Аннотация: Рекуперативные электроприводы переменного тока широко используются в металлургическом прокатном производстве благодаря их надёжности, экономичности и достаточной мощности для поддержания технологического процесса. В этой статье представлен обзор последних достижений в области построения силовых схем подключения к питающей сети данных электроприводов. В статье рассматриваются многопульсные схемы подключения, образованные различными типами трансформаторов, алгоритмы предварительно запрограммированной широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармонических составляющих трёхуровневых активных выпрямителей напряжения, приводятся результаты практических измерений. Результаты экспериментальных исследований получены в распределительной сети металлургического комбината ЧерМК «Северсталь», имеющей в своём составе мощные электроприводы клетей стана холодной прокатки на базе преобразователей частоты с активными выпрямителями. Оба преобразователя частоты электроприводов клетей имеют одинаковую мощность – 14 МВт. Один преобразователь частоты электропривода реализован по 6-пульсной схеме, а другой по 12-пульсной. Запись мгновенных значений фазного тока трансформаторов, питающих электроприводы стана, осуществлялась с помощью портативного регистратора Flash Recorder и токовых клещей Fluke 43B. Частота дискретизации записываемых сигналов при этом составила 30 кГц. Показаны формы и спектры фазных токов сети в 6- и 12-пульсных схемах на действующем оборудовании, рассчитаны коэффициенты гармонических искажений до 60-й и 150-й гармоники при различных шаблонах предварительно запрограммированной широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармонических составляющих. Ожидается, что эта статья может дать широкий обзор многопульсных схем подключения главных рекуперативных электроприводов переменного тока клетей прокатных станов, в частности, определить современные решения, которые могут значительно улучшить электромагнитную совместимость с питающей энергосистемой. Представленные результаты могут быть использованы исследователями и инженерами для обеспечения электромагнитной совместимости нелинейных потребителей в аналогичных схемах, а также для их проектирования.

Аннотация: В условиях резко переменных климатических условий высокогорья, территориальной распределенности, дефицита генерирующих мощностей, дороговизны углеродного топлива и отсутствия больших накопителей энергии, обеспечивающих покрытие пиковых нагрузок, в горных изолированных энергосистемах (ИЭС) возрастает необходимость обеспечения балансовой надежности с учётом оптимального распределения ресурсов. Для обеспечения требуемой балансовой надежности необходима реализация достоверного прогнозирования электропотребления в среднесрочной перспективе для планирования загрузки генерирующего оборудования с учетом необходимого и достаточного покрытия нагрузки, стоимости генерации, экологичности и других критериев. Поэтому к точности и робастности прогноза нагрузки предъявляются повышенные требования. Проведено исследование влияния метеорологических факторов на среднесрочное прогнозирование электропотребления ИЭС Горно-Бадахшанской автономной области (ГБАО), расположенной в Республике Таджикистан, для которой характерны вышеперечисленные специфические свойства ИЭС. Для прогнозирования электропотребления с учетом метеорологических факторов использована нейросетевая модель. Чтобы повысить эффективность обучения модели, предложен подход, основанный на кластеризации метеорологических условий. Своя нейросетевая модель создается для каждого кластера, кроме того, обучена вспомогательная модель, которая относит текущие условия к одному из кластеров. Таким образом, вместо единой модели, которая учитывала бы все возможные условия, создана система из намного более простых моделей, что повышает интерпретируемость процедуры прогнозирования и снижает риск переобучения.

Аннотация: Поскольку промышленные системы электроснабжения характеризуются сравнительно короткими линиями 110-220 кВ, высокой плотностью нагрузки и преобладанием разомкнутых участков сети над замкнутыми, а существующие модели ЛЭП и алгоритмы ОМП ориентированы на моделирование сетей энергосистем, в связи с чем не позволяют достаточно точно установить место возникновения КЗ в условиях системы промышленного электроснабжения, поэтому актуальным является совершенствование методов дистанционного ОМП. Существующие методы моделирования не дают достаточной точности результатов в сетях промышленного электроснабжения 110-220 кВ. Поэтому актуальным является сравнение способов моделирования воздушных линий электропередач без грозотроса и с одним грозотросом. В работе были рассмотрены три метода моделирования: метод симметричных составляющих, метод расчета по справочным данным и метод расчета с помощью комбинированной схемы замещения. Каждый из рассмотренных методов обладает своими недостатками и преимуществами. Представленная комбинированная схема замещения сочетает в себе достоинства методов фазных координат и симметричных составляющих. Это позволяет учесть несимметрию расположения проводов, а также с помощью этого метода возможен расчет опоры ЛЭП любой конфигурации и любыми проводами. В ходе расчета был проведен анализ на примере двух опор П110-3В+4 без троса и АМ110-3Ф4 с 1 тросом с различным сечением проводов. Результаты расчета с помощью комбинированной схемы замещения дали величины по прямой последовательности, идентичные с полученными другими методами. Наибольшее отличие параметров одноцепной ЛЭП получилось при использовании проводов сечением 240 мм2. Рассчитанная с помощью комбинированной схемы замещения емкость нулевой последовательности отличается от вычисленной другими методами примерно в 2 раза.

Аннотация: Развитие современных электроэнергетических систем связано с цифровизацией и увеличением потока данных от объектов электроэнергетики к центрам управления. С другой стороны, увеличение доли возобновляемых источников энергии приводит к увеличению неопределённости электрических режимов и снижению суммарной инерции, что накладывает новые требования к быстродействию процедуры оценки динамической устойчивости и противоаварийного управления. Применение традиционных детерминированных алгоритмов к анализу динамической устойчивости энергосистем в условиях ужесточающихся требований к быстродействию могут оказаться неэффективными. Для преодоления недостатков традиционных методов оценки динамической устойчивости энергосистем могут быть использованы методы искусственного интеллекта. Данный класс методов обладает значительным быстродействием обученных моделей и возможностью поиска закономерностей в данных, что делает его эффективным в условиях современных энергосистем. В работе представлены результаты разработки метода оценки динамической устойчивости энергосистемы на основе методов искусственного интеллекта с учётом топологической связанности электрической сети. Методика основана на применении алгоритма градиентного бустинга деревьев решений. Численное моделирование выполнено на модели IEEE39, реализованной в Matlab/Simulink, для реализации алгоритмов машинного обучения использована библиотека Scikit-learn языка программирования Python3. Для обучения алгоритма машинного обучения использовались углы нагрузок синхронных генераторов, уровни напряжения в узлах подключения синхронных генераторов к электрической сети, топология электрической сети, продолжительность и сопротивление короткого замыкания. В результате применения обученного алгоритма с учётом топологии электрической сети на тестовой выборке была получена точность в 91,5%. Точность работы на тестовой выборке без учёта топологической связанности элементов энергосистемы составила 81,6%.

Аннотация: В статье рассматривается синтез системы прямого управления моментом двухфазного асинхронного электродвигателя с внешним ротором. В двигателях небольшой мощности размещение трехфазной обмотки может быть затруднительно. В этом случае используют двухфазную статорную обмотку. Также представляют интерес системы управления без датчика обратной связи по скорости для механизмов, к которым не предъявляются повышенные точности регулирования, либо вообще разомкнутые по скорости вращения. Последние используются в тяговых электроприводах передвижных установок, например электровелосипедах, скутерах. За основу взята известная система электропривода для трехфазных двигателей. В статье показан принцип разбиения пространственных положений вектора напряжения на 8 позиций в зависимости от номера включенных транзисторов двухфазного автономного инвертора. Синтезирован алгоритм формирования управляющих сигналов силовыми ключами в виде таблиц в зависимости от комбинаций состояний релейных регуляторов потокосцепления статора и электромагнитного момента, а также с учетом номера сектора текущего положения вектора потокосцепления. Каждый регулятор имеет три фиксированных состояния с переходами по петлям гистерезиса. Для проверки работоспособности алгоритма разработана имитационная модель тягового электропривода в системе MatLab Simulink. Показана структура системы управления и принцип табличного формирования сигналов управления силовой частью. Для ограничения полного тока статора введен дополнительный релейный регулятор тока, устанавливающий нулевые векторы напряжения при достижении амплитуды тока заданных значений. Для апробации системы управления спроектирован и изготовлен экспериментальный образец электропривода с системой управления на базе микроконтроллера STM32F407 с тяговым двухфазным трехполюсным асинхронным двигателем мощностью 500 Вт. Приведены графики экспериментальных исследований, доказывающие работоспособность предложенных технических решений.

Аннотация: Центробежные вентиляторы с высоковольтными асинхронными электроприводами потребляют значительную долю электроэнергии различных производственных объектов. При этом большинство вентиляторных установок работают с перерасходом электроэнергии. Снижение перерасхода электроэнергии возможно при регулировании производительности вентиляторов по потребностям производства. Выбор наиболее энергоэффективного способа требует исследования математической модели, учитывающей все значимые свойства объекта. В работе рассмотрена математическая модель центробежного вентилятора, построенная на основе его паспортных аэродинамических характеристик. Создание модели обусловлено необходимостью решения задачи оптимального управления мощными промышленными вентиляторами по критерию минимума потребления электроэнергии. Решение этой задачи требует теоретического исследования различных способов регулирования производительности вентиляторов и выбора наиболее энергоэффективного способа для данных условий эксплуатации. В работе обоснована необходимость модификации известных аппроксимирующих аэродинамические характеристики функций, которые не учитывают возможность регулирования производительности вентиляторов с помощью осевого направляющего аппарата. Представлено аналитическое описание аэродинамических характеристик мощного вентилятора с помощью степенных полиномов трех переменных, учитывающих возможность исследования энергоэффективности вентиляторов при частотном регулировании, дросселировании и регулировании с помощью осевого направляющего аппарата. Приведено описание модели в компактной матричной форме и указаны границы её применимости. Получена функция энергоэффективности, которая является целевой функцией для решения задачи оптимального управления производительностью вентиляторов. Максимум функции энергоэффективности определяет оптимальный режим работы вентилятора по критерию минимума потребления электроэнергии. Функция позволяет определять диапазон скорости вентилятора и угла поворота лопаток осевого направляющего аппарата, соответствующих области энергоэффективного регулирования производительности вентилятора.

Аннотация: Целью исследования является повышение достоверности информации о состоянии территорий, зданий и сооружений на опасных производственных объектах металлургического предприятия, получаемой с использованием беспилотного воздушного судна. Объектом исследования является система производственного контроля за состоянием территории, зданий и сооружений на опасных производственных объектах металлургического предприятия. Предмет исследования – методика автоматизированного сбора и обработки информации, основанная на компьютерных методах обработки информации. Исследование проводится в рамках научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы на одном из ведущих предприятий черной металлургии РФ. В исследовании использованы следующие методы: анализа и синтеза для адекватного разложения объекта исследования на составные части – элементы, установление связей между ними и предметом исследования; декомпозиции для выделения из объекта и предмета исследований составляющих подзадач, для создания цепочек последовательности действий на выделенных подзадачах; эксперимента для изучения особенностей натурных условий сбора информации. Результатом исследования являются разработанные методики: сбора информации о техническом состоянии территории, зданий и сооружений на опасных производственных объектах металлургического предприятия; обработки визуальной информации о техническом состоянии территории, зданий и сооружений на опасных производственных объектах металлургического предприятия. Результаты исследования являются основой для создания автоматизированной системы контроля состояния территории, зданий и сооружений на опасных производственных объектах металлургического предприятия, применение которой позволит обеспечить в режиме реального времени и на постоянной основе: поступление в систему управления промышленной безопасности сведений о текущих параметрах безопасной эксплуатации объекта контроля; сигнализирование персонала о малейших количественных изменениях ранее выявленных дефектов и повреждений, а также появлении новых; оперативное, а следовательно, эффективное адресное реагирование служб предприятия на сигналы системы мониторинга.

Аннотация: Планирование энергосистемы отвечает за производство, передачу и распределение электроэнергии. Таким образом, точный прогноз потребления электроэнергии имеет важное значение, поскольку он служит основой для управления энергопотреблением и оперативных решений. Это стало бы большим шагом вперед для производителей энергии. Кроме того, усовершенствованная обработка данных об энергии открывает новые возможности для сбора данных, их изучения, а также для более точного прогнозирования. В результате исследователи во всем мире предпринимают попытки повысить прогнозы спроса на энергию. Поэтому энергетическим компаниям необходимо исследовать модели, чтобы лучше прогнозировать и планировать использование энергии. Одним из подходов к решению этой проблемы является оценка потребления энергии на уровне потребителя. Задача прогнозирования энергопотребления представляет собой задачу регрессии временных рядов. Она состоит в прогнозировании потребления энергии на следующие несколько дней с учетом конечной истории клиента. Методы машинного обучения показали многообещающие результаты в различных задачах, включая задачи временных рядов и регрессии. Часть этих многообещающих результатов связана с глубокими нейронными сетями. Хотя глубокие архитектуры моделей исследовались в других областях, они не использовались для решения проблемы прогнозирования энергопотребления. В этой работе предлагается новая эффективная система для прогнозирования ежемесячного потребления энергии с использованием методов глубокого обучения. Авторы проанализировали две модели машинного обучения, разработали несколько архитектур моделей нейронных сетей. Исследование моделей проводилось на наборе данных, который включал в себя исторические данные за 10 лет. Результаты показали, что итоговая архитектура гибридной модели может прогнозировать ежечасное потребление энергии с относительной ошибкой 5%. Предлагаемое решение могло бы подействовать на производителей/распределителей энергии в качестве помощи интеллектуальным счетчикам для принятия более эффективных решений по сокращению общего потребления энергии за счет ограничения производства энергии.

Аннотация: Современные условия рыночной экономики приводят к необходимости расширения крупными промышленными предприятиями собственных электростанций. Это выражается в увеличении единичных установленных мощностей и числа синхронных генераторов. Возможность использования на ряде предприятий тяжелой промышленности попутных газов, пригодных для утилизации, а также дешевизна природного газа создают благоприятные условия для строительства современных электростанций относительно невысокой мощности. Поэтому получают распространение генераторы, приводимые газовыми турбинами, газовыми утилизационными бескомпрессорными турбинами и газопоршневыми двигателями. Однако увеличение числа генераторов местных электростанций приводит к усложнению аварийных режимов работы. Так, не исключен островной режим работы, который требует тщательного прогнозирования. Следовательно, возникает необходимость исследования возможных переходных и установившихся режимов с целью анализа результирующей устойчивости. Для этого была получена методика расчета переходных электромеханических режимов, учитывающая вид первичных двигателей и характеристик регуляторов скорости и активной мощности. На базе данного алгоритма получено программное обеспечение, позволяющее рассчитывать переходные процессы, по их результатам оценивать влияние первичного двигателя на результирующую устойчивость системы электроснабжения, а также разрабатывать систему мероприятий с целью ее повышения. Алгоритм предусматривает разработку математических моделей синхронных генераторов с учетом действия автоматических регуляторов первичных двигателей и их динамических свойств. Большинство существующих математических моделей синхронных генераторов и методов расчета переходных режимов разработаны применительно к турбогенераторам с паровыми турбинами. Данная работа освещает вопросы математического моделирования синхронных генераторов, приводимых во вращение газовыми турбинами, газопоршневыми двигателями и газовыми утилизационными бескомпрессорными турбинами, с целью исследования переходных электромеханических процессов и разработки мероприятий по повышению результирующей устойчивости источников энергии в различных эксплуатационных режимах.

Аннотация: В статье приведен обзор методов управления тяговым электрическим приводом магистральных электровозов в режимах предельных тяговых усилий. Рассмотрены особенности процесса трения колеса и рельса. Приведены зависимости коэффициента сцепления от скольжения колесной пары с учетом погодных условий и наличия третьих тел в зоне контакта колеса и рельса. Приведена классификация динамических режимов электропривода в зависимости от положения рабочей точки коэффициента сцепления. Приведены основные принципы построения расчетной тяговой характеристики магистрального электровоза. На основании расчетной тяговой характеристики сформулированы требования к тяговому электрическому приводу магистральных электровозов. Проведен анализ современных видов тягового электрического привода, применяемых на магистральных электровозах. Рассмотрены электрический тяговый привод с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением, электрический тяговый привод с автономным инвертором напряжения с попарным регулированием асинхронных тяговых двигателей и электрический тяговый привод с автономным инвертором напряжения с индивидуальным регулированием асинхронных тяговых двигателей. Рассмотрены системы управления тяговым асинхронным двигателем. Приведены механические характеристики скалярной системы управления асинхронным тяговым двигателем, векторной системы управления асинхронным тяговым двигателем и системы управления с прямым управлением моментом асинхронным тяговым двигателем. Проведен анализ систем управления тяговым усилием электрического тягового привода магистральных электровозов. На основании основных функциональных задач систем управления тяговым усилием произведена декомпозиция систем управления тяговым усилием. Разработана новая классификация способов управления тяговым усилием. На основании анализа теоретических и практических разработок в области тягового привода магистральных электровозов приведены требования к тяговому электрическому приводу магистральных электровозов.