Thermal analysis of short-circuit and cooling states in a DC cable with the use of parallel computations

• Autorzy: Gołębiowski J. , Bycul R.

Warianty tytułu

PL

Termiczna analiza stanu zwarcia i chłodzenia w kablu prądu stałego z wykorzystaniem obliczeń równoległych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an application of a time decomposition approach in parallel computations used to determine thermal field in a DC cable during a short-circuit state and during the cooling process after the interruption of the short-circuit current. An algorithm of the non-stationary thermal field determination was introduced. One-second short-circuit current density was calculated. Mean time constants during the cooling process were also computed. The speedup and efficiency of the parallel computations were analysed.

PL

W artykule zaprezentowano zastosowanie koncepcji podziału czasu w równoległych obliczeniach termicznego pola w kablu DC w stanie zwarcia oraz stygnięcia po zwarciu. Opracowano algorytm wyznaczania przestrzenno-czasowego rozkładu temperatury oraz obliczono jednosekundową gęstość prądu zwarcia. Wyznaczono rozkłady uśrednionych stałych czasowych w trakcie stygnięcia. Przeanalizowano parametry wydajnościowe algorytmu równoległego - przyśpieszenie i efektywność obliczeń.

Słowa kluczowe

EN

short-circuit current density; DC cable; parallel computations; thermal field distribution; time decomposition; mean time constant

PL

pole termiczne; jednosekundowa gęstość prądu zwarcia; kabel prądu stałego; obliczenia równoległe; dekompozycja czasu; uśredniona stała czasowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 85, nr 10
• Strony: 95--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gołębiowski J.

autor

Bycul R.

• Bialystok Technical University, Faculty of Electrical Engineering, Wiejska 45D st., 15-351 Białystok,

Bibliografia

• [1] HVDC and HVDC Light, http://www.abb.com/hvdc
• [2] Gołębiowski J., Zaręba M., A method of the analysis of the thermal field dynamics in the core and insulation of a DC lead with convectional heat abstraction, Electrical Engineering-Archiv für Elektrotechnik, Vol. 88, (2006), No. 5, pp. 453-464
• [3] Nievergelt J., Parallel methods for integrating ordinary differential equations, Communications of the ACM, Vol. 7, (1964), No. 12, pp. 731-733
• [4] Forenc J., Time domain decomposition in parallel analysis of transient states, Proceedings of the International Conference on Parallel Computing in Electrical Engineering (PARELEC), Białystok, 2006, pp. 295-300
• [5] Gołębiowski J., Bycul R. P., Modelling of thermal field dynamics in a DC cable with application of parallel computations. Part 1: theoretical background, Archives of Electrical Engineering, Vol. 57, (2008), No. 3/4, pp. 277-289
• [6] Gołębiowski J., Bycul R. P., Modelling of thermal field dynamics in a DC cable with application of parallel computations. Part 2: applications and verification, Archives of Electrical Engineering, Vol. 57, (2008), No. 3/4, pp. 291-302
• [7] Incropera F., DeWitt D., Bergman T., Lavine A., Introduction to Heat Transfer, John Wiley&Sons, USA, Hoboken, 2007
• [8] Kącki E., Cząstkowe równania różniczkowe w zagadnieniach fizyki i techniki, (Partial differential equations in physical and technical problems), WNT, 1992
• [9] Hering M., Termokinetyka dla elektryków, (Thermokinetics for electrical engineers), WNT, 1980
• [10] Markiewicz H., Urządzenia elektroenergetyczne, (Electroenergetic devices), WNT, 2006
• [11] Atmane M.A., Chan V.S.S., Murray D.B., Natural convection around a horizontal cylinder: The effects of vertical confinement , International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 46, (2003), No. 19, pp. 3661-3672
• [12] Taler J., Duda P., Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła, (Solving direct and reverse heat transfer problems), WNT, 2003
• [13] Gołębiowski J., Kwiećkowski S., Dynamics of three-dimensional temperature field in electrical system of floor heating, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 45, (2002), No. 12, pp. 2611-2622
• [14] Lipiński W., Gołębiowski J., Modelling of electromagnetic shield dynamics, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 16, (1980), No. 6, pp. 1419-1422
• [15] Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J., Metody numeryczne, (Numerical methods), WNT, 2006
• [16] PN-IEC 60364-5-54, Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych - Część 5: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego - Arkusz 54: Uziemienia I przewody ochronne, (Electrical instalations of buildings - Part 5: Selection and erection of electrical equipment - Chapter 54: Earthing arrangements and protective conductors), PKN, 1999
• [17] Josuttis M. N., C++, Biblioteka standardowa. Podręcznik programisty (The C++ Standard Library – A Tutorial and Reference), Helion, 2003
• [18] Message Passing Interface (MPI) standard, http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/
• [19] Jordan A., Butryło B., Bycul R., Forenc J., Charakterystyka obliczeń równoległych w wieloprocesorowych systemach komputerowych (Characteristic of parallel computations in multi-core computer systems), Elektronika, Vol. 14, (2004), No. 3, pp. 7-11
• [20] Bycul R.P., Walendziuk W., Forenc J., Testing a homogeneous cluster with the use of parallel benchmarks, XVI IEEE-SPIE Symposium on Photonics, Electronics and Web Engineering, Wilga, Polska, Proceedings of SPIE, Vol. 6159, pp. 61593U, 2006
• [21] Donaldson V., Berman F., Ramamohan P., Program speedup in a heterogeneous computing network, Journal of Parallel and Distributed Computing, Vol. 21, (1994), No. 3, pp. 316-32
• [22] Sahni S., Thanvantri V., Parallel computing: performance metrics and models, IEEE Parallel and Distributed Technology, Vol. 4, (1996), No. 1, pp. 43-56