Труды КНЦ (Технические науки) 3/2022(13).

эксперимента является трудоемкой и достаточно дорогостоящей задачей. Значительные преимущества для подобных исследований обеспечивает замена реального объекта его цифровым двойником, что позволяет получить представление о поведении системы в условиях вариации различных ее параметров. Таким образом, изучение проблем качества электроэнергии, разработку и проверку методов по его повышению целесообразно проводить с помощью современных программных средств. Для моделирования процессов в электроэнергетике применяются следующие типы программ: 1) программы для инженерного моделирования электромагнитных, тепловых и механических полей методом конечных элементов (ANSYS, ELCUT, Femlab, FEMM, FlexPDE и др.); 2) специализированные математические комплексы для научных и инженерно-технических расчетов (Mathcad, MatLab, Maple, MuPAD, GNU Octave, Scilab, Maxima и др.), в том числе программы для моделирования процессов в электрических цепях и сетях (NI Multisim, Simulink, EMTP-RV, ATP-EMTP, MicroTran, RTDS Simulator, PSCAD-EMTDC и др.) [10]. В моделировании методом конечных элементов лежит принцип дискретизации, то есть разбиения модели исследуемого объекта на n-е количество конечных элементов. Это позволяет уйти от решения сложных дифференциальных уравнений, описывающих объект, и перейти к системе линейных алгебраических уравнений, что значительно упрощает расчеты [11]. С другой стороны, такой подход снижает точность получаемых результатов, поскольку она зависит от степени дискретизации модели и формы элемента. В программах второй группы используется сложный математический аппарат, который позволяет математически описать исследуемый объект с высокой точностью [12]. Однако для создания рабочей модели необходимо составить громоздкие системы уравнений, что затрудняет моделирование сложных объектов и процессов. Таким образом, программные комплексы конечно-элементного моделирования используются для создания моделей объектов сложной конфигурации (например, переменных электромагнитных полей, движущихся потоков жидкостей и т. д.), которые невозможно описать без упрощений, влияющих на точность результатов. Электрическая сеть, напротив, представляет собой объект, функционирование которого возможно интерпретировать посредством математических уравнений с учётом всех свойств данной системы практически в полной мере. Поэтому для получения максимально достоверных результатов при моделировании электроэнергетических систем целесообразно применять специализированные математические комплексы. Среди программ второй группы отдельно следует выделить среду программирования LabVIEW и пакет программ MatLab, которые на сегодняшний день получили широкое распространение и являются одними из наиболее удобных средств моделирования систем электроснабжения. Возможности применения LabV IEW Среда разработки LabVIEWявляется продуктом компанииNational Instruments (США) и была впервые выпущена в 1986 г. LabVIEW широко используется в разных отраслях науки и промышленности для проведения измерений, сбора, анализа и представления полученных данных, а также для разработки цифровых двойников технических объектов или технологических процессов, что обеспечивает более эффективное управление производством. Программы, выполняемые в среде LabVIEW, представляют собой виртуальный прибор (ВП), в состав которого входят блочная диаграмма, описывающая логику работы ВП, и лицевая панель со средствами ввода-вывода (переключателями, кнопками, шкалами, светодиодами и т. д.), которые служат для управления данным ВП (рис. 1). Виртуальные приборы могут соединяться в качестве составляющих компонентов для построения других ВП. Кроме того, в LabVIEW возможно создавать подпрограммы или виртуальные подприборы (рис. 2). Такая функция позволяет создать более сложную программу на основе простых или предложенных разработчиком блоков, которая может быть использована в составе конечного ВП. Это значительным образом облегчает и сокращает процесс разработки многосоставной программы. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 3. С. 68-78. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 3. P. 68-78. © Губская Е. И., 2022 70