Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 738
Математическое моделирование течения среды в сложных многоканальных системах
Краткое сообщение
Приводится модель расчета течения среды в сложной многоканальной системе последовательно-параллельных каналов произвольной заданной структуры с автоматизированным отображением структуры системы, которая может быть использована для моделирования процессов в энергетических установках.
Бесплатно
Математическое моделирование эксплуатационной скважины в процессе оптимизации нефтедобычи
Краткое сообщение
Рассматриваются вопросы математического моделирования системы «нефтяной пласт - скважина - насос» на различных режимах её работы, включая режим оптимизации нефтедобычи. Большое внимание уделено технологии моделирования, определено место модели в процессе лабораторно-отработочных и эксплуатационных испытаний автоматизированной системы нефтедобычи, а также в реальных условиях эксплуатации.
Бесплатно
Математическое описание вентильного индукторного генератора с конденсаторным возбуждением
Статья научная
На волне развития транспортных средств на электрической тяге сильный толчок получило и развитие автономных энергетических установок. К новым техническим решениям относится представленная энергетическая установка на базе индукторной машины с новым принципом возбуждения фазных обмоток. В основу его заложена такая особенность подобных электрических машин, как возможность обеспечения трапецеидальной формы фазных ЭДС, что позволяет осуществлять коммутацию и возбуждение фазных обмоток в естественном режиме без необходимости отслеживания и коммутации фазных токов в зависимости от положения ротора, за счет коммутации конденсаторов неработающей фазы. Такое решение позволяет значительно упростить и снизить стоимость электронной аппаратуры управления вентильного индукторного генератора. В силу новизны конструкции рассматриваемое техническое решение не было исследовано ни зарубежными, ни отечественным учеными. В данной статье осуществлено математическое описание работы и разработана математическая модель вентильного индукторного генератора с конденсаторным возбуждением, которая позволяет вычислять токи и ЭДС как в электрической машине, так и во внешней электрической схеме, а также величину крутящего момента. В статье представлены результаты расчетов и экспериментальных исследований разработанного генератора, совпадение которых в достаточной мере подтверждает адекватность модели. Разработанная модель позволяет наглядно исследовать электромагнитные процессы, работоспособность и функционирование системы в различных режимах при разнообразных внешних воздействиях, отрабатывать алгоритмы управления и оценивать энергетические показатели генератора, а также может служить основой для создания методики проектирования и создания новых установок.
Бесплатно
Статья научная
Предложено математическое описание трехуровневого преобразователя частоты с фиксированной нейтралью (3У-ПЧ с ФН) на базе активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения (АВН и АИН), которое позволяет исследовать электромагнитные процессы и анализировать электромагнитную совместимость в системе «питающая сеть - 3У ПЧ с ФН на базе АВН и АИН - нагрузка» с учетом дискретного характера формирования выходных напряжений АВН и АИН. В отличие от известных математических моделей 3У-ПЧ с ФН на базе АВН и АИН, основанных на принципе разделений электрической системы на подсистемы, разработанная в данной статье модель позволяет получить удобную структурную схему для синтеза системы управления. Разработанная структурная схема 3У ПЧ на базе АВН и АИН оказалась аналогична известным структурным схемам двухуровневого преобразователя частоты при пренебрежении эффекта разбаланса напряжений в звене постоянного тока, идеальной синхронизации и линеаризации коммутационных функций. Дополнительно при линеаризации была рассмотрена только область вокруг номинального значения напряжения звена постоянного тока.
Бесплатно
Статья научная
Метод анализа динамических свойств дискретных систем управления с помощью нелинейных разностных уравнений лежит в основе получения коэффициентов линейного приближения разностных уравнений. Рассматривается математический аппарат практического исследования динамических свойств.
Бесплатно
Метод и программное обеспечение для оценивания состояния параметров режима энергорайона
Статья научная
Предложен метод решения задачи оценивания состояния параметров режима энергорайона. Данный метод позволяет решить задачу оценивания состояния для расчетной схемы, включающей в себя магистральные и распределительные сети, в том числе сети промышленных предприятий. Данный метод показывает адекватные результаты при недостаточном объеме телеинформации. Помимо телеизмерений, данный метод позволяет задавать ограничения на любые параметры режима, что существенно повышает качество получаемых результатов. Предлагаемый метод реализован в составе программного комплекса ПРРЭС, который работает совместно с ПВК АНАРЭС. Представлены результаты внедрения на промышленном предприятии, входящем в состав Госкорпорации «Росатом». Помимо решения задачи оценивания состояния текущего режима, предлагаемый подход может использоваться для формирования перспективных режимов для задач перспективного планирования.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается четырехпроводная трехфазная распределительная электрическая сеть (РЭС) напряжением 0,4 кВ, в которой выполняется контроль энергопотребления автоматизированной системой учета. Предполагается, что в РЭС на каждом межабонентском участке сопротивления фазных проводов равны и отличаются от нейтрального, причем их значения неизвестны, а системой учета выполняются измерения действующих напряжений, тока и угла сдвига фаз между ними у всех абонентов и в начале РЭС. Решается задача идентификации значений и места отвода токов утечки вследствие воздействия на РЭС несанкционированных отборов электроэнергии. Проведен анализ предложенного ранее метода, использующего приращения напряжений фазного (линейного) провода для моделированного возмущенного и желаемого состояния РЭС. Показаны его недостатки и представлен новый метод решения указанной задачи, основанный на оперативном расчете и анализе параметров (комплексных сопротивлений) распределительной сети и их токов. При этом предложен алгоритм для расчета параметров сети, для которого необходимы данные двух разных режимов работы РЭС. Получены математические выражения, реализующие предлагаемый метод, проверенные вычислительными экспериментами. Полученные результаты могут быть полезны при разработке систем учета и мониторинга нетехнических потерь электроэнергии в распределительных сетях.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается новый подход при обработке результатов активного эксперимента по определению статических характеристик комплексной нагрузки (СХН) по напряжению в узле энергосистемы. Проблема заключается в том, что во время проведения активного эксперимента, как правило, изменяется состав потребителей и искомая СХН, при этом количество возможных ступеней регулирования напряжения ограничивается режимными параметрами и факторами электробезопасности эксперимента, что значительно осложняет процедуру идентификации реальной СХН. В работе рассматривается возможность применения методов оптимизации при решении указанной проблемы. Для проверки предложенного метода проведен эксперимент на лабораторной установке и на его примере показана работоспособность модифицированного метода определения СХН.
Бесплатно
Статья научная
На примере ретроспективных статистических данных о потоке отказов кабельных линий 6 (10) кВ городских электрических сетей по Нефтекамску и Челябинску показана необходимость оценки значимости влияния не только режимных параметров, но и проектных и эксплуатационных факторов, принятых обслуживающим персоналом. Предложены метод оценки значимости данных факторов, алгоритм подготовки и сбора ретроспективных данных для проведения статистического анализа. Метод реализован с применением дисперсионного анализа, целью которого является исследование различий для рассматриваемых групп факторов. По результатам исследования и апробации метода были определены вероятные значимые сопутствующие к режимным параметрам факторы, влияющие на ресурс, например, связанные с глубиной и траекторией прокладки кабеля, а также местоположением кабеля в структуре схемы фидера в распределительной городской кабельной сети.
Бесплатно
Метод прогнозирования электропотребления бытовыми потребителями в условиях Республики Таджикистан
Статья научная
По данным динамики электропотребления и состояния городских электрических сетей городов Республики Таджикистан по потерям электроэнергии, а также структурам электропотребления по группам, принятым в Республике Таджикистан, проведен анализ. Предлагается метод прогнозирования электропотребления и определения средней мощности в часы максимума нагрузок для бытовых потребителей с учётом условий местности Республики Таджикистан. Для выведения уравнения прогнозирования электропотребления предложен коэффициент времени максимума нагрузок - α(в.м.н), зависящий от территориального расположения и климатометеорологических условий местности Республики Таджикистан, имеющий различные значения, соответствующие условиям местности. Апробация предложенного метода прогнозирования электропотребления проведена для одного фидера подстанций «Восточная - 10/35/6 кВ» г. Душанбе. Установлена зависимость влияния территориального расположения и климатометеорологических условий местности городов Республики Таджикистан на режимы работы городской электрической сети, в частности, в узлах 0,4 кВ.
Бесплатно
Метод распределения потерь в сети между потребителями
Краткое сообщение
Предлагается метод разделения нагрузочных потерь электроэнергии в сетях распределительных компаний между субъектами рынка, пользующимися услугами по передаче, и собственными потребителями, основанный на определении коэффициентов токораспределения в R-схеме.
Бесплатно
Статья научная
Предложена методика расчета электромагнитного момента асинхронного двигателя через тензор напряжения Максвелла для задач конечно-элементного моделирования. Результаты расчетов сравниваются с известным методом косвенного определения момента АД.
Бесплатно
Метод расчёта течения газа в каналах газоструйных систем
Статья научная
В энергетических установках различного типа рабочее тело движется в каналах различных формы, размеров и назначения. Во многих практически важных случаях установки включают в себя систему каналов со слиянием и разделением потоков. Обычно большую часть времени установки работают в стационарном режиме, однако в некоторых системах рабочие процессы протекают за малые промежутки времени и сопровождаются большими изменениями скорости, давления и температуры как по длине канала, так и во времени.Математическая модель таких каналов включает в себя нестационарные уравнения в частных производных, описывающие законы сохранения массы, импульса и энергии. Для решения системы уравнений широко применяется метод конечных разностей. Данная краевая задача является нелинейной, поэтому для ее решения применяются численные методы.В работе предложен численный метод расчёта процессов гидродинамики и теплообмена в каналах энергетических установок со слиянием и разделением потоков на основе метода конечных разностей и алгоритма ортогональной прогонки решения краевой задачи.Разработанный алгоритм обладает высокой вычислительной эффективностью и позволяет рассчитывать высокоинтенсивные режимы работы канала как со сжимаемым, так и с несжимаемым рабочим телом, с теплообменом со стенками канала или в адиабатических условиях работы. Численный метод позволяет рассчитывать процессы как в отдельных каналах, так и в системе каналов в рамках единого подхода.
Бесплатно
Статья научная
Существующие методики дистанционного определения места повреждения (ОМП) при однофазных коротких замыканиях эффективны для линий большой протяженности и неприменимы в системах промышленного электроснабжения, характеризующихся сравнительно короткими линиями электропередачи напряжением 110 и 220 кВ. В связи с этим авторами разработана методика ОМП, позволяющая дистанционно определять место возникновения однофазного короткого замыкания на линиях малой длины (от 0,7 км). Для реализации предложенной методики авторами разработаны математические модели линий электропередачи различной конфигурации и алгоритм расчета режима короткого замыкания в произвольной точке линии, основанный на использовании сочетания методов последовательного эквивалентирования и симметричных составляющих. Математические модели линий учитывают не только число и марку проводов и тросов, но и их взаимное расположение и высоту подвеса. Разработанные модели и алгоритмы реализованы в программном модуле КАТРАН-ОМП. Оценка погрешности разработанной методики проведена в условиях системы электроснабжения действующего промышленного предприятия. Данная оценка показала, что погрешность находится в пределах 700 м, что является удовлетворительным результатом для дистанционного ОМП при однофазном коротком замыкании на линиях 110-220 кВ системы электроснабжения промышленного предприятия.
Бесплатно
Методика инженерного расчета вентильных электрических машин с аксиальным магнитным потоком
Статья научная
Описывается инженерная методика расчета аксиальных машин с сегментными магнитами и трапецеидальными катушками. В основу методики легли номограммы по выбору основных размеров, рассчитанные с применением специального программного комплекса, разработанного на кафедре электромеханики и электромеханических систем ЮУрГУ. Зависимыми переменными, однозначно определяющими геометрию модели, являются: наружный диаметр, внутренний диаметр, высота активного слоя, высота магнита, число пар полюсов. Остальные размеры являются зависимыми от основных размеров или определяются технологией изготовления. Разработанная методика расчета ВМАП позволяет проводить оперативную оценку конструкций, что уменьшает время разработки изделия.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведено описание усовершенствованной методики оценки технического эффекта при изменении электрических режимов дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь. Одними из основных показателей эффективности работы данных агрегатов являются удельный расход электроэнергии и удельный расход электродов. В представленных исследованиях показано, что при изменении электрических режимов дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь вследствие изменения параметров системы управления электрическими режимами или замены системы управления на новую, прямое сопоставление значений удельного расхода электроэнергии и удельного расхода электродов в сравниваемых периодах времени является некорректным из-за возможного влияния множественных производственных и технологических факторов. В отличие от существующих методик, основанных на прямом сравнении показателей работы электродуговых печей, в предлагаемой методике осуществляется учет влияния основных технологических факторов, которые могут иметь неодинаковые значения в анализируемых периодах. В новой методике используются методы статистического и корреляционного анализа выборок временных, электрических и технологических параметров дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь для двух анализируемых периодов - гарантийного и предгарантийного. На основании анализа средних значений факторов нескольких выборок определяется, какой из двух периодов являлся более тяжелым с точки зрения достижения технического эффекта по экономии электроэнергии и электродов, после чего осуществляется приведение технического эффекта к наиболее тяжелым условиям. Разработанная методика может быть использована для уточнённой оценки эффективности работы дуговых печей после изменения настроек действующих систем автоматического управления электрическими режимами или при заменах старых систем управления.
Бесплатно
Методика оценки полезного отпуска в сеть 0,4 кВ
Краткое сообщение
Разработана методика для определения прогнозируемого месячного отпуска электроэнергии по учетным группам потребителей 0,4 кВ, не имеющим технических средств контроля, основанная на использовании характерных графиков, замеров в зимний максимум и коэффициента сезонного изменения.
Бесплатно
Методика оценки ресурса изоляции в условиях эксплуатации кабельных линий напряжением 6(10) кВ
Краткое сообщение
Приведены методика и математическая модель сбора, анализа, прогнозирования информации об эксплуатации кабельных линий 6(10) кВ, разработанная на основе статистического анализа состояния изоляции силовых кабельных линий (КЛ) городских электрических сетей.
Бесплатно
Статья научная
На примере схем городских кабельных сетей 6(10) кВ с разными токами КЗ, типами применяемых защит определены зоны неселективности и резервирования отходящих КЛ, РП, РТП. Разработан алгоритм поиска повреждений, позволяющий снизить пребывание персонала в электроопасных зонах. Оценён с применением разработанной модели в ANSYS тепловой режим работы изоляции в зависимости от уставок РЗиА.
Бесплатно
Методика оценки эффективности внедрения источников распределенной генерации
Статья научная
Рассматривается вопрос об оценке технико-экономической эффективности установки объектов распределенной генерации в условиях действующих или проектируемых систем электроснабжения. Алгоритм расчета адаптирован к программно-вычислительному комплексу КАТРАН-OptActivePower и позволяет на основании технико-экономических моделей генераторов, заданной конфигурации электрической сети и параметров ее оборудования определять основные показатели эффективности: затраты на потери мощности в сети, суммарные затраты с учетом издержек на обслуживание и ремонт, капитальные вложения в оборудование. Эффективность внедрения источников энергии оценивается путем сравнения затрат на выработку и передачу мощности в сети без дополнительных источников с затратами, полученными в результате установки источников, при этом считается, что срок окупаемости установки составляет 8 лет. При расчетах учитываются технологические особенности работы генераторов. В статье приведен пример оценки эффективности установки генераторов в условиях действующей системы электроснабжения.
Бесплатно
