Середовище MatLab як засіб навчання майбутніх інженерів перехідним процесам в електричних системах

Abstract

У статті розглянуто можливості та особливості застосування пакету розширення SimPowerSystems програми Matlab як засобу навчання майбутніх інженерів перехідним процесам в електричних системах. Установлено, що пакет SimPowerSystems дозволяє створювати віртуальні моделі електричних систем для дослідження перехідних процесів при симетричних та несиметричних коротких замиканнях. Крім того, його можна використовувати для визначення залежностей між симетричними складовими напруг та струмів при подовжній й поперечній несиметрії. Разом із тим він дозволяє досліджувати розподіл симетричних складових струмів та напруг при несиметричних коротких замиканнях. А також його можливо використовувати для аналізу статичної й динамічної стійкості та заходів щодо її збереження. Розроблено узагальнену методику використання пакетів розширення Simulink та SimPowerSystems середовища Matlab як засобу навчання при дослідженні перехідних процесів в електричній системі, що передбачає виконання певної послідовності дій. По-перше, це створення файлу моделі та розміщення й з’єднання блоків у вікні моделі. По-друге, зміна параметрів блоків моделі та налаштування параметрів моделювання. По-третє,виконання моделювання, спостереження й реєстрація процесів умоделі, а також збереження моделі. Доведено, що використання середовища Matlab як засобу навчання сприятиме формуванню встудентів не тільки професійних знань, умінь та навичок, а й мотиваційно-цільових, когнітивних, емоційно-вольових та комунікативних професійно важливих якостей. Зроблено висновок про доцільність використання середовища Matlab як засобу навчання для дисциплін «Теорія автоматичного керування», «Електричні машини», «Основні фізичні процеси в електроенергетичних системах», «Електромагнітні перехідні процеси», «Електромеханічні перехідні процеси», «Електричні системи та мережі», «Електрична частина станцій та підстанцій» та «Моделювання електроенергетичних і електромеханічних систем та пристроїв». Рекомендовано застосування середовища Matlab як засобу навчання в процесі професійної підготовки за спеціалізаціями електричні станції, електричні системи та мережі, системи управління виробництвом та розподілом електроенергії, технології кібербезпеки в електроенергетиці, енергетичний менеджмент та енергоефективні технології. The possibilities and features of using the SimPowerSystems expansion pack of the Matlab program as a learning tool for teaching future engineers in transient processes in electrical systems are discussed in the article. It was found that the SimPowerSystems pack allows to create virtual models of electrical systems for studying transient processes with symmetric and asymmetric short circuits. In addition, it can be used for determining the dependencies between the symmetrical components of voltages and currents with longitudinal and transverse asymmetry. At the same time, it allows to study the distribution of symmetrical components of currents and voltages during asymmetric short circuits. It can also be used for analysing static and dynamic stability and measures to preserve it. A generalized methodology has been developed for using the Simulink and SimPowerSystems Matlab expansion packs as a learning tool for studying transient processes in an electrical system, which involves the certain sequence of actions. Firstly, it creating a model file, placing and connecting blocks in the model window. Secondly, changing model parameters and setting simulation parameters. Thirdly, performing modelling, observing and registering processes in the model, as well as saving the model. It is proved that the use of the Matlab environment as a learning tool will contribute to the formation of students not only professional knowledge, skills but also motivational-targeted, cognitive, emotional-volitional and communicative professionally important qualities. It is concluded that the Matlab environment is useful as a learning tool for the following disciplines: “Theory of Automatic Control”, “Electric Machinery”, “Basic Physical Processes in Electric Power Systems”, “Electromagnetic Transient Processes”, “Electromechanical Transient Processes”, “Electrical Systems and Networks” , “Electrical Part of Stations and Substations” and “Simulation of Electric Power and Electromechanical Systems and Devices”. It is recommended to use the Matlab environment as a learning tool in the process of training by the following specializations: power stations, electrical systems and networks, management systems of production and distribution of electricity, cybersecurity technology in the power sector, energy management and energy-efficient technology.