Electrical Engineering and Power Engineering (EE&PE - E-Journal) / Електротехніка та електроенергетика
Not a member yet
396 research outputs found
Sort by
СИСТЕМНІ ВИМОГИ ДО ЕФЕКТИВНОСТІ ГІДРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ
Get PDFPurpose. Determination of the reserves of the main equipment in terms of the systemic role of hydroelectric power stations.Methodology. Complex poliobjecting approach to the analysis and determination of operating constituents of generation and basic energy equipment.Findings. The urgency and the basis of the system requirements for the efficiency of the power equipment of hydroelectric power stations, which allows ensuring the formation of the necessary functional level of the generation process is proposed. The features of the main components of the transformation technology and their interaction are considered. Reflects the influence of the components of the end-to-end path of the generation process. Characteristics of the conversion efficiency in the mobility conditions are obtained. The main possibilities and ways of organizing an effective energy exchange of a hydro generator are shown. The ways of increasing the operating efficiency of the existing equipment of hydroelectric power stations are proposed.Originality. The multi-subject requirements of the system approach is proposed for determining equipment reserves and increasing generation efficiency, which makes it possible to determine the dynamic generation components and performance criteria.Practical value. The system requirements for studying the end-to-end path of energy transformations and increasing the efficiency of generating of basic equipment of the hydroelectric power stations and its systemic role are determined.Цель работы. Определение резервов основного оборудования с точки зрения системной роли гидроэлектростанций.Методы исследований. A comprehensive multi-subject approach to the analysis and determination of the effective components of generation and energy equipment.Получены результаты. Приведена актуальность и основа системных требований к эффективности энергетического оборудования гидроэлектростанций, позволяющих обеспечивать формирование необходимого функционального уровня процесса генерации. Рассмотрены особенности основных компонентов технологии преобразования и их взаимодействия. Отражены влияния составляющих сквозного тракта процесса генерации. Получены характеристики эффективности преобразования в условиях мобильности. Показаны основные возможности и пути организации эффективного энергоинформационного обмена гидрогенератора. Предложены пути повышения эффективности работы действующего оборудования гидроэлектростанций.Научная новизна. Предложена полипредметная конкретизация системного подхода для определения резервов оборудования и повышения эффективности генерации, которая позволяет определить динамических составляющих генерации и критериев эффективности.Практическая ценность. Определены системные требования к исследованию сквозного тракта энергетических превращений и повышения эффективности генерации основного оборудования гидроэлектростанций и его системной роли.Мета роботи. Визначення резервів основного обладнання з погляду системної ролі гідроелектростанцій.Методи досліджень. Комплексний поліпредметний підхід до аналізу й визначення діючих складових генерації та основного енергетичного обладнання.Отримані результати. Наведена актуальність і основа системних вимог до ефективності енергетичного обладнання гідроелектростанцій, що дозволяють забезпечувати формування необхідного функціонального рівня процесу генерації. Розглянуті особливості основних компонентів технології перетворення і їх взаємодії. Відображені впливи складових наскрізного тракту процесу генерації. Отримані характеристики ефективності перетворення в умовах системної режимної мобільності. Показані основні можливості й шляхи організації ефективного енергоінформаційного обміну на рівні гідрогенератора. Запропоновані шляхи підвищення ефективності роботи діючого обладнання гідроелектростанцій.Наукова новизна. Запропоновано поліпредметну конкретизацію системного підходу для визначення резервів обладнання та підвищення ефективності генерації, що дозволяє визначити динамічні складові генерації та критерії ефективності діючого обладнання гідроелектростанцій.Практична цінність. Визначено системні вимоги до наскрізного тракту енергетичних перетворень та підвищення ефективності генерації основного обладнання гідроелектростанцій за його системної ролі
РОЗПОДІЛ ПОТУЖНОСТІ ВОЛЬТОДОДАВЧОГО ТРАНСФОРМАТОРА СИЛОВОГО АКТИВНОГО ФІЛЬТРУ ПРИ РЕГУЛЮВАННІ КОЕФІЦІЕНТА НЕЛІНІЙНИХ СПОТВОРЕНЬ НАПРУГИ
Get PDFPurpose. Investigate the parameters of the mode and distribution of the power of the transformer of the booster when adjusting the coefficient of the nonlinear distortion of the voltage.Methodology. Methods of electrical engineering, numerical simulation methods, Fourier series methods.Findings. The analysis of the transformer is carried out, the processes taking place in the transformer are considered, the filter model is developed in the visual programming environment, based on the analysis of which the application efficiency of the proposed solution is shown by the load voltage distortion. To assess the influence of the transformer on the operating mode of the device, a series of experiments was carried out. In the case of distortion of supply voltage, a serial active power filter is used that connects to the network through series transformers, which results in changes in the parameters of the equivalent power load circuit. As a result of the research it was established that the transformer of a series power active filter in the series mode, in case of compensation of voltage distortion of the network in general, has the voltage and current of the windings, the harmonic composition of which is different, this leads to a broad harmonious composition of the power of the transformer, which needs to account for the growth of losses in windings. and the magnetic circuit. The conclusions are drawn that to the effect of the parameters of the transformer on the operation of the active filter.Originality. For the first time a model of an equivalent force single-phase sequential filter has been developed, which, unlike the existing one, takes into account the effect of the series transformer on the parameters of the mode.Practical value. The internal resistance of the transformer and the load current lead to the emergence of voltage harmonics, which additionally affects its quality, and in the case of an experiment made up 2,35%. An increase in power losses in a transformer of a power active filter requires an adjustment of the method of its selection, taking into account distortion of voltage and current.Цель работы. Исследовать параметры режима и распределения мощности трансформатора вольтодобавки при регулировании коэффициента нелинейных искажений напряжения.Методы исследования. Методы электротехники, методы численного моделирования, методы рядов Фурье.Полученные результаты. В работе проведен анализ применения известных схем замещения для вольтодобавочного трансформатора, в среде визуального программирования разработана модель, имитирующая работу фильтра, проведено исследование и рассмотрены процессы, протекающие в трансформаторе. На основании анализа результатов моделирования, показана сложность спектра мощности трансформатора в условиях работы в режиме вольтодобавки при искажении формы тока и напряжения. В случае искажения напряжения питания используют последовательный силовой активный фильтр, который подключается к сети через вольтодобавочные трансформаторы, приводит к изменению параметров эквивалентного силового контура нагрузки. В результате исследований установлено, что трансформатор последовательного силового активного фильтра в режиме вольтодобавочного, при компенсации искажения напряжения в общем случае имеет напряжение и ток обмоток, гармонический состав которых отличается, это приводит к широкому гармонического состава мощности трансформатора, что требует учета роста потерь в обмотках и магнитопроводе. Сформулированы выводы касательно воздействию параметров вольтодобавочного трансформатора на работу активного фильтра.Научна новизна. Впервые разработана модель эквивалентной силовой цепи однофазного последовательного фильтра, которая в отличие от существующих учитывает влияние вольтодобавочного трансформатора на параметры режима. Практическая ценность. Внутреннее сопротивление трансформатора и ток нагрузки приводят к возникновению гармоник напряжения, которые дополнительно влияют на ее качество, и в случае проведенного эксперимента составляют 2,35%. Увеличение потерь мощности в трансформаторе силового активного фильтра нуждается в корректировке методики его выбору с учетом искажения напряжения и тока.Мета роботи. Дослідити параметри режиму та розподілу потужності вольтододавчого трансформатора при регулюванні коефіцієнта нелінійних спотворень напруги.Методи дослідження. Методи електротехніки, методи чисельного моделювання, методи рядів Фур’є.Отримані результати. В роботі проведено аналіз застосування відомих схем заміщення для вольтододавчого трансформатора. В середовищі візуального програмування розроблено модель, що імітує роботу фільтра. Розглянуто та проведено дослідження процесів, які протікають в трансформаторі. На підставі аналізу результатів моделювання, показана складність спектру потужності трансформатора за умов його роботи в режимі вольтодобавки при спотворенні форми струму та напруги. В разі спотворення напруги живлення використовують послідовний силовий активний фільтр, який підключається до мережі через вольтододавчі трансформатори, що призводить до зміни параметрів еквівалентного силового контуру навантаження. В результаті досліджень встановлено, що трансформатор послідовного силового активного фільтра в режимі вольтодобавки, при компенсації спотворення напруги мережі в загальному випадку має напругу та струм обмоток, гармонійний склад яких відрізняється. Це призводить до широкого гармонійного складу потужності трансформатора, що потребує обліку зростання втрат в обмотках та магнітопроводі. Сформульовано висновки щодо впливу параметрів вольтододавчого трансформатора на роботу активного фільтра.Наукова новизна. Вперше розроблена модель еквівалентного силового кола однофазного послідовного фільтра, яка на відміну від існуючих враховує вплив вольтододавчого трансформатора на параметри режиму.Практична цінність. Внутрішній опір трансформатора та струм навантаження призводять до виникнення гармонік напруги, які додатково впливають на її якість, та за проведеним експериментом складають 2,35%. Збільшення втрат потужності в трансформаторі силового активного фільтру потребує корегування методики його вибору з урахуванням спотворення напруги та струму
ТОПОЛОГІЧНА ОБОРОТНА МОДЕЛЬ ТРИФАЗНОГО П’ЯТИСТРИЖНЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
No full textPurpose. The paper continues the authors’ studies devoted to transients in three-phase five-limb transformers. The main purpose of the work is to propose a method of evaluating model parameters, which cover transformer operations in saturation. This purpose is achieved by using the concept of the model reversibility.Methodology. The method of obtaining model parameters employs magnetic transformer model and is based on the idea of the model reversibility. The solution is found by equating input reluctances seen from the terminals of the innermost and outermost windings to the reluctances of the corresponding windings on air.Findings. The modeling of GIC events represented in the paper is the most accurate ever obtained for three-phase, five-leg transformers. The model is validated by close agreement of the predicted values and waveforms of the phase currents and reactive power with those measured in tests performed on two 400 MVA transformers connected back-to-back and to a 400 kV power network. The validity of the model was verified at 75 and 200 A dc currents in the transformer neutral. It is shown that the model is a reliable tool in evaluating inrush currents.Originality. The originality and advantage of the method proposed is its ability to determine the model parameters without fitting to experimental data obtained in regimes with highly saturated core. The method ensures the reversibility of the three-winding transformer model that is its correct behavior regardless of which winding is energized.Practical value. The practical value and significance of the paper is caused by the fact that the model proposed is a simple and reliable tool for power system studies. As a practically important example, time domain response of transformer subjected to geomagnetically induced currents (GIC) is analyzed and compared with results of a comprehensive field experiment.Цель работы. Статья продолжает исследования авторов, посвященные переходным процессам в трехфазных пятистержневых трансформаторах. Главная цель работы − предложить методику расчета параметров модели, охватывающих работу трансформатора с насыщенным сердечником. Эта цель достигается использованием концепции обратимости модели.Методы исследования. Расчет параметров модели выполняется с использованием магнитной схемы замещения трансформатора и основан на идее ее обратимости. Решение находится путем приравнивания входных магнитных сопротивлений, определяемых со стороны внутренней и внешней обмоток, и магнитных сопротивлений этих обмоток на воздухе.Полученные результаты. Точность моделирования процессов при наличии ГИТ превышает точность известных моделей трехфазных пятистержневых трансформаторов. Адекватность модели подтверждается близостью предсказанных фазных токов и потребляемой реактивной мощности, к соответствующим величинам, измененным в эксперименте на двух 400 MBA трансформаторах, подключенных к энергосистеме с напряжением 410 кВ. Обоснованность модели проверена при постоянных токах в нейтрали силой 75 и 200 А. Показана применимость модели для оценки бросков тока включения.Научная новизна. Оригинальность и новизна предложенного метода состоит в возможности определять параметры модели без использования экспериментальных данных, полученных при насыщенном сердечнике. Метод обеспечивает обратимость модели трехобмоточного трансформатора, то есть ее правильное поведение при возбуждении любой обмотки устройства.Практическая ценность. Практическая ценность и значение статьи обусловлено тем, что предложенная модель трансформатора является простым и надежным инструментом для исследования электрических сетей. В качестве практически важного результата, показано правильное предсказание моделью временного отклика трансформатора, наблюдаемого в эксперименте.Мета роботи. Стаття продовжує дослідження авторів, присвячені перехідним процесам в трифазних п’ятистрижневих трансформаторах. Головна мета роботи − запропонувати методику розрахунку параметрів моделі, що охоплюють роботу трансформатора з насиченим осердям. Ця мета досягається шляхом використанням концепції оберненості моделі.Методи дослідження. Розрахунок параметрів моделі виконується з використанням магнітної схеми заміщення трансформатора і побудований на юдеї її оберненості. Рішення знаходиться шляхом прирівнювання вхідних магнітних опорів, розрахованих з боку внутрішньої і зовнішньої обмоток, і магнітних опорів цих обмоток у повітрі.Отримані результати. Точність моделювання процесів в присутності ГІТ перевищує точність відомих моделей трифазних п’ятистрижневих трансформаторів. Адекватність моделі підтверджується близькістю прогнозованих фазних струмів і споживаної реактивної потужності, до відповідних величин, виміряним в експерименті на двох 400 МВА трансформаторах, які були під’єднані до енергосистеми напругою 410 кВ. Обґрунтованість моделі перевірена при постійних струмах в нейтралі силою 75 і 200 А. Показано застосовність моделі для оцінки кидків струму включення.Наукова новизна. Оригінальність і новизна методу полягає в можливості визначати параметри моделі без використання експериментальних даних, що отримані при насиченому осерді. Метод забезпечує оберненість моделі триобмоточного трансформатора, тобто її коректну поведінку при збудженні будь якої з обмоток.Практична цінність. Практична цінність і значимість статті обумовлені тим, що запропонована модель трансформатора являє собою простий і надійний інструмент для дослідження електричних систем. В якості практично важливого результату, показано правильне прогнозування моделлю часового відгуку трансформатора, що спостерігався в експерименті
УТОЧНЮЮЧИЙ ПІДХІД ДО ВИЗНАЧЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ЗАЛЕЖНОСТЕЙ ВІДНОСНИХ МАГНІТНИХ ПРОНИКНОСТЕЙ АНІЗОТРОПНИХ ХОЛОДНОКАТАНИХ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ СТАЛЕЙ
Get PDFPurpose. To develop an effective approach for the determination of mathematical functional relationships for the high-precision description of the nonlinear dependences of the permeability on the magnetic flux density, taking into account the anisotropy of modern cold-rolled electrotechnical steel, which are used in the production of new series of power transformers.Methodology. The researches were carried out using interpolation methods, approximation, regression analysis, mathematical physics, electromagnetic field theory.Findings. The methods of functional conception of nonlinear characteristics of magnetization of ferromagnetic materials, including cold-rolled anisotropic electrotechnical steels, are researched. An adjustment approach is proposed to increase the dimension of the initial data, based on the spline interpolation method on the Hermite polynomial basis for the digital data of the magnetization characteristics. This excludes an increase of the errors in determining the permeabilities in the sections between the nodal values of the magnetic flux density. For a mathematical description of the dependences of the permeability on the magnetic flux density, a special functional basis with Gaussian functions and additional error functions has been developed, that ensures the continuity of derivatives of various orders at fixed angular values between the rolling direction of anisotropic electrical steel and magnetic flux. The method of nonlinear regression in the structure of function package of the Mathcad software for the high-precision determination of regression coefficient vectors in functional descriptions of permeabilities is applied. With the help of verification and validation of the results, which adjusting nonlinear regression with computational data using the generic method and with experimental data, a significant decrease in the relative errors that do not exceed 1.62% for fixed angles between the direction of rolling of anisotropic electrical steel and magnetic flux is obtained. The application of the new regression equations substantially improves the conditions for the field simulation of electromagnetic fields in the open-circuited mode of the power transformer in the Comsol Multiphysics software, and ensures the stability of iterative computing processes.Originality. A new approach to increasing the dimension of input arrays, based on spline interpolation of digital data arrays of magnetization characteristics for fixed angles between the directions of rolling of the electrical steel and magnetic flux is implemented. For nonlinear regression equations, a new functional basis with Gaussian functions and additional error functions for mathematical descriptions with continuous derivatives for the dependences of the permeabilities of anisotropic cold-rolled electrotechnical steels on the magnetic flux density with high accuracy in the range of angles variation between the rolling directions and magnetic flux from 0º to 90º.Practical value. The approaches and techniques for the basis of Gaussian functions and additional error functions proposed in this paper make it possible to significantly improve the accuracy of determining the nonlinear characteristics of anisotropic electrotechnical steels. Also to reduce the relative errors to 1.62% when the angles between directions of rolling of the electrotechnical steels and magnetic flux vary from 0° to 90°.Цель работы. Разработать эффективный подход для определения математических функциональных соотношений для высокоточного описания нелинейных зависимостей относительной магнитной проницаемости от индукции магнитного поля с учетом анизотропии современных марок холоднокатаных электротехнических сталей, которые применяются в производстве новых серий силовых трансформаторов.Методы исследования. Исследования проводились с применением методов интерполяции, аппроксимации, регрессионного анализа, математической физики, теории электромагнитного поля.Полученные результаты. Проведены исследования методов функционального представления нелинейных характеристик намагничивания феромагнитних материалов, в том числе, холоднокатаных анизотропных электротехнических сталей. Предложен уточняющий подход к увеличению размерности исходных данных на основе метода сплайн-интерполяции на базиси полиномов Эрмита для цифровых данных характеристик намагничивания, что исключает увеличение погрешностей определения относительных магнитных проницаемостей на участках между узловыми значениями магнитной индукции. Для математического описания зависимостей относительной магнитной проницаемости от индукции магнитного поля разработан специальный функциональный базис с функциями Гаусса и дополнительными функциями погрешностей, обеспечивающий непрерывность производных различных порядков при фиксированных значений углов между направлением прокатки анизотропной электротехнической стали и магнитного потока. Применен метод нелинейной регрессии в структуре встроенных функций прикладного пакета MathCAD для высокоточного определения векторов коэффициентов регрессии в функциональных описаниях относительных магнитных проницаемостей. Путем верификации и валидации результатов уточняющей нелинейной регрессии с данными расчетов по обобщенной методике и с экспериментальными данными получено существенное уменьшение относительных погрешностей, которая не превышают 1,62% при фиксированных значений углов между направлением прокатки анизотропной электротехнической стали и магнитного потока. Применение новых уравнений регрессии существенно улучшает условия для полевого моделирования электромагнитных полей в режиме холостого хода силового трансформатора в структуре средств Comsol Multiphysics, и обеспечивает устойчивость итерационных вычислительных процессов.Научна новизна. Реализован новый подход к увеличению размерности входных массивов на основе сплайн-интерполяции массивов цифровых данных характеристик намагничивания для фиксированных значений углов между направлениями прокатки электротехнической стали и магнитного потока. Для уравнений нелинейной регрессии разработан новый функциональный базис с функциями Гаусса и дополнительными функциями погрешностей для математических описаний с непрерывными производными для зависимостей относительных магнитных проницаемостей анизотропных холоднокатаных электротехнических сталей от индукции магнитного поля с высокой точностью в интервале изменения углов между направлениями прокатки и магнитного потока от 0º до 90º.Практическая ценность. Предложенные в работе подходы и методики для базиса функций Гаусса и дополнительных функций погрешностей позволяют существенно повысить точность определения нелинейных характеристик анизотропных электротехнических сталей и уменьшить относительные погрешности до 1,62% при изменении углов между направлениями прокатки и магнитного потока от 0 º до 90°.Мета роботи. Розробити ефективний підхід до визначення математичних функціональних співвідношень для високоточного опису нелінійних залежностей відносної магнітної проникності від індукції магнітного поля із врахуванням анізотропії сучасних марок холоднокатаних електротехнічних сталей, що застосовуються у виробництві нових серій силових трансформаторів.Методи дослідження. Дослідження проводилися із застосуванням методів інтерполяції, апроксимації, регресійного аналізу, математичної фізики, теорії електромагнітного поля.Отримані результати. Проведені дослідження методів функціонального представлення нелінійних характеристик намагнічування феромагнітних матеріалів, у тому числі, холоднокатаних анізотропних електротехнічних сталей. Запропонований уточнюючий підхід до збільшення розмірності вихідних даних на основі методу сплайн-інтерполяції на базисі поліномів Ерміта для цифрованих даних характеристик намагнічування, що виключає збільшення похибок визначення відносних магнітних проникностей на ділянках між вузловими значеннями магнітної індукції. Для математичного опису залежностей відносної магнітної проникності від індукції магнітного поля розроблений спеціальний функціональний базис із функціями Гауса і додатковими функціями похибок, що забезпечує безперервність похідних різних порядків при фіксованих значень кутів між напрямом прокатування анізотропної електротехнічної сталі та магнітного потоку. Застосовано метод нелінійної регресії у структурі вбудованих функцій прикладного пакету MathCAD для високоточного визначення векторів коефіцієнтів регресії у функціональних описах відносних магнітних проникностей. Шляхом верифікації і валідіції результатів уточнюючої нелінійної регресії із даними розрахунків за узагальненою методикою та з експериментальними даними доводиться істотне зменшення відносних похибок, що не перевищують 1,62% при фіксованих значень кутів між напрямом прокатування анізотропної електротехнічної сталі та магнітного потоку. Застосування нових рівнянь регресії істотно покращує умови для польового моделювання електромагнітних полів у режимі неробочого ходу силового трансформатора в структурі засобів Comsol Multiphysics, забезпечуючи стійкість ітераційних обчислювальних процесів.Наукова новизна. Реалізований новий підхід до збільшення розмірності вхідних масивів на основі сплайн-інтерполяції масивів цифрованих даних характеристик намагнічування для фіксованих значень кутів між напрямами прокатування електротехнічної сталі і магнітного потоку. Для рівнянь нелінійної регресії розроблений новий функціональний базис із функціями Гауса та додатковими функціями похибок для математичних описів із безперервними похідними для залежностей відносних магнітних проникностей анізотропних холоднокатаних електротехнічних сталей від індукції магнітного поля із високою точністю в інтервалі зміни кутів між напрямами прокатування та магнітного потоку від 0о до 90о.Практична цінність. Запропоновані у роботі підходи і методики для базису функцій Гауса і додаткових функцій похибок дозволяють істотно підвищити точність визначення нелінійних характеристик анізотропних електротехнічних сталей і зменшити відносні похибки до 1,62% при зміні кутів між напрямами прокатування та магнітного потоку від 0о до 90о
НЕЧІТКЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЙМОВІРНОСТІ ВІДМОВИ АПАРАТІВ ДЛЯ ЗАХИСТУ ВІД ПЕРЕНАПРУГ
Get PDFPurpose. The aim of the article is to develop a mathematical model for a comprehensive assessment of the probability of failure of an overvoltage protection device using a fuzzy set device, which is based on expert knowledge and diagnostic data obtained during the operational period.Methodology. The study was carried out using the expert survey method, weight coefficients method, Saati pair comparison matrix method, fuzzy logic methods, fuzzy sets theory, high voltage technology theory, thermal radiation theory.Findings. The authors developed a fuzzy model for determining the probability of failure of a gate arrester and a voltage limiter, taking into account the influence of a combination of such factors as the state of insulation, the state of current-carrying nonlinear elements, the temperature state of the object under study, and the number of operations of the apparatus. On the basis of the model, an automated software system was developed, using which the state of the voltage limiter type 3ER2 276-2PF32-1NA1 of the «SIEMENS» company was diagnosed. It is operated at Dneprovskaya HPP-1, 330 kV for cell ОПН AT-331, and arresters of type РВМК -750M for cell PB 750 2 AT.Originality. The theory of technical diagnostics of high voltage overvoltage protection devices without disconnecting devices from the network (online) on the basis of a fuzzy model for determining the probability of failure of the device has been further developed. The known model differs from the known ones in that it takes into account the state of insulation, the state of the conductive parts, the number of operations of the apparatus, the thermal state of the apparatus and the contact connections, and allows calculating the probability of failure of the apparatus during its operation.Practical value. The developed mathematical model can be used in automated software and hardware-software systems for: diagnosis, maintenance and repair planning, and distribution of financial assets of electric power enterprises. The results of diagnosing different protection apparatus confirmed the adequacy of the developed model. The developed model can be used for all types of protection devices for high voltage switchgears. The model makes it possible to comprehensively evaluate the technical state of the investigated object by integrating the input parameters (current, resistance, temperature, etc.) that are inherently different in nature and which affect the technical state and the probability of its failure. The constructed model allows the machine to be put out of repair after the current state of the object, and not according to the schedule of repairs, which will save the material and human resource, and taking into account the state course for estimating the equipment resource according to the actual state and creating switchgears without a permanent maintenance staff is very relevant.Цель работы. Разработка математической модели комплексной оценки вероятности отказа аппарата защиты от перенапряжений с использованием аппарата нечетких множеств, которая основывается на экспертных знаниях и диагностических данных полученных в эксплуатационный период.Методы исследования. Исследование проведено с использованием метода экспертного опроса, метода весовых коэффициентов, метода матриц попарного сравнения Саати, методов нечеткой логики, теории нечетких множеств, теории техники высоких напряжений, теории теплового излучения.Полученные результаты. Авторами была разработана нечеткая модель по которой определяется вероятность отказа вентильного разрядника и ограничителя напряжения с учетом влияния совокупности таких факторов как состояние изоляции, состояние токопроводящих нелинейных элементов, температурного состояния объекта исследования, количества срабатываний аппарата. На базе модели разработан автоматизированный программный комплекс, с использованием которого диагностировалось состояние ограничителя перенапряжения типа 3ЕР2 276-2PF32-1NA1 фирмы “SIEMENS” который эксплуатируется на Днепровской ГЭС-1, ОРУ-330 кВ, ячейки ОПН АТ-331, и вентильный разрядник типа РВМК-750М ячейки РВ 750 2 АТ.Научная новизна. Приобрела дальнейшее развитие теория технического диагностирования высоковольтных аппаратов защиты от перенапряжений без отключения аппаратов от сети (онлайн) на базе нечеткой модели определения вероятности отказа аппарата. От известных модель отличается тем, что учитывает состояние изоляции, состояние токопроводящих частей, количество срабатываний аппарата, тепловое состояние аппарата и контактных соединений, и позволяет рассчитывать вероятность отказа аппарата во время его эксплуатации.Практическое значение. Разработанная математическая модель может применяться в автоматизированных программных и программно-аппаратных комплексах для: диагностирования, планирования обслуживания и ремонта, распределения финансовых активов электроэнергетических предприятий. Результаты диагностирования разных аппаратов защиты подтвердили адекватность разработанной модели. Разработанная модель может быть применена для всех типов аппаратов защиты распределительных устройств высокого напряжения. Модель позволяет комплексно оценить техническое состояние исследуемого объекта проинтегрировав различные по своей природе входящие параметры (ток, сопротивление, температура и т.д.) которые влияют на техническое состояние и вероятность его отказа. Построенная модель позволяет выводить аппарат в ремонт по факту текущего состояния объекта, а не по календарному графику ремонтов, что позволит сэкономить материальный и человеческий ресурс, и с учетом государственного курса на оценку ресурса оборудования по фактическому состоянию и создание распределительных устройств без постоянного обслуживающего персонала очень актуальна.Мета роботи. Розробка математичної моделі комплексної оцінки ймовірності відмови апарату захисту від перенапруг з використанням апарату нечітких множин, яка ґрунтується на експертних знаннях та діагностичних даних отриманих в експлуатаційний період.Методи дослідження. Дослідження проведено з використанням методу експертного опитування , методу вагових коефіцієнтів, методу матриць попарного порівняння Сааті, методів нечіткої логіки, теорії нечітких множин, теорії техніки високих напруг, теорії теплового випромінювання.Отримані результати. Авторами була розроблена нечітка модель за якою визначається ймовірність відмови вентильного розрядника і обмежувача перенапруг з врахуванням впливу сукупності таких факторів, як стан ізоляції, стан струмопровідних нелінійних елементів, температурного стану об’єкту дослідження, кількості спрацювань апарату. На базі моделі розроблено автоматизований програмний комплекс, з використанням якого діагностувався стан обмежувача перенапруги типу 3ЕР2 276-2PF32-1NA1 фірми “SIEMENS” який експлуатується на Дніпровській ГЕС-1, ВРП – 330 кВ, комірки ОПН АТ-331, та вентильний розрядник типу РВМК – 750М комірки РВ 750 2АТ.Наукова новизна. Набула подальшого розвитку теорія технічного діагностування високовольтних апаратів захисту від перенапруг без відключення апаратів від мережі (онлайн) на базі нечіткої моделі визначення ймовірності відмови апарату. Від відомих модель відрізняється тим, що враховує стан ізоляції, стан струмопровідних частин, кількість спрацювань апарату, тепловий стан апарату та контактних з’єднань, та дозволяє рахувати ймовірність відмови апарату під час його експлуатації.Практична значимість. Розроблена математична модель може застосовуватися в автоматизованих програмних та програмно-апаратних комплексах для: діагностування, планування обслуговування та ремонтів, розподілу фінансових активів електроенергетичних підприємств. Результати діагностування різних захисних апаратів підтвердили адекватність розробленої моделі. Розроблена модель може бути застосована для всіх типів апаратів захисту розподільчих пристроїв високої напруги. Модель дозволяє комплексно оцінити технічний стан досліджуваного об’єкта, проінтегрував різні за своєю природою вхідні параметри (струм, опір, температура і т. п.) які впливають на технічний стан та ймовірність його відмови. Побудована модель дозволяє виводити апарат в ремонт по факту поточного стану об’єкта, а не за календарним графіком ремонтів, що дозволить заощадити матеріальний та людський ресурс, та з врахуванням державного курсу на оцінку ресурсу обладнання за фактичним станом та створення розподільчих пристроїв без постійного обслуговуючого персоналу дуже актуальна
АНІЛІТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ ЧАСТОТНОРЕГУЛЬОВАНОГО ДВИГУНА ПРИ ПОЗИЦІЮВАННІ
No full textPurpose. Obtaining analytical dependencies for the calculation of the main electromagnetic energy losses of a frequency-controlled induction motor in positioning modes with small displacements for various types (linear, parabolic and quasi-optimal) of its velocity variation.Methodology. Similarity methods, differential and integral calculus, analytical interpolation, mathematical analysis.Findings. Analytical dependencies for calculation of current electromagnetic power losses and basic electromagnetic energy losses of a frequency-controlled asynchronous motor in the modes of positioning with small displacements for various types (linear, parabolic and quasi-optimal) of its velocity are obtained. A universal form of the analytical dependence for calculating the optimal acceleration and deceleration times for a frequency-controlled asynchronous motor for positioning with small displacements, corresponding to minimization of the main electromagnetic energy losses of this engine with the indicated positioning for various species (linear, parabolic and quasi-optimal), is obtained. A comparative quantitative assessment of the change is made: the optimum values of the main electromagnetic energy losses of the frequency-controlled asynchronous engine and the corresponding maximum speed and optimal acceleration and deceleration times, in the function of the set prescribed small displacements for the various engine speed trajectories under consideration.Originality. For the first time, analytical dependencies for the calculation of the main electromagnetic energy losses of a frequency-controlled asynchronous motor are obtained for positioning with small displacements as a function of the set values of the movement of the motor shaft and the set values of its acceleration and deceleration times for the specified specified displacements. For the first time, dependences are obtained for a quantitative estimate of the minimum fundamental electromagnetic energy losses of an induction motor and the corresponding maximum speed and optimal acceleration and deceleration times in the function of the set given small displacements for a linear, parabolic and quasi-optimal trajectory of the engine speed during positioning.Practical value. The calculated analytical dependencies obtained are intended for a quantitative estimation of the main electromagnetic energy losses of a frequency-controlled induction motor in the small-displacement mode. By determining, using the proposed analytical dependencies of the maximum speed values and the optimum acceleration and deceleration times of the frequency-controlled asynchronous motor, minimization of its main electromagnetic energy losses is achieved by positioning for linear, parabolic and quasi-optimal velocity trajectories.Цель работы. Получение аналитических зависимостей для расчета основных электромагнитных потерь энергии частотнорегулируемого асинхронного двигателя в режимах позиционирования с малыми перемещениями при различных видах (линейном, параболическом и квазиоптимальном) изменения его скорости.Методы исследования. Методы подобия, дифференциального и интегрального исчисления, аналитической интерполяции, математического анализа.Полученные результаты. Получены аналитические зависимости для расчета текущих электромагнитных потерь мощности и основных электромагнитных потерь энергии частотнорегулируемого асинхронного двигателя в режимах позиционирования с малыми перемещениями при различных видах (линейном, параболическом и квазиоптимальном) изменения его скорости. Получен универсальный вид аналитической зависимости для расчета оптимальных времен разгона и торможения частотнорегулируемого асинхронного двигателя при позиционировании с малыми перемещениями, соответствующий минимизации основных электромагнитных потерь энергии этого двигателя при указанном позиционировании для различных видов (линейном, параболическом и квазиоптимальном) изменения его скорости. Выполнена сравнительная количественная оценка изменения: оптимальных значений основных электромагнитных потерь энергии частотнорегулируемого асинхронного двигателя и соответствующих им максимальных значений скорости и оптимальных времен разгона и торможения, – в функции отрабатываемых заданных малых перемещений для рассматриваемых разных видов траекторий скорости двигателя.Научна новизна. Впервые получены аналитические зависимости для расчета основных электромагнитных потерь энергии частотнорегулируемого асинхронного двигателя при позиционировании с малыми перемещениями в функции заданных значений перемещений вала двигателя и заданных значений его времен разгона и торможения при отработке упомянутых заданных перемещений. Впервые получены зависимости для количественной оценки минимальных основных электромагнитных потерь энергии асинхронного двигателя и соответствующих им максимальных значений скорости и оптимальных времен разгона и торможения в функции отрабатываемых заданных малых перемещений для линейной, параболической и квазиоптимальной траекторий скорости двигателя при позиционировании.Практическая ценность. Полученные расчетные аналитические зависимости предназначены для количественной оценки основных электромагнитных потерь энергии частотнорегулируемого асинхронного двигателя в режиме малых перемещений. Посредством определения с помощью предложенных аналитических зависимостей максимальных значений скорости и оптимальных времен разгона и торможения частотнорегулируемого асинхронного двигателя достигается минимизация его основных электромагнитных потерь энергии при позиционировании для линейной, параболической и квазиоптимальной траекторий скорости.Мета роботи. Отримання аналітичних залежностей для розрахунку основних електромагнітних втрат енергії частотнорегульованого асинхронного двигуна в режимах позиціонування з малими переміщеннями при різних видах (лінійному, параболическому і квазіоптимальному) зміни його швидкості.Методи дослідження. Методи подібності, диференціального та інтегрального числення, аналітичної інтерполяції, математичного аналізу.Отримані результати. Отримано аналітичні залежності для розрахунку поточних електромагнітних втрат потужності і основних електромагнітних втрат енергії частотнорегульованого асинхронного двигуна в режимах позиціонування з малими переміщеннями при різних видах (лінійному, параболічному і квазіоптимальному) зміни його швидкості. Отримано універсальний вид аналітичної залежності для розрахунку оптимальних часів розгону і гальмування частотнорегульованого асинхронного двигуна при позиціонуванні з малими переміщеннями, яка відповідає мінімізації основних електромагнітних втрат енергії цього двигуна при зазначеному позиціонуванні для різних видів (лінійному, параболічному і квазіоптимальному) зміні його швидкості. Виконана порівняльна кількісна оцінка зміни: оптимальних значень основних електромагнітних втрат енергії частотнорегульованого асинхронного двигуна та відповідних їм максимальних значень швидкості і оптимальних часів розгону і гальмування, – в функції заданих малих переміщень, що відпрацьовуються, для розглянутих різних траєкторій швидкості двигуна.Наукова новизна. Вперше отримано аналітичні залежності для розрахунку основних електромагнітних втрат енергії частотнорегульованого асинхронного двигуна при позиціонуванні з малими переміщеннями в функції заданих значень переміщень вала двигуна і заданих значень його часів розгону і гальмування при відпрацюванні згаданих заданих переміщень. Вперше отримані залежності для кількісної оцінки мінімальних основних електромагнітних втрат енергії асинхронного двигуна і відповідних їм максимальних значень швидкості і оптимальних часів розгону і гальмування в функції заданих малих переміщень, що відпрацьовуються, для лінійної, параболічної і квазіоптимальної траєкторії швидкості двигуна при позиціонуванні.Практична цінність. Отримані розрахункові аналітичні залежності призначені для кількісної оцінки основних електромагнітних втрат енергії частотнорегульованого асинхронного двигуна в режимі малих переміщень. За допомогою визначення з використанням запропонованих аналітичних залежностей максимальних значень швидкості і оптимальних часів розгону і гальмування частотнорегульованого асинхронного двигуна досягається мінімізація його основних електромагнітних втрат енергії при позиціонуванні для лінійної, параболічної і квазіоптимальної траєкторій швидкості
ТЕОРЕТИЧНЕ І ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНІТОЕЛЕКТРИЧНОЇ СИСТЕМИ, ЩО СПРИЙМАЄ КРУПНІСТЬ ПІСКІВ ОДНОСПІРАЛЬНОГО КЛАСИФІКАТОРА
Get PDFPurpose. The aim of the work is to create a magnetoelectric system with permanent magnets, which perceives the coarse size of the sand of a single-helix classifier, by establishing the connection of the output signal with the measured quantity, eliminating the effect of disturbances on the result and justifying its parameters.Methodology. The studies carried out on the basis of the use of methods of the theory of electrical engineering, magnetic systems with permanent magnets, galvanomagnetic transducers, probabilities, random processes, statistics, regression analysis, sensitivity, differential calculus, rock magnetism, determination of the physical properties of matrix material when impurities are added to it with others explicitly expressed properties, the classification of enrichment products.Findings. The process of the rate of change of the volume of solid in a controlled volume of space through which the sand material moves is described mathematically. The limits of the volume of the controlled volume at which the sensitivity is still sufficient are determined. The theoretical dependences of the rate of change of the solid volume in the controlled volume on the size of the sands at different speeds are obtained. It is established that the state of the controlled volume is best estimated by the magnetic method. A magnetoelectric system with permanent magnets has been developed, which has optimal parameter values and an induction winding containing up to 25,000 turns, and in one of the pole pieces of which a Hall transducer is installed in a continuous slot. The magnetic system near the air gap creates in the material a magnetic field 5 × 20 × 60 mm in size with almost the same intensity. Ed. The magnetoelectric system practically changes linearly with the increase in the size of the material. It depends on the content of magnetic iron in the solid, which is compensated by the use of the signal from the Hall converter. Correlation connection between the induced emf. and the size of the sand is close, in character corresponds to the theoretical dependence.Originality. The magnetoelectric system for controlling the weighted average size of the sands of a single-helix classifier was created for the first time and allows to solve the actual problem of automation of the first stages of ore crushing. For the first time, a mathematical relationship between the rate of change in the volume of solid in the controlled volume of the flow and the size of the sands, which is the basis for the creation of a magnetoelectric system, is obtained. The magnetoelectric system is improved by the execution of structural elements that create a magnetic field of 5 × 20 × 60 mm in size and the introduction of a Hall converter that reacts to the content of magnetic iron in a solid and allows to increase the accuracy of the measurement.Practical value. The practical value of the work lies in the fact that the magnetoelectric system is grounded, which makes it possible to develop a means of measuring the weighted average size of sands in industrial conditions and by automating to affect the reduction of the cost of iron ore concentrate.Цель работы. Целью работы является создание магнитоэлектрической системы с постоянными магнитами, которая воспринимает крупность песков односпирального классификатора путем установления связи выходного сигнала с измеряемой величиной, избавления влияния возмущений на результат и обоснования ее параметров.Методы исследований. Проведенные исследования выполнены на основании использования методов теории электротехники, магнитных систем с постоянными магнитами, гальваномагнитных преобразователей, вероятностей, случайных процессов, статистики, регрессионного анализа, чувствительности, дифференциального исчисления, магнетизма пород, определения физических свойств матричного материала при включении в него примесей с другими явно выраженными свойствами, классификации продуктов обогащения.Полученные результаты. Математически описан процесс скорости изменения объема твердого в контролируемом объеме пространства, через который движется песковый материал. Определены границы величины контролируемого объема, при которых чувствительность еще будет достаточной. Получены теоретические зависимости скорости изменения объема твердого в контролируемом объеме от крупности песков при различных скоростях. Установлено, что состояние контролируемого объема наилучше оценивать магнитным методом. Разработана магнитоэлектрическая система с постоянными магнитами, которая имеет оптимальные значения параметров и индукционную обмотку, содержащую до 25000 витков, и в одном из полюсных наконечников которой в сплошном прорезе установлен преобразователь Холла. Магнитная система возле воздушного зазора создает в материале магнитное поле размерами 5×20×60 мм практически одинаковой напряженности. Э.д.с. магнитоэлектрической системы практически линейно изменяется при увеличении крупности материала. Она зависит от содержания магнитного железа в твердом, что компенсируется использованием сигнала преобразователя Холла. Корреляционная связь между индуктируемой э.д.с. и крупностью песков тесная, по характеру соответствует теоретической зависимости.Научная новизна. Магнитоэлектрическая система для контроля средневзвешенной крупности песков односпирального классификатора создана впервые и позволяет решить актуальную задачу автоматизации первых стадий измельчения руды. Впервые получена математическая зависимость между скоростью изменения объема твердого в контролируемом объеме потока и крупностью песков, которая положена в основу создания магнитоэлектрической системы. Усовершенствовано магнитоэлектрическую систему исполнением конструктивных элементов, которые создают магнитное поле размерами 5×20×60 мм, и введением преобразователя Холла, который реагирует на содержание магнитного железа в твердом и позволяет повысить точность измерения.Практическая ценность. Практическая ценность работы заключается в том, что обоснована магнитоэлектрическая система, которая позволяет разработать средство измерения средневзвешенной крупности песков в промышленных условиях и путем автоматизации повлиять на уменьшение себестоимости железорудного концентрата.Мета роботи. Метою роботи є створення магнітоелектричної системи з постійними магнітами, що сприймає крупність пісків односпірального класифікатора шляхом встановлення зв’язку вихідного сигналу з вимірюваною величиною, позбавлення впливу збурень на результат та обґрунтування її параметрів.Методи досліджень. Проведені дослідження виконані на підставі використання методів теорії електротехніки, магнітних систем з постійними магнітами, гальваномагнітних перетворювачів, імовірностей, випадкових процесів, статистики, регресійного аналізу, чутливості, диференційного числення, магнетизму порід, визначення фізичних властивостей матричного матеріалу при включенні в нього домішок з іншими явно вираженими властивостями, класифікації продуктів збагачення.Отримані результати. Математично описано процес швидкості зміни об’єму твердого в контрольованому об’ємі простору, через який рухається пісковий матеріал. Визначено межі величини контрольованого об’єму, при яких чутливість ще буде достатньо. Отримано теоретичні залежності швидкості зміни об’єму твердого в контрольованому об’ємі від крупності пісків при різних швидкостях. Встановлено, що стан контрольованого об’єму найкраще оцінювати магнітним методом. Розроблена магнітоелектрична система з постійними магнітами, яка має оптимальні значення параметрів і індукційну обмотку, що містить до 25000 витків, і в одному з полюсних наконечників якої в суцільному прорізі встановлено перетворювач Холла. Магнітна система біля повітряного зазора створює в матеріалі магнітне поле розмірами 5×20×60 мм практично однакової напруженості. Е.р.с. магнітоелектричної системи майже лінійно змінюється при зростанні крупності матеріалу. Вона залежить від вмісту магнітного заліза в твердому, що компенсується використанням сигналу перетворювача Холла. Кореляційний зв'язок між індукованою е.р.с. і крупністю пісків тісний, за характером відповідає теоретичній залежності.Наукова новизна. Магнітоелектрична система для контролю середньозваженої крупності пісків односпірального класифікатора створена вперше і дозволяє розв’язати актуальну задачу автоматизації перших стадій подрібнення руди. Вперше отримана математична залежність між швидкістю зміни об’єму твердого в контрольованому об’ємі потоку і крупністю пісків, яка покладена в основу створення магнітоелектричної системи. Удосконалено магнітоелектричну систему виконанням конструктивних елементів, що створюють магнітне поле розмірами 5×20×60 мм, і введенням перетворювача Холла, який реагує на вміст магнітного заліза в твердому і дозволяє підвищити точність вимірювання.Практична цінність. Практична цінність роботи полягає в тому, що обґрунтовано магнітоелектричну систему, яка дозволяє розробити засіб вимірювання середньозваженої крупності пісків у промислових умовах і шляхом автоматизації вплинути на зменшення собівартості залізорудного концентрату
ЗАХИСТ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАВАННЯ НАПРУГОЮ 35 КВ ВІД НАВЕДЕНИХ ГРОЗОВИХ ПЕРЕНАПРУГ
Get PDFPurpose. Develop recommendations for determining the optimal places for the installation of nonlinear overvoltage limiters for the protection of overhead transmission lines from the influence of lightning overvoltage on the basis of the model of the electric network 35 kV and to conduct research of the distribution of induced overvoltage in time along the route of the transmission line.Methodology. The basis of the work is the simulation mathematical modeling of the processes of the occurrence of lightning overvoltage in the overhead transmission line 35 kV. For processing the research result, modern application software such as MathCAD, the environment of the SimPowerSystems software package MATLAB, was used.Findings. In the course of the work, optimal distances, through which nonlinear overvoltage limiters should be installed to ensure the protection of electric network 35 kV from the induced lightning overvoltage, were obtained. As the result of the comparison of the two variants of the location of the nonlinear overvoltage limiters on the transmission line, namely every 2 km and on two towers located at a distance of 2 km from the beginning and 2 km from the end of the line, it was determined that the optimal option is to set overvoltage limiters every 2 km along the entire route of the overhead transmission line.Originality. Simulation mathematical modeling of various variants of placement of nonlinear overvoltage limiters along the route of overhead transmission line 35 kV was carried out by the authors. The most optimal places of their installation was determined.Practical value. The results of the work can be used in designing new or reconstruction of existing overhead transmission lines 35 kV, which will allow them to be protected from lightning overvoltage and reduce the number of emergency shutdowns.Цель работы. Разработать рекомендации по определению оптимальных мест установки нелинейных ограничителей перенапряжения для защиты воздушных линий электропередачи от воздействия грозовых перенапряжений на основе модели электрической сети номинальным напряжения 35 кВ и провести исследования распределения индуцированного перенапряжения во времени вдоль трассы линии электропередачи.Методы исследования. В основу работы положено имитационное математическое моделирование процессов возникновения грозовых перенапряжений в воздушной линии электропередачи номинальным напряжением 35 кВ. Обработка результатов исследования выполнялась с использованием современного прикладного программного обеспечения: MathCAD, среды SimPowerSystems пакета программ MATLAB.Полученные результаты. В процессе выполнения работы были получены оптимальные расстояния, через которые необходимо устанавливать нелинейные ограничители перенапряжения для обеспечения защиты электрической сети номинальным напряжением 35 кВ от индуцированного грозового перенапряжения. В результате сравнения двух вариантов размещения ОПН на воздушной линии электропередачи, а именно через каждые 2 км и на двух опорах, расположенных на расстоянии 2 км от начала и 2 км от конца линии, определено, что оптимальным вариантом является установка ограничителей перенапряжения через каждые 2 км вдоль всей трассы воздушной линии.Научна новизна. Авторами проведено имитационное математическое моделирование различных вариантов размещения нелинейных ограничителей перенапряжения вдоль трассы воздушной линии электропередачи номинальным напряжением 35 кВ. Определены наиболее оптимальные места их установки.Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы при проектировании новых или реконструкции существующих воздушных линий электропередачи 35 кВ, что позволит обеспечить их защиту от грозовых перенапряжений и уменьшить количество аварийных отключений.Мета роботи. Розробити рекомендації по визначенню оптимальних місць встановлення нелінійних обмежувачів перенапруги для захисту повітряних ліній електропередавання від впливу грозових перенапруг на основі моделі електричної мережі номінальною напругою 35 кВ та провести дослідження розподілу індукованої перенапруги в часі вздовж траси лінії електропередавання.Методи дослідження. В основу роботи покладено імітаційне математичне моделювання процесів виникнення грозових перенапруг в повітряній лінії електропередавання номінальною напругою 35 кВ. Обробка результатів дослідження виконувалася з використанням сучасного прикладного програмного забезпечення: MathCAD, середовища SimPowerSystems пакету програм MATLAB.Отримані результати. В процесі виконання роботи було отримано оптимальні відстані, через які необхідно встановлювати нелінійні обмежувачі перенапруги для забезпечення захисту електричної мережі номінальною напругою 35 кВ від індукованої грозової перенапруги. В результаті порівняння двох варіантів розміщення ОПН на повітряній лінії електропередавання, а саме через кожні 2 км та на двох опорах, розміщених на відстані 2 км від початку та 2 км від кінця лінії, визначено, що оптимальним варіантом є встановлення обмежувачів перенапруги через кожні 2 км вздовж всієї траси повітряної лінії.Наукова новизна. Авторами проведено імітаційне математичне моделювання різноманітних варіантів розміщення нелінійних обмежувачів перенапруги вздовж траси повітряної лінії електропередавання номінальною напругою 35 кВ. Визначено найбільш оптимальні місця їх встановлення.Практична цінність. Результати роботи можуть бути використанні при проектуванні нових або реконструкції існуючих повітряних ліній електропередавання 35 кВ, що дозволить забезпечити їх захист від грозових перенапруг та зменшити кількість аварійних відключень
КОМБІНОВАНА МОБІЛЬНА СИСТЕМА ОСНОВНОГО І РЕЗЕРВНОГО ЖИВЛЕННЯ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАЧІВ МАЛОЇ ТА СЕРЕДНЬОЇ ПОТУЖНОСТІ
Get PDFPurpose. The objective of research is to develop a version of combined mobile system of the main and backup power supply based on renewable and traditional energy sources for low-power consumers in regions distant from the main electricity grid; to describe the design of the proposed system; to develop a block diagram of the control and management algorithm for the system elements aimed at achieving more efficient energy supply to consumers in case of further implementation of the system,.Methodology. To attain the research objective, the following methods have been employed: the method of analytical processing of the reviewed materials on current state of alternative energetics, on problems related to energy supply for low-power remote consumers, and on ways of solving the problems identified by means of simulating potential uninterruptible power systems; the method of system analysis of complex estimation based on modern computer technologies as for the combined mobile system of the main and backup power supply potential.The results obtained. The expediency of development and further improvement of such combined power supply systems intended for low-power consumers with the purpose of providing the energy balance in the Dnipro region (Ukraine) has been revealed and proved. A version of the combined system based on traditional and renewable sources of power is proposed and described. The block diagram of the combined system controller algorithm is developed. The mechanism of action of the presented algorithm is determined, as well as the graphical dependences of the power factor on the speed of the wind turbine CP=f(Z), and of mechanical torque of the wind turbine on the coefficient of its speed M=f(Z) are obtained and analyzed. The results of calculation as for electric power generated by potential wind power plant W, [kWh] during the year are presented.Scientific novelty consists in the proposed block diagram of the control and management algorithm as regards the combined backup power supply system, that allows wind turbine engines and diesel units to alternately operate on a single generating unit.The practical value of study is further development of the system which provides guaranteed uninterruptible energy supply and distribution of electric energy intended for low-power energy consumers to satisfy their needs; increasing the efficiency, flexibility and reliability of the system and, ultimately, reducing the energy dependence of the country on the import of traditional fossil energy resources, the conversion of which leads to negative consequences for the country's ecology. The implementation of the proposed block diagram of the control and management algorithm will reduce the cost of the system and the cost of its maintenance, for example, current repairs, etc.Цель. Цель работы заключается в разработке мобильной комбинированной системы основного и резервного питания на основе возобновляемых и традиционных источников энергии для электропитания маломощных потребителей в отдаленных от общей электросети регионах; в описании конструкции предложенной системы; в разработке блок-схемы алгоритма контроля и управления элементами системы для достижения наиболее эффективного энергопитания потребителей при дальнейшем внедрении и совершенствовании системы.Методы исследования. Для проведения исследований использованы: метод аналитической обработки обзорных материалов по вопросу состояния развития альтернативной энергетики на современном этапе и существующих сегодня проблем, связанных с энергообеспечением маломощных отдаленных энергоустановок, а также путей решения обозначенных проблем за счет моделирования возможных систем бесперебойного питания; метод системного анализа комплексной оценки потенциала комбинированной мобильной системы основного и резервного питания на основе современных компьютерных технологий.Полученные результаты. Выявлена и доказана целесообразность создания и дальнейшего совершенствования систем комбинированного электропитания маломощных потребителей с целью обеспечения энергобаланса Днепровского региона (Украина). Предложен вариант конструкции комбинированной системы на основе традиционных и возобновляемых источников: в частности, разработана блок-схема алгоритма контроллера управления комбинированной системой. Определен механизм действия представленного алгоритма, а также полученны и проанализоват графические зависимости: коэффициента мощности от величины быстроходности ветроагрегата CP=f(Z); механического момента ветротурбины от коэффициента быстроходности М=f(Z). Представлены прогнозируемые результаты расчета выработки электроэнергии в течение года потенциальной ветроэлектроустановкой W, [кВт.ч].Научная новизна заключается в предложенной блок-схеме алгоритма контроля и управления комбинированной системой резервного электроснабжения, которая позволяет двигателям ветроустановки и дизельного агрегата попеременно работать на один общий электрогенератор.Практическая ценность работы состоит в создании системы гарантированного энергообеспечения и распределения электроэнергии для маломощных потребителей энергии различного назначения; повышении эффективности, гибкости и надежности системы и, в конечном счете, уменьшении энергетической зависимости страны от импорта традиционных ископаемых энергоресурсов, преобразование которых приводит к негативным последствиям для экологии страны. Внедрение предложенной блок-схемы алгоритма контроля и управления комбинированной системой резервного электроснабжения позволит снизить стоимость системы и затраты на ее обслуживание, например, текущий ремонт и тому подобное.Мета. Мета роботи полягає в розробці мобільної комбінованої системи основного і резервного живлення на основі відновлюваних і традиційних джерел енергії для електроживлення малопотужних споживачів у віддалених від загальної електромережі регіонах; в описанні конструкції запропонованої системи; в розробці блок-схеми алгоритму контролю і управління елементами системи задля досягнення найбільш ефективного енергоживлення споживачів при подальшому впровадженні та удосконаленні системи.Методи дослідження. Для проведення досліджень використані: метод аналітичної обробки оглядових матеріалів з питання стану розвитку альтернативної енергетики на сучасному етапі та існуючих на сьогодні проблем, щодо енергозабезпечення малопотужних віддалених енергоустановок, а також шляхів їх подолання завдяки моделюванню можливих систем безперебійного живлення; метод системного аналізу комплексної оцінки потенціалу комбінованої мобільної системи основного та резервного живлення на основі сучасних комп’ютерних технологій.Отримані результати. При аналізі матеріалів робіт відповідно до тематики дослідження, виявлено та доведено доцільність створення та подальшого удосконалення систем комбінованого електроживлення малопотужних споживачів з метою забезпечення енергобалансу Дніпровського регіону (Україна). Запропоновано варіант конструкції комбінованої системи на основі традиційних і відновлюваних джерел: зокрема, розроблено блок-схему алгоритму контролера управління комбінованою системою. Представлено механізм дії запропонованої блок-схеми алгоритму, а також отримані та проаналізовати графічні залежності: коефіцієнту потужності від величини швидкохідності вітроагрегату CP=f(Z); механічного моменту вітротурбіни від коефіцієнту швидкохідності реальної вітроустановки M=f(Z). Представлено результати розрахунку виробітку електроенергії, W, [кВт.год] протягом року потенційною вітроелектроустановкою.Наукова новизна полягає в запропонованій блок-схемі алгоритму контролю і управління комбінованою системою резервного електропостачання, яка дозволяє двигунам вітроустановки та дизельного агрегату поперемінно працювати на один загальний електрогенератор.Практична цінність роботи полягає у створенні системи гарантованого енергозабезпечення та розподілу електроенергії для малопотужних споживачів енергії різного призначення; підвищенні ефективності, гнучкості та надійності системи і, в кінцевому рахунку, зменшенні енергетичної залежності країни від імпорту традиційних викопних енергоресурсів, перетворення яких призводить до негативних наслідків щодо екології країни. Впровадження запропонованої блок-схеми алгоритму контролю і управління енергосистемою дозволить знизити витрати на її обслуговування, наприклад, поточний ремонт, тощо та, відповідно, вартість системи вцілому
АНАЛІЗ ДИНАМІКИ ЗМІНИ КРИТЕРІЇВ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ДЛЯ ІНТЕРПРЕТАЦІЇ РЕЗУЛЬТАТІВ АРГ, У СПРАВНИХ ВИСОКОВОЛЬТНИХ ТРАНСФОРМАТОРАХ НЕГЕРМЕТИЧНОГО ВИКОНАННЯ
No full textPurpose. Investigate the nature of the dynamics of changes in the criteria used for interpreting the results of DGA, in serviceable high-voltage transformers, leaky performance.Methodology. Theory of time series, regression analysis, the theory of pattern recognition, the method of reference levels, metric methods of recognition, diagnostics by distance to the standard.Findings. According to the results of the research, it is established that in normal functioning transformers, the values of all the diagnostic features used to interpret DGA results are changed randomly. Emergency actions on the part of the power grid lead to a short-term occurrence of a systematic component in the dependencies of the concentrations and rates of gas build-up on the duration of operation, and to a short-term stabilization of the values of the gas ratios at the level corresponding to this energy impact, as well as to the similarity of the graphic images.Originality. The performed analysis showed that in transformers of leaky performance, the appearance and development of a defect is accompanied not only by a change in the numerical values of the diagnostic criteria, which is known and used in the diagnosis, but also to a significant change in the nature of the dependencies of the diagnostic criteria versus time.Practical value. The obtained results make it possible to detect developing defects in transformers of non-germetic execution at an early stage of their development, even before the values of gas concentrations exceed the boundary values, which will help to avoid the destruction of insulation, and also to recognize the growth of concentrations of gases dissolved in oil, caused by the influence of emergency operation of electrical networks.Цель работы. Исследовать характер динамики изменения критериев используемых для интерпретации результатов АРГ, в исправных высоковольтных трансформаторах, негерметичного исполнения.Методы исследования. Теория временных рядов, регрессионный анализ, теория распознавания образов, метод контрольных уровней, метрические методы распознавания, диагностика по расстоянию до эталона.Полученные результаты. По результатам исследований установлено, что в нормально работающих исправных трансформаторах, значения всех без исключения диагностических признаков, используемых для интерпретации результатов АРГ, изменяются случайным образом. Аварийные воздействия со стороны электрической сети, приводят к кратковременному появлению систематической составляющей в зависимостях концентраций и скоростей нарастания газов от продолжительности эксплуатации, и к кратковременной стабилизации значений отношений пар газов на уровне соответствующему данному энергетическому воздействию, а также к схожести графических образов.Научная новизна. Выполненный анализ показал, что в трансформаторах негерметичного исполнения возникновение и развитие дефекта сопровождается не только изменением численных значений диагностических критериев, что известно и используется при диагностике, но и к существенному изменению характера зависимостей диагностических критериев от времени.Практическая ценность. Полученные результаты дают возможность обнаружения развивающихся дефектов в негерметичных трансформаторах, на ранней стадии их развития, еще до того как значения концентраций газов превысят граничные значения, что позволит избежать разрушения изоляции, а также распознавать рост концентраций растворенных в масле газов, обусловленный влиянием аварийных режимов работы электрических сетей.Мета роботи. Дослідити характер динаміки зміни критеріїв що використовуються для інтерпретації результатів АРГ, в справних високовольтних трансформаторах, негерметичного виконання.Методи дослідження. Теорія часових рядів, регресійний аналіз, теорія розпізнавання образів, метод контрольних рівнів, метричні методи розпізнавання, діагностика по відстані до еталону.Отримані результати. За результатами досліджень встановлено, що в нормально працюючих справних трансформаторах, значення всіх без винятку діагностичних ознак, які використовуються для інтерпретації результатів АРГ, змінюються випадковим чином. Аварійні впливу з боку електричної мережі, призводять до короткочасного появи систематичної складової в залежності концентрацій і швидкостей наростання газів від тривалості експлуатації, і до короткочасної стабілізації значень відношень пар газів на рівні, що відповідає даному енергетичного впливу, а також до схожості графічних образів.Наукова новизна. Виконаний аналіз показав, що в трансформаторах негерметичного виконання виникнення і розвиток дефекту супроводжується не тільки зміною чисельних значень діагностичних критеріїв, що відомо і використовується при діагностиці, а й до істотної зміни характеру залежностей діагностичних критеріїв від часу.Практична цінність. Отримані результати дають можливість виявлення дефектів, що розвиваються в негерметичних трансформаторах, на ранній стадії їх розвитку, ще до того як значення концентрацій газів перевищать граничні значення, що дозволить уникнути руйнування ізоляції, а також виявляти зростання концентрацій розчинених в маслі газів, що обумовлені впливом аварійних режимів роботи електричних мереж