Вестник Южно-Уральского государственного Университета. Серия: «Энергетика»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ: ОБЗОР

2023-06-15T09:54:42+03:00

Статья посвящена вопросам, возникающим при организации технического обслуживания (ТО) и ремонта эксплуатируемых электрических сетей. В качестве основных видов ТО выделены корректирующее, плановое, основанное на оценке технического состояния, ориентированное на надежность и риск-ориентированное. Для каждой из стратегий (концепций) ТО обозначены отличительные черты, достоинства и недостатки, определены факторы, обосновывающие целесообразность применения. Отмечены перспективы развития и противоречия, связанные с использованием той или иной концепции технического обслуживания. Рассмотрены некоторые модели оптимизации системы технического обслуживания и ремонта, учитывающие экономические, технические, технологические и другие факторы. Анализ исследований в области технического обслуживания подтверждает актуальность моделирования процессов эксплуатации электрических сетей с целью реализации их в интеллектуальных цифровых инструментах. Обширность разработанных моделей подтверждает тезис об отсутствии универсальной стратегии ТО.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЭЭС В РЫНОЧНЫХ УСЛОВИЯХ НА СРЕДНЕСРОЧНУЮ ПЕРСПЕКТИВУ

2023-11-10T09:36:44+03:00

В статье представлена математическая модель планирования состояний электроэнергетической системы в среднесрочном периоде с учетом правил, действующих на рынках электроэнергии России. Необходимость такой модели обусловлена потребностью планирования электроэнергетических режимов с учётом интересов потребителей, включающих их надежное электроснабжение при минимизации затрат на покупку электроэнергии. При планировании режимов необходимо принимать во внимание возможные действия поставщиков, стремящихся максимизировать собственную прибыль при узловой ценообразовании на рынках. В представленной модели период планирования разбит на несколько временных интервалов, задача решается с учётом балансовых ограничений в узлах ЭЭС, ограничений по допустимым значениям генерации, перетоков и объемов энергоресурсов. Рыночное равновесие моделируется одновременно в нескольких интервалах с учётом многократности и длительности взаимодействия. Рассмотрены подходы поиска равновесного состояния в многоинтервальной задаче. Приводятся результаты численного моделирования на примере упрощенной схемы реальной ЭЭС.

КОРРЕКТИРОВКА УДЕЛЬНЫХ МОЩНОСТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ КВАРТИР В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕННОГО ОБЪЕМА ДАННЫХ

2024-02-22T09:06:49+03:00

Проведено исследование графиков нагрузки с 30-минутным усреднением в 30 квартирах и 132 многоквартирных жилых домах в Челябинской области в течение одного года. На основе имеющихся данных путем сложения графиков нагрузки были созданы также имитационные объекты мониторинга в диапазоне от 6 до 1000 квартир на объекте. Активность потребителей электроэнергии на объекте мониторинга оценивалась по отношению среднемесячного потребления квартир на объекте к среднестатистическому месячному потреблению электроэнергии. На основании этого показателя потребители были классифицированы на три категории активности. Это позволило осуществлять контролируемое моделирование объектов мониторинга. По результатам расчетов установлено, что удельная мощность электрических нагрузок электроприемников жилых зданий может быть уменьшена по сравнению со значениями, приводимыми в СП 256.1325800.2016, и практически совпадает с нормами, действующими в Московской агломерации.

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НА БАЗЕ СИНХРОННЫХ И АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

2024-04-18T22:00:38+03:00

В статье рассматривается использование энергоэффективного электрического привода. Актуальностью предлагаемого решения проблемы является увеличение спроса на энергоэффективное оборудование в промышленности ввиду роста требования к качеству выпускаемой продукции и скорости ее изготовления. Таким образом, основной задачей является увеличение быстродействия переходных процессов переменных систем в режиме рекуперации, снижение коммутационных потерь, оценка максимально возможных и допустимых перенапряжений в звене постоянного тока и проведение параметрической оптимизации по критерию оптимального количества фаз многоуровневого преобразователя на базе синхронных и асинхронных электродвигателей.

На примере трубопрокатного стана 5000 (ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат») и универсального рельсобалочного стана (ПАО «ЧМК», г. Челябинск) произведено исследование работы многоуровневого преобразователя частоты, вместо существующих автономных инверторов напряжения. В результате работы выявлено снижение перенапряжения на силовых ключах; методом экспериментальных тепловых исследований коммутационные потери снизились на 25–45 % в зависимости от номинальной мощности; с помощью применения трехуровневого выпрямителя сохраняется интенсивность торможения, что, в свою очередь, в общем цикле позволяет снизить время тормозных режимов на 2–5 %. Далее проведено исследование оптимального числа фаз полупроводникового преобразователя для объектов металлургического производства по критерию максимума вероятности безотказной работы.

ТЕОРИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ЗАДАЧАХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ С ДВИГАТЕЛЕМ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ

2024-02-06T12:15:18+03:00

Рассмотрены проблемы реализации энергоэффективного управления электроприводом по схеме двигателя двойного питания с двумя преобразователями частоты в статоре и роторе с позиций теории принятия решений. Наличие двух преобразователей позволяет реализовать большое количество экстремальных по энергетической эффективности алгоритмов при значительных изменениях скоростей и нагрузок на валу. Важное значение для электропривода имеет и соблюдение температурных режимов его элементов во всех режимах работы. Определенные разработчиком стратегия ШИМ и алгоритм энергоэффективного управления оказывают взаимное влияние как на температуру силовых ключей инверторов преобразователей частоты, фазных обмоток двигателя и его элементов, так и на потери в этих частях привода. Обозначенная проблема проектирования электропривода с двигателем двойного питания может быть отнесена к классу многокритериальных детерминированных статических задач теории принятия решений. В статье осуществлена обобщенная постановка задачи поиска наилучшего решения и обозначены основные проблемы этой процедуры, имеющие концептуальный характер – необходимость нормализации локальных критериев, определение области компромисса, выбор схемы компромисса и соответствующего ей принципа оптимальности, учет приоритета критериев.

ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТОВ РАБОЧИХ РЕЖИМОВ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С ОСЛАБЛЕННЫМ ОСНОВНЫМ МАГНИТНЫМ ПОТОКОМ

2023-12-14T11:52:53+03:00

В данной статье рассматриваются инженерные методы расчетов режимов работы асинхронных электроприводов с частотным управлением при уменьшенном основном магнитном потоке. Токи намагничивания и токи ротора рассчитываются методами, сформированными на базе упрощенных схем замещения асинхронных двигателей и векторных диаграмм. Приводятся условия минимального тока статора, доказывается, что это состояние соответствует равенству амплитуд тока намагничивания и тока ротора (реактивного и активного токов соответственно). Это положение позволяет дать оценку тока ротора асинхронного электродвигателя при ослаблении основного магнитного потока, а также производится расчет токов ротора и намагничивания по экспериментальным данным. Предложенные методы расчета необходимы при оптимизации режимов работы асинхронных электроприводов, работающих с нагрузкой меньше номинальной. Эта оптимизация заключается в снижении максимальной амплитуды статорного напряжения. Предлагаемые методы позволяют провести оценку происходящих при этом уменьшении тока намагничивания и увеличения тока ротора, которое может оказаться чрезмерным.

энергетическая нагрузка ЭМП ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ЭМП ВБЛИЗИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

2023-12-14T11:55:39+03:00

Цель статьи заключается в исследовании энергетической нагрузки ЭМП контактной сети переменного тока. При анализе полей использовались абсолютные величины напряженностей магнитных и электрических полей контактной сети. Приведено токораспределение в зависимости от системы электроснабжения контактной сети переменного тока: 25, 2х25, 50 кВ и рассматриваемого участка контактной сети. Для расчета напряженностей магнитного и электрического полей предложено использовать программный продукт Fazonord.

Существующий в России подход в области нормирования электрических и магнитных полей до 1кГц не позволяет защитить персонал, обслуживающий контактную сеть переменного тока, от вредного воздействия указанных производственных факторов. Для минимизации возможного повреждения здоровья персонала предлагается усовершенствовать нормативную базу по электромагнитным полям до 1кГц, и до принятия предельно допустимых уровней использовать предложенные предельно безопасные уровни. Новый подход в оценке и нормировании электрических и магнитных полей через энергетическую нагрузку ЭМП позволит снизить риск профессионально обусловленной заболеваемости персонала.

Впервые получены уровни энергетической нагрузки ЭМП вблизи контактной сети переменного тока, воздействующие на обслуживающий персонал. Предложены предельно безопасные уровни энергетической нагрузки ЭМП. С целью снижения риска воздействия на персонал энергетических характеристик ЭМП, возможно использование сигнализаторов, предупреждающих персонал о превышение безопасных уровней.

ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРСОНАЛА ПРИ ВЕДЕНИИ РАБОТ ВДОЛЬ ЛИНИИ СВН МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2024-02-25T22:17:34+03:00

Одним из факторов, влияющих на точность расчетов, является математическое описание «геометрии» воздушных линии электропередачи сверхвысокого напряжения. Большинство методов расчета электрического поля вдоль воздушных линии электропередачи разработаны для ровной местности, что не соответствует реальным условия трасс ВЛЭП 500 кВ.

Для оценки влияния рельефа местности на расчетные значения напряженности электрического поля промышленной частоты вдоль воздушных линии электропередачи напряжением 500 кВ методом зеркальных отображений рассчитана напряженность электрического поля промышленной частоты вдоль воздушных линии электропередачи напряжением 500 кВ при подъеме линии в гору и при пересеченном рельефе местности. Результаты расчетов сопоставляются с измеренными значениями, полученными экспериментальным путем сотрудниками кафедры «БЖД» ЮУрГУ которые показывают высокую погрешность более 20%.

Для разработки методики построения карт распределения напряженности ЭП ПЧ вдоль ВЛЭП 500 кВ с учетом изменений рельефа местности были использованы программные среды Solidwork и Mechanical APDL Ansys.

Компьютерные модели эскизов опор с провесами фазных проводов с изменения поверхности рельефа местности строились в программной среде Solidworks, с последующим преобразованием данных эскизов в трехмерную модель. Преимущество программной среды Solidworks для начального построения заключается в простоте и удобстве модели объемных объектов сложной формы.

Применения, которых позволяют определять величину напряженности электрического поля промышленной частоты в любой точке.

ПОВЫШЕНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ СЕТИ 10/0,38 кВ ЗА СЧЕТ УТОЧНЕНИЯ УСТАВОК УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ПРИ ОБРЫВЕ ПРОВОДА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ 10 кВ

2024-03-06T22:29:26+03:00

Обрыв провода является распространенной аварией в распределительных сетях, работающих с изолированной нейтралью. Неотключение такой аварии ведет к возникновению опасности поражения электрическим током. Для четкой работы устройств защиты при обрыве провода необходимо подобрать верную уставку информационного параметра. Известно, что напряжение обратной последовательности может служить таким параметром. В работе приведены результаты исследований влияния различных режимов работы электрической сети 10/0,38 кВ (как аварийных, так и нормальных) на изменения напряжения обратной последовательности. Также исследовано влияние места повреждения и параметров сети 10/0,38 кВ на этот информационный параметр с целью уточнить уставку для устройств защиты, реагирующих на обрыв провода воздушной линии 10 кВ. Это позволило минимизировать ложные срабатывания и повысить электробезопасность в сети 10 кВ. Анализ диапазонов изменения напряжения обратной последовательности в зависимости от 13 исследованных групп режимов работы сети, варьируемых местах повреждения и параметрах сети, показал рекомендуемое значение уставки по напряжению обратной последовательности, равное 0,1 от линейного значения напряжения на стороне низшего напряжения трансформатора при его работе на холостом ходу.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ НА БАЗЕ ТЕПЛОВОГО НАСОСА. ЧАСТЬ 1. ТЕПЛОВОЙ НАСОС

2024-02-16T15:31:07+03:00

Разработан способ работы энерготехнологического комплекса, включающего тепловой насос, фотоэлектрическую панель и опреснительную установку. В методике, описывающей функционирование комплекса в целом, особое внимание уделяется конструкциям отдельных элементов технологической схемы, энергетическому балансу и эксергетическому методу. Методика расчета позволяет встраивать дополнительные компоненты, такие как турбодетандер для реализации органического цикла Ренкина, а также ветроустановку и солнечный концентратор. Авторы представляют разработки как научный подход к проектированию и эксплуатации энерготехнологического комплекса - единую методологию. Комбинация энергобалансовых методов термодинамического анализа и эксергетического метода использовалась для определения потерь энергии в установке, а также для расчета энергоэффективности системы. Расчет эксергий производился в характерных точках цикла. Методология позволяет интегрировать в энергокомплексы различные виды возобновляемых источников энергии и совершенствовать технологические системы на базе тепловых насосов и испарительных установок. В энергокомплекс включена схема испарительной установки. Методология и расчет эксергий воды и водяного пара будут представлены авторами в второй части экспериментального исследования

РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

2023-10-05T09:39:26+03:00

Разрабатываемая в данной статье интеллектуальная система диагностики оборудования технологических процессов в топливно-энергетическом комплексе РФ, имеет ряд преимуществ перед другими подобными системами.

Система основана на использовании современных измерительно-вычислительных комплексов, способных проводить сбор, обработку и хранение данных с различных устройств измерения и систем мониторинга оборудования в режиме онлайн. Это позволяет осуществлять диагностику оборудования без отрыва от основного технологического процесса и контролировать его текущее и фактическое состояние процесса в целом.

Система обладает высокой достоверностью получаемых данных и позволяет накапливать и сохранять информацию, создавая структурированный массив данных и инженерную онтологию. Основной целью системы является оценка технического состояния объектов системы теплоснабжения на основе диагностики разнообразных характеристик, таких как объемы ремонтов, замены, реконструкции и обслуживания оборудования. Результатом процедуры диагностики является количественное оценочное значение остаточного ресурса системы, оборудования или объекта, а также повышение их надежности путем предоставления оператору достоверной информации о текущем состоянии.

В данной работе оценка технического состояния осуществляется системой мониторинга, без учета других подсистем. Разработка и интеграция подобных интеллектуальных систем ориентирована на повышение эффективности и минимизацию ресурсных затрат.