Электроэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Математическое моделирование гибридной ветро-солнечной станции для электроснабжения собственных нужд
Статья научная
В статье представлено математическое моделирование гибридной энергетической установки (ГЭУ), работающей на возобновляемых источниках энергии. В состав ГЭУ входит ветровой модуль, солнечный модуль, система накопления электроэнергии. Предполагается использование ГЭУ для электроснабжения собственных нужд ботанического сада, описан принцип работы станции. Проведен анализ ежемесячных данных средней инсоляции и средних значений скорости ветра в Оренбургской области. Для расчетов использован реальный график нагрузок ботанического сада. Анализ выполнен на основе данных по солнечной инсоляции и скорости ветра за последние 20 лет. Выявлено, что наибольшая генерация солнечной электроэнергии в течение года происходит в период с июня по июль, а наибольшая генерация ветровой электроэнергии в течение года происходит в период с января по март. Суммарная генерация позволяет обеспечивать собственные нужды ботанического сада электроэнергией в любой месяц, кроме октября и ноября. Излишняя же электроэнергия, вырабатываемая летом, может использоваться для производства водорода, использующийся в качестве топлива для водородного топливного элемента или хранения его в накопителях.
Бесплатно
Метод и программное обеспечение для оценивания состояния параметров режима энергорайона
Статья научная
Предложен метод решения задачи оценивания состояния параметров режима энергорайона. Данный метод позволяет решить задачу оценивания состояния для расчетной схемы, включающей в себя магистральные и распределительные сети, в том числе сети промышленных предприятий. Данный метод показывает адекватные результаты при недостаточном объеме телеинформации. Помимо телеизмерений, данный метод позволяет задавать ограничения на любые параметры режима, что существенно повышает качество получаемых результатов. Предлагаемый метод реализован в составе программного комплекса ПРРЭС, который работает совместно с ПВК АНАРЭС. Представлены результаты внедрения на промышленном предприятии, входящем в состав Госкорпорации «Росатом». Помимо решения задачи оценивания состояния текущего режима, предлагаемый подход может использоваться для формирования перспективных режимов для задач перспективного планирования.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается четырехпроводная трехфазная распределительная электрическая сеть (РЭС) напряжением 0,4 кВ, в которой выполняется контроль энергопотребления автоматизированной системой учета. Предполагается, что в РЭС на каждом межабонентском участке сопротивления фазных проводов равны и отличаются от нейтрального, причем их значения неизвестны, а системой учета выполняются измерения действующих напряжений, тока и угла сдвига фаз между ними у всех абонентов и в начале РЭС. Решается задача идентификации значений и места отвода токов утечки вследствие воздействия на РЭС несанкционированных отборов электроэнергии. Проведен анализ предложенного ранее метода, использующего приращения напряжений фазного (линейного) провода для моделированного возмущенного и желаемого состояния РЭС. Показаны его недостатки и представлен новый метод решения указанной задачи, основанный на оперативном расчете и анализе параметров (комплексных сопротивлений) распределительной сети и их токов. При этом предложен алгоритм для расчета параметров сети, для которого необходимы данные двух разных режимов работы РЭС. Получены математические выражения, реализующие предлагаемый метод, проверенные вычислительными экспериментами. Полученные результаты могут быть полезны при разработке систем учета и мониторинга нетехнических потерь электроэнергии в распределительных сетях.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается новый подход при обработке результатов активного эксперимента по определению статических характеристик комплексной нагрузки (СХН) по напряжению в узле энергосистемы. Проблема заключается в том, что во время проведения активного эксперимента, как правило, изменяется состав потребителей и искомая СХН, при этом количество возможных ступеней регулирования напряжения ограничивается режимными параметрами и факторами электробезопасности эксперимента, что значительно осложняет процедуру идентификации реальной СХН. В работе рассматривается возможность применения методов оптимизации при решении указанной проблемы. Для проверки предложенного метода проведен эксперимент на лабораторной установке и на его примере показана работоспособность модифицированного метода определения СХН.
Бесплатно
Статья научная
На примере ретроспективных статистических данных о потоке отказов кабельных линий 6 (10) кВ городских электрических сетей по Нефтекамску и Челябинску показана необходимость оценки значимости влияния не только режимных параметров, но и проектных и эксплуатационных факторов, принятых обслуживающим персоналом. Предложены метод оценки значимости данных факторов, алгоритм подготовки и сбора ретроспективных данных для проведения статистического анализа. Метод реализован с применением дисперсионного анализа, целью которого является исследование различий для рассматриваемых групп факторов. По результатам исследования и апробации метода были определены вероятные значимые сопутствующие к режимным параметрам факторы, влияющие на ресурс, например, связанные с глубиной и траекторией прокладки кабеля, а также местоположением кабеля в структуре схемы фидера в распределительной городской кабельной сети.
Бесплатно
Метод прогнозирования электропотребления бытовыми потребителями в условиях Республики Таджикистан
Статья научная
По данным динамики электропотребления и состояния городских электрических сетей городов Республики Таджикистан по потерям электроэнергии, а также структурам электропотребления по группам, принятым в Республике Таджикистан, проведен анализ. Предлагается метод прогнозирования электропотребления и определения средней мощности в часы максимума нагрузок для бытовых потребителей с учётом условий местности Республики Таджикистан. Для выведения уравнения прогнозирования электропотребления предложен коэффициент времени максимума нагрузок - α(в.м.н), зависящий от территориального расположения и климатометеорологических условий местности Республики Таджикистан, имеющий различные значения, соответствующие условиям местности. Апробация предложенного метода прогнозирования электропотребления проведена для одного фидера подстанций «Восточная - 10/35/6 кВ» г. Душанбе. Установлена зависимость влияния территориального расположения и климатометеорологических условий местности городов Республики Таджикистан на режимы работы городской электрической сети, в частности, в узлах 0,4 кВ.
Бесплатно
Метод распределения потерь в сети между потребителями
Краткое сообщение
Предлагается метод разделения нагрузочных потерь электроэнергии в сетях распределительных компаний между субъектами рынка, пользующимися услугами по передаче, и собственными потребителями, основанный на определении коэффициентов токораспределения в R-схеме.
Бесплатно
Статья научная
Существующие методики дистанционного определения места повреждения (ОМП) при однофазных коротких замыканиях эффективны для линий большой протяженности и неприменимы в системах промышленного электроснабжения, характеризующихся сравнительно короткими линиями электропередачи напряжением 110 и 220 кВ. В связи с этим авторами разработана методика ОМП, позволяющая дистанционно определять место возникновения однофазного короткого замыкания на линиях малой длины (от 0,7 км). Для реализации предложенной методики авторами разработаны математические модели линий электропередачи различной конфигурации и алгоритм расчета режима короткого замыкания в произвольной точке линии, основанный на использовании сочетания методов последовательного эквивалентирования и симметричных составляющих. Математические модели линий учитывают не только число и марку проводов и тросов, но и их взаимное расположение и высоту подвеса. Разработанные модели и алгоритмы реализованы в программном модуле КАТРАН-ОМП. Оценка погрешности разработанной методики проведена в условиях системы электроснабжения действующего промышленного предприятия. Данная оценка показала, что погрешность находится в пределах 700 м, что является удовлетворительным результатом для дистанционного ОМП при однофазном коротком замыкании на линиях 110-220 кВ системы электроснабжения промышленного предприятия.
Бесплатно
Методика определения электрической прочности изоляционных материалов в ячейках малого объёма
Статья научная
Работа посвящена разработке, валидации и оценке границ применимости методики определения электрической прочности образцов изоляционных материалов с объёмом несколько миллилитров. Для проведения экспериментов с микроячейками использовался источник питания СКАТ-70М со заданной скоростью подъёма выходного испытательного напряжения 0,5 кВ/с в автоматическом режиме, что обеспечивало неизменный температурный режим для исследуемых образцов в различных экспериментах. Ограничение объёма разрушения структуры образца достигалось путём снижения среднего значения тока через канал пробоя, для чего использовался токоограничивающий резистор с сопротивлением 100 МОм. Статистически (с уровнем значимости 0,05) доказано, что испытания в микроячейках предложенной конструкции эквивалентны аналогичным испытаниям по требованиям ГОСТ 6581-75 для полиметилсилоксана ПМС-10000 и трансформаторного масла. Методика испытаний в микроячейках позволяет существенно (от 0,3 л до нескольких мл) уменьшить объем исследуемого материала для жидких и гелеобразных диэлектриков. Рассмотрены основные требования к геометрическим размерам микроячейки и материалам, применяемым при изготовлении их конструкции. В частности, обсуждается вопрос о 3D-печати микрикроячеек. Для прозрачных материалов дополнительно существует возможность видеофиксации процессов в проходящем свете, происходящих в материале во время и после электрического пробоя. Основным применением методики являются проведение испытаний новых материалов в лабораторных условиях, когда уменьшение объёма образцов становится критически важным.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведено описание усовершенствованной методики оценки технического эффекта при изменении электрических режимов дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь. Одними из основных показателей эффективности работы данных агрегатов являются удельный расход электроэнергии и удельный расход электродов. В представленных исследованиях показано, что при изменении электрических режимов дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь вследствие изменения параметров системы управления электрическими режимами или замены системы управления на новую, прямое сопоставление значений удельного расхода электроэнергии и удельного расхода электродов в сравниваемых периодах времени является некорректным из-за возможного влияния множественных производственных и технологических факторов. В отличие от существующих методик, основанных на прямом сравнении показателей работы электродуговых печей, в предлагаемой методике осуществляется учет влияния основных технологических факторов, которые могут иметь неодинаковые значения в анализируемых периодах. В новой методике используются методы статистического и корреляционного анализа выборок временных, электрических и технологических параметров дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь для двух анализируемых периодов - гарантийного и предгарантийного. На основании анализа средних значений факторов нескольких выборок определяется, какой из двух периодов являлся более тяжелым с точки зрения достижения технического эффекта по экономии электроэнергии и электродов, после чего осуществляется приведение технического эффекта к наиболее тяжелым условиям. Разработанная методика может быть использована для уточнённой оценки эффективности работы дуговых печей после изменения настроек действующих систем автоматического управления электрическими режимами или при заменах старых систем управления.
Бесплатно
Методика оценки полезного отпуска в сеть 0,4 кВ
Краткое сообщение
Разработана методика для определения прогнозируемого месячного отпуска электроэнергии по учетным группам потребителей 0,4 кВ, не имеющим технических средств контроля, основанная на использовании характерных графиков, замеров в зимний максимум и коэффициента сезонного изменения.
Бесплатно
Методика оценки ресурса изоляции в условиях эксплуатации кабельных линий напряжением 6(10) кВ
Краткое сообщение
Приведены методика и математическая модель сбора, анализа, прогнозирования информации об эксплуатации кабельных линий 6(10) кВ, разработанная на основе статистического анализа состояния изоляции силовых кабельных линий (КЛ) городских электрических сетей.
Бесплатно
Статья научная
На примере схем городских кабельных сетей 6(10) кВ с разными токами КЗ, типами применяемых защит определены зоны неселективности и резервирования отходящих КЛ, РП, РТП. Разработан алгоритм поиска повреждений, позволяющий снизить пребывание персонала в электроопасных зонах. Оценён с применением разработанной модели в ANSYS тепловой режим работы изоляции в зависимости от уставок РЗиА.
Бесплатно
Методика оценки эффективности внедрения источников распределенной генерации
Статья научная
Рассматривается вопрос об оценке технико-экономической эффективности установки объектов распределенной генерации в условиях действующих или проектируемых систем электроснабжения. Алгоритм расчета адаптирован к программно-вычислительному комплексу КАТРАН-OptActivePower и позволяет на основании технико-экономических моделей генераторов, заданной конфигурации электрической сети и параметров ее оборудования определять основные показатели эффективности: затраты на потери мощности в сети, суммарные затраты с учетом издержек на обслуживание и ремонт, капитальные вложения в оборудование. Эффективность внедрения источников энергии оценивается путем сравнения затрат на выработку и передачу мощности в сети без дополнительных источников с затратами, полученными в результате установки источников, при этом считается, что срок окупаемости установки составляет 8 лет. При расчетах учитываются технологические особенности работы генераторов. В статье приведен пример оценки эффективности установки генераторов в условиях действующей системы электроснабжения.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено применение П-образных схем замещения трансформаторов, показаны достоинства и недостатки. Описана методика их использования в программе расчета симметричных и несимметричных коротких замыканий на ЭВМ.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена методика инженерного расчета и сформулированы направления дизайна оборудования компенсированного выпрямительного агрегата для системы электроснабжения буровой установки.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены основные аспекты разработки методики расчета экономической эффективности внедрения технических средств симметрирования в электротехнический комплекс с электродвигательной нагрузкой. Несимметрия напряжений наблюдается в электрических сетях всех классов напряжения. На основании анализа проведенных исследований несимметрии напряжений в действующих сетях 0,4; 6; 35 кВ энергосистемы Забайкальского края установлено, что нарушения требований межгосударственного стандарта по качеству электрической энергии ГОСТ 32144-2013 имеют массовый и систематический характер. Зафиксирован достаточно высокий уровень несимметрии напряжений в исследуемых электрических сетях. Несимметрия напряжений оказывает негативные последствия электромагнитного и технологического характера (дополнительные потери мощности, ускоренное старение изоляции, преждевременный выход из строя электрооборудования). В связи с этим важное значение приобретает минимизация уровней несимметрии напряжений, помимо этого, оценка экономической эффективности внедрения технических средств симметрирования в электротехнический комплекс. Разработанная методика имеет комплексный характер, в которой учитываются составляющие экономического эффекта, критерии оценки эффекта от их внедрения и одновременно вариабельность их прикладного использования. Методика расчета предназначена для принятия и обоснования решений о применении средств симметрирования в электротехническом комплексе с электродвигательной нагрузкой. Областью применения методики является проведение технико-экономической оценки эффективности внедрения средств симметрирования для нормализации напряжения в электрических сетях, повышения эксплуатационной надежности асинхронных электродвигателей. Методика расчета апробирована на примере участка системы электроснабжения с. Таптугары Могочинского района Забайкальского края. Проведен анализ и обсуждение полученных результатов исследования, сделаны соответствующие выводы.
Бесплатно
Статья научная
Для определения результатов передачи электрической энергии по линии электропередачи (ЛЭП) от источника к потребителю необходимо иметь точные сведения о параметрах данной линии. Определить эти параметры для действующих линий с минимальной погрешностью достаточно трудоёмко. Но если исследователя интересуют лишь напряжения и токи в конце и в начале однородного участка ЛЭП трехпроводного исполнения, то для этого достаточно использовать теорию многополюсников. В частности, теорию восьмиполюсников. В статье представлена методика экспериментального определения продольных и поперечных параметров исследуемой ЛЭП. В исследовании использовались методы натурного эксперимента с использованием соответствующего парка электроизмерительных приборов, методы косвенного измерения искомых величин. Эксперимент состоит из шести этапов, на основании полученных данных появляется возможность определить численные значения основных параметров исследуемого участка ЛЭП, с учетом которых возможно установить количественную связь между входными и выходными характеристиками электрической энергии. Кроме того, описываемая методика, в принципе может быть применена и для анализа активных восьмиполюсников подобного исполнения. Это значит, что предлагаемая методика может обеспечить всесторонний анализ исследуемого объекта. В статье представлена схема опытной установки, описаны методики проведения опытов, на основании полученных результатов проведен расчет погрешности вычислений.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является анализ существующих и развивающихся методов оптимизации, применяемых в области проектирования гибридных энергетических комплексов, и определение наиболее перспективных направлений развития. В ходе систематического обзора научной литературы в рассматриваемой области использовался метод метаанализа изданных статей. В работе выполнен анализ различных методов оптимизации гибридных энергетических комплексов, включающих в свой состав ветровой и солнечный модули, а также модуль накопления электроэнергии. В ходе анализа дано представление о применимости рассматриваемых методов оптимизации в реальных сценариях с учетом таких факторов, как затраты вычислительной мощности, скорость сходимости, а также трудность реализации. Кроме того, выделены наиболее часто используемые критерии оптимизации, разделенные на две группы: критерии надежности и экономические критерии. Отмечается, что показатель LPSP (вероятность нарушения электроснабжения) является наиболее распространенным критерием оценки надежности работы гибридного энергетического комплекса. На две группы, традиционные и современные, были разделены методы оптимизации и выделена группа гибридных методов, сочетающих в себе два или более алгоритма. Выделяются особенности, а также существующие достоинства и недостатки различных методов оптимизации. Анализ литературы в области оптимизации гибридных энергетических комплексов показал, что наиболее перспективными являются методы, включающие в себя элементы искусственного интеллекта, в частности, эволюционные и метаэвристические алгоритмы. Также анализ показал преимущество применения гибридных методов, позволяющих использовать сильные стороны различных методов, компенсируя при этом их недостатки.
Бесплатно
Многофакторный выбор электромеханического модуля для перспективного сбалансированного манипулятора
Статья научная
Применена методика многофакторного определения рациональных параметров передаточных механизмов для выбора электродвигателя систем вертикального перемещения груза с помощью перспективного сбалансированного манипулятора. Комплексный подход выбора силовой части сбалансированного манипулятора основан на учете трех основных ограничений: согласование скоростей двигателя и исполнительного механизма манипулятора, работа привода с минимально возможным значением максимального крутящего момента, обеспечение режима работы электродвигателя в режиме его стоянки под током при номинальной нагрузке. Выбор требуемого значения радиуса приведения механизма из допустимых его значений рекомендуется выполнять с применением компромиссного выбора рационального значения радиуса приведения, удовлетворяющего выполнению всех рассматриваемых условий. Рациональные параметры электромеханического модуля выбраны при вариации значения радиуса приведения двигателя с учетом критерия минимизации суммарного максимального момента двигателя, что обеспечило компромиссный выбор требуемых параметров электромеханического модуля. Для создания перспективного сбалансированного манипулятора рекомендовано применять высокоскоростные синхронные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.
Бесплатно
