Электричество

Оптимизация режима электроэнергетической системы в условиях аварийных отказов ЛЭП и при пиковых нагрузках с использованием FACTS и программ реагирования на спрос

2024-06-17T13:09:53+00:00

Особенностью современных электроэнергетических систем являются частые изменения параметров режима и схем, вызванные случайными факторами, которые могут сопровождаться аварийными отказами её главных элементов – генераторов и линий электропередачи. В этих условиях в энергосистеме с ограниченным резервом мощности генерации для покрытия спроса, например в периоды пиковой нагрузки, возникнет необходимость в дополнительных технических мерах, позволяющих одновременно максимизировать передачу мощности и увеличить предел статической устойчивости энергосистемы. В статье предлагается многоцелевой подход к оптимизации режима системы в условиях отказа линий электропередачи и изменения спроса в периоды пиковой нагрузки. Техническая реализация задачи оптимизации проводится с помощью современных компенсирующих средств, включая последовательные и параллельные устройства FACTS, и программы реагирования на спрос. Решение задачи многоцелевой оптимизации позволяет исследовать влияние возможных отказов линий электропередачи на мощность компенсирующих устройств и выбор степени реагирования на спрос, а также связанные с этим затраты при различных изменениях нагрузки в периоды пика. Разработка и применение различных стратегий выбора подходящих многоцелевых функций обеспечивает одновременное улучшение технических и экономических показателей энергосистемы в условиях конкурентного рынка. Применение эволюционных методов для решения задач многоцелевой оптимизации позволяет повысить гибкость управления устройствами компенсации и программной реализацией реагирования на спрос в энергосистеме. Имитационные программы выполнены в средах MATLAB и PSAT с использованием тестовой системы IEEE 30-bus.

Оценка дополнительных потерь активной мощности в воздушных ЛЭП 110 кВ при несинусоидальных режимах

2024-06-17T15:23:48+00:00

Несинусоидальность напряжения в электрических сетях – одна из проблем в области качества электрической энергии. При несинусоидальных режимах в электрических сетях, кроме потерь активной мощности на основной частоте напряжения, возникают потери активной мощности на частотах, кратных основной частоте, соответствующих гармоническим составляющим напряжений и токов от 2-й до 40-й. Дополнительные потери активной мощности гармоник увеличивают потери в электрических сетях, создавая экономический ущерб для энергетических компаний – поставщиков электрической энергии и потребителей. В статье представлен обзор публикаций по рассматриваемой теме, на основе которых сформулирован методический подход для оценки дополнительных потерь активной мощности в воздушных линиях электропередачи. Проведен анализ показателей качества электрической энергии, характеризующих несинусоидальность напряжения, измеренных в точках контроля качества электрической энергии двух линий электропередачи 110 кВ, питающих АО «Рудник Александровский». Определены дополнительные потери активной мощности в них, сделан сравнительный анализ потерь на основной частоте, на частотах гармоник. На основе потерь на частотах гармоник выполнен прогноз возможных дополнительных потерь активной энергии за один год в линиях электропередачи 110 кВ, питающих АО “Рудник Александровский”, и во всех линиях электропередачи 110 кВ в электрических сетях России.

Расчет кривой Столетова ферромагнитного материала при безгистерезисном намагничивании по параметрам предельной петли магнитного гистерезиса

2024-06-17T15:36:24+00:00

Разработана формула, позволяющая построить зависимость магнитной восприимчивости χ от напряжённости магнитного поля Н в ферромагнетике при безгистерезисном намагничивании и проанализировать ее в разных диапазонах изменения Н для любых материалов, результаты измерения коэрцитивной силы H_c, намагниченности M_s технического насыщения и остаточной намагниченности M_r которых приведены в справочной литературе. С учетом неизбежных погрешностей измерения значений χ экспериментальных точек на кривой Столетова и погрешностей измерения по стандартным методикам использованных для расчета данных о H_c, M_rи M_s материала, результат позволяет заменить трудоемкие измерения кривых Столетова материалов при безгистерезисном намагничивании расчетом по разработанной формуле. В статье в качестве примера применения формулы проведен анализ влияния на кривые Столетова стали 30 при безгистерезисном намагничивании температуры отпуска после закалки. Сопоставлены кривые Столетова этой стали при коммутационном и безгистерезисном намагничивании. На основе сопоставления результатов расчета безгистерезисной кривой намагничивания стали 30 с результатами измерения ее максимальной и начальной магнитных восприимчивостей показано, что безгистерезисное намагничивание в 3,25–9,35 раз повышает максимальную магнитную восприимчивость стали и на 1,13–2,04 порядка повышает ее начальную магнитную восприимчивость.

Кратковременная и длительная электрическая прочность огнестойких кабелей среднего напряжения

2024-06-17T15:49:21+00:00

Изоляция огнестойких кабелей среднего напряжения содержит слой, выполненный из слюдолент, и слой из экструдированного диэлектрика – сшитого полиэтилена или этиленпропиленовой резины. Первый подвержен электрическому старению под действием частичных разрядов, второй – термическому старению. В статье представлены данные по кратковременной электрической прочности кабелей, содержащих слюдоленты разной толщины, кривые жизни слюдоматериалов и кабельных макетов, результаты испытаний полномасштабных образцов разработанных авторами кабелей на стойкость к электрическому, термическому и комбинированному электротермическому старению. Выполнен анализ тепловой устойчивости огнестойкого кабеля среднего напряжения по завершении годичного цикла комбинированного старения. Показано, что «остаточный» запас тепловой устойчивости весьма значителен.

Определение параметров элементов линейного N-полюсника по входным частотным характеристикам

2024-06-17T15:56:22+00:00

Выполнены исследования и разработка методов решения задачи определения параметров элементов линейного N-полюсника по входным частотным характеристикам. Решение данной задачи актуально для развития теории линейных электрических цепей и ряда практических приложений. В ходе исследований разработано два метода решения. Первый метод заключается в непосредственном решении задачи в виде системы нелинейных уравнений, полученной на основе входных частотных характеристик. В рамках второго метода предлагается исходную систему нелинейных уравнений трансформировать в систему линейных уравнений за счёт замены уникальных произведений искомых параметров новыми переменными. Основным результатом исследований является сформулированная и доказанная теорема о числе независимых уравнений и её следствие – необходимый критерий решения задачи определения параметров элементов линейного N-полюсника по входным частотным характеристикам. В статье приведены примеры расчётов на основе двух выбранных базовых схем. Совокупность полученных результатов способствует развитию теоретических основ линейной электротехники и математических методов электротехники. С другой стороны, разработанные методы и необходимый критерий решения обратной задачи в виде теоремы и её следствия могут быть полезны в практических задачах анализа и синтеза цепей.

Метод моделирования коммутационных перенапряжений в высоковольтных линиях подземных сетей

2024-06-17T16:04:04+00:00

В статье приведены результаты разработки математической модели кабельной линии с распределёнными параметрами для расчета и анализа коммутационных перенапряжений в высоковольтных подземных сетях. Разработанная модель реализована в программном комплексе MATLAB. Учет частотной зависимости параметров линии позволяет обеспечить точность расчета, а использование численного обратного преобразования Лапласа – снизить время расчета. Новизна работы заключается в использовании при моделировании численного обратного преобразования Лапласа и в определении факторов, влияющих на процесс вычисления коммутационных перенапряжений при использовании программных средств. Верификация разработанной модели проводилась путем сравнения кривых напряжения в трех фазах при включении линии на холостом ходу с аналогичными кривыми, полученными с использованием широкополосной модели в программном комплексе EMTP, считающимся одним из наиболее точных инструментов моделирования кабельных линий в мире. Результаты показали увеличение скорости расчета разработанной модели по сравнению с широкополосной на 72 %. Областью применения модели кабельной линии является расчет коммутационных перенапряжений и других переходных процессов в линиях, требующих учета частотных параметров.

Моделирование процесса отключения выключателем цепей постоянного тока

2024-06-17T16:18:07+00:00

Статья посвящена разработке математической модели процесса отключения цепей постоянного тока при отсутствии экспериментальных данных для исследования динамики переходных процессов. Приводятся этапы процесса отключения цепи выключателем и отмечается, что на его характер влияет напряжение на дуге. При моделировании используется усредненная зависимость напряжения на дуге, полученная на основе осциллограмм отключения выключателем короткого замыкания. Показана возможность описания процесса отключения цепи интегралом Дюамеля, где ток является реакцией системы на воздействие в виде напряжения на дуге, имеющего сложную форму. В результате получено в общем виде выражение, позволяющее полностью рассчитать переходный процесс отключения цепи выключателем при любых формах встречных напряжений на дуге и при различных способах их аппроксимации на каждом рассматриваемом интервале времени. Приведен пример расчета тока короткого замыкания, отключаемого быстродействующим автоматическим выключателем серии КВР, с кусочно-линейной аппроксимацией его зависимости от напряжения на дуге, что позволяет оценить адекватность математической модели.

Математическая модель реактивной двухполюсной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора

2024-06-17T16:26:24+00:00

Статья посвящена математической модели реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора. Представлены расчеты энергетических характеристик для данной электрической машины, описание магнитного поля двухполюсной машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора и математическое описание её магнитных проводимостей. Аналитические зависимости для определения продольной и поперечной составляющих магнитного поля получены на основе схемы замещения магнитной цепи машины. Введенный коэффициент магнитной асимметрии является показателем, по которому оценивается влияние крепежных выемок, а также межполюсного воздушного промежутка ротора на характеристики машины. График зависимости коэффициента магнитной асимметрии от коэффициента полюсного перекрытия ротора при анизотропии, равной 1, демонстрирует, как данные параметры влияют на качество и энергетические характеристики реактивной электрической машины с анизотропной магнитной проводимостью ротора. На основе представленных данных сделано заключение, что увеличение коэффициента магнитной асимметрии ведёт к искажению синусоидальности распределения магнитной индукции и появлению высших гармоник в составе пульсаций индуктивностей фазных обмоток статора, и как следствие, к пульсациям электромагнитного момента машины.