Аннотация: В работе изложены преимущества применения ВИЭ в качестве источника электрической энергии в децентрализованных электрических сетях, в том числе и в высокогорных районах. Показаны варианты схем подключения потребителей к источникам электрической энергии, использующих как возобновляемые источники энергии, так и тепловой генератор, а также возможность присоединения к ближайшей централизованной электрической сети. Проведена экономическая оценка выбора способа электроснабжения для потребителей в децентрализованных электрических сетях. Для выбора способа электроснабжения потребителей предложен алгоритм расчета, на основе которого разработана программа расчета, позволяющая выбрать наилучший вариант источника электрической энергии для электроснабжения потребителей в децентрализованных электрических сетях. Выбор источника электрической энергии производится на основании одного из технико-экономических параметров – срока окупаемости. Для апробации разработанной программы приводятся численные расчёты на примере установки солнечной электростанции мощностью 5 кВт, которая была построена в Айнинском районе, джамоат Анзоб, село Хишортоб (Ягнобская долина). Номинальное напряжение станции равно 0,4 кВ, длина линии от села Хишортоб до ближайщей электрической сети примерно 13 км. При выборе источника сравнивались следующие варианты электроснабжения потребителей: установка солнечной или дизельной электрической станции либо присоединение к ближайшей централизованной электрической сети. Результаты расчета показали, что наиболее оптимальным вариантом является установка солнечной электростанции мощностью 5 кВт. При этом срок окупаемости при установке солнечной электрической станции составляет 13,065 лет, а для дизельной электрической станции – 32,922 лет. Вариант присоединения потребителя на ближайшую централизованную электрическую сеть является нерентабельным.

Аннотация: В исследовании рассмотрена задача идентификации типа и места короткого замыкания в распределительных электрических сетях с ограниченным количеством источников централизованных измерений на основе синхронизированных векторных измерений. Приведен обзор существующих методов резервирования в электрической сети, показана необходимость постановки вопроса об использовании централизованной защиты на уровне энергорайона. Описана концепция централизованной защиты дальнего резервирования на основе синхронизированных векторных измерений. Основная идея централизованной защиты дальнего резервирования заключается в использовании двух алгоритмов: определения места возникновения короткого замыкания и определение типа короткого замыкания. Для иллюстрации работы алгоритма локализации точки короткого замыкания при наличии в контролируемой электрической сети нескольких контуров и наличии измерений на всех источниках питания этой сети была использована модель многоконтурной энергосистемы 110 кВ, состоящая из 7 узлов и 3 источников питания. Для проверки работоспособности предлагаемой централизованной защиты, а именно работы метода локализации точки короткого замыкания в электрической сети, была написана программа, выполняющая расчет по локализации точки короткого замыкания по предлагаемому алгоритму. В программе реализована возможность внесения ошибки в измерения тока и напряжения. Тестирование проводилось для двух случаев: без ошибок в измерениях тока и напряжения и с ошибками в измерениях. Погрешности измерительных приборов моделировались с помощью метода Монте-Карло. В результате тестирования было выявлено, что точность разработанного метода локализации короткого замыкания напрямую зависит от расстояния до источника питания.

Аннотация: Проблема обеспечения требуемого качества электроэнергии в системах внутризаводского электроснабжения с мощными электроприводами промышленных механизмов, выполненными на базе преобразователей частоты с активными выпрямителями (ПЧ-АВ), является до конца не решенной. Активные выпрямители (АВ) в составе ПЧ создают в сетевом токе высокочастотные гармонические составляющие, оказывающие негативное влияние на гармонический состав напряжения питающей сети. При наличии параллельных резонансов в сети 6-35 кВ уровень гармонического искажения напряжения KU при работе мощных ПЧ-АВ становится недопустимым, что приводит к нарушениям в работе различных электроприемников. Актуальным является разработка способов обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) ПЧ-АВ за счет применения новых типов фильтрокомпенсирующих устройств, учитывающих наличие резонансных явлений в сети 6-35 кВ. В данной статье, на примере системы электроснабжения АО «Металлургический завод Балаково», разработан способ обеспечения ЭМС ПЧ-АВ с использованием специализированного пассивного фильтра (СПФ). СПФ представляет собой одночастотный фильтр гармоник нового типа, отличающийся от известных ФКУ высоким значением добротности Q ≥ 1000 о. е., применением конденсаторов, способных работать с коэффициентом искажения синусоидальности кривой тока KI до 45%, а также методикой выбора мощности, емкости и индуктивности, с учетом наличия резонанса тока в питающей сети и KI ПЧ-АВ. Методика выбора параметров СПФ предполагает использование усовершенствованной имитационной модели исследуемого электротехнического комплекса с ПЧ-АВ, на основании которой проводится анализ значения KU на общих секциях главной понизительной подстанции (ГПП) предприятия при различных параметрах СПФ. Внедрение СПФ значительно снизило KU на секциях ГПП за счет сдвига частоты резонанса в безопасную зону, где отсутствуют высокочастотные гармоники сетевого тока ПЧ-АВ. Благодаря этому были исключены аварийные отключения электрооборудования, получающего питание от той же сети, что и мощные электроприводы с ПЧ-АВ.

Аннотация: В данной статье приводится обзор различных методов поиска предельных режимов в электроэнергетических системах по условию статической апериодической устойчивости. Основное внимание уделяется таким методам, как последовательное утяжеление электрического режима, метод аналитических уравнений предельных режимов и оптимизационный поиск предельного режима. В статье рассматриваются как отечественные, так и зарубежные источники по данной теме. Подробно рассматривается метод поиска предельного режима с помощью последовательного утяжеления, применяемый в настоящее время в оперативно-диспетчерском управлении. Данный метод закреплен в «Методических указаниях по устойчивости энергосистем» и основных нормативно-технических документах системного оператора. Кроме того, описан зарубежный аналог Continuation Power Flow (метод продолжения потокораспределения), который, как правило, ставят в соответствие последовательному утяжелению, при наличии существенных алгоритмических различий. Существуют альтернативы метода последовательного утяжеления режима, которые позволяют находить предельные режимы. Одним из направлений исследований в этой области является аналитический метод, в котором формулируются уравнения предельного режима. Это нелинейные уравнения, решением которых является ближайший предельный режим. Другое направление исследований – это оптимизационная постановка задачи поиска предельного режима. В исследованиях варьируется, какой именно режим необходимо искать из всего множества предельных режимов, что влияет на целевую функцию. Кроме того, исследуются различные математические методы оптимизации, их вычислительная устойчивость и сходимость к требуемому решению в зависимости от точки начальных приближений. Рассматривается доказательство идентичности аналитической формы уравнений предельных режимов и процедуры оптимизации для поиска ближайшего предельного режима.

Аннотация: Большинство турбогенераторов электрических станций прошли модернизацию и были аттестованы на работу с повышенной мощностью, в среднем на 10%. Постоянная работа на повышенной мощности приводит к ускоренному расходованию ресурса. Поэтому актуальной задачей являлась разработка новых специальных методов диагностирования электрооборудования с использованием неразрушающего контроля и одновременного мониторинга состояния, которые давали обоснованный ответ о сроках надежной эксплуатации при влиянии различных воздействий: электромагнитных и вибрационных. Кроме того, разработанные методы дополнительно должны давать информацию об объеме максимально возможного восстановления ресурса при выполнении обслуживания и ремонта. Для электрических машин основным методом оценки реального технического состояния служат испытания и измерения на отключенной и разобранной машине, когда на сердечник и обмотку не действуют основные доминирующие механизмы деградации – вибрация, ток и напряжение. Обмотка «холодная», вибрации нет. При работе рабочий ток дает нагрев как обмотки, так и сердечника, вызывает искрение в контактах при уменьшении сечения «пятна» контакта, искрения за счет истирания изоляции при вибрации пластин пакетов. В эксплуатации все дефекты активированы, более того, в электрических машинах наблюдается синергетический эффект взаимного влияния вибрационных и электроразрядных явлений, который при существующем традиционном подходе к контролю и диагностированию не учитывается, техническое состояние рассматривается и нормируется отдельно по каждому фактору. Одновременное использование различных методов измерений дало синергетический эффект, который позволяет определить глубину развития дефектов, прогнозировать время работы машины до выхода из строя. На основании этих данных можно строить модели развития дефектов и предиктивную аналитику, а также разрабатывать системы on-line-мониторинга.

Аннотация: В статье показано, что эксплуатация трансформаторного оборудования за пределами нормативного срока службы стала общемировой тенденцией, хотя без принятия специальных мер она сопряжена с повышенными рисками отказов. Высокая степень износа трансформаторов создает потенциальную опасность как для потребителей, так и для обслуживающего персонала. Подчеркнута важность непрерывного контроля состояния и оценки ресурса высоковольтных трансформаторов, расположенных на объектах энергетики и промышленных предприятиях. Основной причиной является значительный износ парка трансформаторов при относительно низких темпах его обновления. В то же время внедрение систем on-line-мониторинга происходит низкими темпами. Поэтому необходимо совершенствование известных методов, основанных на оценке влияния нагрузок и внешней температуры на техническое состояние трансформатора. Одним из распространенных методов является контроль температуры в наиболее нагретой т очке (ННТ), которая (температура) является фактором, определяющим старение изоляции. Сформулированы основные позиции методики контроля нагрева по параметрам нагрузки с учетом температуры окружающей среды. Обоснована разработка компьютерной модели, основанной на зависимостях руководства IEC 354 по нагрузке для масляных трансформаторов. Приведены зависимости, определяющие ускорение старения и эквивалентное сокращение срока службы при заданном температурном цикле за контролируемый период времени. Разработана модель для вычисления динамической тепловой нагрузки, обеспечивающая расчет температуры масла в верхней части бака и вычисление температуры ННТ. Рассматривается пример расчета температуры ННТ и сокращения срока эксплуатации трансформатора, находящегося в эксплуатации в парке Магнитогорского металлургического комбината. Выполнены расчет остаточного ресурса и влияния температуры окружающей среды для характерных суток зимнего и летнего месяцев. Подтверждены выводы о существенном влиянии графика нагрузки и внешней температуры на температуру ННТ. Рекомендовано применение разработанной методики для контроля теплового состояния печных трансформаторов, работающих с резкопеременной нагрузкой.

Аннотация: Целью исследования является построение метода классификации изображений опасных производственных объектов на основе свойств гистограмм яркости для снижения субъективной оценки эксперта при выборе траектории обработки изображений, полученных с использованием беспилотных летательных аппаратов. В работе представлено обоснование необходимости в построении эффективной траектории обработки изображений опасных производственных объектов, описание метода классификации изображений элементов опасных производственных объектов для вычисления значения классификационного признака как одного из элементов принятия решений. Особенностью предлагаемого метода является использование последовательно двух этапов: поиск локальных минимумов и максимумов; поиск глобальных максимумов. Метод классификации является частью методики принятия решений о выборе траектории обработки изображения как определения одной из координат векторного классификационного признака. Представлены результаты алгоритмизации и опробования программного продукта на примере изображений объектов металлургического предприятия: зданий и сооружений. Для зданий в статье продемонстрировано решение для оценки разрушения межпанельных швов, для сооружения – разрушение лакокрасочного покрытия. Исследования проводятся с 2021 года и по настоящее время и находятся на этапе внедрения результатов на платформе заказчика, в частности ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК). Для получения результата использованы методы статистики для построения гистограммы изображения, правила математической логики для записи условий поиска локальных и глобальных минимумов и максимумов, теория алгоритмов обработки массивов данных. Основным результатом исследования является метод классификации изображений опасных производственных объектов на основе свойств гистограмм яркости, который является универсальным и может быть применен к изображениям любых объектов. Метод разработан для перспективного использования в системе автоматизированного мониторинга качества опасных производственных объектов как индикативного и предикативного показателя для предотвращения аварий и инцидентов.

Аннотация: В статье рассматриваются вопросы, связанные с влиянием несимметричных провалов напряжения на работу релейных защит асинхронного электродвигателя магистрального нефтеперекачивающего агрегата. Проанализирована статистика несимметричных провалов напряжения на вводах электротехнической системы предприятия, которая показывает, что в большинстве своём несимметричные режимы сопровождаются резким падением напряжения ниже уставок срабатывания защиты минимального напряжения (70% от номинального), и встречаются довольно часто. Причиной провалов чаще всего являются короткие замыкания. Также стоит обратить внимание на обрывы фаз во внешней системе электроснабжения предприятия. Наиболее вероятными значениями несимметрии напряжения на объекте является диапазон k2U=0,028–0,65 о.е. Установлено, что несимметричные режимы нередко приводят к сбоям и ложным срабатываниям токовых релейных защит. Проведено моделирование в Matlab Simulink различных аварийных режимов: симметричные провалы, несимметричные провалы, короткие замыкания. Показано влияние несимметрии на работу релейных защит, основной функцией которых не является срабатывание при несимметричных режимах. Несимметрия влияет на работу защиты от перегрузки, защита реагирует на данный аварийный режим и подаёт сигнал на отключение двигателя при превышении значения номинального тока на 20% после выдержки времени. Установлено, что несимметричные режимы не влияют на корректность работы защиты минимального напряжения, тем не менее при несимметричных провалах напряжения не полностью используется запас устойчивости электротехнической системы, которая связана с отключением при снижении напряжения в одной фазе. Токовые релейные защиты (максимальная токовая защита и токовая отсечка) при несимметричных провалах напряжения, которые не связаны с появлением коротких замыканий непосредственно в зоне их ответственности, не подают сигнал на отключение питания высоковольтного асинхронного электродвигателя, так как значения уставок у рассматриваемых защит во много раз превышают номинальное значение тока. Отметим присутствие изменений тока при несимметрии напряжения. Несимметрия при провале в разных точках схемы различна. На это могут повлиять различные факты, такие как удалённость точек возмущения, наличие трансформаторов, схема соединения обмоток. В связи с этим несимметрия влияет на корректность работы токовых релейных защит, следовательно, может нарушаться селективность их работы.

Аннотация: Увеличение грузоподъёмности, скоростей перемещения подъёмных сосудов, глубин шахт и, как следствие, мощности приводного двигателя приводит к расширению применения систем безредукторного тихоходного электропривода. Одним из вариантов реализации такого электропривода является безредукторный электропривод на основе тихоходного синхронного электродвигателя, получающего питание от трехуровневого преобразователя частоты с активным выпрямителем напряжения (3У ПЧ с АВН). Однако эта система электропривода для шахтных подъёмных машин может вызывать существенное искажение синусоидальной формы напряжения сети. В статье рассмотрено влияние частотно-регулируемого электропривода с трёхуровневым активным выпрямителем напряжения на питающую сеть. Во время исследований воздействия частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) с АВН на питающую сеть с целью выработки решений по уменьшению искажения синусоидальной формы напряжения сети были рассмотрены следующие варианты влияния АВН на питающую сеть: при изменении мощности короткого замыкания сети; при изменении частоты коммутации; при изменении сигнала задания реактивного тока; при изменении мощности электропривода. На основе проведенных исследований были сделаны нижеследующие выводы. При внедрении ПЧ с АВН источник питания должен быть спроектирован таким образом, чтобы его мощность короткого замыкания была больше величины, при которой Кu (суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения) меньше нормативного значения. При несоответствии мощности короткого замыкания источника питания нормативному значению Кu необходимо применять регуляторы качества электроэнергии. В качестве такого регулятора качества электроэнергии предлагается применение фильтро-компенсирующего устройства на вводе 6 кВ преобразовательного трансформатора. Другим вариантом является разработка алгоритма управления полупроводниковыми приборами, позволяющего убирать в спектре существенные гармоники напряжения активного выпрямителя напряжения.

Аннотация: Разработка следящих гидроприводов на большие усилия, перемещения и частоты механического воздействия на испытуемые изделия является актуальной задачей, поскольку без этих испытаний нельзя поставить продукцию на серийное производство. Следящий гидропривод представляет собой сложный комплекс. Одним из наиболее ответственных устройств в системе является датчик линейных перемещений штока гидроцилиндра, который стоит в цепи обратной связи. Особенность разрабатываемого датчика является в том, что он должен обеспечить высокие точностные параметры. Индустриальным партнером поставлена задача по разработке ряда индуктивных датчиков, для выпускаемых им в рамках импортозамещения следящих гидроприводов. Цель исследования заключается в определении наиболее эффективной конструкции из трех наиболее распространенных на основе цифрового моделирования. В качестве программы для цифрового моделирования был выбран комплекс Ansys Electronics Desktop, который позволяет моделировать электромагнитные процессы. В основу комплекса положен метод конечных элементов. Программа позволяет создать цифровой двойник самого датчика и системы управления к нему. В результате на цифровой модели определены основные характеристики: зависимость выходного напряжения и нелинейности выходной характеристики от перемещения штока. По выбранным критериям наилучшие параметры показал датчик с радиальным расположением обмоток при размещении первичной обмотки внутри, а вторичных измерительных обмоток снаружи. Это преимущество обусловлено лучшим потокосцеплением измерительных обмоток. Моделирование показало, что для повышения точностных параметров датчика необходима цифровая селективная калибровка датчика вместе с токоподводом при помощи системы управления к нему. Основным практическим результатом исследования является уменьшение технических рисков перед серийным производством датчика. Созданная цифровая модель параметризована и может быть использована для исследования индуктивных датчиков с другими размерами и параметрами.