Электроэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
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
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
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
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
Разработка лабораторной установки для предупреждения образования льда на модели провода ЛЭП
Статья научная
В статье описана структура устройства для предотвращения образования льда на проводах ЛЭП ударным импульсным способом при боковом типе крепления. Исполнительным механизмом устройства является магнитно-импульсный элетромеханический преобразователь энергии. Он способен обеспечить соответствие параметров удара расчетным значениям в широком диапазоне времен и сил. Это преимущество определило выбор в пользу данного типа исполнительных устройств. Описаны основные функции устройства. На основании этого выделены функциональные блоки и дано их описание. Приведено влияние различных конструктивных параметров деталей устройства на его работоспособность. Сформулированы требования к элементам конструкции. В результате сделан обоснованный выбор при конструировании устройства. Разработана лабораторная установка для предотвращения образования льда на модели провода ЛЭП в уменьшенном масштабе. Описана система измерения колебаний в нескольких точках провода. Приведены результаты экспериментального исследования колебаний провода. Показано соответствие расчетных и экспериментальных значений отклонения провода, что косвенно подтверждает соответствие параметров разработанного устройства расчетным значениям.
Бесплатно
Разработка микрогидроэлектростанций для малых рек горнозаводской зоны Челябинской области
Статья научная
Производство электроэнергии на малых гидроэлектростанциях привлекательно как с экологической, так и с экономической точки зрения. Технологические инновации и меры по снижению воздействия на окружающую среду делают малые гидроэлектростанции недорогим и оправданным источником возобновляемой энергии, который обеспечивает возможность выработки на независимой основе и помогает не только защитить окружающую среду, но и ослабить зависимость человека от ископаемого топлива. Это исследование посвящено поиску решений, основанных на технологиях и инновациях возобновляемых источников энергии на примере Челябинской области. Экспериментальная модель водяного колеса для микроГЭС, представленная в данной статье, и проведенные исследования на основе данной модели были использованы для проведения предварительных расчетов. В итоге нами было получено, что представленные микроГЭС способны вырабатывать около 9-13 кВт•ч, около 170-266 кВт•ч/день и от 63 до 99 МВт•ч/год.
Бесплатно
Разработка модели электрической сети для управления качеством электрической энергии
Статья научная
Вопрос управления качеством электрической энергии на сегодняшний день стоит очень остро. Это обусловлено новыми подходами к нормированию и контролю качества электроэнергии. В электрических сетях появляются новые свойства, которые влияют на качество электроэнергии, в то время как концепции управления качеством электроэнергии в современных условиях нет. В статье показаны разработка принципов построения и самой модели электрической сети для эффективного управления качеством электроэнергии на основе системного подхода. Модель состоит из блоков и модулей, каждый из которых имеет свое функциональное значение.
Бесплатно
Статья научная
Состояние элементов заземляющих устройств во многом определяется процессом коррозии. Анализ существующих методов контроля состояния элементов заземляющих устройств показал их основные недостатки, связанные с необходимостью периодического вскрытия грунта над заземлителем для ви-зуальной оценки его коррозионного состояния. В статье приводятся результаты лабораторных исследований влияния ряда факторов на процесс коррозии. В качестве исследуемых факторов были приняты влажность грунта, его водородный показатель рН, химико-минеральный состав и наличие блуждающих токов. На основании теории планирования эксперимента было определено минимально необходимое количество опытов и составлена матрица отсеивающего эксперимента, по которой выделены факторы, существенно влияющие на процесс коррозии заземляющих устройств. Результаты исследования показали, что процесс коррозии заземляющих устройств определяется, в основном, влажностью грунта и наличием блуждающих токов.
Бесплатно
Статья научная
Как показывает статистика аварийных отключений и предельные сроки эксплуатации элементов электрических сетей и электрооборудования в целом, основной задачей для подключения перспективных промышленных и жилых комплексов является обеспечение бесперебойного электроснабжения. Для этого необходимо проводить реконструкцию или прокладывать новые перспективные и востребованные линии электропередачи для ответственных потребителей. В связи с этим требуется разработка и реализация системы автоматизированного расчета с заложенной усовершенствованной методикой выбора сечений проводников линий электропередачи 10-35 кВ с помощью учета дополнительных экономических параметров, одним из которых является критерий минимума дисконтированных затрат. В результате получены новые значения экономической плотности тока для каждого субъекта Российской Федерации, соответствующие новым экономическим условиям, которые существенно отличаются от приведенных в ПУЭ. В исследовании был выполнен анализ влияния экономической плотности тока от территориального разброса цен на электроэнергию, нормы дисконта, динамики роста нагрузки и цен на ремонт и обслуживание, что подтверждает её зависимость от экономической ситуации в стране. Разработанный программный продукт позволяет произвести перерасчет линии электропередачи для последующей реконструкции и модернизации. Кроме этого, как сказано выше, имеются рассчитанные значения для всех регионов России с учетом времени наибольшей загрузки. Применение системы автоматизированного расчета позволит сократить время расчетов при определении типа линии, сечения и напряжения для дальнейшего прогнозирования вновь подключаемых объектов и действующих, а также выполнить правильный и обоснованный выбор при минимуме исходной информации.
Бесплатно
Статья научная
Состояние вопроса. В условиях цифровизации электрических сетей, наиболее массовым и проблемным элементом остаются распределительные электрические сети. Технологические решения, повышающие энергетическую эффективность указанных сетей, заключаются в управлении напряжением и пропускной способностью линий электропередачи с использованием распределенной генерации и регулирования накопителями электроэнергии. Однако на настоящий момент отсутствует универсальная методика выбора параметров и мест размещения систем накопления электроэнергии (СНЭ) в распределительных электрических сетях, учитывающая изменение суточных графиков нагрузок, разработке которой посвящена данная статья. Материалы и методы. Исследование выполнено с анализом отечественных и зарубежных научно-технических изданий, посвященных вопросам выбора параметров и мест размещения СНЭ в распределительных сетях, а также с применением известных аналитических методов расчета характерных величин суточных графиков нагрузок. В процессе выполнения практической части методом исследования являлось математическое моделирование. В качестве инструмента моделирования применялся программный комплекс PSS SINCAL. Результаты. Выполнен анализ существующих методик выбора параметров и мест размещения СНЭ в распределительных электрических сетях. Разработаны критерии оптимальности выбора параметров и места установки СНЭ в зависимости от целей применения накопителей. Обоснованность принятых критериев оптимальности подтверждена результатами практических расчетов на математической модели. Выводы. Разработанная усовершенствованная методика может быть использована при проектировании реконструкции и новом строительстве распределительных электрических сетей с применением накопителей электроэнергии, увеличивающих технико-экономическую эффективность работы сети.
Бесплатно
Распределённые модели устройств автоматического управления
Краткое сообщение
Рассмотрены принципы построения моделей микропроцессорных устройств автоматического управления на основе алгоритмического моделирования в режиме реального времени. Показана возможность практической реализации таких систем на базе программного комплекса Multi-Control.
Бесплатно
