Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 761
Обзор зарубежных источников по инфраструктуре интеллектуальных счётчиков
Статья обзорная
Обзор литературных источников показал, что тема инфраструктуры интеллектуальных счётчиков хорошо изучена и упоминается во множестве исследований за рубежом, в то время как в российской науке работ, полностью освещающих данную технологию, крайне мало. Поэтому данная статья представляет собой обзор зарубежных источников, посвященных данной теме. Инфраструктура интеллектуальных счётчиков является основой интеллектуальных сетей и представляет собой сочетание различных технологий, осуществляющих коммуникацию и управление в системах электроснабжения. Преимуществом этих технологий в сравнении с другими системами является наличие двунаправленной связи между потребителем и поставщиком электроэнергии, что позволяет участникам энергетического рынка оперативно взаимодействовать друг с другом и реагировать на изменения в системе. Данная статья описывает структуру инфраструктуры интеллектуальных счётчиков, её особенности и вопросы интеграции в систему электроснабжения. В статье предоставлена информация по основным компонентам данной системы. Даны описание, работа и возможности использования интеллектуальных счётчиков, а также их устройства. В статье имеется информация, посвященная описанию структуры центра обработки данных, архитектуры сетей связи и технологий, используемых для передачи информации между компонентами данной системы. Также в статье приведены основные протоколы и стандарты, используемые в инфраструктуре интеллектуальных счётчиков. Описанные в статье технологии использования интеллектуального измерения в сетях электроснабжения могут быть применены для сетей газоснабжения и сетей водоснабжения.
Бесплатно
Обзор методов определения параметров моделей синхронных генераторов
Статья научная
Синхронный генератор является одним из основных элементов электроэнергетической системы, оказывающих существенное влияние на устойчивость и надёжность электроснабжения потребителей. В настоящее время задачи противоаварийного и режимного управления энергосистемами решаются на основе математических моделей, параметры которых задаются с помощью паспортных данных или данных, полученных при испытаниях. Высокая зависимость значений параметров математических моделей от внешних факторов ведёт к значительному снижению точности анализируемых процессов. Для повышения точности параметров математических моделей энергосистем применяются идентификация на основе измерений, полученных с помощью традиционных систем телеметрии или векторных измерений. Целью данной статьи является проведение метаанализа существующих исследований, направленных на разработку методики определения параметров синхронного генератора по данным измерений. Для достижения поставленной цели были проанализированы и сгруппированы как российские, так и зарубежные исследования. Затем для каждой группы были выявлены достоинства, недостатки, а также область применения. В результате было показано, что существующие методики определения параметров синхронных генераторов по данным измерений не способны подстраиваться к набору исходных данных, а также требуют значительных вычислительных мощностей. В качестве способа преодоления указанных недостатков предлагается адаптивная модель синхронной машины.
Бесплатно
Статья научная
Проанализировано техническое состояние электрооборудования, установленного на электрических станциях и подстанциях в электроэнергетической системе Республики Таджикистан (ЭЭС РТ) в настоящее время и с учетом перспектив ее развития. Рассмотрен каждый из элементов ЭЭС РТ по отдельности и оценен срок их службы, а также оценено их техническое состояние. Показано, что из всех ЛЭП 0,4-500 кВ находятся в хорошем состоянии 18 115 км (28,7 %), в удовлетворительном состоянии 32 887 км (52,1 %), в неудовлетворительным состоянии 12 263 км (19,8 %). Выявлено электрооборудование, работающее дольше нормативных сроков, установленных заводами-изготовителями: силовых трансформаторов 2320 МВА (78 %), высоковольтных выключателей (ВВ) 232 ед. (56 %), синхронных генераторов 700 МВт (80 %). Также проанализированы структура изменения системы и ввод основных элементов напряжением 110-500 кВ по ЭЭС РТ на период 2015-2039 гг. При присоединении энергосистем соседних стран к ЭЭС РТ увеличиваются уровни токов короткого замыкания (КЗ). Эксплуатация изношенного оборудования может приводить к многочисленным авариям, поэтому рекомендовано заменить его на новые типы, а также продолжить работы по координации токов КЗ, проверке электродинамической стойкости силовых трансформаторов, соответствия отключающей способности ВВ.
Бесплатно
Статья научная
Предложена аналитическая обобщенная математическая модель электромеханического преобразователя как объекта управления, которая позволяет осуществлять синтез законов управления в контурах тока и момента электроприводов переменного тока. Приведена система уравнений модели, которые отличаются тем, что сочетают метод обмоточных функций и энергетический метод получения электромагнитных координат электропривода (МДС, ЭДС, электромагнитного момента). Даны рекомендации по построению алгоритмов расчета на ЭВМ. Результатами моделирования являются удельные электромагнитные моменты различных электромеханических преобразователей, ЭДС обмоток, скорость вращения ротора и частота тока в обмотках. Использовать модель рекомендуется на первом этапе оценочных расчетов при следующих допущениях: электромеханический преобразователь не насыщен, магнитная проводимость стали равна бесконечности, отсутствуют потоки рассеяния. Для более точных расчетов требуется применение численных моделей расчета магнитного поля по уравнениям Максвелла методом конечных элементов.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена сжиганию твердых отходов в топке котла для использования их как топлива на тепловых электростанциях. В работе описывается текущая ситуация использования газификации для переработки отходов и опыт их использования на ТЭС. Проведенный авторами обзор выявил проблему накопления отходов и сложности разработки схемы по их реализации. В связи с этим авторы предлагают технологию переработки отходов на ТЭС с последующим получением тепловой и электрической энергии. Для исследования были выбраны по территориальной схеме обращения с отходами Ростовской области и обоснованы виды сырья (отходов), что позволило судить о наибольшем энергетическом вкладе, который приносят отходы лузги и шрота подсолнечного. Также проведен расчет теплового и эксергетического баланса котла ТПП-210А для выбранных видов отходов. В результате анализа расчета построены графики сравнения синтез-газа выбранных отходов с природным газом и углем, а также диаграммы потоков эксергии для одного из выбранных отходов и природного газа и угля. На основе проведенного исследования в статье авторы показали, что газификация твердых бытовых и сельскохозяйственных отходов сможет увеличить термический и эксергетический КПД котла и заменить уголь и природный газ, что уменьшит вредные воздействия на окружающую среду. Расчеты энергетического и эксергетического балансов показывают эффективность применения твердых бытовых и сельскохозяйственных отходов для сжигания на ТЭС, в частности, основываясь на результатах расчета термического и эксергетического КПД котла в зависимости от применяемого топлива.
Бесплатно
Обоснование параметров преобразователя постоянного тока для источника автономного электроснабжения
Статья научная
С внедрением концепции Smart Grid в развитие электроэнергетики нарастает интерес к использованию DC/DC-преобразователей для координированной работы на одну систему шин постоянного тока разнотипных источников питания, имеющих в своем составе источники возобновляемой энергии, накопители электроэнергии (аккумуляторные батареи, модули суперконденсаторов), различную нагрузку. В статье выполнен анализ DC/DC-преобразователей для систем автономного электроснабжения. Обосновано применение преобразователя типа SEPIC (Single Ended Primary Inductance Converter). Представлена методика определения параметров преобразователя. Продемонстрирована и обоснована регулировка активного периода коэффициента заполнения в соответствии с теоретическим поведением после изменения входного напряжения выше и ниже желаемого выходного значения. Выполнено моделирование работы преобразователя в режимах повышения, понижения и стабилизации выходного напряжения в пакете MATLAB / Simulink. Полученные результаты моделирования показывают эффективность предлагаемого решения для источника автономного электроснабжения.
Бесплатно
Обоснование схемы активного фильтра гармоник на основе гибридного каскадного инвертора
Статья научная
С увеличением количества уровней в инверторе усложняется схема, увеличивается количество полупроводниковых ключей. Поэтому представляют интерес топологии, которые позволяют получить увеличение уровней напряжения с уменьшением количества полупроводников, повысить производительность и надежность системы. Предложена схема гибридного каскадного инвертора, рассмотрен метод широтно-импульсной модуляции на основе несущей, приведена блок-схема алгоритма генерации опорных модулирующих сигналов в оптимизированном методе широтно-импульсной модуляции. Для управления гибридным инвертором в составе активного фильтра гармоник в работе предложен метод широтно-импульсной модуляции несущей, который позволяет уменьшить синфазное напряжение, коммутационные потери, минимизировать гармоники тока и напряжения. Приведено описание алгоритма ШИМ, на основе которого осуществляется модуляция управляющих сигналов и затем сравнение их с треугольной несущей для генерации последовательности импульсов, включающих или отключающих полупроводниковые ключи. Целью предложенных решений является улучшение гармонических искажений, вызванных нелинейной нагрузкой в низковольтной системе 0,4 кВ. Приведены результаты моделирования предложенной схемы активного фильтра гармоник. На основании выполненных исследований показано, что применение активного фильтра гармоник на основе 5-ступенчатого гибридного инвертора при управлении методом широтно-импульсной модуляции является эффективным средством фильтрации высших гармоник на шинах низкого напряжения 0,4 кВ при наличии нелинейной нагрузки, что позволяет решить задачу по устранению воздействия высших гармоник на производственную деятельность предприятия.
Бесплатно
Статья научная
Отмечено расширение сортамента прокатных станов за счет производства листового проката из труднодеформируемых марок стали. Обоснована актуальность разработки способов снижения динамических нагрузок электромеханических систем реверсивной клети толстолистового стана при захвате металла валками. Показано, что в системе управления электроприводами горизонтальных валков стана 5000 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК») отсутствуют технические решения, обеспечивающие снижение динамического момента и отклонений скорости при ударном приложении нагрузки. Представлены осциллограммы, подтверждающие неудовлетворительный характер переходных процессов при прокатке листов из труднодеформируемых сталей. Обоснована разработка способа ограничения момента за счет увеличения межвалкового зазора перед захватом металла с последующим возвращением валков в заданную позицию. Представлена схема системы регулирования, реализующая предложенный способ. Рассмотрена структура математической модели мехатронной системы прокатной клети, включающая модели электропривода горизонтальных валков и гидравлического привода нажимных устройств (НУ), взаимосвязанных через металл. Приведены математические зависимости, описывающие переходные процессы гидравлического НУ и изменение давления и момента при деформации. Выполнено моделирование динамического режима захвата заготовки с одновременным изменением зазора при различных темпах перемещения НУ. В результате подтверждена целесообразность внедрения алгоритма, реализующего предложенный способ, в АСУ ТП стана 5000. Представлены осциллограммы, полученные в режиме захвата заготовки при существующем и разработанном алгоритмах управления. Подтверждено улучшение динамических показателей скорости и момента. Отмечена целесообразность проведения исследований с целью оценки эффективности внедрения разработанного способа в электромеханических системах клетей широкополосных и сортовых прокатных станов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены математические модели асинхронного двигателя, представленные в виде системы уравнений и структурной схемы, предложены методы коррекции системы скалярного управления АД, обеспечивающие снижение колебаний электромагнитного момента, приведены результаты компьютерного моделирования переходных процессов в частотном асинхронном электроприводе с системой скалярного управления и дополнительными корректирующими устройствами. Представленная система скалярного управления асинхронным двигателем позволяет осуществлять пуск электропривода и регулирование скорости, при этом достигается стабилизация электромагнитного момента асинхронного двигателя с максимальным отклонением от среднего значения, не превышающего 5 %, и обеспечивать подавление колебаний скорости двигателя в переходных режимах. Системы частотного асинхронного электропривода со скалярным управлением с улучшенными динамическими свойствами могут найти применение на металлургических механизмах.
Бесплатно
Один из способов улучшения энергетических показателей диодных выпрямителей с дроссельным управлением
Статья научная
Исследуется один из вариантов улучшения энергетических показателей диодных выпрямителей с дроссельным управлением.
Бесплатно
Оперативная диагностика вентильного двигателя
Краткое сообщение
Рассмотрены задачи ограничения электромагнитного момента вентильного электродвигателя и определения момента сопротивления на его валу с целью диагностики состояния электропривода. Синтезированы уравнения наблюдателей электромагнитного момента и момента сопротивления, работающих автономно и независимо друг от друга. Проведено математическое моделирование, доказывающее эффективность совместной работы наблюдателей.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены вопросы повышения эффективности оперативного управления распределенными технологическими сетями тепло- и пароснабжения производственных металлургических комплексов на основе динамического макромоделирования режимов сетей при структурных переключениях и резко переменных нагрузках. Предлагается осуществлять решение задач стабилизации потоков ресурсов в технологической сети на основе решения уравнений обратных задач динамики сети и использования расчетных контуров парирования потоковых возмущений. Алгоритмы парирования потоковых возмущений в технологической сети целесообразно строить с использованием обратных моделей динамики путей передачи входных управляющих потоков к входным узлам потоковых возмущений в сети. Предложена программная макромодель, позволяющая моделировать статические и динамические режимы систем паро- и теплоснабжения, управление зарядно-разрядными процессами паровых аккумуляторов. В данной модели регулируемым параметром является давление пара в аккумуляторе. Ограничение давления пара в аккумуляторе осуществляется с помощью специального регулятора давления, который настраивается на минимум потерь пара на свече при его избытке в сети. Данная программная макромодель позволяет моделировать работу потребителей с резко выраженной переменной нагрузкой.
Бесплатно
Статья научная
На основе анализа статистических данных о повреждаемости изоляции кабельной сети и метеорологических данных показана взаимосвязь грунтово-климатических параметров с текущим состоянием изоляции силовых кабелей.
Бесплатно
Статья научная
Исследование особенностей работы электрических машин периодического движения в составе электромеханических комплексов различного целевого назначения направлено на создание высокоэффективных электроприводов как линейного, так и углового колебательного движения. Особое место среди них занимают безредукторные электроприводы, в которых колебательный режим работы формируется за счет различных видов модуляции питающих фазных напряжений исполнительного двигателя. На основании анализа математической модели вентильного электропривода определена методика расчета его выходных параметров при колебательном движении с учетом функций регулирования, параметров электрической машины и нагрузки. Показано, что при определении колебательного электромагнитного момента вентильного двигателя при инженерных расчетах достаточно учитывать в его демпфирующей составляющей только постоянные члены. Получено выражение, определяющее амплитуду колебаний подвижного элемента вентильного электродвигателя, что позволило установить возможность регулирования собственной частоты электропривода за счет изменения амплитуды одного из фазных напряжений. Представлены результаты математического моделирования вентильного электропривода колебательного движения в математической среде MathCAD 2000, иллюстрирующие возможность обеспечения резонансного режима работы электропривода согласно разработанному алгоритму. Полученные в работе аналитические соотношения составили теоретические основы не только для расчета выходных параметров, но и рабочих характеристик вентильного электропривода колебательного движения. Они также могут быть рекомендованы для оценки динамических и энергетических показателей электропривода в режиме колебательного движения.
Бесплатно
Статья научная
На основе генетического алгоритма произведён расчёт различных вариантов электроснабжения студгородка ЮУрГУ на базе распределённой генерации. Дан краткий анализ эффективности каждого варианта, и выработаны рекомендации по ведению режима работы станций в принятых условиях.
Бесплатно
Определение закона и параметров регулирования инерционного вибропривода зерноочистительной машины
Статья научная
Рассмотрены вопросы регулирования амплитуды от частоты колебаний рабочего органа вибромашин по установленному гиперболическому закону путем изменения параметров саморегулируемого вибратора.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуется метод определения места повреждения в распределительных электрических сетях 35-10-6 кВ на основе эмпирических критериев в координатах трех симметричных составляющих индивидуальных для каждого вида аварийного режима. То есть в формулах критериев использованы напряжения и токи прямой, обратной и нулевой последовательности. Сами формулы определялись по следующему принципу: если напряжения или токи увеличиваются при перемещении точки аварии вдоль длины линии, то они помещаются в числитель, а если наоборот, то в знаменатель. Для каждого критерия получен график интерполирующей функции, который хранится в памяти компьютера. При возникновении повреждения рассчитывается значение критерия и по графику находится место возникновения аварийного режима. Выявлена расчетная математическая погрешность разработанного метода при малой погрешности измерения ±0,2 %. Показано, что все погрешности составляют менее 1 %, кроме режимов однофазных замыканий на землю, когда погрешность достигает 2,6 %. Как показывают расчеты, погрешность ОМП прямо пропорциональна результирующей погрешности измерений и точности задания исходных данных. Так, при результирующей точности ±2,5 % максимальная погрешность ОМП близка к 3 %, а при точности ±5 % близка к 6 %. Существующие приборы ОМП работают с погрешностью 3-20 %, кроме того, они неспособны определить повреждения с замыканиями на землю и обрывами. Эффективность рассмотренного метода подтверждена технико-экономическими расчетами. Так, в расчете на один фидер 35, 10 и 6 кВ экономический эффект соответственно составляет 200, 150 и 110 тыс. руб. в год при сроке окупаемости около года. При применении метода на 1000 фидерах эффект составит порядка 200, 150 и 110 млн руб. в год. Таким образом, полученные критерии для определения места аварии эффективны как с технической, так и с экономической точек зрения.
Бесплатно
Определение направления и скорости конвективных потоков воздуха с помощью воздушного шара на цепи
Краткое сообщение
Поместив в слабый конвективный поток воздуха наполненный гелием детский воздушный шар на тяжелой гибкой связи (цепочки от карманных часов), можно сравнительно просто и достаточно точно определить направление и скорость потока. Цепочка позволяет измерять малые усилия потока на шар, ей не свойственно сухое трение. Для расчетов используются формулы аэродинамики шара и уравнения цепной линии. Приведены результаты эксперимента.
Бесплатно
Статья научная
Описывается метод косвенного определения начального углового положения ротора в системе импульсно-векторного управления асинхронным двигателем с фазным ротором, основанный на использовании угловых зависимостей действующих значений напряжений на обмотках двигателя.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты измерений картины магнитного поля в распределительных устройствах на 11 подстанциях 110/10(6) кВ г. Кургана (более 2000 замеров). Сделаны выводы о наличии опасных зон в распределительных устройствах 10(6) кВ по условиям воздействия магнитного поля на обслуживающий персонал. Предложены дополнительные рекомендации в существующие стандарты.
Бесплатно
