Электроэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
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
Мобильные ветро-солнечные электростанции: состояние, перспективы и особенности проектирования
Статья научная
Статья посвящена исследованию перспектив применения мобильных ветро-солнечных электростанций для электроснабжения автономных потребителей электроэнергии, удаленных от внешней энергетической системы. Рассматриваются преимущества, недостатки, основные энергетические параметры, особенности работы известных технических решений мобильных электростанций, а также факторы, влияющие на выбор возобновляемых источников электроэнергии, и требования современных автономных потребителей к качеству электроэнергии. Раскрыты направления улучшения эксплуатационно-технических характеристик мобильных ветро-солнечных электростанций и приведены технико-экономические показатели станций, выполненные на современной элементной базе.
Бесплатно
Моделирование влияния защитного устройства на интенсивность ЧР в изоляции кабеля
Статья научная
Статья посвящена исследованию влияния нелинейного защитного устройства на основе металлооксидных варисторов на характеристики частичного разряда (ЧР) в дефекте изоляции. В статье представлен комплексный подход, включающий математическое моделирование и анализ процессов, связанных с ЧР, что позволяет оценить эффективность применения ЗУ для защиты изоляции от негативного воздействия импульсных перенапряжений. Исследование проведено на основе математической модели, которая реализует классический механизм частичного разряда в одиночном дефекте. Защитное устройство, включенное параллельно исследуемой модели, ограничивает перенапряжение, которое моделировалось при помощи высокочастотного затухающего импульса. Моделирование производилось в мультифизической постановке задачи расчета модели методом конечных элементов, реализующей связь плотности токов и джоулева нагрева воздуха в дефекте. В математической модели получены зависимости температуры в дефекте от времени, кривые нагрева и охлаждения среды дефекта, мощности ЧР при различных значениях диаметра дефекта и кратности импульсного перенапряжения. Произведена оценка влияния ЗУ на мощность ЧР, определена степень снижения мощности ЧР. Показана возможность применения ЗУ для уменьшения негативного воздействия ЧР на изоляцию.
Бесплатно
Статья научная
Внедрение регулируемых устройств компенсации реактивной мощности в распределительных электрических сетях железных дорог открывает новые возможности для повышения эффективности их работы за счет методов группового управления напряжением на основе агентного подхода. Мультиагентное управление напряжением позволяет получить новые результаты, связанные с возможностью самоорганизации агентов - активных элементов электрической сети, что приводит к повышению надежности электроснабжения и качества электроэнергии. Моделирование рассматриваемых мультиагентных систем управления на классических моделях системной динамики вызывает трудности из-за сложного взаимодействия агентов в виду их индивидуальных целей полезности, наличия логических операций и событийного характера процессов. Разработаны диаграммы состояний агентов для моделирования мультиагентного управления напряжением с помощью источников реактивной мощности в распределительных электрических сетях железных дорог в среде AnyLogic. Выполнено моделирование управления напряжением в тестовой электрической сети при изменении параметров режима. Полученные результаты моделирования свидетельствуют об обоснованности подходов к стабилизации напряжения методами мультиагентного управления и возможности их практической реализации на базе современного оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача точного определения потерь энергии в электрических сетях. Для обеспечения указанной цели при существующем характере разнородности нагрузок в сетях приведены их представления в виде произведения средних значений соответствующих режимных параметров(мощностей, токов) за период Т и функций времени, средние значения которых на отрезке времени (0,Т) равны единице. Показано получение универсальной модели, характеризующей узловые режимные параметры в пространстве ортогонального базиса. Предложены математические модели определения потерь электрической энергии на базе эффективного подхода, использующего коэффициенты распределения. Достоинства применения матриц коэффициентов распределения при различных режимных параметрах (узловых мощностях, токах) для развития теории методов определения потерь электроэнергии заключаются в ее универсальности как матрицы обобщенных параметров, формирование которой возможно с использованием других матриц - узловых сопротивлений, контурных проводимостей, а также элементов теории графов, численных методов и др. Применение данных моделей позволяет заменить доминирующие до настоящего времени громоздкие способы и методы учета потерь мощности и энергии, базирующиеся на сложных итерационных процедурах, на более простые алгоритмически и точные. По результатам анализа данных, полученных при значимых нагрузках узлов схемы сети, определение потерь электроэнергии в пространстве ортогонализации базиса задачи является точным и не имеет методической погрешности, что подтвердилось расчетом суммирования потерь на часовых ступенях графиков узловых режимных параметров схемы электрической сети.
Бесплатно
Моделирование системы тиристорного самовозбуждения синхронного генератора в пакете Maple
Краткое сообщение
Представлена математическая модель системы тиристорного самовозбуждения синхронного генератора. Рассмотрена методика преобразования дифференциальных уравнений для решения их в пакете Maple.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены результаты математического моделирования статического тиристорного компенсатора (СТК) в среде Matlab. Представлена структура модели системы электроснабжения, включающая в себя сетевой трансформатор, реактор, печной трансформатор, дуговую сталеплавильную печь (ДСП) и СТК. Отличительной особенностью представленной модели является использование блока, моделирующего сетевой трансформатор, что позволяет учесть влияние режимов работы ДСП на показатели сети электроснабжения. Предложенная модель СТК выполнена наращиваемой по числу используемых фильтрокомпенсирующих цепей и тиристорно-реакторных групп. Приведены графики, иллюстрирующие работу основных узлов системы.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается методика моделирования суточных графиков активных и реактивных нагрузок участков распределительных сетей напряжением 6-10 кВ с использованием следующего набора исходных данных: - приводимых в справочной литературе типовых суточных графиков активной и реактивной мощности потребителей, получающих питание через соответствующие участки сетей; - данных энергосбытовой организации об отпуске электроэнергии абонентам за расчетный месяц; - параметров сетей и паспортных данных силовых трансформаторов; - сведений о типах абонентов, подключенных к каждому силовому трансформатору; - степени неравномерности потребления электроэнергии абонентами в различные характерные сутки расчетного месяца. Приближение среднечасовых значений активной и реактивной мощностей к их реальным значениям при использовании рассматриваемой методики достигается за счет учета неравномерности энергопотребления, как в течение суток, так и в рабочие и выходные дни недели.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты экспериментального исследования по оценке изменения параметров частичных разрядов на действующих кабельных линиях 6 (10) кВ с бумажной пропитанной изоляцией. Представлены примеры вариации параметров частичных разрядов и диаграмм распределения частичных разрядов по фазе и амплитуде с учётом климатических условий и режимов работы кабельной линии с бумажной пропитанной изоляцией. Рассмотрены вопросы математического моделирования эквивалентных схем замещения диэлектрика по оценке параметров частичных разрядов в изоляции кабельных линий 6 (10) кВ с учётом режимов работы в условиях городских электрических сетей. Разработана виртуальная имитационная модель, на основе схем замещения изоляции, для оценки изменения параметров частичных разрядов при влиянии дефектов в диэлектрике друг на друга с учётом ранее установленных экспериментальных данных.
Бесплатно
Моделирование усовершенствованной автоматики ограничения перегрузки оборудования
Статья научная
Существующие методы и средства противоаварийного управления не всегда обеспечивают необходимый уровень надежности. Поэтому разработка новых и совершенствование существующих средств противоаварийного управления с целью повышения надежности электрических систем и сетей является актуальной задачей. Одним из наиболее экономически эффективных методов является совершенствование и разработка новых алгоритмов работы средств противоаварийной автоматики. Основной трудностью является сложность учета и моделирования всех протекающих процессов. Однако в настоящее время имеется специализированное программное обеспечение для моделирования энергосистем с большой точностью. В данной работе предложен метод оценки необходимости усовершенствования противоаварийной автоматики. Приведено общее описание метода, а также пример его использования для оценки необходимости усовершенствования противоаварийной автоматики. Для оценки метода в программных комплексах PSCAD и RastrWin3 реализованы электрические сети 110 кВ, 220кВ, 500 кВ. Выполнен анализ режимов работы рассматриваемой электрической сети, а также проведено исследование адекватности работы автоматики ограничения перегрузки оборудования (АОПО). Усовершенствован существующий алгоритм работы АОПО, позволяющий исключить возможность отключения потребителей при аварийных событиях. Анализ результатов моделирования и расчета показывает эффективность предложенного метода и перспективность для обнаружения и выявления недостаточной эффективности противоаварийной автоматики.
Бесплатно
Краткое сообщение
В среде MATLAB/SIMULINK представлена полная модель межсистемной компенсированной ЛЭП постоянного тока с двенадцатифазными выпрямителем и инвертором, работающими в режимах с одноступенчатой искусственной коммутацией тиристоров. В общем случае примыкающие энергосистемы имеют разную частоту напряжения. Разработанная модель позволяет исследовать как квазиустановившиеся, так и переходные (рабочие и аварийные) процессы в комплексе. Показана возможность работы выпрямительной и инверторной подстанций как в зоне потребления, так и в зоне генерирования реактивной мощности, приведены спектральные характеристики токов и напряжений, описан аварийный режим при опрокидывании инвертора на инверторной подстанции. В более простом частном случае модель отвечает некомпенсированной ЛЭП.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности расчета электротепловых процессов в сильноточном вентильном преобразователе системы самовозбуждения синхронного генератора при форсировке коротких замыканий в энергосистеме. Даны выражения для математической модели, рассчитывающей мгновенные значения температур нагрева полупроводниковых структур вентилей преобразователя на основе анализа электромагнитных переходных процессов в синхронном генераторе.
Бесплатно
