzenia faktu pracy w czasie rzeczywistym.

EN

The paper presents the possibility of modeling non linear circuits in real time with simulator based on DSP processor. Non linear element in carry out research is proposed by the author as generalized electric element with chokes. The issue of the use of the electric multipole method with the Newton method applied to the solution of the non-linear system of equations was raised. Computer simulation algorithm with concurrent computing of consider circuit was also presented. The algorithm of computing tasks balance for individual processor cores is also presented. The article also includes the results of research on the impact of the proposed algorithm for computing tasks balance for the time of calculation. It was also emphasize the importance of the presented issue in relation to the increasing number of nonlinear loads in low voltage power grids. The oscillograms of signals transmitted to the environment by the simulator were also presented to confirm the fact of working in real-time.

Słowa kluczowe

PL

symulator pracujący w czasie rzeczywistym; procesor DSP; system wielordzeniowy; symulacja układów elektrycznych

EN

real-time simulators; DSP processor; multicore system; electric circuits simulation

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 4
• Strony: 46--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Fajfer M.

• Wydział Telekomunikacji, Informatyki i Elektrotechniki Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy

Bibliografia

• [1] Cieślik S.: Digital Simulators as an Assessment Tool of the Impact of Distributed Generation on Power Grid Infrastructure, Przegląd Elektrotechniczny, 86, nr 8, pp. 253-260, 2010.
• [2] Cieślik S.: GPU Implementation of the Electric Power System Model for Real-Time Simulation of Electromagnetic Transients. Proceedings of the 2nd International Conference on Computer Science and Electronics Engineering (ICCSEE 2013), Published by Atlantis Press, Paris, France, pp. 1114-1118, 2013.
• [3] Cieślik S.: Obwodowe modele układów elektrycznych w cyfrowych symulatorach pracujących w czasie rzeczywistym, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2013.
• [4] Cieślik S.: Przyłączenie farmy wiatrowej o mocy znamionowej 8 MW do szyn rozdzielni SN w stacji elektroenergetycznej WN/SN zasilającej elektroenergetyczną sieć dystrybucyjną, Przegląd Elektrotechniczny, 86, nr 6, str. 104-109, 2010.
• [5] Divya J., Sushil C. J., Load balancing real-time periodic task scheduling algorithm for multiprocessor enviornment, 2015 International Conference on Circuit, Power and Computing Technologies [ICCPCT].
• [6] Fajfer M., Cieślik S.: Badanie wybranych stanów pracy sieci elektroenergetycznej z generacją rozproszoną z zastosowaniem symulatora pracującego w czasie rzeczywistym, Poznan University of Technology Academic Journals, Nr 86, str. 55-66, 2016.
• [7] Fajfer M.: Koncepcja cyfrowego symulatora układów elektrycznych pracującego w czasie rzeczywistym opartego na procesorach sygnałowych, Rynek Energii, Nr 5 (114), str. 41-49, 2014.
• [8] Fajfer M.: Medium voltage electrical system research using DSP-based real-time simulator, Computer Applications in Electrical Engineering, edited by R. Nawrowski, Poznań University of Technology, 2014.
• [9] Fajfer M.: Obliczenia współbieżne w symulacji linii elektroenergetycznej z zastosowaniem wielordzeniowego procesora sygnałowego, Rynek Energii, Nr 1 (116), str. 26-31, 2015.
• [10] Tulpule P., Rezaeian A., Karumanchi A., Midlam-Mohler S.: Model Based Design (MBD) and Hardware In the Loop (HIL) validation: Curriculum development, American Control Conference (ACC), Maj, str. 5361 – 5366, 2017.
• [11] Chua C. K., Leong K. F., Lim C. S.: Rapid prototyping Principles and applications, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Wydanie 3, Singapore 2010
• [12] Kable i przewody elektroenergetyczne, TELE-FONIKA Kable, 2015.
• [13] Kincaid David, Cheney Ward, Analiza numeryczna w przekładzie i pod redakcją Stefana Paszkowskiego, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).