Электроэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Выбор предпочтительного решения по развитию электрических сетей на основе нейросетевых технологий
Статья научная
При принятии решения по развитию электрических сетей анализируется большой объем информации, сравнивается множество вариантов, оценивается влияние решения в долгосрочной перспективе. Все это усложняет процесс выбора альтернативы развития электрической сети (АРЭС). В связи с этим необходима разработка автоматизированной системы поддержки принятия решений, способствующей определению предпочтительной АРЭС. В статье представлен выбор математического аппарата, реализующего указанную задачу, а также обоснование его характеристик. Предложено использовать технологию искусственных нейронных сетей (ИНС), которая на основе разработанной многокритериальной системы оценки АРЭС позволяет ранжировать альтернативы по степени их предпочтительности. Обоснованы архитектура ИНС, алгоритм оптимизации весов и оценена их эффективность при различных параметрах. В качестве показателей эффективности выбраны F-мера и процент правильно принятых решений, которые составили 0,9794 и 97,83 % соответственно для оптимальных параметров сети. Полученная ИНС была успешно апробирована в составе программного комплекса.
Бесплатно
Высшие гармоники в сетях с дуговыми сталеплавильными печами и их фильтрация
Краткое сообщение
Предложена новая методика определения коэффициента несинусоидальности напряжения в сетях с дуговыми сталеплавильными печами и его нормализация с помощью резонансных фильтров. При этом выбор параметров фильтров и их числа производится в совокупности с соблюдением баланса реактивной мощности. Приводится пример.
Бесплатно
Газостойкость и термостабильность трансформаторных масел в электрическом поле
Статья научная
Изучена газостойкость и термическая стабильность трансформаторных масел марок ВГ, ГК и ТАп в электрическом поле высокой напряженности. Эти масла отличаются способом очистки, содержанием серы и структурно-групповым составом. Экспериментально была установлена взаимосвязь газовыделения или газопоглощения исследованных масел от содержания в них ароматических углеводородов и общей серы. Установлено, что с ростом количества ароматических углеводородов и сераорганических соединений в составе масла повышается газопоглощающая способность масел, что видно на примере масла ТАп. Снижение концентрации ароматических углеводородов и количества сераорганических соединений в масле сопровождается возрастанием газовыделения из испытанных масел марок ВГ и ГК. Показано, что термическая стабильность к окислению углеводородов масел ВГ, ГК и ТАп и газообразование в них зависит от количества ароматических углеводородов и сераорганических соединений. Эксплуатационные свойства трансформаторных масел определяются их газостойкостью и термической стабильностью в электрическом поле.
Бесплатно
Генетический алгоритм выбора распределённой генерации
Статья научная
Приведены принципы построения математической модели и алгоритм. Дан сравнительный анализ расчёта простейшей сети описанным методом и методом прямого перебора вариантов.
Бесплатно
Гибридное моделировании распределенной генерации в электроэнергетических системах
Статья научная
Тенденция многих стран в переходе к распределенной энергетике и уход от централизованного энергоснабжения актуализирует вопросы функционирования электроэнергетических систем с объектами распределенной генерации. Внедрение распределенной генерации коренным образом меняет свойства распределительных сетей как пассивных транспортно-распределительных структур, превращая их в активные распределительные системы с новыми свойствами и динамическими характеристиками, что неизбежно приводит к существенному взаимовлиянию процессов в узлах крупной генерации и удаленных узлах нагрузки с распределенной генерацией в условиях реверсивных и быстроменяющихся потоков мощности. Анализ в статье показывает, что взаимовлияние устройств распределенной генерации на процессы в электроэнергетических системах неоднозначно, и каждый частный случай требует изучения, так как наряду со значимыми преимуществами для ЭЭС существуют негативные последствия, связанные с режимами работы различных типов и устройств распределенной генерации. Определить взаимное влияние распределенной генерации и электроэнергетической системы возможно только путем математического моделирования, при этом для достижения максимально близких к реальным данным результатов моделирования необходимо воспроизводить наиболее полные и подробные топологии электроэнергетических систем с распределенной генерацией, однако известны ограничения, присущие существующим программно-вычислительным и программно-аппаратным комплексам, не позволяющие осуществить такое моделирование в должной мере и получить достоверные результаты. Авторами предложен альтернативный существующему гибридный подход в моделировании электроэнергетических систем (моделирование цифровое, аналоговое и на физическом уровне) и средство его реализации - всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем. Разработан специализированный гибридный процессор ветроэнергетической установки, проведены его тестовые исследования как устройства распределенной генерации в Томской электроэнергетической системе.
Бесплатно
Диагностический комплекс для оценки состояния воздушных линий электропередачи
Статья научная
Статья посвящена вопросам оценки технического состояния воздушных линий электропередачи (ВЛ), в том числе обзору методов и средств ее реализации. Выделены актуальные проблемы эксплуатации ВЛ и возможные причины нарушения их работы на основе анализа статистики отказов ВЛ. С целью решения представленных проблем предлагается разработка диагностического комплекса для оценки состояния ВЛ, состоящего из двух подсистем: беспилотного летательного аппарата (мультикоптера) с модульными диагностическими блоками и системы оценки состояния ВЛ. Оценка состояния ВЛ и, в том числе рекомендации по их дальнейшей эксплуатации, выполняются на основе методов искусственного интеллекта, на базе данных, полученных с помощью мультикоптера. В статье также представлено описание прототипа диагностического мультикоптера. Проведенный анализ показал, что разрабатываемый комплекс позволит решить актуальные проблемы эксплуатации ВЛ и увеличить надежность их работы.
Бесплатно
Идентификация параметров ЛЭП по данным телеметрии
Статья научная
Исследованы возможности оценки поперечной проводимости ЛЭП по данным телеметрии для повышения точности расчета потерь на корону. Приведены результаты оценки методом случайного поиска.
Бесплатно
Идентификация утечек тока в распределительных сетях по данным АСКУЭ
Статья научная
Рассматривается распределительная электрическая сеть (РЭС), функционирующая в условиях внедрения автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). Предполагается, что РЭС работает в несимметричном режиме и подвержена действиям случайных внешних факторов. К последним, в частности, относятся утечки токов, включая несанкционированные отборы электроэнергии в сети. Увеличение частоты этих возмущений приводит к существенным потерям электроэнергии. Формулируется задача идентификации утечек тока в трехфазной сети с использованием данных АСКУЭ, полученных с абонентских счетчиков электроэнергии. Предлагается метод ее решения, концепция которого основана на математическом моделировании возмущенного и желаемого состояний РЭС. При этом идентифицируются фактические и потенциально возможные приращения напряжений на межабонентских участках трехфазной сети, вызванные токами утечек. Получены математические соотношения, описывающие функциональные связи между указанными приращениями напряжений и параметрами (сопротивлениями) сети, которые используются для локализации координаты утечек тока. Вычислительная схема предложенного метода ориентирована на разработку алгоритмического и специального программного обеспечения подсистемы диагностики РЭС в составе АСКУЭ.
Бесплатно
Статья научная
Проанализированы известные методы измерений постоянных времени синхронного генератора, основанные на опытах гашения поля. Показано, что в условиях эксплуатации генератора на электростанции эти методы труднореализуемы. Обоснована возможность применения методов, максимально использующих штатное оборудование и элементы схем систем генератора, в частности, контура постоянного тока с обмоткой и системой возбуждения. К таким относятся следующие методы: со съемом импульсов управления с тиристоров преобразователя возбудителя; с применением штатной защиты от замыканий на контактных кольцах; с применением дополнительного шунтирующего диода. На основе экспериментальной проверки приведены сравнительные результаты опытов, выполненных по разным методикам. Рассмотренные опыты применимы для реализации всех известных методов DC decay Test при наличии источника постоянного тока, независимого от испытуемого генератора (независимая система возбуждения соседнего генератора, резервная система возбуждения или система возбуждения, питаемая от собственных нужд электростанции).
Бесплатно
Импортозамещение электродвигателей
Статья научная
Приведена оценка состояния рынка основного электротехнического оборудования и возможностей отечественной промышленности по импортозамещению (по группам оборудования). Рассмотрены конкретные примеры в области импортозамещения в Российской Федерации и за рубежом (по отраслям и странам). Проведен разбор проблем, с которыми сталкивается процесс производства и реализации импортозамещающей продукции. Найдены пути их решения. По результатам анализа можно сделать вывод, что несмотря на ряд трудностей прослеживается положительная динамика в решении проблемы импортозамещения.
Бесплатно
Статья научная
Дается краткий анализ причин отказов ведомых сетью вентильных преобразователей. Отмечается, что слабым звеном их структур являются устройства синхронизации, подверженные действию помех со стороны источника электроснабжения.Рассматривается принцип построения тиристорного регулятора переменного напряжения (ТРН) на базе синхрофазосдвигающего устройства (СФС), совмещающего в себе функции регулятора, устройства синхронизации (УС), фазосдвигающего устройства и генератора «пакета» высокочастотных импульсов управления тиристорами. Силовой блок ТРН выполнен по схеме «тиристор - диод». Приведены функциональная схема ТРН, предназначенного для дискретно регулируемых асинхронных электроприводов. ТРН работает по принципу ограничения пускового тока асинхронного электродвигателя на заранее заданном уровне. Представлена структурная схема системы управления и канала синхронизации, выполненных на базе интегрирующих развертывающих преобразователей (РП). Определены условия синхронизации РП гармоническим сигналом и биполярными прямоугольными импульсами со средним нулевым значением. Даны основные аналитические соотношения, описывающие статический режим работы РП. Отмечена способность синхронизированного РП адаптироваться к параметрам напряжения сети. Приведены диаграммы сигналов канала синхронизации и преобразователя аналогового сигнала в уголуправления силовыми тиристорами.Кратко изложены основные результаты промышленного внедрения ТРН. Отмечено, что в результате реконструкции прекратились аварийные отказы электрооборудования и травматизм обслуживающего персонала.
Бесплатно
Искажение электрического поля телом человека
Статья научная
Приведены результаты численного моделирования искажения внешнего равномерного электрического поля телом человека. Выполнен анализ влияния антропометрических характеристик человека и свойств его обуви на степень искажения электрического поля.
Бесплатно
Статья научная
Трансформаторы входят в состав основного оборудования электростанций, повышающих, понижающих и распределительных подстанций, различного вида преобразовательных устройств. В процессе эксплуатации масляных трансформаторов могут возникнуть повреждения или дефекты, своевременное выявление которых позволит принять меры по предупреждению их развития и сохранению работоспособности оборудования. К тяжелым последствиям приводят повреждения обмоток и главной изоляции трансформаторов из-за нарушений в работе системы охлаждения. Существующие охлаждающие устройства не всегда являются эффективными. Разработана дополнительная система охлаждения силового трансформатора с термоэлектрическими преобразователями. Принцип их работы основан на том, что в ночное время при минимальной температуре окружающего воздуха в емкости накапливается холод за счет образования на развитой поверхности ребер термоэлектрических преобразователей слоя водяного льда, таяние которого используется в самый жаркий период времени суток для дополнительного охлаждения трансформаторного масла в системе охлаждения трансформатора. Описаны два режима работы разработанного устройства. Представлено математическое описание процесса охлаждения воды. Проанализированы результаты исследований по оценке изменения теплового потока, отводимого с помощью вертикальных грунтовых теплообменников, от разных параметров. Результаты исследований показали возможность использования предлагаемой системы жидкостного охлаждения силовых масляных трансформаторов с помощью термоэлектрических модулей и ВГТО. Система позволит дополнительно в моменты пиковых тепловых нагрузок отводить до 50 % тепла. Повышение мощности трансформатора в зависимости от его рабочих характеристик составит 25-40 %.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе исследуется влияние величины проводимости изоляции в месте повреждения на точность ее определения и на возможность определения поврежденного участка линии в зависимости от величины проводимости в месте повреждения расчетным методом по результатам измерения режимных параметров.
Бесплатно
Исследование влияния возобновляемых источников энергии на функционирование релейной защиты
Статья научная
Современной тенденцией развития электроэнергетических систем является внедрение возобновляемых источников энергии в виде распределенной генерации. Выявлено, что одной из основных причин, сдерживающих этот процесс, является изменение при этом режимов работы энергосистем, что в свою очередь оказывает существенное влияние на функционирование устройств релейной защиты и автоматики и, как следствие, на их настройку. Экспериментально доказано снижение чувствительности и нарушение селективности действий релейной защиты распределительной сети в случае подключения к энергосистеме ветроэнергетической установки. При этом важным фактором является мощность и место подключения. Также в статье выполнен анализ существующих подходов по реализации защиты таких энергосистем. В результате теоретически доказана необходимость разработки новых методов и средств для настройки защиты и автоматики, поскольку существующие подходы либо ограничивают внедрение нового оборудования, либо сложно реализуемы, либо недостаточно гибкие.
Бесплатно
Краткое сообщение
Исследуется влияние величины проводимости изоляции в месте повреждения для разных участков сети на точность определения проводимости изоляции, а также возможность определения места повреждения участка линии с отпайкой.
Бесплатно
Исследование и математическое моделирование литий-ионного аккумулятора
Статья научная
Рассмотрены существующие способы математического моделирования литий-ионных аккумуляторов на основе формулы Шеферда, а также при помощи формул из общего курса физики. Для замера экспериментальных данных в автоматическом режиме была разработана специальная измерительная установка. Главным элементом установки является программируемая платформа на базе микропроцессора ATmega328p. Она управляет процессом, измеряет напряжение на аккумуляторе и передает данные на компьютер каждые 5 секунд через UART-интерфейс микропроцессора для последующего анализа. Далее на основе полученных данных была построена экспериментальная зависимость разряда аккумулятора постоянным током, в течение определённого промежутка времени, с последующим вычислением емкости данной батареи. Нагрузкой являются 20 резисторов, соединенных последовательно-параллельно для рассевания тепловой мощности, выделяющейся на них при протекании электрического тока. Поскольку резисторы углеродные, имеющие прецизионный класс точности и нагрев не прошивает температуру окружающей среды более чем на 10 градусов, то изменением их сопротивления можно пренебречь. Полученные значения использовались для реализации и проверки математической модели в среде для моделирования MATLAB/Simulink. Результаты проверки показали схожесть полученных значений с идеализированной моделью Шеферда, так как среднеквадратичное отклонение всех точек от данной модели составило 2,6 %.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена исследованию влияния насыщения синхронной машины на параметры модели. Особое внимание уделено моделированию процесса насыщения в задаче моделирования генератора с помощью метода конечных элементов (МКЭ). Проанализированы закономерности распределения магнитной индукции по площади поперечного сечения генератора. В статье основное внимание уделяется моделированию реальных режимов в модели Парка - Горева путем воспроизведения режимов короткого замыкания и выделения энергорайона, в котором функционирует исследуемый генератор, на изолированную работу на основе синхронизированных векторных измерений (СВИ) с тремя наборами параметров - насыщенными, ненасыщенными и ненасыщенными параметрами с учетом характеристики холостого хода (ХХХ). Результаты моделирования сравнивались с аналогичными сигналами измерений на основе данных СВИ.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена работа системы самовозбуждения синхронного генератора, выполненной с одноканальной и многоканальной СУТ с различными способами синхронизации, при внешних несимметричных коротких замыканиях. Показаны достоинства и недостатки различных способов управления. Представлены выражения для расчета напряжения возбуждения, кратности форсировки генератора по напряжению, длительностей работы тиристоров.
Бесплатно
Статья научная
В Ивановском государственном энергетическом университете (ИГЭУ) совместно с индустриальными партнерами разработаны комбинированные цифровые измерительные трансформаторы тока и напряжения (ЦТТН). Проведены многочисленные исследования и испытания ЦТТН, накоплен опыт применения ЦТТН для целей коммерческого учета электроэнергии. Однако некоторые области применения ЦТТН требуют дополнительных исследований, в частности, использования ЦТТН в качестве первичного датчика для релейной защиты от однофазных замыканий на землю. В статье представлена схема для экспериментального исследования комбинированного цифрового измерительного трансформатора тока и напряжения 6 (10) кВ в условиях дуговых перемежающихся однофазных замыканий на землю (ДПОЗЗ) с использованием физико-математического моделирования по методу «замкнутого цикла». На основе статистических данных разработана имитационная модель участка района электрических сетей (РЭС) 6 кВ в RSCAD RTDS для моделирования переходных процессов при ДПОЗЗ по известным теориям. В статье приведены результаты верификации модели с программным комплексом MATLAB Simulink и аналитическим решением. Приведены результаты экспериментальных исследований ЦТТН 6 (10) кВ в режимах ДПОЗЗ, в условиях, максимально приближенных к реальным электроустановкам. Сделаны выводы о применимости полученных моделей.
Бесплатно
