+
Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика
2025. — Выпуск 1
Содержание:
+
В микропроцессорных системах автоматизации и релейной защиты в качестве контролируемых параметров электрических величин достаточно широко используются амплитудные (действующие) значения и фазовые сдвиги входных сигналов. Они в большинстве случаев определяются по выборкам одной или двух ортогональных составляющих основной гармоники названных сигналов. В существующих микропроцессорных системах для их формирования преимущественно применяются нерекурсивные цифровые фильтры Фурье. При номинальной частоте в энергосистеме выделенные указанными фильтрами ортогональные составляющие не вносят дополнительных погрешностей в определяемые по ним амплитуды и фазовые сдвиги. В режимах с отклонением частоты от номинального значения количество выборок входного сигнала за период становится дробным числом, и дискретизация превращается в асинхронную. По этой причине в амплитуде и фазе сигнала появляются соответствующие погрешности. Основным вопросом их коррекции является непосредственная или косвенная оценка частоты. В настоящей статье реализуется косвенная оценка мгновенной частоты по динамическому косинусу угла одной выборки, который вычисляется по трем смежным мгновенным значениям косинусной ортогональной составляющей сигнала. Использование информации о мгновенной частоте при определении амплитуд и фазовых сдвигов позволяет осуществить полноценную коррекцию соответствующих погрешностей. При этом следует отметить, что в переходных режимах из-за влияния различных факторов динамический косинус определяется с большими погрешностями. Это делает нецелесообразной коррекцию амплитудной и фазовой погрешностей в указанных режимах, ограничивая ее использование только установившимися режимами. Для указанных режимов предложен и исследован функциональный алгоритм коррекции амплитудной и фазовой погрешностей сигналов в микропроцессорных системах автоматизации и релейной защиты при отклонении частоты от номинальной. Результаты выполненных исследований показали, что разработанный алгоритм коррекции обеспечивает практически полное исключение проявления амплитудной и фазовой погрешностей в установившихся режимах в диапазоне изменения частоты 47–52 Гц.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В статье рассматривается результат моделирования значений текущего технического состояния электрооборудования на основе разработанных математических моделей. Реализация моделей представлена программным комплексом. Перед началом процесса моделирования рассматривались 72 схемы электроснабжения потребителей. Наибольший интерес для моделирования представляют 50 схем ответственных потребителей. Моделируемое интегральное значение текущего состояния в зависимости от количества оборудования, за которым осуществляется мониторинг, изменяется. В ходе исследования для каждой из рассмотренной схемы получен ряд значений, имитирующих выборочную совокупность индекса технического состояния, выдвинута гипотеза о нормальном распределении генеральных совокупностей и проведена их проверка с помощью критерия согласия Пирсона. При увеличении числа, учитываемого в процессе мониторинга электрооборудования, происходит уменьшение среднего значения индекса технического состояния. Данный показатель имеет накопительную оценку технического состояния всей рассматриваемой системы электроснабжения. С учетом индекса технического состояния получены значения вероятностей безотказной работы схем электроснабжения рассматриваемых потребителей. Значение вероятности безотказной работы рассматриваемых схем систем электроснабжения в случае учета текущего технического состояния их элементов снижается. Результаты моделирования и расчетов показывают необходимость мониторинга за текущим техническим состоянием электрооборудования и регулярный перерасчет значений показателей надежности для схем электроснабжения с целью принятия наиболее эффективного решения по выводу электрооборудования в плановый ремонт. С целью уменьшения значения вероятности отказа электрооборудования в системах электроснабжения требуется проводить регулярные оценки технического состояния и выполнять плановые технические обслуживания и ремонтные работы. Для получения более точной оценки надежности следует получать дополнительные сведения о состоянии оборудования, например информацию о проведенном техническом обслуживании, выполненных ремонтах и обнаруженных дефектах. Полученные данные могут быть применены для уменьшения вероятности простоя оборудования, увеличения частоты проведения технического обслуживания и ремонта и, как результат, снижения негативных последствий от недоотпуска электроэнергии.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Целью исследования явилась разработка алгоритма реализации точного определения места и характера повреждения изоляции на линии электроснабжения, основу которого составляет математическая модель режима электрической сети на основе теории электрических цепей с распределенными параметрами. Достижение этой цели построено на анализе и математическом описании схем замещения распределительной линии с двумя центрами питания в стационарном режиме с известными коэффициентами распространения и волновыми сопротивлениями и в режиме с повреждением. Подробно описаны уравнения модели, на примере расчета типичных режимов распределительной линии длиной 50 км небольшой мощности с двумя центрами питания продемонстрирована возможность оперативно, в режиме текущего времени получить координату вероятного повреждения изоляции и оценить степень повреждения, а признаком аварийного режима послужило отклонение напряжения на выходах центров питания. В целом рассмотренный способ расчета режима распределительной линии электроэнергетической системы переменного тока позволяет в оперативном режиме отслеживать появление повреждений или несанкционированное подключение нагрузки с целью отбора мощности, при этом данная методика пригодна и для анализа линии с единственным центром питания, а также позволяет оперативно регулировать напряжение источников для управления мощностью нагрузки на необходимом уровне. Перспективным направлением дальнейших исследований может быть распространение методики на разветвленные линии с несколькими ответвлениями нагрузок и центрами питания, что характерно, например, для оффшорных электроэнергетических систем. Кроме того, на рассматриваемой модели может быть построена система контроля изоляции и избирательной защиты разветвленных нагрузок.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В работе рассмотрены основные тенденции развития электродвигателей для электромобилей и мобильных роботов, а также современных методик расчета силовой электроники и электроприводов на основе искусственной нейронной сети. Представлены аспекты развития эффективности современных синхронных и бесколлекторных двигателей постоянного тока. На основе математической модели бесколлекторного двигателя постоянного тока построена архитектура блока управления с нейросетевым контроллером. Проведен упреждающий расчет нейронной сети, определены правила корректировки весовых коэффициентов. На базе упреждающего расчета построен ПИД-регулятор с самонастраивающимися параметрами с использованием нейронной сети, а также на основе нейронной сети BP (BP-нейросеть, от англ. BP Nеural Nеtwork) построена структурная схема системы ПИД-регулирования и получен регулятор скорости путем использования модулей MATLAB, построена S-функция активации в качестве контроллера нейронной сети BP, основанная на математическом описании нейронной сети блока управления бесколлекторного двигателя постоянного тока. В работе подробно показана установка демультиплексора для лучшего распределения выхода S-функции. Полученная нейронная сеть инкапсулирует S-функцию весовой функции. По полученным результатам исследования нейронной сети и анализа алгоритма нейронной сети BP составлен алгоритм управления, который используется для управления ПИД-регулятором и инкапсулируется в системе моделирования. Продемонстрированы теоретические возможности расчета на основе нейронной сети с обратной связью для построения имитационной модели адаптивного управления бесколлекторным двигателем постоянного тока.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В данном исследовании проведена работа по расчету и математическому моделированию эффективного коэффициента диффузии и энергии активации при конвективной сушке продукта, рассчитан коэффициент его усадки при разных температурах. Эффективный коэффициент диффузии рассчитывался с использованием закона диффузии Фика, разработанного для конечной цилиндрической геометрии. C использованием уравнения эффективного коэффициента диффузии для температур воздуха 45, 55 и 65 °C получены следующие значения: 2,02∙10–10, 5,05∙10–10 и 8,08∙10–10 м2/с соответственно. Энергия активации рассчитана как 61,1 кДж/моль с использованием наклона графика ln(Dэф)–1/T. Установлено, что коэффициенты усадки продукта при температурах воздуха для сушки 45; 55 и 65 °С составляют примерно 23, 32 и 40 % соответственно. Чтобы найти наиболее подходящую сетчатую структуру модели, было проведено исследование независимости сети с использованием средних значений влажности с точностью до 0,001. Нелинейные одновременные уравнения тепло- и массопереноса для осушающего воздуха 45, 55 и 65 °C решаются методом конечных элементов (MATLAB) с начальными и граничными условиями. Уравнения решаются с точностью до 0,001 для 30-минутных временных интервалов. Начальные условия, использованные в опыте, и теплофизические свойства продукта подробно представлены в таблицах и на графиках. Данные, полученные экспериментальным путем и методом математических вычислений, проанализированы, и было установлено, что результаты совместимы друг с другом. Согласно полученному результату математическая модель, выражающая одновременный тепломассоперенос, может быть использована для прогнозирования распределения влаги в зависимости от температуры в продукте при сушке.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В статье рассмотрены принципы организации и функционирования мини-ТЭЦ на местных видах топлива (МВТ) в условиях водородной и безуглеродной энергетики. В ходе анализа литературных источников на тему текущего состояния развития мини-ТЭЦ на МВТ в структуре энергетического баланса страны выявлен ряд вопросов, связанных с их эксплуатацией и строительством, образовавшихся после ввода в эксплуатацию Белорусской АЭС. Отмечено, что потенциальным путем развития подобных энергоисточников является переход к многоцелевой выработке продуктов на основании принципов функционирования энергетического хаба, что потенциально позволит снижать зависимость энергоисточника от работы Объединенной энергетической системы (ОЭС). Произведен анализ открытых литературных источников о потенциальной роли МВТ при переходе к безуглеродной энергетике. В данном контексте рассмотрена работа мини-ТЭЦ на МВТ по двум сценариям: рекуперация из продуктов сгорания CO2 с последующей очисткой до пищевого качества и продажей непосредственным потребителям, а также изменение режимов работы энергоисточника посредством накопления избыточной электрической энергии в виде водорода при работе мини-ТЭЦ в соответствии с тепловой нагрузкой потребителей. На базе архивных данных действующей мини-ТЭЦ, выбранной для исследования в качестве объекта-аналога, произведена оценка экономических условий развития мини-ТЭЦ на МВТ при интеграции в их схемы установок по извлечению CO2 пищевого качества или для производства и накопления водорода. Для систем производства диоксида углерода пищевого качества построена функциональная зависимость, позволяющая производить предварительную оценку величины простого срока окупаемости при ее интеграции в схему. В принятых условиях для объекта исследования простой срок окупаемости, полученный с использованием построенной зависимости, составил величину менее трех лет. Для систем накопления избыточной электрической энергии в виде водорода рассмотрены три варианта организации работы. На базе объекта исследования определены граничные условия соотношения минимального и максимального дифференцированного тарифа на покупку электрической энергии ОЭС, при которых целесообразно дальнейшее рассмотрение экономических показателей проекта по интеграции в схему мини-ТЭЦ на МВТ модуля накопления электрической энергии в виде водорода.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
Вверх