Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 761
Статья научная
Рассмотрена задача повышения энергоэффективности систем эксплуатации нефтяных месторождений. Для ее решения предлагается осуществлять нефтедобычу с применением автоматической системы оперативного регулирования режимов работы электроприводов насосных агрегатов нагнетательных и добывающих скважин, основанной на алгоритме оптимизации забойных давлений по критерию минимизации потребления энергии с применением математической модели месторождения, базирующейся на методе электрогидродинамической аналогии (ЭГДА), что в совокупности позволяет производить наиболее энергоэффективную технологию добычи нефти. Дано обоснование применимости метода ЭГДА для создания компьютерных моделей нефтяных месторождений. Проведено моделирование процесса нефтедобычи в разработанной программной модели. Полученные данные сравнены с результатами моделирования на ранее существовавших физических моделях. По результатам исследования сделан вывод о возможности применения метода ЭГДА для создания моделей, участвующих в системе энергоэффективного управления эксплуатацией нефтяных месторождений.
Бесплатно
Статья научная
С помощью методов математической статистики и теории вероятностей произведена статистическая обработка результатов измерения показателей качества электрической энергии тяговой подстанции Урюм 220/35/27,5/10 кВ, РУ - 35 кВ, 1 СШ, ВЛ - 35 кВ (ВЛ - 241), расположенной в Забайкальском крае. Особое внимание уделено кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехе по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности (K2U). Несимметрия напряжений - практически постоянное явление в электрических сетях различного класса напряжений. Она существенно влияет на потребителей электроэнергии, в том числе на саму питающую сеть, особенно негативно сказывается на процессе работы и сроке службы электрооборудования. Актуальность данной проблемы подтверждается множеством исследований на подобную тему и значительным количеством повреждений потребителей электрической энергии, находящихся в эксплуатации (особенно в Забайкальском крае и Дальневосточных регионах). В ходе исследования определен вид и параметры закона распределения случайной непрерывно распределённой величины K2U. Для оценки степени совпадения эмпирического и теоретического распределений произведена трехкратная проверка на достоверность выбранного закона распределения с применением критериев согласия Пирсона χ2, Колмогорова и критерия ω2 (Крамера - Мизеса - Смирнова). За теоретический закон принято логарифмически нормальное распределение. Определена вероятность возникновения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности (K2U) на исследуемом объекте. Произведена оценка срока службы асинхронного электродвигателя в определенных диапазонах, которые выбраны, опираясь на существующий межгосударственный стандарт по качеству электрической энергии ГОСТ 32144-2013. Проведён анализ полученных результатов исследования. Представлены соответствующие выводы.
Бесплатно
Статья научная
В работе применены методы математического моделирования и инструментального контроля, способные обосновать внедрение энергосберегающих мероприятий и технических решений в системах электроснабжения горнодобывающих предприятий. Оценка внедрения методов энергосбережения в системах электропривода и электроснабжения на горнодобывающих предприятиях показала возможность получения мультипликативного экономического эффекта при правильном подходе к внедрению и последующей эксплуатации энергосберегающих технологий. Был показан потенциал энергосбережения в промышленности в целом и на горнодобывающих предприятиях в частности. В качестве примера на отдельных участках предприятий были рассмотрены такие мероприятия, как компенсация реактивной мощности, внедрение систем автоматизированного электропривода, разработка и опытная эксплуатация систем контроля качества электроэнергии с непрерывной фиксацией показателей. Метод математического моделирования реализовывался при помощи пакета программ MatLab, хорошо зарекомендовавшего себя в инженерных расчетах по всему миру. Инструментальный контроль и оценка показателей качества электроэнергии проводились согласно требованиям ГОСТ РФ 32144-2013. В результате потенциальной оптимизации отдельных систем электроснабжения получен расчетный суммарный экономический эффект за счет экономии электроэнергии, приближающийся к 28 млн руб. в год, что в среднем составляет 20 % от затрат на электропотребление рассмотренных участков горнодобывающих предприятий.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассмотрен вопрос количественной оценки эффекта вытеснения тока в шинах, уложенных в пазах электрических машин переменного тока на примере магнитоэлектрического генератора большой мощности. Также указаны основные аспекты, оказывающие влияние на увеличение эффекта вытеснения тока в шинах электрических машин. Приведены примеры расчетов среднего увеличения сопротивления шины по методикам, описанным в классической литературе и проверенных годами при проектировании стандартных электрических машин переменного тока. Также был рассмотрен вопрос моделирования электромагнитных процессов в системе автоматического проектирования ANSYS Maxwell. Особое внимание уделено возможностям программного обеспечения ANSYS Maxwell в части графического представления информации по результатам моделирования работы электромеханических преобразователей. Приведена графическая интерпретация результатов моделирования работы генератора, упрощающая понимание физических основ оговариваемых явлений, а также упрощающих взаимодействие с программным обеспечением. Проведено сравнение двух указанных способов количественной оценки эффекта вытеснения тока на основании экспериментальных данных, полученных силами АО «НПО «Электромашина», снятых с макетных образцов рассчитанного магнитоэлектрического генератора большой мощности. На основании результатов сравнения двух способов количественной оценки эффекта вытеснения тока в обмотке магнитоэлектрического генератора переменного тока сделано заключение о наиболее предпочтительном способе расчета суммарных электрических потерь в обмотках электромеханических преобразователей. Также был рассмотрен вопрос потерь в магнитоэлектрических генераторах большой мощности, существенно влияющих на коэффициент полезного действия электрической машины. Оговорено условие максимального коэффициента полезного действия электрической машины большой мощности.
Бесплатно
Применение теории планирования эксперимента к анализу электромагнитных процессов в СЭС
Статья научная
Рассматривается применение теории планирования эксперимента для обобщения результатов полученных с помощью виртуального моделирования электромагнитных процессов в СЭС. Описана методика планирования эксперимента и представлены графически результаты расчетов по регрессионным моделям. Оценена точность и адекватность применяемого метода и его эффективность.
Бесплатно
Применение технологий распределенного реестра (blockchain) в электроэнергетических системах
Статья научная
Современные энергосистемы стремительно развиваются в сложные киберфизические системы. Децентрализация энергетических ресурсов, уход от нынешней традиционной централизованной модели электроснабжения, повсеместное внедрение новых информационных технологий требуют создания безопасной, эффективной и надежной киберинфраструктуры, которая способна обеспечить должный уровень конфиденциальности и автоматизации процессов купли-продажи электроэнергии. Эти задачи может решить набирающая популярность технология распределенного реестра Blockchain. Технология обеспечивает распределенные вычисления, безопасную среду для взаимодействия участников в сети и надежное хранение информации. Blockchain позволяет сделать каждого участника сети не только потребителем энергии, но и ее поставщиком, организовав для этого «цифровую» среду. Продажа энергии при этом будет осуществляться напрямую между участниками, без посредников, с использованием умных счетчиков и адаптивных алгоритмов взаиморасчетов, которые взаимодействуют в режиме реального времени. В 2017 г. Blockchain оценивался топ-менеджерами как ключевая прорывная цифровая технология на горизонте ближайших пяти лет. Согласно результатам опроса Deloitte, в 2019 г. 53 % компаний называют Blockchain стратегически приоритетной технологией, а в 2018 г. такое мнение выразили только 43 %. В то же время проекты последние два года выходящие на рынок и получающие финансирование, отличаются большей комплексностью и индустриальной спецификой. В числе стран-лидеров находятся США, Германия и Великобритания. Половина Blockchain-проектов в области электроэнергетики зарегистрированы в пяти государствах: США (50 проектов), Германия (22 проекта), Великобритания (15 проектов), Австралия (13 проектов) и Япония (13 проектов). При этом на долю России пришлось всего 4 проекта.
Бесплатно
Статья научная
Представлен техноценологический анализ электропотребления предприятий Свердловской области за период 2005-2011 гг. Полученные результаты являются базой для прогнозирования электропотребления и энергосбережения по видам экономической деятельности, а также по территориальному признаку в городских округах.
Бесплатно
Принцип выявления обрывов фазных и нулевого проводов воздушной линии напряжением 380 В
Статья научная
Опасность электропоражений людей и животных при эксплуатации воздушных линий напряжением 380 В общеизвестна. Существующие токовые защиты не реагируют на обрывы фазных и нулевого проводов (несимметричные режимы работы), поэтому воздушные линии с такими повреждениями длительное время могут находиться под напряжением.В статье для выявления несимметричных режимов работы воздушной линии рассматривается возможность использования трехфазных микропроцессорных счетчиков электроэнергии, устанавливаемых на вводе у потребителя. Для разработки устройства, позволяющего выявлять обрывы фазных и нулевого проводов, проведен анализ изменения напряжений при нормальных и несимметричных режимах работы электрических сетей и определены логические признаки идентификации этих режимов.Предложено дополнить микропроцессорный счетчик электроэнергии рядом функций, которые позволили бы выявлять несимметричные режимы работы и организовывать передачу отключающего импульса по PLC-каналу в трансформаторную подстанцию для отключения автоматического выключателя,установленного в начале поврежденной воздушной линии. Представлена разработанная функциональная схема устройства, при включении которого в выпускаемые в нашей стране микропроцессорные счетчики, будет обеспечено отключение воздушной линии напряжением 380 В при возникновении в ней обрывов фазных и нулевого проводов, что повысит электробезопасность жителей, получающих электро-энергию в свои дома по этим линиям.
Бесплатно
Проблема выбора уставок резервных защит в электрических сетях 110-220 кB
Статья научная
Рассмотрена существующая методика расчета уставок устройств РЗА в сетях сложной конфигурации (110 кВ и выше) и выявлены причины, приводящие к большим трудозатратам на выполнение данных расчетов. Новый подход к выполнению расчетов уставок резервных защит в сетях 110-220 кВ требует разработки специального программного комплекса, в котором формализована процедура принятия решение об изменении взаимосвязанных уставок резервных защит всех элементов узла энергосистемы.
Бесплатно
Проблемы внедрения частотного регулирования в горнодобывающей отрасли
Статья научная
Представлены опыт внедрения, проблемы и перспективы частотнорегулируемого асинхронного электропривода в горных машинах, а именно, реализация тягового электропривода самоходного пневмоколесного вагона В15К, построенного на одном преобразователе частоты и четырех асинхронных двигателях, подключенных параллельно, без датчиков обратных связей.
Бесплатно
Проблемы и перспективы создания экологически безопасной ТЭС на твердых коммунальных отходах
Статья обзорная
В данной статье рассмотрены основные этапы в выборе экологически безопасной структурной схемы термической и энергетической утилизации твердых коммунальных отходов на этапе выполнения технико-экономического обоснования. Проведен анализ оценки влияния топливной составляющей на структуру объекта. Разработаны рекомендации к выбору оптимальной энергетической структуры ТЭС на твердых коммунальных отходах (ТЭС на ТКО), исследован подход по анализу схемы обращения с золой и шлаком. Определен подход к выбору структуры системы газоочистки ТЭС на ТКО. Выявлены значительные отличия в подходе к определению структуры энергетической ТЭС и ТЭС на ТКО. Сформированы рекомендации для снижения капитальных затрат при максимизации извлечения вторичных ресурсов. Методология выполнения исследования заключается в анализе зарубежного опыта эксплуатации ТЭС на ТКО с различными структурными схемами, представленного в литературе, отчетах об эксплуатации энергетических комплексов, паспортах на установки. В результате проведенной работы сформированы этапы для разработки методики выполнения многофакторного анализа, которая позволит на основании внешних факторов и критериев оптимальности для конкретного проекта определить структурную схему ТЭС на ТКО, наилучшим образом подходящую к реализации.
Бесплатно
Проблемы мониторинга солнечных энергетических систем в России
Статья научная
Представлен обзор систем мониторинга солнечных фотоэлектрических станций и установок - как сетевых, так и автономных - на территории РФ. Актуальность такого рода мониторинга определяется задачами проектирования, а также достаточно сложными и неоднородными с позиций развития солнечной энергетики климатическими условиями России. Рассмотрены методы и инструменты, используемые для проведения мониторинга. Предложены элементы регламента и перечень задач мониторинга. Описаны результаты расчетов по предложенной инженерной методике прогнозирования производительности ФЭУ. Проведена верификация среднемесячных данных NASA SSE о падающей солнечной радиации, используемых в качестве исходных параметров в расчетной методике. На основе экспериментальных данных подтверждена адекватность использования предложенной инженерной методики для прогноза производительности фотоэлектрических установок. Выявлены основные факторы, которые вносят наиболее весомый вклад в погрешность расчетов. Представлены выявленные в процессе мониторинга автономной фотоэлектрической системы аспекты, имеющие существенное значение для работы системы мониторинга и установки в целом. Предлагается создать на территории России сеть фотоэлектрических установок, оснащенных системами мониторинга для обработки и обмена информацией, формирования единого регламента измерений и разработки рекомендаций по установке ФЭС в различных географических условиях страны.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время проблемы оценки надежности и эффективности функционирования оперативно-диспетчерского управления Единой энергетической системой России остаются не освещенными и требуют привлечения внимания научного сообщества, субъектов электроэнергетики, а также регулирующих органов федеральной и региональной власти. В ходе выполнения работы исследовались структура, механизмы взаимодействия субъектов оперативно-диспетчерского управления и электроэнергетики, нормативные правовые акты, а также практика оперативно-диспетчерского управления Единой энергетической системой России и электроэнергетики иностранных государств. Рассмотрена существующая система оценки надежности и эффективности функционирования оперативно-диспетчерского управления Единой энергетической системой России. В работе использовались такие методы исследования, как анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, сравнительный и логический. В работе указывается проблема невозможности однозначного восприятия всеми субъектами электроэнергетики в качестве обоснования технических решений, аргументации собственных действий и в иных деловых процессах, аргументации и обоснования позиции обеспечения надежности в силу отсутствия четко разработанной нормативной базы в области надежности (общепринятого аппарата и терминологической определенности). В работе обоснована необходимость осуществления контроля и оценки надежности и эффективности функционирования оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике. Рассмотрены проблемы осуществления контроля и оценки оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике. Практическим результатом работы является предложение в первом приближении организационной структуры контроля надежности и эффективности функционирования оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике.
Бесплатно
Статья научная
Современная электроэнергетика характеризуется резко возросшим потреблением электроэнергии за последние десятилетия. Объясняется это рядом причин: технологических, социальных, экономических и др. Поэтому прогнозирование потребления электроэнергии имеет важное значение для множества процессов, включая планирование работы генерирующего оборудования, управление и оптимизацию режимов работы энергетических систем, а также является значимым аспектом в работе промышленных предприятий, так как отклонения для них грозят штрафами. В связи с этим одной из актуальных задач на рынке электроэнергии сегодня является прогнозирование электропотребления на определенный срок. В статье представлено описание модели микросети со встроенным блоком прогнозирования электропотребления и интеллектуального управления нагрузкой одновременно несколькими объектами, в том числе имеющими распределенную генерацию. Решение принимается на сутки вперед, формируя стратегию профиля генерации и управления электроприемниками. Такой тайминг диктуется информацией, имеющейся у интеллектуальной системы: прогноз спроса и цены на электроэнергию централизованной энергосистемы на каждый час следующих суток. Описаны особенности переключения в пиковое время на дополнительные источники электроэнергии, распределение по микросетям. Прогноз реализован с помощью модели Хольта - Винтерса из библиотеки statsmodels (Python 3). Модель использует идеи экспоненциального сглаживания, но является более сложной и может применяться к рядам, содержащим тенденцию и сезонность. Обученная модель прогнозирует с точностью 95,21 %.
Бесплатно
Прогнозирование объемов потребления электроэнергии
Статья научная
Усиление конкуренции на розничном рынке электроэнергии предъявляет новые требования ко всем участникам рынка. Для удержания крупных потребителей от ухода на оптовый рынок электроэнергии и их защиты необходимо использовать новые механизмы в управлении энергосбытовой организации, которые позволят ей сохранить и усилить конкурентное положение компании. Энергосбытовое предприятие как посредник между бытовым потребителем и электростанцией должно проводить постоянное исследование изменения потребностей региона в объемах электроэнергии. Задача состоит в как можно более точном прогнозировании электропотребления для закупа необходимых объемов электроэнергии на оптовом рынке. В случае составления неточного прогноза при нехватке или излишке закупленных объемов энергосбытовое предприятие вынуждено докупать либо продавать излишне закупленную электро-энергию по невыгодной для предприятия цене. Рассматривается задача прогнозирования объемов потребления электроэнергии на основе данных одного из энергосбытовых предприятий. Решение задачи базируется на создании модели и методики прогнозирования. При построении модели используется метод главных компонент. Анализируется необходимость использования фактора «температура окружающей среды», выявляются основные закономерности изменения объемов потребления электроэнергии. В результате исследований установлено, что для построения прогноза необходимо разделение данных на дни недели. Наиболее эффективной моделью считается модель прогнозирования на ближайшие три часа по предыдущим часам, при этом возможно получить прогноз с погрешностью не более 3 %.
Бесплатно
Прогнозирование объемов энергопотребления в зависимости от исходной информации
Статья научная
Переход к рыночным отношениям между потребителями электроэнергии и энергосистемой приводит к повышению требований ко всем участникам рынка. Поэтому в условиях развития конкуренции на розничном рынке для энергосбытовой организации становится актуальной проблема эффективного распределения электроэнергии, приобретаемой на оптовом рынке. Прогноз потребления является опорным показателем для дальнейшего планирования спроса потребителей, минимизации затрат на ее производство и транспортировку. В случае составления неточного прогноза предприятие вынуждено покупать или продавать электроэнергию по заранее невыгодной цене. Рассматривается задача прогнозирования объемов потребления электроэнергии на основе данных одного из энергосбытовых предприятий. Строится прогноз с минимальной ошибкой прогнозирования потребления электроэнергии с учетом зависимости от метеофакторов. Рассматривается составление прогноза с различной информационной базой. В результате исследований выявлена взаимосвязь между метеофакторами и объемами потребления электроэнергии, о чем свидетельствует коэффициент корреляции. Показано, что наиболее эффективной считается модель прогнозирования с большим количеством различных входных информационных баз.
Бесплатно
Прогнозирование потерь электроэнергии в сетях низкого напряжения на основе регрессионного анализа
Статья научная
Одним из наиболее распространенных методов оценки потерь электроэнергии является регрессионный анализ, который позволяет получить уравнение регрессии, связывающее потери с воздействующими на них обобщенными факторами. В данной статье были рассмотрены регрессионные модели для определения величины эквивалентного сопротивления линий, а также потерь электрической энергии в электрических сетях низкого напряжения. Для решения поставленной задачи были выбраны факторы, которые влияют на значение выходной величины, а также определены границы их изменения. К таким факторам можно отнести: длину линий, загрузку и сечение линий сети, количество линий и температуру окружающей среды. На основании обобщенных параметров согласно приведенным в статье выражениям для определения эквивалентного сопротивления схем электроснабжения были получены регрессионные модели. Такие модели позволяют учитывать динамику изменения цеховой электрической сети. Также были построены номограммы для линий с различным сечением, средней длиной и загрузкой, которые позволяют определить эквивалентное сопротивление цеховых сетей любой конфигурации без трудоемких вычислений.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается способ математического моделирования производственного коллектива (оперативно-выездных бригад) на основе теории информационных цепей для исследования и оценки показателей производственного травматизма и производственно-обусловленной заболеваемости в электроэнергетическом комплексе Российской Федерации. Разрабатывается рабочая гипотеза о низкочастотном характере внешних факторов, воздействующих на рабочий коллектив. Предлагается в качестве входных переменных рассматривать травмообразующие факторы и факторы, приводящие к производственно-обусловленной заболеваемости, а также информационно-обучающие потоки, а в качестве выходных - производственный травматизм и производственно-обусловленную заболеваемость.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается способ математического моделирования производственного коллектива на основе теории информационных цепей для исследования и оценки показателей производственного травматизма и профессионально-обусловленной заболеваемости.
Бесплатно
Продление ресурса масляных трансформаторов с длительным сроком эксплуатации
Статья научная
Оценка технического состояния оборудования электрических станций и подстанций сопряжена с высокой степенью износа электросетевого оснащения, что влияет на состояние и режимы работы обору-дования. Степень этих взаимовлияний и их закономерности возможно установить только лишь при общей оценке состояния всего оборудования электросетевого объекта. Подбор рациональной системы ремонта силовых масляных трансформаторов распределительных подстанций предполагает собою проблему с множественными переменными, основанную на концепции надежности, старения, возобновления и промышленной диагностики. В работе рекомендуется провести комплексный способ организации ремонта, базирующийся на индивидуальном наблюдении Потребителем за изменениями технического состояния оборудования в ходе эксплуатации и количественной оценке технического состояния трансформаторов по совокупности диагностических параметров.
Бесплатно
