Электричество

Методология оценки эффективности электрических сетей с использованием нечеткой логики

Кахрамон Рахимович Аллаев — 2024-12-23

В статье рассматривается методология оценки эффективности электрических сетей с использованием нечеткой логики, что позволяет учитывать неопределенности параметров и повышать точность анализа. Основное внимание уделено ключевым факторам: качеству электроэнергии, надежности электроснабжения и потерям электроэнергии. Для каждого фактора разработаны функции принадлежности и алгоритмы управления, основанные на методе Мамдани. В работе представлены результаты экспериментальных исследований, проведенных в реальных условиях на объектах Ферганского района (Ферганская область), что позволило подтвердить эффективность предложенного подхода. Методология способствует оптимизации работы распределительных сетей, минимизации потерь электроэнергии и повышению общей эффективности системы. Полученные результаты демонстрируют возможность использования нечеткой логики для автоматизации процесса управления распределительными электрическими сетями. Обсуждаются перспективы интеграции предложенной методологии с новейшими технологиями, такими как Интернет вещей (IoT), что открывает дополнительные возможности для создания интеллектуальных систем управления электроснабжением. Предложенный подход способствует переходу от планового к предиктивному обслуживанию, позволяющему обеспечить рациональное использование ресурсов и повысить надежность электроснабжения.

Обзор методов идентификации места возмущения в электрических сетях на основе синхронизированных векторных измерений и алгоритмов машинного обучения

Андрей Владимирович Паздерин — 2024-12-23

Внедрение в электрические сети возобновляемых источников электроэнергии, устройств управления на базе силовой электроники и интеллектуальных систем анализа и управления привели к изменению динамики переходных процессов в электроэнергетических системах. Увеличение скорости протекания переходных процессов, вызванное снижением суммарной инерции энергосистем, предъявляет новые требования к быстродействию устройств противоаварийной автоматики и релейной защиты. Одним из перспективных направлений, позволяющим существенно снизить алгоритмическую задержку устройств управления и защиты, является использование алгоритмов машинного обучения для синтеза закона управления и идентификации места возмущения. В статье дан анализ работ, посвящённых адаптивным методикам локализации места возмущения в распределительных и магистральных электрических сетях на основе алгоритмов машинного обучения и синхронизированных векторных измерений. Проведено сравнение исследований, посвященных алгоритмам машинного обучения, точности и вычислительной задержки. На основе проведённого мета-анализа определены перспективные направления исследований проблемы идентификации места возмущения.

Механизмы возникновения субсинхронных колебаний в энергосистемах с силовыми инверторными преобразователями. Ч. 2

Алексей Александрович Суворов — 2024-12-23

В электроэнергетических системах все шире используются силовые полупроводниковые устройства в качестве сетевых инверторов для возобновляемых источников энергии, элементов сопряжения разнородных объектов в составе микросетей и др. Управляемость полупроводниковых устройств позволяет повысить гибкость современных энергосистем, но при этом возникают не существовавшие ранее процессы и режимы, приводящие к фундаментальным изменениям динамических свойств энергосистем. Одним из таких изменений является возникновение субсинхронных колебаний, связанных с взаимовлиянием системы управления сетевого инвертора и схемно-режимными условиями в электрической сети. В первой части [1] рассмотрен анализ различных стадий упрощения математической модели сетевого инвертора, позволивший однозначно определить механизмы возникновения субсинхронных колебаний. Вторая часть посвящена разработке детальной модели в пространстве состояний, позволяющей верифицировать результаты, полученные по упрощенным моделям, а также выявить дополнительные механизмы возникновения субсинхронных колебаний. Результаты моделирования во временной области и тестирования в замкнутом цикле на примере промышленного микроконтроллера подтвердили сделанные выводы. В итоге сформирована классификация механизмов возникновения субсинхронных колебаний, отражающая их причины и особенности.

аварийных режимов линий электропередачи в фазных координатах

Денис Сергеевич Федосов — 2024-12-23

Для анализа нормальных и аварийных режимов в электрических сетях со сложной несимметрией используется метод фазных координат. Исследование режимов схем замещения сетей в трехфазном представлении с моделированием одновременных коротких замыканий и разрывов фазных проводников требует более точных и одновременно простых методик. В статье рассмотрена методика проведения экспериментов по расчету аварийных режимов в компьютерной программе, в которой формируются и решаются системы уравнений для трехфазных схем замещения. Описаны условия моделирования элементов сети, разрывов и шунтов соответственно сопротивлениями и проводимостями. Приведены результаты вычислительных экспериментов по исследованию аварийных режимов в фазных координатах схем замещения электрической сети с однофазным коротким замыканием с одновременным односторонним разрывом фазы. Рассмотрено однофазное автоматическое повторное включение с использованием автоматического шунтирования аварийной фазы. Показано, что предложенная методика позволяет получать параметры режимов путем естественного формирования коротких замыканий и разрывов в трехфазных схемах замещения.

мероприятий по улучшению условий обеспечения динамической устойчивости генерирующего оборудования ГЭС

Олег Николаевич Кузнецов — 2024-12-23

Обеспечение синхронной динамической устойчивости генерирующего оборудования электрических станций является одним из основных принципов управления режимами электроэнергетических систем. На фоне быстрого роста потребления электроэнергии в России наблюдается увеличение дефицитных региональных энергосистем. При этом для ряда энергосистем располагаемая мощность электрических станций позволяет покрывать возникший дефицит. Тогда приходится говорить об ограничении пропускной способности существующих электрических сетей, развитие которых необходимо для надёжного электроснабжения потребителей. Саяно-Шушенская ГЭС, крупнейшая в России электростанция, выдаёт мощность в единую энергосистему по линиям электропередачи значительной протяжённости с высокой пропускной способностью. В ряде рабочих режимов без учёта противоаварийного управления Саяно-Шушенская ГЭС имеет ограничения на выдаваемую мощность по условию обеспечения динамической устойчивости системы при нормативных возмущениях. В работе выполнены расчёты электромеханических переходных процессов и определено наиболее тяжёлое нормативное возмущение. Рассмотрены технические способы и средства, позволяющие обеспечить синхронную динамическую устойчивость генерирующего оборудования ГЭС при наиболее тяжёлом нормативном возмущении. К рассмотренным способам и средствам относится установка устройства продольной компенсации в линию Саяно-Шушенская ГЭС – ПС 500 кВ Новокузнецкая (степень компенсации продольного индуктивного сопротивления линии 50 %) и реализации на ГЭС функций автоматической разгрузки при коротких замыканиях в системообразующей сети 500 кВ в составе комплекса противоаварийной автоматики, действующей на отключение блоков ГЭС.

Расчет зон защиты сложных молниеотводов

Сергей Леонидович Шишигин — 2024-12-23

Российские нормативные документы устанавливают зоны защиты для ограниченного числа простых молниеотводов, которых недостаточно при оптимальном проектировании молниезащиты сложных объектов. В статье рассмотрена численная методика расчета зон защиты сложных молниеотводов, основанная на замене тросового молниеотвода системой стержневых молниеотводов. Получено аналитическое выражение зоны защиты разнотипного (трос–стержень) молниеотвода. Рассчитаны зоны защиты наклонных тросов, разнотипных молниеотводов, произвольных тросовых молниеотводов. На примере замкнутого тросового молниеотвода показаны преимущества разработанной методики по сравнению с действующими нормативными документами: повышение точности решения (гладкости контуров зон защиты) за счет учета взаимного влияния всех элементов молниеотвода. Исследовано предложение В.М. Куприенко о выборе предельного расстояния двойного молниеотвода на основе его активной части, включая результаты применения для расчета зон защиты нефтехранилища «Конда» (до аварии 2010 г).

Расчетное и экспериментальное определение кажущихся зарядов частичных разрядов для макетов дефектной изоляции

Анна Михайловна Быкова — 2024-12-23

В статье представлены результаты уточнения физико-математической модели частичных разрядов (ЧР) для газовых включений в твердой изоляции в части расчетного определения истинного и кажущегося зарядов. Рассматриваемая модель основана на замещении эквивалентным сфероидом картины распределения осевших на стенках включения зарядов. Это позволяет аналитически сформулировать связь между изменением напряженности электрического поля во включении и индуцированным на электродах объекта зарядом. Модель дополнена учетом статистических параметров, которые позволяют воспроизвести зарегистрированные амплитудно-фазовые диаграммы. К таким параметрам относятся статистическое время запаздывания ЧР, напряженность погасания стримера, время релаксации осевших на стенках включения зарядов. Представлены результаты измерений кажущихся зарядов ЧР электрическим методом на специальных макетах твердой изоляции. Макеты изготовлены из капролона с воздушными включениями, имитирующими дефект и расположенными у электрода и в толще диэлектрика. Модель хорошо воспроизводит среднее значение кажущегося заряда ЧР во всех рассмотренных макетах. Показано, что подбор статистических параметров модели ЧР позволяет обеспечить хорошее совпадение расчетных амплитудно-фазовых диаграмм с экспериментальными и воспроизвести измеренный разброс значений кажущегося заряда ЧР.

Турбогенератор с повышенной частотой вращения для тепловых и атомных станций малой мощности

Виктор Николаевич Антипов — 2024-12-23

В статье рассматривается конструкция синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов повышенной частоты вращения мощностью 4,5 МВт. Генераторы такой конструкции перспективны для применения на тепловых и атомных станциях малой мощности для локального теплоэлектроснабжения арктического региона. На основе сравнительного анализа различных вариантов определены рациональные геометрические размеры и электромагнитные нагрузки генератора, выбраны конструкционные, магнитные и ферромагнитные материалы, приведены результаты численных расчетов двумерного электромагнитного поля методом конечных элементов. Генератор снабжен осевой принудительной системой вентиляции с разомкнутым циклом, которая обеспечивает необходимое тепловое состояние машины. Рассмотрены варианты генератора при шестифазном исполнении на напряжения 6300 и 3150 В. Показано, что шестифазная машина может быть достойной альтернативой трехфазному исполнению. Применение на малых электростанциях генератора с частотой вращения 18000 мин–1 весьма эффективно при работе в когенерационном цикле и значительно снижает вредные выбросы в атмосферу. Высокая частота вращения позволяет уменьшить массогабаритные показатели генератора.