ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations / Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ
Not a member yet
1437 research outputs found
Sort by
ОБ УПРАВЛЕНИИ РЕЖИМАМИ ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ SMART GRID
Get PDFThe issues of prospective operation of the city electric networks in the conditions of the MART GRID, which will be quite different as compared to the traditional understanding and approaches, are under consideration. This requires the selection and application of appropriate analytical criteria and approaches to assessment, analysis and control of the networks. With this regard the following criteria are recommended: in a particular case – the optimal (minimal) technological electric power consumption (losses), while in general – economically reasonable (minimal) cost value of electric power transmission. It should be also borne in mind that contemporary urban networks are actively saturated with distributed sources of small generation that have radically changed the structure of electrical networks; therefore, account for such sources is an absolutely necessary objective of management regimes of urban electric networks, both traditional and in associated with the SMART GRID. A case of the analysis and control of urban electric 10 kV networks with distributed small sources of generation has been developed and presented according to the theoretical criterion of minimum relative active power losses in the circuit as a control case. The conducted research makes it possible to determine the magnitude of the tolerance network mode from the point of the theoretical minimum. Рассмотрены вопросы перспективного управления режимами городских электрических сетей в условиях SMART GRID, которые будут совершенно иными по сравнению с традиционными пониманием и подходами. Это требует выбора и применения соответствующих аналитических критериев и подходов к оценке, анализу и управлению режимами сетей. В качестве таких критериев рекомендуются: в частном случае – оптимальный (минимальный) технологический расход электроэнергии (потери), а в общем виде – экономически обоснованное (минимальное) значение стоимости передачи электрической энергии. При этом необходимо иметь в виду, что современные городские сети активно насыщаются распределенными источниками малой генерации, коренным образом изменившими структуру электрических сетей, поэтому учет таких источников в задачах управления режимами городских электрических сетей, как традиционных, так и в условиях SMART GRID, становится абсолютно необходимым. Разработан и приведен пример анализа и управления режимом городской электрической сети 10 кВ с распределенными источниками малой генерации по критерию теоретического минимума относительных потерь активной мощности в схеме контрольного примера. Проведенные исследования позволяют определить величину допустимого отклонения режима сети от точки теоретического минимума
РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГЕНЕРАТОРОВ ЛИНЕЙНОГО И ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ТИПОВ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Get PDFThe mathematical modeling of generators of linear and reciprocating types with electromagnetic excitation resulted in obtaining the equivalent electrical circuit and diagrams of magnetic circuit of generators as well as the expressions that describe the electromagnetic processes in generators of linear and reciprocating types with electromagnetic excitation is presented in the article. Mathematical models of generators of linear and reciprocating types with electromagnetic excitation take into account the geometrical parameters of the magnetic system of generators, effect of the armature reaction, the unequal distribution of the magnetic field in the magnetic system of the generators and the dependence of the scattering coefficient and the fringe effect (in linear generators) and buckling (in the reciprocating electric generators) on the coordinates of the movement. An evaluation of the effectiveness of the generators of linear and reciprocating types with electromagnetic excitation was performed that demonstrated that the efficiency of the reciprocating generator with electromagnetic excitation is limited to the amount of movement of the moving part of the generator that can be considered as a drawback of this type of generators. Therefore, the reciprocating generator with electromagnetic excitation is more effective to be used in a small value of the working stroke of the movable part of it or in conjunction with a linear generator as a compensator of the end effect in reciprocating motion. In the linear generator the rate of change of inductance and mutual inductance throughout the movement of the moving part is practically constant. So if an increase of the magnitude of the working stroke of the movable part takes place the benefits of the linear generator are undeniable. However, it should be noted that a reduction of the stroke magnitude of the movable part of the linear generator is limited by constructional dimensions of the magnetic system of the generator, which reduces its efficiency at low value of the working stroke of the movable part.. В статье представлено математическое моделирование генераторов линейного и возвратно-поступательного типов с электромагнитным возбуждением, в результате которого были получены эквивалентные электрические схемы и схемы магнитной цепи генераторов, а также выражения, описывающие электромагнитные процессы в генераторах линейного и возвратно-поступательного типов с электромагнитным возбуждением. Математические модели генераторов линейного и возвратно-поступательного типов с электромагнитным возбуждением учитывают геометрические параметры магнитной системы генераторов, действие реакции якоря, неравномерность распределения магнитного поля в магнитной системе генераторов и зависимость коэффициентов рассеяния, краевого эффекта (в линейных генераторах) и выпучивания (в возвратно-поступательных электрических генераторах) от координаты перемещения. Проведена оценка эффективности применения генераторов линейного и возвратно-поступательного типов с электромагнитным возбуждением, в результате которой было выявлено, что эффективность возвратно-поступательного генератора с электромагнитным возбуждением ограничена величиной перемещения подвижной части генератора, что можно отнести к недостатку данного типа генераторов. Поэтому возвратнопоступательный генератор с электромагнитным возбуждением эффективней всего использовать при малой величине рабочего хода подвижной части либо совместно с линейным генератором в качестве компенсатора торцевого эффекта при возвратно-поступательном движении. В линейном генераторе скорость изменения индуктивности и взаимоиндуктивности на всем перемещении подвижной части практически постоянна. Поэтому при увеличении величины рабочего хода подвижной части его преимущества неоспоримы. Но следует отметить, что уменьшение величины рабочего хода для подвижной части линейного генератора ограничено конструктивными размерами магнитной системы генератора, что снижает эффективность его использования при малой величине рабочего хода подвижной части
НЕКОТОРЫЕ «ЭКЗОТИЧЕСКИЕ» ИСТОЧНИКИ, ВЫЯВЛЕННЫЕ В ХОДЕ ОТБОРА СЕРИАЛЬНЫХ ИЗДАНИЙ, В ПОМОЩЬ ИССЛЕДОВАНИЯМ ПО ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ, ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ И ТЕХНИКЕ: РЕКОМЕНДУЕМОЕ ДОПОЛНЕНИЕ К «КРУГУ ЧТЕНИЯ» СПЕЦИАЛИСТА-ЭНЕРГЕТИКА
Get PDFThis work is a fragment of ongoing research aimed at creating a comfortable information environment that provides access to the publications of international scientific journals and other periodicals and continuing publications that are necessary to support qualitative performance of research in Priority Directions of the Research and Technical Activities in the Republic of Belarus for 2016–2020. During the citation analysis-based selection of the world scientific serial publications apposite for a qualitative performance of research in energy security, energy conservation and energy efficient technologies and techniques with the use of the data of Journal Citation Reports® (which basic results are available at: https://figshare.com/articles/energy_sec_xlsx/5606053/2) a noticeable amount of non-serial items was also found out in addition to serial publications, as well as some publications that, though being serial, did not look typical to be used in the research activities. Individual consideration of each such “exotic” information source confirmed, however, that their noticeable citedness by the world experts in power engineering looked quite natural. Moreover, it becomes clear that these (apparently wrongly) reflected in Journal Citation Reports® information sources are, however, not an “information noise”, but a useful addition to the “professional reading” of power engineering experts. Since these sources are publicly available via the Internet, it was decided just to recommend them for inclusion in the “professional reading” of the CIS power engineering experts, providing the latter with URLs and brief recommendations for the use. All the mentioned data is given in the present article. As for the species structure of the information sources included in our reference list, there are: a database with online access; web-sites of news agencies; web-site of the International Energy Agency; statistical yearbooks and the electronic resources exposing them, annual reports of governmental and intergovernmental organizations; the online version of the newspaper (“The Guardian”).Данная работа является фрагментом продолжающегося исследования, направленного на создание комфортной информационной среды, обеспечивающей доступ к публикациям из мировых научных журналов и других периодических и продолжающихся изданий, необходимых для качественного выполнения исследований по приоритетным направлениям научно-технической деятельности в Республике Беларусь на 2016–2020 гг. В ходе основанного на использовании цитат-анализа с применением данных Journal Citation Reports® отбора мировых научных сериальных изданий, необходимых для качественного выполнения исследований по энергобезопасности и энергосбережению, а также энергоэффективным технологиям и технике (см. его основные результаты в табличной форме. Режим доступа: https://figshare.com/articles/energy_sec_xlsx/5606053/2), помимо искомых изданий был выявлен ряд несериальных информационных источников и достаточно нетипичных для использования в научной деятельности изданий. При индивидуальном рассмотрении каждого такого «экзотического» источника их заметная цитируемость специалистами-энергетиками выглядит вполне логичной. Более того, становится ясным, что эти (по-видимому, ошибочно) отраженные в Journal Citation Reports® материалы являются тем не менее не «информационным шумом», но полезным дополнением к «кругу чтения» специалистов-энергетиков. Поскольку эти источники находятся в открытом доступе в сети Интернет, было решено просто рекомендовать их к включению в «круг чтения» специалистов-энергетиков СНГ, снабдив последних url-адресами и краткими рекомендациями по использованию. Все эти данные приведены в настоящей статье. В отношении видовой принадлежности источников рекомендательный список представлен: базой данных с онлайн-доступом; web-сайтами информационных агентств; web-сайтом Международного энергетического агентства; статистическими ежегодниками и размещающими их электронными ресурсами; ежегодными отчетами правительственных и межправительственных организаций; онлайн-версией газеты (The Guardian)
МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГИБКИХ ТОКОПРОВОДОВ ПРИ ЗАМЕНЕ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ НАГРУЗКОЙ С УЧЕТОМ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Get PDFIn the mechanical calculation of the flexible wires of substations and overhead lines, sags and tension are determined in various climatic conditions. Concentrated loads from spacers, barrier balls, stubs, taps to electrical apparatus and other elements are replaced with a load distributed over the span. On the example of a span with tension insulator springs, the action of concentrated loads on the wire is considered, the error is determined when the concentrated forces are replaced with a load one that is uniformly distributed along the span. It is shown that concentrated loads cannot be replaced with distributed ones by simple division of total loads by the span length, since this might result in completely incorrect findings. A relationship is established between the coefficient of the increase of the sag, the coefficient of concentrated forces, the coefficient that takes into account the presence of tension insulator springs, and the angle of inclination of the span. With wind load and the presence of taps to electrical apparatus, the deviations of the wire in two planes may be calculated independently of each other if the forces concentrated in these planes are known. A decrease in the error is shown with an increase in the number of small concentrated forces. The influence of the angle of inclination of the span and the presence of tension insulator springs on calculating the deviations of the wires of substations and overhead lines is assessed. A more accurate calculation of mechanical tensions and sags is possible with the use of a vector-parametric method for calculating the flexible bus of switchgears and wires of overhead lines, where the design model of wires in the form of a flexible elastic thread is used, taking into account the spatial disposition of all structural elements.В механическом расчете гибких проводов распределительных устройств и воздушных линий определяются стрелы провеса и тяжения в различных режимах климатических воздействий. Сосредоточенные нагрузки от распорок, заградительных шаров, шлейфов, отпаек к электрическим аппаратам и других элементов заменяются распределенной по пролету. На примере пролета с натяжными гирляндами изоляторов рассматривается действие на провод сосредоточенных нагрузок, определяется погрешность при замене сосредоточенных сил равномерно распределенной вдоль пролета нагрузкой. Показано, что сосредоточенные нагрузки нельзя заменять распределенными простым делением суммарных нагрузок на длину пролета, так как это может привести к совершенно неверным результатам. Установлена связь между коэффициентом увеличения стрелы провеса, коэффициентом сосредоточенных сил, коэффициентом, учитывающим наличие натяжных гирлянд изоляторов, и углом наклона пролета. При ветровой нагрузке и наличии отпаек к электрическим аппаратам отклонения провода в двух плоскостях можно рассчитывать независимо друг от друга, если известны сосредоточенные силы в этих плоскостях. Показано уменьшение погрешности при увеличении числа малых сосредоточенных сил. Оценено влияние угла наклона пролета и наличия натяжных гирлянд изоляторов для расчета отклонений проводов распределительных устройств и воздушных линий. Более точный расчет механических напряжений и стрел провеса возможен при применении векторно-параметрического метода расчета гибкой ошиновки распределительных устройств и проводов воздушных линий, где используется расчетная модель проводов в виде гибкой упругой нити с учетом пространственного расположения всех конструктивных элементов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ТОКОВЫХ ЦЕПЕЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ
Get PDFFalse operation of the differential current protection leads to tripping of the most important electrical power objects. Fault of current transformer’s secondary circuits is one of the most often cause of false operation of the differential current protection. Early determination of this malfunction increases the reliability of the differential current protection and reduces the number of false trips. In the present article the methods of secondary open circuit determining for the differential protection are described. Some of the methods react instantly to the malfunction of secondary current circuits, and the other part identifies fault after a certain time delay. Each of considered methods has its advantages and disadvantages. A new method for determination secondary open current circuits based on the analysis of increments of the RMS values of differential and braking currents has been proposed. In this case, increments are calculated for half the period of the industrial frequency, which provides quick fault determining. The use of the sum and the difference between the increments of the brake and differential currents makes it possible to determine the open circuits in the most sensitive way. The method can be adapted to work with any type of differential protection, including transformer protection. The evaluation of the increment of the RMS current value is performed taking into account the transient process in the Fourier filter. With the aid of a computational experiment, the error limit of such an estimate is determined. The block diagram of algorithm of determination of open circuits on the basis of the analysis of increments of the acting values of brake and differential currents is presented; the principle of its functioning is described. The parameters of operation are determined. The limits of sensitivity of the method are determined, too. The time characteristics of the algorithm have been determined by the method of computational experiment with the of the MatLab Simulink simulation environment.Ложная работа дифференциальной токовой защиты приводит к отключению наиболее ответственных электроэнергетических объектов. Повреждение вторичных цепей трансформаторов тока является одной из наиболее частых причин ложной работы защиты. Своевременное определение данной неисправности повышает надежность работы дифференциальной токовой защиты и уменьшает количество ложных отключений. В статье рассмотрены способы определения обрыва вторичных токовых цепей для дифференциальной защиты. Часть способов мгновенно реагирует на неисправность вторичных токовых цепей, а другая часть идентифицирует повреждение по истечении определенной выдержки времени. Каждый из рассмотренных способов обладает своими преимуществами и недостатками. Предложен новый метод определения обрыва вторичных токовых цепей на основе анализа приращений действующих значений дифференциального и тормозного токов. При этом приращения вычисляются за половину периода промышленной частоты, что обеспечивает быстрое определение неисправности. Использование суммы и разности приращений тормозного и дифференциального токов позволяет с наибольшей чувствительностью определить обрыв токовых цепей. Метод может быть адаптирован для работы с любым типом дифференциальной защиты, в том числе с защитой трансформатора. Оценка приращения действующего значения тока выполняется с учетом переходного процесса в фильтре Фурье. С помощью вычислительного эксперимента установлен предел погрешности такой оценки. Представлена блок-схема алгоритма определения обрыва токовых цепей на основании анализа приращений действующих значений тормозного и дифференциального токов, описан принцип его функционирования. Произведено определение параметров срабатывания. Установлены пределы чувствительности способа. Методом вычислительного эксперимента с использованием среды моделирования MatLab Simulink определены временные характеристики алгоритма
Oб измерении электрического сопротивления жидких электролитов аккумуляторных батарей
Get PDFOperational control of parameters of electrolytes (first of all–of specific electric conductivity), is an important electrochemical technology. The methods of measurement of electric conductivity of electrolytes is a subject of permanent discussions because of complexity of physical-and-chemical processes accompanying ion transport and of electrolyte polarization near surfaces of electrodes and of electrochemical processes on the electrodes surfaces. Actual highand low-frequency conductometric methods require relatively expensive equipment and are not free of methodological flaws. In this paper a new method of electric resistance of liquid electrolytes is described and substantiated. It is based on automatic performance of a series of measurements of electrolyte resistance at DC, data processing and extrapolation of an appropriate dependence to threshold voltage at measurement cell plates. The character of functions approximating resistance-applied voltage dependence and method of resistance determination are substantiated. The measurements of specific resistance of some electrolytes were performed. The advantages of the proposed method and measuring device are their simplicity, cheapness, reliability and, consequently, wider possibility to utilize it at technological lines and processes, even at such sites of production processes where such a control was impractical earlier. The method can be widely used for express-diagnostics of electrolytes in such areas as electrochemical energy storage, medicine, agriculture, chemical industry, food production.. Важным элементом электрохимических технологий является оперативный контроль параметров используемых электролитов и прежде всего удельной электропроводности. Методы измерения электропроводности электролитов вызывают вопросы ввиду сложности физико-химических процессов переноса ионов, поляризации электролита вблизи поверхности электродов и электрохимических процессов на их поверхности. Применяемые высоко и низкочастотные методы кондуктометрии требуют достаточно дорогого оборудования и не лишены методологических недостатков. В статье обоснован новый метод измерения сопротивления электролитов, основанный на автоматическом выполнении серии измерений проводимости при постоянном токе, обработке данных и экстраполяции измерений к пороговому напряжению на обкладках измерительной ячейки. Обоснованы характер функций и методика определения электрического сопротивления электролита на основе данных измерений сопротивления ячейки при разных напряжениях на ней. Проведены измерения удельного сопротивления некоторых электролитов. Преимуществами предлагаемого метода и реализующего его прибора являются простота, дешевизна и, следовательно, возможность использования на таких участках производства, где ранее подобный контроль был бы нецелесообразен. Метод может найти широкое применение для экспресс-диагностики электролитов в таких сферах, как электрохимические накопители энергии, медицина, сельское хозяйство, химическая промышленность, производство продовольственных товаров
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ И АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Get PDFHeating grids are intended for transportation of thermal energy from heat sources to consumers. On the balance sheet of the power supply organizations of the state enterprise “Belenergo”, which is part of the Ministry of Energy of the Republic of Belarus, there is more than 6500 km of heating grids in one-pipe terms. Analysis of the results of complex surveys of heat supply enterprises in Belarus shows that heating grids are one of the most unreliable elements of the heating system of the city today. The main reason of disturbances in operation of heating grids (about 90 %) is the local external corrosion that manifests itself in the form of fistulas and breaks of metal of network pipelines. The most quickly, all other things being equal, external corrosion affects those pipelines in which there is a direct contact of the unprotected surface of the pipe with the ground. In addition, in the process of operation of heating grids possible damages might happen that are associated with the breakdown of stationary pillars, with the gaps of the buildings cast iron valves, with the breakdown of the thread of the discharge valves, with damage of compensators, etc. According to ORGRES statistical studies, most of the damages (up to 70 %) of pipelines in Russia (as well as in Belarus) are associated with corrosion. Despite the estimated service life of the pipelines (up to 30 years), the sources of centralized heat supply in Russia pipes are 70 % worn out. With this regard, losses significantly increased in heating grids. General wear and tear of the heating grids of Ukraine in 2010 was 70 %, while losses in heating grids reached up to 30 %. Every year, the situation will only get worse. Thus, external corrosion of heating grids is one of the main factors determining reliability of operation of systems of heat supply.Тепловые сети предназначены для транспортировки тепловой энергии от источников теплоты к потребителям. На балансе энергоснабжающих организаций ГПО «Белэнерго», входящего в состав Министерства энергетики Республики Беларусь, находится более 6500 км тепловых сетей в однотрубном исчислении. Анализ результатов комплексных обследований теплоснабжающих предприятий Беларуси показывает, что тепловые сети являются сегодня одним из самых ненадежных элементов системы теплоснабжения города. Основная причина нарушений в работе тепловых сетей (около 90 %) – локальная наружная коррозия, проявляющаяся в виде свищей и разрывов металла сетевых трубопроводов. Наиболее быстро, при прочих равных условиях, наружной коррозией поражаются те теплопроводы, в которых имеется прямой контакт незащищенной поверхности трубы с грунтом. Кроме того, при эксплуатации тепловых сетей возможны повреждения, связанные со срывом неподвижных опор, с разрывами корпусов чугунных задвижек, со срывом резьбы спускных кранов, с повреждениями компенсаторов и т. д. По данным статистических исследований ОРГРЭС, большая часть повреждений (до 70 %) трубопроводов в России (так же как и в Беларуси) связана с коррозией. Несмотря на расчетный срок эксплуатации трубопроводов (до 30 лет), источники централизованного теплоснабжения в России более чем на 70 % выработали свой ресурс. В связи с этим значительно выросли потери в теплосетях. Общий износ теплосетей Украины уже в 2010 г. составил 70 %, а потери в теплосетях доходят до 30 %. С каждым годом ситуация только усугубляется. Таким образом, наружная коррозия тепловых сетей является одним из основных факторов, определяющих надежность эксплуатации систем теплоснабжения
Моделирование тандемного тонкопленочного солнечного элемента на основе CuInSe2
Get PDFCuInSe2 thin-film solar cells are promising materials for photovoltaic devices. One of the main tasks of researchers is to find ways to increase the solar cells efficiency. In this paper we propose an original structure of a thin-film solar cell based on a tandem connection of a photoelectric converter and a thermoelectric layer based on CuInSe2. The photoelectric converter consists of CuInSe2 and CdS layers. A 3D model of the proposed thin-film solar cell was implemented in the COMSOL Multiphysics environment with using the Heat Transfer module. The simulation was carried out taking into account the diurnal and seasonal variations of both the ambient temperature and the power density of the AM1.5 solar spectrum for the geographical coordinates of Minsk. The solar radiation power density of about 500 kW/m2 can be achieved by using concentrators. The temperature pattern and temperature gradients are calculated in each layer of the solar cell without and with the temperature stabilization of the substrate back side as well as without and with the thermal insulation of the substrate ends. Graphs of the temperature gradients of the thermoelectric layer and the temperature variations of the photoelectric converter of the solar cell are given. As a result of the simulation, it is shown how the uneven heating of both the surface of a thin-film solar cell and its layers occur under conditions of diurnal and seasonal variations of both the ambient temperature and the solar radiation power density. Under concentrated solar radiation exposure, the photoelectric converter surface can be heated up to 700 °C without temperature stabilization of the solar cell substrate. The operating temperature of the photoelectric converter was maintained at no more than 2.35 °C in January and at no more than 14.23 °C in July due to the temperature stabilization of the substrate back side of the proposed device. This made it possible to achieve an increase in the output power of the solar cell both by summing the photoand thermoelectric output voltages and by the concentration of solar radiation.Тонкопленочные солнечные элементы CuInSe2 зарекомендовали себя как перспективные материалы для солнечной энергетики. Одной из главных задач исследователей является поиск путей повышения эффективности солнечных элементов. В данной работе предложена оригинальная структура тонкопленочного солнечного элемента на основе тандемного соединения фотоэлектрического преобразователя, состоящего из слоев CuInSe2 и CdS, и термоэлектрического слоя, выполненного на основе CuInSe2. Трехмерная модель предлагаемого тонкопленочного солнечного элемента была реализована в программной среде COMSOL Multiphysics с использованием модуля «Теплопередача». Моделирование осуществлялось для географических координат г. Минска с учетом суточного и сезонного изменения как температуры окружающей среды, так и плотности мощности солнечного излучения спектра AM1.5, максимальное значение которой может быть достигнуто порядка 500 кВт/м2 при использовании концентраторов. Рассчитано распределение температуры и градиентов температуры в каждом слое солнечного элемента без стабилизации и со стабилизацией температуры тыльной стороны подложки, а также при отсутствии и наличии теплоизоляции торцов подложки. Приведены графики градиентов температуры термоэлектрического слоя и изменения температуры фотоэлектрического преобразователя солнечного элемента. В результате моделирования показано, в какой степени происходит неравномерный нагрев как поверхности тонкопленочного солнечного элемента, так и его слоев в условиях суточного и сезонного изменения температуры и плотности мощности солнечного излучения. При воздействии концентрированного солнечного излучения поверхность фотоэлектрического преобразователя солнечного элемента без термостабилизации подложки может нагреваться до 700 °C. Рабочая температура фотоэлектрического преобразователя на уровне не более 2,35 °C в январе и 14,23 °C в июле поддерживалась за счет термостабилизации тыльной стороны подложки предложенного устройства. Это позволило достичь увеличения выходной мощности солнечного элемента как путем суммирования фото- и термоэлектрических выходных напряжений, так и концентрации солнечного излучения
МИНИМИЗАЦИЯ РИСКА ОШИБОЧНОГО РЕШЕНИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ ЗНАЧИМОСТИ СТАТИСТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Get PDFImproving the reliability of decisions taken in the organization of maintenance and repair of electric power systems is one of the most important and difficult problems. It is important because erroneous solutions lead, first of all, to an increase in operating costs. The difficulty in solving this problem is associated with the lack of appropriate methods to reduce the risk of erroneous decisions. The article presents one of the aspects of this problem, i.e. improving the reliability of the decision on the nature of the relationship of technical and economic indicators of electric power systems. Traditionally, increase of reliability of the decision is reached by reduction of a Type I error. Usually it is accepted to be equal to 5%, occasionally – to 1%, and at researches – even to 0.5 %. The corresponding critical values of correlation coefficients are given in mathematics reference books. This method implicitly assumes that the consequences of a Type I error significantly exceed the consequences of Type II errors, and the distribution of correlation coefficients corresponds to the normal law. Therefore, the risk of an erroneous decision concerning the absence of a significant statistical relation is not controlled. But even if there is a wish to estimate the Type II error, it is almost impossible to fulfill it, because there are no critical values for correlation coefficients of dependent samples. No less relevant is the problem of deciding on the statistical relationship between technical and economic indicators in conditions of equality of consequences of erroneous decisions, i.e. it is necessary to take into account both a Type I error and a Type II error. To overcome the mentioned difficulties a new method for estimating the critical values of correlation coefficients has been developed. The novelty consists in the application of fiducial approach; the calculation of critical values are fulfilled with the aid of computer technologies of simulation of possible realizations of the correlation coefficients for the two assumptions, viz. technical and economic indicators of the independent and dependent; simulation is fulfilled with the method of solving the “inverse problem”, which enables the possible implementation of the correlation coefficients for the really dependent and independent samples of random variables at a given sample size; the developed algorithms and programs for calculation made it possible to obtain the critical values of correlation coefficients for independent and dependent samples; in conditions of the sameness of the consequences of erroneous decisions it is proposed to make a decision not based on critical value but based on the boundary values of the correlation coefficients that correspond to the minimum total risk of erroneous decisions; the exemplification of the recommendations application was made on example of technical and economic parameters of boilers of power units of 300 MWt. The significant impact of the availability of interrelated technical and economic indicators on the result of the ranking of boiler plants by the reliability and efficiency of their work is demonstrated.Повышение достоверности принимаемых решений при организации технического обслуживания и ремонта объектов электроэнергетических систем относится к наиболее важным и трудным проблемам. Важным потому, что ошибочные решения приводят прежде всего к росту эксплуатационных затрат. Трудность решения данной проблемы связана с отсутствием соответствующих методов снижения риска ошибочного решения. В статье приводится один из аспектов этой проблемы – повышение достоверности решения о характере взаимосвязи технико-экономических показателей объектов электроэнергетических систем. Традиционно повышение достоверности решения об отсутствии взаимосвязи достигается уменьшением ошибки первого рода. Обычно она принимается равной 5 %, изредка 1 %, а при исследованиях – даже 0,5 %. Соответствующие критические значения коэффициентов корреляции приводятся в справочниках по математике. Такой способ негласно предполагает, что последствия от ошибок первого рода существенно превышают последствия от ошибок второго рода, а распределение коэффициентов корреляции соответствует нормальному закону. Поэтому риск ошибочного решения об отсутствии значимой статистической связи не контролируется. Но и при желании оценить ошибку второго рода сделать это практически невозможно, поскольку критические значения для коэффициентов корреляции зависимых выборок отсутствуют. Не менее актуальна задача принятия решения о статистической взаимосвязи между технико-экономическими показателями в условиях, когда последствия ошибочных решений равны, т. е. необходимо учесть как ошибку первого рода, так и ошибку второго рода. Для преодоления указанных трудностей: разработан новый способ оценки критических значений коэффициентов корреляции (новизна состоит в применении фидуциального подхода); расчеты критических значений проводятся по компьютерным технологиям моделирования возможных реализаций коэффициентов корреляции для двух предположений (технико-экономические показатели независимы и зависимы); моделирование проводится методом решения «обратной задачи», позволяющим получить возможные реализации коэффициентов корреляции для действительно зависимых и независимых выборок случайных величин при заданном объеме выборки; разработанные алгоритмы и программы расчета позволили получить критические значения коэффициентов корреляции для независимых и зависимых выборок; в условиях, когда последствия ошибочного решения одинаковы, предлагается принимать решение не на основе критических значений, а на основе граничных значений коэффициентов корреляции, которые соответствуют минимальному суммарному риску ошибочного решения; иллюстрация применения рекомендаций приведена на примере технико-экономических показателей котельных установок энергоблоков 300 МВт. Показано существенное влияние наличия взаимосвязанных технико-экономических показателей на результат ранжирования котельных установок, надежность и экономичность их работы
УЧЕТ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ КОНТРОЛЕ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИХ ТЕСТОВЫХ СИГНАЛОВ
Get PDFThe solution of problems of diagnostics of windings of electric machines is associated with the necessity of selection of quasi-periodic test signals against the background noise. In order to highlight useful signals, as a rule, the differences in spectral compositions of signals and noises are used. Ideally, the shape of the optimal filter frequency response should coincide with the shape of the spectrum of the useful signal, which determines the complexity of such a filter. The aim of the research is to increase the accuracy of measurements and simplify the algorithmic support of measuring systems by developing a mathematical tool that makes it possible to uniquely identify and take into account errors caused by the finiteness of the measurement intervals in the processing. Determining a one-to-one relationship between local variations of signal time parameters and alterations in its spectrum parameters is believed to be the reserve of increase of sensitivity of methods of processing of quasi-periodic signals in the conditions of constant growth of computing capabilities of measuring instruments. Variations in the values of the parameters of the signals lead to a violation of the original distribution of the harmonic components, some of the latter being subjected to the greatest alterations changes, and the some other – to the smallest ones. It is proposed to increase the accuracy of measurements due to the replacement the low-sensitivity registration of alterations in the time parameters of signals with the registration of alterations in the parameters of the characteristic harmonic components of the spectrum, which have a maximum sensitivity to deviations of the controlled parameter and a minimum sensitivity to deviations caused by the instability of the measuring equipment. The mathematical tool corresponding to the practice has been developed, that makes it possible to determine unambiguously the errors caused by finiteness of measurement intervals of quasi-periodic signals. Automatic accounting of these errors makes it possible to do without complex correlation processing of quasi-periodic signals that require large computing resources (time and speed of data processing, the amount of RAM) and to ensure the accuracy of measurements.Решение задач диагностирования обмоток электрических машин связано с необходимостью селекции квазипериодических тестовых сигналов на фоне шумов. Для выделения полезных сигналов, как правило, используют различия спектральных составов сигналов и шумов. В идеальном случае форма частотной характеристики оптимального фильтра должна совпадать с формой спектра полезного сигнала, что определяет сложность выполнения такого фильтра. Цель исследований – увеличение точности измерений и упрощение алгоритмического обеспечения измерительных систем за счет разработки математического аппарата, позволяющего однозначно определять и учитывать при обработке погрешности, обусловленные конечностью интервалов измерений. В условиях постоянного роста вычислительных возможностей средств измерений резервом повышения чувствительности методов обработки квазипериодических сигналов представляется установление однозначной зависимости между локальными вариациями временных параметров сигнала и изменениями параметров его спектра. Вариации значений параметров сигналов приводят к нарушению исходного распределения гармонических составляющих, при котором одни из них подвергаются наибольшим изменениям, а другие – наименьшим. Точность измерений предлагается увеличить за счет замены малочувствительной регистрации изменений временных параметров сигналов, регистрацией изменений параметров характерных гармонических составляющих спектра, обладающих максимальной чувствительностью к отклонениям контролируемого параметра и минимальной чувствительностью к отклонениям, обусловленным нестабильностью работы измерительной аппаратуры. Разработан соответствующий практике математический аппарат, позволяющий однозначно определять погрешности, обусловленные конечностью интервалов измерений квазипериодических сигналов. Автоматический учет этих погрешностей позволяет обойтись без сложной корреляционной обработки квазипериодических сигналов, требующей больших вычислительных ресурсов (время и скорость обработки данных, объем оперативной памяти), и обеспечить точность измерений