В связи с повышением требований к системам измерения и учета электроэнергии возникает задача повышения точности их составных компонентов, в том числе измерительных трансформаторов напряжения. Для повышения класса точности трансформаторов напряжения используются различные способы компенсации их погрешностей. Существующие устройства позволяют компенсировать погрешности трансформаторов напряжения либо частично, либо только в ручном режиме. В связи с этим актуальной становится разработка устройства полной автоматической компенсации погрешностей трансформаторов напряжения. Расчеты электрических цепей выполнены на основе символического метода и метода векторных диаграмм. Проведен анализ способов минимизации погрешностей трансформаторов напряжения. Разработан алгоритм компенсации погрешностей трансформаторов напряжения, позволяющий обеспечить их автоматическую компенсацию при изменении вторичной нагрузки трансформаторов напряжения и при любом ее характере в диапазоне, регламентированном нормативными документами. Предлагается устройство, реализующее приведенный алгоритм и позволяющее свести к минимуму погрешности трансформаторов напряжения и значительно повысить их нагрузочную способность. Разработанное устройство автоматической компенсации погрешностей позволяет повысить класс точности трансформаторов напряжения, что дает возможность снизить погрешность системы учета электроэнергии в распределительных сетях 6-35 кВ.
Вестник Ивановского государственного энергетического университета
2016. — Выпуск 4
Содержание:
В настоящее время расчет динамических режимов различных нелинейных электромагнитных устройств относительно мгновенных токов и напряжений производят численными методами. При этом широкое распространение получил программный продукт MATLAB, являющийся высокоуровневой средой программирования. Однако возможностей встроенных блоков MATLAB недостаточно для адекватного описания цепей, содержащих нелинейные электромагнитные устройства, в частности трехстержневые трансформаторы. Это проявляется при исследовании несимметричных переходных процессов, которые возникают при изменении параметров как самого трансформатора, например при обрыве или коротком замыкании обмоток, так и присоединенной нагрузки. Анализ несимметричных переходных режимов трансформаторов, как правило, проводится с использованием метода наложения принужденного и свободного режимов. При этом расчет принужденного режима производится методом симметричных составляющих, а учет свободных составляющих достигается введением различных коэффициентов, выявленных на основе сопоставления накопленных экспериментальных и расчетных данных. Такой подход базируется на довольно грубых допущениях. В связи с этим актуальной является разработка методов, алгоритмов и программ, позволяющих использовать пакет Simulink для расчета цепей с нелинейными электромагнитными устройствами. Исследование динамических режимов произведено методом переменных состояний с помощью среды MATLAB, в которую интегрирована разработанная программа расчета нелинейной магнитной цепи трехстержневого трансформатора. Разработаны модель и алгоритмы, расширяющие возможности Simulink для расчета цепей с нелинейными электромагнитными устройствами. Произведены расчеты несимметричных режимов работы трехстержневого трансформатора с соединением обмоток по схеме Y/Yn. Предложенная модель является универсальной и позволяет анализировать переходные, установившиеся и аварийные режимы при несимметричных нагрузках в трансформаторах с различной схемой соединений. Оценка адекватности произведена на основе верификации результатов численных экспериментов с паспортными данными трансформатора.
Ключевые слова
Реакторы с циркуляционным кипящим слоем широко используются в энергетической, химической и других отраслях промышленности. Их применяют для сжигания угля, древесины и сланцев в топках энергетических котлов и утилизации твердых промышленных отходов, газификации углей и биомассы, проведения разнообразных химических и тепломассообменных процессов. Благодаря циркуляции увеличивается время пребывания частиц в аппарате и интенсифицируются процессы взаимодействия частиц с газом. Однако для их надежного проектирования с полной реализацией имеющихся преимуществ необходима разработка адекватных математических моделей протекающих в них процессов. Несмотря на то, что моделированию отдельных процессов посвящено большое количество работ, работа реактора в целом с учетом имеющихся в нем обратных связей изучена недостаточно. В связи с этим необходима разработка простых, но информативных моделей, учитывающих взаимодействие потоков частиц в различных зонах аппарата. Используется метод математического моделирования, основанный на ячеечных моделях процессов гидродинамики и теории цепей Маркова. Особенностью подхода является введение зависимости переходных вероятностей от текущего распределения содержания части в собственно реакторе и опускном канале. Построена нелинейная ячеечная модель процесса, позволяющая рассчитывать загрузку реактора и опускного канала дисперсным материалом и распределение времени пребывания частиц в аппарате. Учет нелинейных явлений в процессе циркуляционного псевдоожижения позволяет адекватно выявлять взаимное влияние параметров псевдоожижения и циркуляции на распределение времени пребывания частиц в аппарате и загрузку его элементов материалом.
Ключевые слова
Регулирующие клапаны относятся к разряду энергетической арматуры и традиционно активно эксплуатируются в энергетической промышленной отрасли. Необходимость обеспечения надежных и безопасных условий работы регулирующего оборудования в различных трубопроводных системах приводит проектировщиков данных устройств к проблеме борьбы с последствиями эффекта кавитации с помощью зачастую уникальных конструктивных решений, в том числе основанных на принципе разделения потоков транспортируемой среды. Математическое описание начальной стадии образования кавитационных пузырей при работе регулирующих органов является одним из этапов формирования инженерной методики для расчета проектируемого оборудования специального назначения. Применяется стохастический метод математического моделирования, основанный на равновесном представлении состояний энергетически закрытой макросистемы. Рассматривается вопрос стохастического моделирования процесса образования пузырей при гидродинамической кавитации в проточной части регулирующего клапана с учетом физико-механических характеристик жидкостной среды и конструктивно-режимных параметров устройства. Предложенный метод формирования стохастической энергии одиночного пузыря в проточной части регулирующего клапана при начальной стадии эволюции гидродинамической кавитации позволяет получить равновесную дифференциальную функцию распределения числа кавитационных пузырей по их размерам. Приведены примеры расчета данных функций в зависимости от соотношения содержания газа и пара в кавитационной полости, а также конструктивно-режимных параметров регулирующего устройства, в частности площади проходного сечения при заданной проходной способности клапана. Теоретически установлены пределы изменения размеров полостей, образующихся вследствие гидродинамической кавитации, а также зависимость между числом кавитационных пузырей и основными параметрами процесса их образования в проточной части регулирующего клапана, к которым, в том числе, относятся показатели его пропускной способности и гидродинамического сопротивления жидкостной среды. Результаты предложенной стохастической модели могут быть использованы для оценки усредненных значений размеров одиночного пузыря, общего объема кавитационных полостей, времени образования полости указанного объема, необходимых для формирования инженерных методик расчета проектируемых регулирующих органов.
Ключевые слова
В настоящее время законодательно регламентирован мониторинг энергопотребления. Функционирует Государственная информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности (ГИС «Энергоэффективность»). В соответствии с приказом Минэнерго России № 401 от 30 июня 2014 г., в рамках ГИС собираются энергетические декларации организаций. Вместе с тем на региональном уровне отсутствует инструментарий для ретроспективного анализа накопленной информации в целях поддержки принятия обоснованных решений, направленных на повышение эффективности потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и воды. Кроме того, отсутствует методика оценки уровня энергопотребления, учитывающая неоднородность сложной многоуровневой структуры энергопотребления, а также неоднозначность оценочных критериев. Подобная методика может быть реализована с использованием технологии бенчмаркинга, ориентированного на непрерывное повышение эффективности бизнес-процессов. Использованы ретроспективные данные показателей энергопотребления организаций бюджетной сферы ряда регионов Российской Федерации. Средние нормативы потребления для кластеров бюджетных потребителей определены посредством методов кластеризации. С применением нечеткой логики разработана методика оценки уровня энергопотребления, корректность которой подтверждена одним из методов анализа свертки данных - методом Data Envelopment Analysis. Предложен подход к организации бенчмаркинга энергопотребления в бюджетной сфере, включающий: мониторинг целевых показателей энергетической эффективности организаций; аналитическую обработку ретроспективной информации с определением средних нормативов потребления ТЭР и воды для выделенных кластеров потребителей; многокритериальную оценку уровня энергопотребления организациями бюджетной сферы с ранжированием и сравнительным анализом однотипных организаций. Установлено, что предложенный подход к оценке и сопоставлению организаций бюджетной сферы по эффективности потребления ТЭР и воды может быть использован в региональной практике энергосбережения. Исследование объективности оценки посредством применения метода DEA подтверждает возможность применения предложенных критериев.
Ключевые слова
Серьезное отставание предприятий России от глобальных инновационных процессов требует глубоких институциональных преобразований. Актуальными вопросами являются коммерциализация технологий, международная кооперация, интернационализация НИОКР, развитие венчурных фондов, реализация инновационных проектов, капитализация интеллектуальной собственности. Инновационным направлением является увеличение мощности атомных энергоблоков (ВВЭР-1000). Зарубежные и отечественные подходы к оценке экономической эффективности проектов основаны на методиках UNIDO (проекты широкой направленности) и МАГАТЭ (оценка инвестиционных предложений АЭС на стадии тендерной заявки, учитывающая специфику инвестиционных проектов в электроэнергетике), используются также методики проектных организаций «Росатома» для оценки эффективности проектов АЭС по укрупненным данным. Однако в данных методиках в недостаточной степени учитывается инновационная составляющая инвестиционных проектов, а также практически отсутствуют инструменты оценки интеллектуальной собственности. В связи с этим актуальными являются оценка экономической эффективности инновационного проекта атомной станции с помощью метода дисконтированных денежных потоков, а также анализ влияния внешних факторов на инвестиционные решения энергокомпании. Исследование проведено на основе методики дисконтированных денежных потоков, а также методики оценки экономической эффективности инвестиционных проектов. Использованы статические и динамические методы оценки, проведен анализ чувствительности инновационного проекта к изменениям факторов внешней среды. Проведена оценка экономической эффективности инновационного проекта Калининской АЭС. Сделан вывод о целесообразности учета нематериальной составляющей (стоимость патентов и другой интеллектуальной собственности) в структуре инвестиций и денежных потоках проектов инновационного развития атомного концерна. Анализ чувствительности показал, что наиболее существенное влияние на результаты проекта оказывают два фактора: энерговыработка и тариф. При значительном снижении загрузки атомных реакторов инновационный проект становится неэффективным. Инновационный проект повышения мощности блока ВВЭР-1000 имеет большой запас прочности по отношению к изменению ставки дисконтирования. Для проекта не представляется опасным появление кредитных рисков, связанных с инвестированием. Целесообразно выделить инновационную составляющую в рамках технико-экономического обоснования проекта. Капитализация интеллектуальной собственности (патентов) позволит увеличить денежные потоки, а следовательно, скорректировать финансово-экономические показатели проекта.
Ключевые слова
Разработка методов расчета, анализа и нормирования потерь электроэнергии при эксплуатации высоковольтных линий электропередачи, а также выбора экономически обоснованных путей их снижения ведется уже более 40 лет. Но до настоящего времени методология определения нормативов потерь не установлена. Не определены даже принципы нормирования. Научные разработки и публикации в этой области характеризуются широким разбросом мнений. Нормирование потерь на регулируемый период в настоящее время определяется приказом Минпромэнерго РФ от 30.12. 2008 г, на основе расчета технологических потерь электроэнергии в базовом периоде и прогноза на будущий. Полученные нормативы не мотивируют ни потребителей, ни электроснабжающие организации к сокращению потерь. Однако такое стимулирование необходимо в силу естественной монопольности энергоснабжения. Разработка методики нормирования потерь электроэнергии основана на построении и оптимизации экономико-математической модели воздушной ЛЭП, связывающей технические параметры и потери при работе линии с экономическими показателями. С использованием современных экономических критериев оптимизации исследованы многообразные технические потери электроэнергии в воздушных линиях электропередач. Использованы методы экономико-математического моделирования, современного экономического анализа, а также некоторые существующие нормативы и результаты мониторинга эксплуатации ЛЭП различных классов напряжений. Разработана экономико-математическая модель, связывающая экономические характеристики, технические параметры и технологические потери на ЛЭП любого класса напряжения и назначения. В качестве критерия оптимальности использован показатель удельных дисконтированных затрат на передачу 1 кВт.ч электроэнергии. Проведена оптимизация суммарных относительных потерь электроэнергии по данному критерию и определен ток в линии, соответствующий минимальным затратам. В целях мотивации энергоснабжающих организаций и промышленных предприятий к энергосбережению и сокращению потерь разработана оригинальная методика, предлагающая в качестве норматива технических потерь электроэнергии использовать их значения, соответствующие току в линии, обеспечивающему минимум дисконтированных затрат. Предлагаемая методика нормирования потерь проходит экспериментальную проверку в Красноперекопском отделении энергосбыта ОАО «Крымэнерго» и на Красноперекопском заводе «Сода» республики Крым. Есть данные о снижении потерь, что впоследствии позволит снизить тарифы на электроэнергию для потребителей. Модель и методики представляют значительный интерес для специалистов по расчету и нормированию потерь электроэнергии, а также для студентов и аспирантов энергетических специальностей университетов.
Ключевые слова
С момента появления рынка электроэнергии в начале ХХ века методологические подходы к оценке стоимости электроэнергии находятся в центре внимания ученых и экспертов электроэнергетической отрасли. За последние 100 лет концепции по оценке стоимости электроэнергии эволюционировали по мере развития математического аппарата и актуализации потребностей со стороны потребителей данных концепций: представителей органов госуправления - в целях тарифообразования и субсидирования; коммерческих компаний - в целях выбора типа электростанции. Правила функционирования рынка электроэнергии с момента его появления значительно усложнились как в технологическом, так и в организационном плане, что стимулировало развитие методологии оценки стоимости киловатт-часа. В целях повышения конкурентоспособности предложения и продуктивного диалога с инозаказчиком российские экспортеры электростанций должны адекватно использовать современные методики оценки стоимости электроэнергии. В связи с этим востребовано изучение как контекста формирования, так и сущности зарубежных методологических подходов. Исследование основано на научных трудах отечественных и зарубежных ученых и специалистов в сфере экономики, моделирования, электроэнергетики, финансов, госуправления, а также научных публикаций, материалах периодических изданий и сети Интернет. В исследовании использованы методы аналитического, экономического, исторического, причинно-следственного и логического анализа, а также классификации и группировки данных. Определены предпосылки и цели оценки стоимости электроэнергии на различных исторических этапах в контексте становления локальных рынков электроэнергии. Дан анализ эволюции математического аппарата и экономических концепций, а также их технологического развития. Выявлена периодизация методологического развития концепций оценки стоимости киловатт-часа за последние 100 лет. Исследованы преимущества и недостатки различных методологических подходов к оценке стоимости электроэнергии для различных целей. Рассмотрены новейшие методики оценки стоимости электроэнергии для перспективного развития. Выработаны рекомендации для российских экспортеров электростанций в области использования самой распространенной методики LCOE при продвижении своих проектов за рубежом. Знание и использование комплекса современных методик LCOE, sLCOE и LACE при работе на зарубежных высокотехнологических рынках сооружения электростанций являются важной составляющей конкурентоспособности российского предложения.
Ключевые слова