Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 846
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
Прогнозно-управляемая система накопления энергии для потребителей с почасовой тарификацией
Статья научная
В статье рассматривается проблема оптимизации затрат на электроэнергию для потребителей III и IV ценовых категорий розничного рынка в России. Стоимость электроэнергии для таких потребителей включает плату за электроэнергию с учетом почасового тарифа и плату за мощность, зависящую от средней мощности в часы максимального совокупного потребления в регионе. Информация о почасовых тарифах и часах максимального совокупного потребления в регионе становится известной только после завершения расчетного периода, что не позволяет потребителю точно прогнозировать стоимость электроэнергии. С целью снижения расходов на электроэнергию предложено дополнить традиционную систему электроснабжения накопителем электроэнергии, управление режимом работы которого производится контроллером, установленным у потребителя. Контроллер обеспечивает заряд накопителя в периоды низкой стоимости электроэнергии и его разряд в часы пиковых нагрузок и высоких цен, снижая потребление из сети и, соответственно, затраты предприятия. Для прогнозирования почасовых цен на электроэнергию применена рекуррентная нейронная сеть на базе LSTM, показавшая высокую точность предсказания ценовых трендов и пиковых значений. Однако попытки спрогнозировать часы максимального совокупного потребления оказались неэффективными из-за отсутствия устойчивой периодичности. В связи с этим предложено использовать статистически наиболее вероятное значение часа максимального потребления. Разработан алгоритм управления накопителем энергии, учитывающий прогноз цены и фиксированное значение часа максимального потребления. Алгоритм реализует стратегию зарядки накопителя в периоды низких цен и разрядки в пиковые часы. На примере торгово-развлекательного центра показана эффективность предложенного подхода: применение алгоритма позволило снизить среднюю мощность в пиковые часы почти вдвое (с 290 до 140 кВт) и уменьшить суммарные затраты на электроэнергию на 15,3 %. Полученные результаты демонстрируют перспективность интеграции систем накопления энергии с интеллектуальными методами прогнозирования для задач энергосбережения и управления нагрузкой.
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
Продольное сопротивление одноцепной лэп с двумя грозозащитными тросами в задаче дистанционного ОМП
Статья научная
Одной из наиболее важных задач при дистанционном определении места повреждения в сети 110 кВ и выше является моделирование линий электропередачи с учетом электромагнитного и электростатического взаимодействия их проводящих элементов. Распространенным подходом является использование математических моделей, рекомендованных руководящими указаниями по расчету токов короткого замыкания для релейной защиты. Однако данные модели ЛЭП учитывают среднегеометрическое расстояние между проводами и грозозащитными тросами, а значит, они усредняют величины сопротивлений взаимоиндукции. В случаях, когда провода и тросы расположены несимметрично друг относительно друга, это приводит к завышению сопротивления нулевой последовательности ЛЭП и, как следствие, к занижению величины тока однофазного короткого замыкания. Такая ситуация может сказаться на результатах дистанционного ОМП. Для устранения данного недостатка в статье предложена комбинированная схема замещения одноцепной ЛЭП с двумя грозозащитными тросами, основанная на сочетании методов фазных координат и симметричных составляющих. Приведенная схема замещения ЛЭП позволяет выполнять расчет параметров режима с использованием метода симметричных составляющих и при этом моделировать интересующие для расчета ЛЭП с использованием фазных координат.
Бесплатно
Статья научная
В исследованиях и практическом применении всенаправленных систем зрения традиционные эксперименты часто сталкиваются с такими проблемами, как сложная конфигурация оборудования, трудоёмкие процедуры калибровки и недостаточная адаптивность к различным условиям окружающей среды. Для повышения практической применимости системы и точности измерений в данной работе предлагается метод реконструкции данных и определения расстояния, основанный на интеграции бинокулярного всенаправленного зрения со структурированным светом. Предлагаемый подход использует два всенаправленных изображения для высокоточной реконструкции контуров сложных препятствий, а также для точного определения положения цели и оценки расстояния до неё. Система обладает простой архитектурой, допускает гибкую настройку параметров установки камер для различных сценариев применения и одновременно снижает зависимость от строгой физической калибровки. Экспериментальные результаты показывают, что по сравнению с монокулярной всенаправленной системой зрения предложенный метод демонстрирует существенные преимущества как в точности реконструкции, так и в корректности измерения расстояний, сохраняя при этом высокую надежность при различных конфигурациях размещения камер. Дополнительные эксперименты в реальных условиях подтвердили эффективность данного подхода в практических сценариях, что свидетельствует о его значительном потенциале для применения в области всенаправленного визуального восприятия.
Бесплатно
Производство электроэнергии на основе малых гидроэлектростанций
Статья научная
В настоящее время стремительно развивается рынок малых гидроэлектростанций (МГЭС) благодаря значительному росту интереса к малой распределённой энергетике, ее экологичности и выгоде использования возобновляемых ресурсов. Гибкость применения блочно-модульного оборудования на русловых гидроэлектростанциях позволяет выполнять проекты для различных уровней потока воды и гидростатического давления. Максимальная эффективность гидроэнергетических систем преобразования энергии может достигаться с помощью различных подходов в управлении потоком воды. В данной работе демонстрируются пути внедрения инновационных решений по производству электроэнергии на основе гидротурбин с учетом гидростатического напора в конкретном месте реки, c учетом естественных географических особенностей. Система отражена в модели с обеспечением симуляции электростанции, имеющей указанное географическое месторасположение и мощность. Кроме этого, исследования построенной модели показывают, что автономная система является более дешевой, чем расширение существующей магистральной сети. Причем автономная система вырабатывает избыточное количество электроэнергии, которое может быть использовано для покрытия нагрузок или пиков дополнительных потребителей.
Бесплатно
Процессы загрязнения и очистки турбинного масла в системах смазки паровых турбин
Статья научная
Получена зависимость параметров (чистоты, загрязнения и очистки) рабочей жидкости системы смазывания подшипников и регулирования паровой турбины. Фильтры предназначены для очистки путем удаления твердых примесей, которые вредны для масла и машины. Если фильтр хорошо справляется со своей задачей, он удаляет загрязняющие вещества так же быстро, как они проникают в масло. Это называется массовым балансом. Количество частиц, попадающих в масляную систему, равно количеству частиц, улавливаемых фильтром; таким образом достигается стабилизированный и контролируемый уровень чистоты масла. Было проанализировано влияние воздуха, диспергированного в масле, на работу рамных фильтров в системах смазки паровых турбин. Установлено, что при фильтровании аэрированного масла мягкие частицы (пузырьки газа) увеличивают коэффициент отсева твердых загрязнений более чем в 4 раза. Расчеты показывают, что воздух, диспергированный в масле, повышает чистоту фильтрата в системе в 21 раз.
Бесплатно
Прямая и обратная задачи для молниевого разряда: формулировка задач и методы их решения
Статья научная
Исследование молниевых разрядов в настоящее время актуальная задача. Системы обнаружения и исследования молний используются для определения параметров молнии в конкретном регионе. Статистические данные, полученные в результате, важны для дальнейших исследований и для разработки систем защиты от молний. Можно выделить прямую и обратную задачи для молниевого разряда. Прямая задача применима для анализа величин помех, создаваемых молниевыми разрядами. Обратная задача применима для определения параметров молниевого разряда, проектирования приборов для обнаружения молний. В статье рассматриваются данные задачи и их известные решения.
Бесплатно
Пульсации выпрямленной ЭДС вентильного генератора
Статья научная
Рассмотрены способы снижения пульсаций выпрямленного напряжения вентильных генераторов, построенных на базе синхронных электрических машин, широко применяемых в автономных системах электрооборудования. Произведена систематизация понятий, характеризующих пульсации, выявлены величины, позволяющие получить их количественную оценку. Для этого выполнено сравнение вентильных генераторов, различающихся числом фаз и схемой полупроводникового выпрямителя. Процессы выпрямления рассматривались в режиме холостого хода генераторов. В рассмотрение принимались вентильные генераторы с четным и нечетным числом фаз, якорные обмотки которых образованы трехфазными группами. Рассмотрены однополупериодные и двухполупериодные схемы выпрямления. В качестве параметров, характеризующих пульсации, выбраны: относительный размах значений выпрямленной ЭДС, пульсность и коэффициент пульсации схемы выпрямления, определяемые по общепринятым методикам и соотношениям. По результатам проведенного анализа показано, что качество выпрямленного напряжения при двухполупериодных схемах выпрямления зависит как от количества фаз генератора, так и от того, четным или нечетным является их число, в то время как при однополупериодных схемах выпрямления качество выходного напряжения определяется только количеством фаз генератора. Сделано заключение о том, что наилучшие показатели при сравнительно небольшом числе фаз могут быть получены при использовании агрегатированного генератора, обмотка якоря которого разделена на две части, смещенные на 30 эл. град. друг относительно друга и соединенные с раздельными мостовыми выпрямителями, включенными последовательно или параллельно относительно нагрузки. Такой генератор может рассматриваться как один из приемлемых вариантов обеспечения высоких требований по ограничению пульсаций выпрямленного напряжения энергоустановки.
Бесплатно
