Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 761
Поиск однотипных графиков нагрузки энергообъекта
Статья научная
Одной из важнейших потребностей при планировании и анализе режимов работы энергосистемы является прогнозирование величин и графиков нагрузок. В настоящей статье предложен алгоритм поиска однотипных графиков нагрузки на основе методов интеллектуального анализа данных. В качестве исходных данных служат усреднённые получасовые графики потребления активной и реактивной мощности. Предлагаемый алгоритм в первую очередь нацелен на предварительную обработку и группировку данных измерений при решении задачи идентификации статических характеристик нагрузки по напряжению, но также возможно выполнение исследований в области поиска типовых графиков нагрузки для выполнения проектных и перспективных расчётов. Результатом обработки данных будет массив меток принадлежности суточного графика к той или иной группе. В основе предлагаемого алгоритма лежит метод k-средних. Алгоритм апробирован на реальных данных, собранных с подстанции, питающей сборочный завод. В том случае, если в качестве исходных данных служит выборка графиков нагрузки за несколько лет, то можно поставить задачу прогнозирования конфигурации графика нагрузки. Исходными данными для решения этой задачи будет служить упорядоченный во времени массив меток принадлежности суточного графика нагрузки к тому или иному типу.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы получения данных для обучения систем технического зрения, способных выявлять сферические воздушные включения в стеклянных деталях подвесных изоляторов марки ПС-70Е. Данные представлены для воздушных пузырей диаметрами 1 и 2 мм в головке стеклянной детали. Расчет электрического поля при работе изолятора в наихудших условиях эксплуатации позволил выявить области размещения дефектов с нарушением электрической прочности. Для определения наличия дефектов по одному изображению была создана трехмерная модель трассировки лучей, в которой подсветка стеклянной детали осуществляется ортогонально снизу, а съемка производится со стороны головки. На основе моделирования выявлены области расположения воздушных включений диаметрами 1 и 2 мм, в которых дефекты не различимы. Установлено, что имеются области расположения дефектов, в которых наблюдается нарушение электрической прочности, но которые не удается выявить при применяемых условиях съемки. Доля областей при изученных условиях, одновременно относящихся к двум названным категориям, составляет суммарно 6,7 и 2,5 % для пузырей с диаметрами 1 и 2 мм соответственно. Имеются области расположения пузырей, для которых наблюдается значительное искажение фигур дефектов при описанных условиях (22,4 и 20,0 % для пузырей 1 и 2 мм соответственно).
Бесплатно
Статья научная
Стабильная работа энергосистемы является одним из основных вопросов, рассматриваемых в электроэнергетике. Современные уровни потребления ведут к необходимости постоянно наращивать генерируемые мощности, многократно преобразуя и усложняя исходную схему. В дополнение к этому, учитывая текущий тренд на развитие цифровой энергетики и внедрение возобновляемых источников энергии, добавляется все больше неопределенностей, которые сложно предопределить стандартными методами регулирования. События в энергосистеме являются детерминированными, т. е. случайными. Это приводит к тому, что сложно в полной мере оценить устойчивость энергосистемы, уровни напряжений в узлах, токов в ветвях или возможные потери мощности. Нахождение законов распределения вероятностных характеристик способно предоставить понимание всех возможных состояний, в которых может существовать объект. Проблема их получения заключается в сложности учета всех взаимосвязей между случайными аргументами исходных данных. Данные законы необходимы для дальнейшего определения оптимальных режимов работы ЭЭС, возможности решения задачи определения оптимальных мест установки и требуемого объема возобновляемой генерируемой энергии недетерминированным способом. Цель данной статьи заключается в апробировании разрабатываемого метода получения полных вероятностных характеристик СГИД. Данный метод в отличие от методов семейства Монте-Карло не использует случайную выборку исходных аргументов, а полностью покрывает исследуемую функциональную зависимость. Поставленная задача была решена с использованием положений теории вероятностей и математической статистики, в энергетике в частности, численных методов оптимизации. Также использовался пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений MATLAB Matpower.
Бесплатно
Помехоустойчивость фазосдвигающих устройств с различным принципом построения
Статья научная
Рассматриваются принципы построения фазосдвигающих устройств (ФСУ) различных классов, применяемых в системах импульсно-фазового управления вентильными преобразователями. Приведены структурные схемы ФСУ, временные диаграммы их работы, а также сравнительный анализ их помехоустойчивости при воздействии гармонической помехи в широком частотном диапазоне на информационный вход устройства. Результаты получены на основе математического моделирования в среде MatLab v6.5 + Simulink v5.0.
Бесплатно
Построение карты напряженности электрического поля с учетом рельефа местности и температуры воздуха
Статья научная
С целью увеличения передаваемой по электрическим сетям мощности в республике Таджикистан в 2009 году была построена самая протяженная линия электропередачи 500 кВ длиной более 350 км. Большинство из всех построенных ВЛЭП 500 кВ проходят по горной местности, включая территории населенных пунктов, и создают угрозу для здоровья трудящихся и проживающих там людей. Для разработки мер по защите здоровья населения и обслуживающего персонала используются карты распределения напряженности электрического поля вдоль ВЛЭП СВН. Современные методики составления подобных карт не могут быть использованы применительно к условиям Таджикистана, так как они не учитывают влияния на результирующее значение напряженности ЭП ПЧ рельефа местности и большого перепада температуры воздуха в течение года. В связи с этим была поставлена задача разработки методики построения карт распределения напряженности электрического поля вдоль ВЛЭП с одновременным учетом орографии местности и температуры воздуха. Расчет предлагается проводить на основе метода конечных элементов в инженерном пакете Ansys на суперкомпьютере.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается новая унифицированная конструкция трансформаторно-транзисторного модуля, выполненного по минимальной структуре на одном силовом транзисторе, размещённом в общей для всех фаз трансформатора цепи, позволяющая минимизировать количество силовых полупроводниковых ключей. Данный унифицированный модуль относится к преобразовательной технике, получающей применение в регулируемых электроприводах переменного тока для реализации плавного амплитудного пуска, торможения противовключением, а также осуществления режима позиционирования асинхронных двигателей. Построение ряда асинхронных электроприводов на основе унифицированного трансформаторно-транзисторного модуля позволяет удовлетворить требования энергосбережения, предъявляемые к асинхронным электроприводам при их эксплуатации. Показываются пути уменьшения массо-габаритных показателей вольтодобавочного трансформатора, являющегося конструктивной основой предлагаемого устройства, путём модуляционного устранения сетевой низкочастотной составляющей напряжения в его первичной обмотке. Эффективность данного решения подтверждена анализом экспериментальных графиков прямого и плавного пуска, торможения, а также режима позиционирования асинхронного двигателя в компьютерной программе MATLAB/Simulink. Снижение энергопотребления при пуске, торможении и позиционировании асинхронного двигателя, при использовании унифицированного трансформаторно-транзисторного модуля в качестве основного элемента системы управления электроприводом доказано экспериментальными графиками, полученными в компьютерной программе MATLAB/Simulink.
Бесплатно
Построение системы управления мгновенными значениями тока статора в электроприводе переменного тока
Статья научная
Объектом исследования является энергосберегающая система частотного управления двигателем переменного тока, выполненная на базе инвертора тока с релейными регуляторами тока статора. Область применения - подъемно-транспортное оборудование, а также механизмы циклического действия общепромышленного назначения. Применение современной элементной базы, позволяющей использовать новые алгоритмы управления, расширяет функциональные возможности систем управления двигателем переменного тока и помогает добиться энергосбережения. Разработан и исследован преобразователь частоты с автономным инвертором тока (АИТ) на базе IGBT-транзисторов с дополнительными отсекающими диодами и буферными конденсаторами. Этот преобразователь позволяет получить выходное напряжение, близкое к синусоидальному. Проведен комплекс исследований разработанных систем управления двигателем переменного тока. Они включают в себя аналитические исследования и математическое моделирование. Результаты моделирования совпадают с аналитическими исследованиями и показывают, что система соответствует предъявляемым требованиям и обладает улучшенными энергетическими показателями.
Бесплатно
Потери в регулируемых электроприводах при разных законах управления
Статья научная
Для электродвигателей разного типа (асинхронных, синхронных, постоянного тока, реактивных) и разными законами управления приведены обобщённые зависимости изменения соотношения составляющих потерь при изменении момента нагрузки.
Бесплатно
Статья научная
Разработана простая и эффективная система управления параллельным активным фильтром электроэнергии. Такой параллельный активный фильтр электроэнергии позволяет повысить качество напряжения в электросети при работе нелинейной нагрузки. Это достигается за счет существенного снижения параллельным активным фильтром электроэнергии гармонических составляющих тока нагрузки и компенсации реактивной мощности нагрузки, при этом исключается вероятность возникновения резонансных явлений свойственных пассивным фильтрам. Данная система управления параллельным активным фильтром электроэнергии может быть использована как в однофазных, так и в трехфазных электрических сетях. Предложен способ реализации разработанной системы управления параллельным активным фильтром электроэнергии. Построена компьютерная модель активного фильтра электроэнергии в программной среде Matlab 7.11 и приведены результаты моделирования ее работы на активно-индуктивную нагрузку. Для практического подтверждения результатов математического моделирования в программной среде Matlab 7.11 создана установка по исследованию релейного регулятора тока (РРТ). На этой установке практическим путем была подтверждена возможность использования РРТ как основного элемента для создания предложенной системы управления ПАФЭ.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассмотрены предельные возможности электроприводов с традиционными конструкциями электрических машин (асинхронный двигатель, синхронные реактивные машины) и нетрадиционными (синхронная реактивная машина независимого возбуждения). Обращается внимание на перспективы использования новых типов машин.
Бесплатно
Предельные характеристики оптико-механических систем со сканированием
Статья научная
Рассмотрен принцип построения оптико-механической системы со сканированием на базе асинх-ронного двигателя, работающего непосредственно в режиме периодического движения за счет фазовой модуляции питающих напряжений. Представлена ее функциональная схема, включающая систему управления электроприводом и оптический коррелятор, позволяющая исключить влияние девиации частоты сети на координатную точность сканатора. Получены аналитические соотношения и определена методика построения предельных характеристик сканирующих систем с учетом кругового электромагнитного поля. Предложено искать предельную характеристику в виде следов на плоскостях, представляющих собой предельные механические, пусковые или характеристики холостого хода.
Бесплатно
Статья научная
Представлен обзор моделей электрических машин, выполненных в программе Jigrein по технологии, предусматривающей итерацию потенциалов в узлах энергоцепей.
Бесплатно
Статья научная
Сформулирована задача анализа переходных режимов с целью оценки устойчивости в системах электроснабжения промышленных предприятий с собственными электростанциями. Приведены требования к способам представления машин переменного тока в таких расчетах. Рассмотрены способы представления синхронных и асинхронных машин в задаче анализа устойчивости в режимах параллельной и раздельной работы.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается методика пересчета коэффициентов статических характеристик комплексной нагрузки в узлах электрических сетей 35-220 кВ по полученным экспериментально данным для некоторых узлов сети. Необходимость пересчета статических характеристик нагрузки для близлежащих частей сети возникает из-за проблем с доступом к точкам сетей, принадлежащим частным компаниям, ограничения по количеству сертифицированного измерительного оборудования при проведении активного эксперимента, а также из-за отсутствия технической возможности подключения измерительного оборудования в некоторых местах электрической сети. Для пересчета формируется модель участка электрической сети, в которой используются стандартные модели таких элементов сети, как трансформаторы, токоограничивающие реакторы и линии электропередачи. Эти модели в дальнейшем разделяются на элементарные четырехполюсники (многополюсники), и расчет выполняется последовательно для каждого из них. Приведенная методика является общей и позволяет провести расчет статических характеристик нагрузки в произвольной точке электрической сети по экспериментальным данным в некоторых точках сети.
Бесплатно
Применение вейвлет-анализа для идентификации строения газовых факелов
Статья научная
Изучалась эффективность применения разных методов обработки оптической информации: получены результаты по прямым и закрученным высокотемпературным струям с химическими реакциями. Для создания прямоточных факелов применялась классическая эжекционная горелка с круглым смесительным каналом. Для создания закрученных струй в том же канале размещались специальные аксиальные завихрители с плоскими лопатками. Рассматривались обычно применяемые способы, а также новый подход - применение вейвлет-анализа. Выявлены различия в структуре упомянутых потоков и особенности термомеханики газовых факелов, установленные с помощью разных методик. Делается вывод о том, что не существует какого-либо предпочтительного метода компьютерной идентификации турбулентных структур: каждый из апробированных методов давал новую оригинальную информацию о структурообразовании в факеле.
Бесплатно
Статья научная
Анализируется энергетический потенциал малых рек России и ближнего зарубежья. Сделан вывод о том, что энергоемкость малых рек во много раз превышает этот показатель для крупных рек. Развитие малой гидроэнергетики сдерживается рядом проблем. Это требования экологии, необходимость больших финансовых затрат на создание малых ГЭС, получение качественной электроэнергии при сезонных колебаниях расхода воды. Для преодоления этих противоречий предлагается применить генератор оригинальной конструкции. Рассматриваемая электрическая машина представляет собой генератор погружного типа с комбинированным возбуждением. Он имеет небольшие размеры благодаря использованию мощных постоянных магнитов и обмотку возбуждения для регулирования магнитного потока. Генератор имеет сложную магнитную систему, поэтому для электромагнитного анализа используется программа точного расчета электромагнитного поля на основе метода конечных элементов ANSYS Electronics Desktop. Разработанная цифровая модель генератора показала хорошую сходимость с реальным генератором по основным параметрам и характеристикам. Представлены результаты исследования.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена актуальность применения возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в современном мировом энергетическом хозяйстве, приведены сравнительные статистические данные о доле различных источников энергии в генерации электричества. Особое внимание уделено вопросам использования энергии ветра в качестве источника для генерации электрической энергии, а именно представлена статистика по объему и динамике роста установленных мощностей ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире, а также статистика по объему и динамике роста выработанной электроэнергии при помощи ВЭУ в мире. Проанализированы факторы, которые способствовали развитию ветроэнергетической отрасли в странах с наибольшей долей использования ВЭУ в мире. Описаны конструктивные исполнения существующих типов ВЭУ. Сформулирована основная технологическая проблема ветроэнергетики и определен способ решения данной проблемы. Рассмотрены разные типы генераторов для ВЭУ и проанализированы плюсы и минусы использования всех типов электрических машин в качестве генерирующих устройств в ВЭУ. Определен вектор развития ВЭУ в части выбора типа генератора. Показаны отличительные особенности и преимущества применения машины двойного питания для ВЭУ в сравнении с другими типами электрических машин. Приведена информация о существующих генераторах двойного питания в мировой и отечественной промышленности. Представлена принципиально новая подробная конструкция машины двойного питания с установленным на едином валу бесконтактным возбудителем и описаны главные преимущества данного технического решения относительно традиционной конструкции машины двойного питания, которая включает в себя скользящий контакт.
Бесплатно
Применение дифференциального электропривода в автомобильной промышленности
Статья научная
Для повышения безопасности движения электромобиля на трассе необходимо обеспечить высокий темп разгона при движении на высокой скорости для возможности осуществления маневра обгона. Для этого предлагается реализовать электропривод на базе двух двигателей. В статье рассматривается вопрос устойчивости работы системы с двухканальным регулированием скорости автономных электротранспортных средств, где один канал является «высокомоментным» приводом, в котором двигатель подключен через редуктор с понижающим коэффициентом передачи, а второй канал - «высокоскоростным», в котором аналогичный по габаритам двигатель подключен напрямую. Суммирование мощности двух каналов осуществляется путем применения дифференциального редуктора. В статье показано, что добиться устойчивой работы возможно путем фиксации задания скорости по одному каналу и регулированию по другому каналу, представлены алгоритмы управления. Определены оптимальные значения передаточного числа редуктора «высокомоментного» канала и коэффициента включения (доли в переходном процессе) высокомоментного канала, при которых наблюдается минимум времени переходного процесса. Проведены расчеты для легкового автомобиля и грузового автомобиля массой до 7,5 т. Данное решение позволяет повысить динамику движения автомобиля, расширить диапазон регулирования по скорости и моменту, а также повысить энергоэффективность электроустановки в целом, так как каждый из двигателей в предложенной схеме большую часть времени работает в режиме, близком к номинальному.
Бесплатно
Применение имитационного моделирования при изучении курса ТОЭ
Статья научная
Рассматривается применение имитационного моделирования для повышения качества обучения при изучении линейных цепей в курсе ТОЭ. Приведены примеры разработанных моделей и представлены результаты моделирования. Описана методика проведения занятий и оценена их эффективность.
Бесплатно
Применение метода конечных элементов для расчёта электромагнита тормоза инвалидной коляски
Краткое сообщение
Рассмотрены вопросы применения метода конечных элементов при решении осесимметричных задач теории поля на примере электромагнитного тормоза для инвалидной коляски.
Бесплатно
