Электроэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
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
Расчет импульсного электромагнитного поля в проводящей среде
Статья научная
В работе рассматриваются вопросы расчета импульсного электромагнитного поля внутри металла. Получено, что форма импульса внутри металла зависит от расстояния до его поверхности, а параметр «глубина проникновения» зависит от длительности импульса. Результаты численных расчетов свидетельствуют о том, что проникновение электромагнитного поля в проводник обусловлено диффузионными процессами. Глубина проникновения электрического поля уменьшается с уменьшением длительности видеоимпульса и зависит от величины энергии электромагнитного поля в импульсном сигнале.
Бесплатно
Расчет показателей надежности цифровой подстанции
Статья научная
Статья рассматривает вопросы повышения надежности цифровых подстанций с учетом проводимой в настоящее время политикой на интенсификацию цифровизации экономики, электроэнергетики и промышленности Российской Федерации. Для технологии цифровой подстанции произведен литературный анализ существующих директив и методического обеспечения вопросов расчета и оценки показателей надежности. На примере действующей подстанции Рудная, которая в настоящее время переводится в цифровую модификацию, составлены ее топологическая схема и схема замещения по надежности распределительного устройства 220 кВ. Произведена численная оценка вероятности безотказной работы основного оборудования РУ 220 кВ с учетом основных положений классической теории надежности. Выявлены узлы цифровой подстанции с низкими показателями по надежности, а также наиболее уязвимые элементы схем замещения ее узлов. Отмечен фактор негативного влияния на надежность цифровой подстанции наличия большого количества вторичных цепей при применении цифровых измерительных приборов и устройств сопряжения. Даны рекомендации по поддержанию требуемого уровня надежности электроснабжения.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена работа известного тиристорного устройства гашения магнитного поля синхронного генератора. Показано, что для улучшения характеристик устройства и расширения его функциональных возможностей при известном алгоритме управления требуется увеличение числа гасящих цепей. Предложен алгоритм управления гасящими цепями, основанный на принципе двоичного кодирования десятичного значения требуемого эквивалентного сопротивления устройства. Для двух вариантов схем тиристорных устройств гашения поля получены вольтамперные характеристики устройства. Отмечены увеличение среднего значения напряжения на выводах обмотки возбуждения и повышение качества синтезирования требуемой вольтамперной характеристики. Выявлены достоинства и недостатки предложенных алгоритмов и схем. Доказано, что переход на новый алгоритм управления гасящими цепями улучшает характеристики тиристорного устройства гашения магнитного поля синхронного генератора без необходимости изменений в силовой части, однако требует принятия мер по повышению надежности системы управления.
Бесплатно
Регулирование напряжения блока «синхронный генератор - объединенный регулятор потока мощности»
Статья научная
Рассмотрен альтернативный способ регулирования напряжения и реактивной мощности энергоблоков электростанции, основанный на применении объединенного регулятора потоков мощности (ОРПМ) в качестве элемента связи синхронного генератора c нагрузкой. Такой способ позволяет упростить систему возбуждения синхронного генератора и повысить его надежность. В программном комплексе MATLAB Simulink рассмотрены возможности управления таким блоком в нормальных режимах. При этом синхронный генератор принят с нерегулируемым током возбуждения, а блок работает на активно-индуктивную нагрузку. Исследованы особенности регулирования напряжения на выводах блока посредством ОРПМ при неизменном режиме работы генератора. Приведены векторные диаграммы для исходного режима при отключенном ОРПМ, а также и при введенном в работу ОРПМ при вариациях режима блока. Изменение напряжения блока осуществляется путем регулирования амплитуды входного сигнала блока ШИМ системы управления последовательным преобразователем. По результатам экспериментов в программном комплексе построено семейство регулировочных характеристик блока, по которым определяется диапазон возможных значений изменения напряжения блока. Приведенные зависимости позволяют определить и необходимые значения параметров ОРПМ, применяемого совместно с синхронным генератором с нерегулируемой системой возбуждения и являющегося основным средством регулирования напряжения на нагрузке.
Бесплатно
Регулируемое симметрирующее устройство с индуктивным накопителем энергии
Статья научная
Рассмотрена проблема несимметрии напряжений в сетях электроснабжения. Дан обзор средств устранения несимметрии токов, применяемых в настоящее время, приведены их достоинства и недостатки. Предложено использование симметрирующего устройства с индуктивным накопителем энергии, построенным на управляемом энергообмене между сетью и дросселем с помощью трехфазного мостового преобразователя. Приведены схемы симметрирующего устройства, блока IGBT модулей, блока Control и дано описание их работы.Для исследования разработанного симметрирующего устройства была создана компьютерная модель в пакете Matlab/Simulink. Представлена общая схема компьютерной модели симметрирующего устройства, дано описание ее блоков и рассмотрено несколько цепочек их взаимодействия.Рассматривается неполнофазный режим работы симметрирующего устройства, приводятся осциллограммы напряжения в сети и токов на нагрузке и в сети при использовании симметрирующего устройства.Построенная в пакете Matlab/Simulink система управления с трехфазным мостом из транзисторных модулей и с нагрузкой в виде дросселя позволяет получить эффективное снижение несимметрии токов сети и соответственно устранить несимметрию напряжений питающей сети, это доказывают приведенные в статье осциллограммы.
Бесплатно
