Электроэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
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
Регулятор тока с цифровым управлением
Статья научная
Проведен синтез регулятора тока с цифровым управлением по критерию конечного времени переходного процесса и нулевой статической ошибки. Регулятор работает на активно-индуктивную нагрузку. Синтез регулятора осуществлен на основе линейного приближения объекта регулирования с использованием z-преобразования. Определены запасы устойчивости синтезированной системы по изменению коэффициента усиления и по фазе. Для оценки корректности полученных результатов проведено моделирование полученного цифрового регулятора тока в пакете VisSim с учетом нелинейности типа «ограничение». Моделирование показало, что при малых возмущениях переходный процесс в соответствии с аналитическими результатами завершается за один период дискретности. Однако большие возмущения сопровождаются длительными переходными процессами, обусловленными тем, что операция интегрирования, которая входит в вычислительный алгоритм корректирующего фильтра, накапливает в течении длительного времени ошибку, достигающую очень большой величины. При восстановлении линейного режима на переход интегратора в состояние, соответствующее этому режиму, требуется значительное время. Предложен алгоритм управления, включающий программное ограничение максимального значения ошибки регулирования, обеспечивающий окончание переходного процесса при достижении заданного значения тока за один такт и при больших токах.
Бесплатно
Реконфигурация распределительных электрических сетей
Статья научная
Выбор оптимальной структуры электрической сети возникает при восстановлении нормального режима после аварий или в режиме перегрузки. В нормальном режиме работы распределительных сетей для обеспечения задач по снижению перегрузки и потерь электроэнергии происходит регулирование режимов, а реконфигурация не рассматривается. Определение новой топологии электрической сети осуществляется на основе решения оптимизационной задачи методом ветвей и границ при соблюдении условий допустимости режима, с учетом сопротивлений линий, потерь электроэнергии, потоков мощности для всех вариантов структуры сети. В результате имитационного моделирования распределительной электрической сети 10 кВ с четырьмя центрами питания после реконфигурации потребляемая мощность в электрической сети снизилась на 2,9 %, потери активной мощности в линиях электрической сети снизились на 256 кВт. Реконфигурация для рассматриваемого случая обеспечила как допустимость режима по напряжению, так и исключение перегрузки линий. Результаты исследований показали обоснованность предложенного подхода к динамической реконфигурации электрической сети для ограничения перегрузки и снижения потерь электроэнергии без расчёта нелинейных уравнений установившихся режимов для каждого варианта изменения топологии сети.
Бесплатно
Связь входных параметров цепей со спектром матриц однородного базиса
Статья научная
Спектр собственных чисел матриц состояния цепей в однородном базисе может служить основой для оптимизации параметров подключения одной сложной цепи к другой. Наличие современных стандартных компьютерных программ расчёта собственных векторов и чисел делает предлагаемые простые теоремы наиболее производительной основой для расчёта параметров оптимальной передачи мощностей.
Бесплатно
Синтез логических моделей организации безопасного выполнения работ в электроустановках
Статья научная
Рассмотрены логические модели и алгоритмы безопасного ведения работ в электроустановках, обеспечивающие снижение риска неправильных действий и решений персонала.
Бесплатно
Статья научная
Разработана система автоматической синхронной подачи резервного питания для систем электроснабжения с синхронными и асинхронными электродвигателями в случае потери питания от основного источника. В предложенном способе выполняется постоянный контроль мгновенных значений напряжений основного и резервного источников питания и определение величины угла между ними. Определение момента подачи команды на включение выключателя резервного источника питания выполняется по результатам аппроксимации зависимости величины угла между напряжениями основного и резервного источников питания от времени. Представленный алгоритм может быть использован в устройствах микропроцессорного быстродействующего автоматического включения резерва для обеспечения допустимых уровней токов статоров и электромагнитных моментов электродвигателей в режимах самозапуска и сохранения сложного непрерывного технологического процесса на промышленных предприятиях. Эффективность разработанной системы автоматической синхронной подачи резервного питания подтверждена с помощью методов математического моделирования и лабораторных испытаний на экспериментальном стенде.
Бесплатно
Статья научная
Предметом работы являются системы электроснабжения (СЭС) буровых установок нефтегазодобывающего комплекса с частотным электроприводом основных механизмов и общим диодным выпрямителем. Сформулированы требования к таким системам. При построении подобных СЭС предложено использовать принципы, применяемые в гибких линиях электропередач. С этой целью для компенсации продольного индуктивного сопротивления систем показана целесообразность использования в качестве общего выпрямителя симметричных компенсированных выпрямительных агрегатов. Предложен вариант такого агрегата с ансамблем нечетно-кратных гармоник тока в однореакторном компенсирующем устройстве. На основе анализа электромагнитных процессов пояснены особенности работы агрегата. Рассмотрены способы регулирования напряжений в СЭС. Показано, что при относительно небольшой удаленности буровых установок от понижающей подстанции для управления напряжениями может быть использовано автотрансформаторное регулирование либо в начале линии электропередачи, либо в ее рассечке. Для сверхудаленных буровых установок следует применять либо электронное векторное управление в начале линии электропередачи, либо автотрансформаторное регулирование в начале и в конце линии. Приведены схемные решения СЭС, а также результаты конструкторской и дизайнерской разработки реактора компенсирующего устройства выпрямительного агрегата.
Бесплатно
Снижение времени аварийного гашения поля синхронных машин с системами самовозбуждения
Статья научная
Сравниваются процессы гашения поля синхронного генератора различными способами и рассматривается устройство гашения поля с переключаемыми сопротивлениями.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается совершенствование способа определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения, основанного на графике движения поездов на участке железной дороги. В качестве направления совершенствования способа принято уточнение расчета для поездов, находящихся в режиме рекуперативного торможения. Проведение тяговых расчетов в настоящее время осуществляется при допущении о том, что напряжение на токоприемнике электроподвижного состава постоянно во всех режимах движения поезда. Указанное допущение вносит определенную погрешность в расчет энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения. С целью повышения точности расчетов предлагается изменить порядок расчета при имитационном моделировании и дополнить его проверкой условий применения рекуперативного торможения. С этой целью тяговые расчеты предлагается выполнять на каждом шаге расчета энергетических показателей системы тягового электроснабжения с целью учета уровня напряжения на токоприемнике. При этом режим рекуперативного торможения поезда в расчетах применяется только при создании соответствующих условий на основе проверки напряжения на токоприемнике и баланса мощностей на межподстанционной и смежной зонах питания тяговой сети.
Бесплатно
Состояние и перспективы развития фотоэлектрических станций с системами слежения за солнцем
Статья научная
Преобразование солнечной энергии в электрическую является одним из решений для повышения надежности электроснабжения удаленных потребителей. Объем генерируемой электроэнергии фотоэлектрическими станциями зависит от их географического месторасположения, температуры окружающей среды, погодных условий, материала фотоэлектрических модулей, а также от угла падения солнечного потока и ориентации фотоэлектрических модулей. В статье рассмотрены способы повышения надежности электроснабжения потребителей электроэнергии фотоэлектрических станций, проанализированы существующие принципы и механизмы, определяющие оптимальное положение фотоэлектрических модулей. Обосновано, что наилучшим способом повышения энергоэффективности работы фотоэлектрических станций является применение автоматизированных систем слежения за Солнцем. Проанализирована научно-техническая литература по проектированию, эксплуатации и моделированию следящих систем фотоэлектрических станций с активным управлением. Рассмотрены существующие классификации систем слежения за Солнцем. Определены основные направления совершенствования и развития следящих систем для фотоэлектрических станций, которые позволят исследователям решать актуальные задачи возобновляемой энергетики.
Бесплатно
Состояние электрических сетей Республики Таджикистан
Статья научная
Выполнен сравнительный анализ состояния электрических сетей Республики Таджикистан на основе статистических данных периода 2000-2017 гг. По сравнению с 2000 г. электропотребление в Таджикистане на душу населения к 2018 г. снизилось болеем чем на 18,4 %. Воздушные ЛЭП 0,4 кВ на 76,2 %, 6-10-20 кВ на 50 % выполнены на деревянных опорах. За последние 4 года, за исключением ЛЭП 35 кВ, протяженность которых сократилась на 12,2 %, у ЛЭП 0,4-500 кВ протяженность возросла на 2,7-11,7 %. За 17 лет протяженность ВЛЭП 6-35 кВ на деревянных опорах сократилась более чем на 49-68 %, что повышает надежность и безопасность при эксплуатации. Последние 4 года при общем росте ВЛ 0,4-35 кВ на 5,6 % доля линий на деревянных опорах снизилась на 14,04 %, кабельные линии 0,4 кВ возросли на 48,2 %, а 6-10 кВ - на 24,8 %. Оценено состояние ВЛЭП и КЛ как «хорошее», «удовлетворительное» и «неудовлетворительное». Состояние 23,5 % ВЛЭП 0,4 и 20 кВ, 56 % ВЛЭП 6-10 кВ оценены как неудовлетворительное, что требует исправления с целью повышения надежности работы и уменьшения возможных несчастных случаев. Рассмотрено развитие протяженности ВЛЭП за 1970-2017 гг.
Бесплатно
