Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск
Том 59, № 5 (2016)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-5

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

397-417 1373
Аннотация
Рассмотрена реализация цифровых фильтров, используемых в измерительных органах тока микропроцессорных устройств релейной защиты. Приведены математические описания данных фильтров, а также программы для расчета их коэффициентов. Показано, что достоверно оценить функционирование цифровых фильтров можно только при входных воздействиях, приближенных по виду к реальным формам вторичного тока трансформатора тока, к которому подключена защита, использующая оцениваемый фильтр. Для этих целей в среде динамического моделирования MatLab–Simulink воспроизведена структурная модель энергосистемы и измерительного органа тока микропроцессорной (цифровой) защиты. Расчеты позволили установить, что при наличии в первичном сигнале тока экспоненциально затухающей апериодической составляющей магнитопровод трансформатора тока входит в насыщение даже при допустимой кратности первичного тока и номинальной вторичной нагрузке. Следствием этого являются искажение вторичного тока трансформатора тока и появление в нем высших гармоник, а также гармоник, не кратных основной. Сравнение реакций фильтров на указанные воздействия позволило выявить такие реализации фильтров, которые дают возможность определять амплитуду входного сигнала с наименьшими погрешностями. Предложены пути повышения качества фильтрации, связанные с применением оконных функций. Так, совместное использование цифровых фильтров и окна Хэмминга позволяет достичь близкого к нулю значения коэффициента усиления амплитуды сигнала в области высоких частот и практически подавить все спектральные составляющие, начиная с частоты 100 Гц. Происходящее при этом увеличение времени установления амплитуды сигнала может быть уменьшено за счет выбора наиболее оптимальных параметров всех элементов измерительного органа тока микропроцессорной защиты
418-426 467
Аннотация

Приведены результаты исследований комбинированного активного фильтра последовательного типа с непрерывной системой управления для тяговых подстанций постоянного тока. В рассматриваемой структуре пассивный апериодический LC-фильтр работает совместно с активным, принцип действия которого основан на формировании по каналу обратной связи системы автоматического регулирования напряжения компенсации переменной составляющей выходного напряжения подстанции. Предложена структура системы управления комбинированного активного фильтра последовательного типа, особенностью которой является использование двух параллельно работающих цепей обратной связи. Первая формирует сигнал для компенсации переменной составляющей в широком диапазоне частот. Вторая построена с применением селективных звеньев, которые настроены на низкочастотные, в том числе неканонические, гармоники напряжения с большими амплитудами. В результате аналитических исследований получено выражение передаточной функции системы управления активного фильтра последовательного типа с селективным звеном. Построенные логарифмические амплитудно-частотные характеристики комбинированного активного фильтра без селективного звена и с ним наглядно показали более высокую эффективность подавления неканонических гармоник во втором случае. Для подтверждения достоверности результатов аналитических исследований системы управления активного фильтра разработана его имитационная модель в среде MatLab. Проведенный анализ комбинированного активного фильтра последовательного типа с селективными звеньями показал, что его применение целесообразно на тяговой подстанции для улучшения качества питающей электрический подвижной состав энергии постоянного тока, при этом также достигается необходимый уровень электромагнитной совместимости тяговой сети с системами железнодорожной автоматики и связи.

427-435 460
Аннотация

Время и путь торможения электропривода с частыми пускотормозными режимами, содержащего асинхронный двигатель с встраиваемым комбинированным тормозным устройством, зависят от того, в какой момент времени происходит растормаживание электромагнита. При этом учитываются другие немаловажные критерии: износостойкость тормозного устройства и плавность торможения электропривода. В общем случае такой асинхронный двигатель содержит асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, электромеханический нормально-замкнутый тормоз, электромагнитную муфту скольжения и схему управления. Представлены механические характеристики торможения асинхронного двигателя с встраиваемым комбинированным тормозным устройством при различных моментах растормаживания электромагнита. Приведена математическая модель и представлены переходные процессы в таком двигателе. Формирование моделей для исследования на ЭВМ осуществляли на языке программирования Fortran 2008. Расчет системы дифференциальных уравнений производили методом Рунге – Кутта. Растормаживание электромеханического тормоза при различной скорости привело к разным значениям времени и путей торможения. Показаны графики зависимости пути и времени торможения при различных моментах растормаживания электромагнита. Оптимальным моментом включения электромеханического тормоза, обеспечивающим малые путь и время торможения, является момент при скорости wвкл = 0,6–0,8 от номинальной. При этом допустимое число торможений для фрикционной накладки (по сравнению с механическим торможением) увеличится в 1,6–2,8 раза. Экспериментальные исследования подтвердили правильность полученных математических моделей и выявленных закономерностей.

436-451 540
Аннотация

Рассмотрены существующие методы оценки энергетической эффективности технологических систем водоснабжения и водоотведения. Основной инструмент существующих методик – расчетно-аналитический метод, в соответствии с которым определение общих и удельных расходов электрической энергии базируется на оценке фактического расхода, напора и коэффициента полезного действия насосного агрегата. Однако в практических условиях на эти характеристики воздействует множество факторов, которые оказывают влияние на результирующее значение энергетической эффективности и приводят к погрешностям в расчетах. К таким факторам относятся техническое состояние оборудования и трубопроводных сетей, изменение режимов работы насосных агрегатов с течением времени, заметное влияние на электропотребление температуры окружающей среды, объема атмосферных осадков и химического состава стоков. Как объект управления системы водоснабжения и водоотведения обладают свойством целостности, в связи с чем оценка показателей энергоэффективности трубопроводных предприятий должна базироваться на системном подходе, тогда как существующие методы основаны главным образом на анализе режимов работы единичного электрооборудования, а не всей технологической системы. Приведена система управления энергетической эффективностью трубопроводных систем водоснабжения и водоотведения, которая основывается на информационной базе статистических данных энергетических, гидравлических и производственных показателей водоканализационного хозяйства. Представлены разработанные базовые математические модели общих и удельных расходов электрической энергии в системах водоснабжения и водоотведения, которые являются основой для решения задач прогнозирования и оценки текущего состояния энергетической эффективности работы предприятий, выбора приоритетных направлений энергосбережения и поиска резервов экономии топливно-энергетических ресурсов.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

452-463 559
Аннотация

Для улучшения тепловой работы башенных испарительных градирен, особенно в условиях ветровых нагрузок, могут использоваться разнообразные аэродинамические элементы и конструктивные решения (дефлекторы, ветроперегородки и т. п.). Одним из предложений, впервые сформулированных сотрудниками Национальной академии наук Беларуси, было сооружение центрального вентиляционного отверстия в оросителе градирни. Данное конструкционное решение обосновывалось тем, что паровоздушный поток вблизи центра подоросительного пространства градирни имеет максимум температуры и влагонасыщенности и вследствие этого слабо участвует в теплообмене. В статье численно исследуется влияние центрального вентиляционного отверстия в оросителе совместно с ветронаправляющими дефлекторами во входном окне градирни на ее тепловую работу в условиях ветра. В качестве прототипа взята градирня ТЭС «Ву-Джин», Китай, высотой 150 м и диаметром основания 114 м. При расчетах используется аналогия теплои массопереноса, что позволяет моделировать аэродинамику однофазного потока и выполнять детальные трехмерные расчеты на современных персональных вычислительных машинах. Коэффициент теплоотдачи оросителя и его гидродинамическое сопротивление устанавливаются в соответствии с экспериментальными данными по общему расходу воздуха в градирне. Численная модель протестирована и верифицирована в ряде предыдущих исследований. Продемонстрирована нелинейная зависимость тепловой производительности БИГ от скорости ветра с минимумом при Ucr ~ 8 м/с для моделируемой системы. Расчет показал, что при средних скоростях ветра устройство центрального отверстия не увеличивает, а наоборот, несколько уменьшает (на 3–7 %) эффективность работы градирни. Ситуация изменяется при очень сильных ветрах, превышающих 12 м/с, не характерных для условий Беларуси. Использование ветронаправляющих дефлекторов во входном окне градирни, напротив, увеличивает производительность градирни на 10–12 % в широком диапазоне скоростей ветра, превышающих 2 м/с. Результаты исследования могут быть полезны для оптимизации конструкции градирен, в том числе и перспективных градирен гибридного типа.

464-478 550
Аннотация

Энергетическая безопасность государства обеспечивается минимально необходимым соотношением собственных и импортируемых энергоресурсов. Поэтому в энергетической отрасли следует увеличить энергосбережение с помощью использования собственных энергоресурсов. За последние сто лет развития геологической науки установлена преимущественная приуроченность нефтегазовых месторождений к зонам (блокам) геологических разломов, многие из которых достигают поверхности фундамента нашей планеты. Сложный процесс нефтегазообразования определяется геологическими, геохимическими, гидрогеологическими и другими факторами. При этом существуют концепции органического и неорганического происхождения нефти и газа. Образование существенных нефтегазовых месторождений возможно при наличии высокопористых и трещиноватых пород (нефть) или так называемых газовых ловушек. Перспективными для открытия существенных нефтегазовых месторождений являются центральные и южные районы Припятского прогиба и районы на границах Микашевичско-Житковичского выступа. Требуют внимательного изучения геологические условия районов в южной части Подлясско-Брестской и северо-восточной части Оршанской впадин. В области Белорусской антеклизы, особенно вблизи Балтийской синеклизы, на больших глубинах в пористых породах возможно наличие нефтегазовых месторождений неорганического происхождения. Применение весьма эффективного плазменноимпульсного воздействия на нефтегазовые подземные коллекторы требует изучения целесообразности их использования на новых и ранее отработанных месторождениях. При разведке полезных ископаемых следует также применять такие «экзотические» методы, как оценка выделений гелия, радоновый радиоактивный анализ и др. Это нужно для обнаружения возможных разломных зон и перспективного поиска углеводородных энергоресурсов. Чтобы обеспечить энергетическую безопасность Беларуси, следует оценить возможность использования попутных газов для газоснабжения значительной части страны. Известные природные запасы углеводородов уже в ближайшем будущем позволят добиться энергетической безопасности республики.

479-487 481
Аннотация

Проведен критический анализ недостатков существующих систем водоочистки. Предложено для обеспечения экологической безопасности и экономии энергетических ресурсов использовать комбинированные установки, включающие физические, химические, физико-химические и биологические методы. Акцентировано внимание на том, что наиболее актуальным способом поддержания эффективной водоочистки являются адаптивные системы управления. Проанализированы недостатки управления установками водоочистки и предложено производить их синтез на основе математического аппарата систем искусственного интеллекта. С учетом требований экологической безопасности и необходимости экономии энергетических ресурсов разработан критерий энергоэффективности функционирования комбинированных систем. На промышленном предприятии (очистка сточных вод забойного цеха) проведена проверка соответствия этого критерия производственным условиям, которая подтвердила его адекватность и целесообразность использования при синтезе энергоэффективных систем управления. Предложена последовательность синтеза системы управления комбинированными установками водоочистки. Базируясь на предварительных исследованиях и анализе современных работ в данной проблемной области, разработана архитектура системы управления комбинированными установками водоочистки, использующая интеллектуальные технологии. Отличие данной разработки от аналогов заключается в возможности адаптивной корректировки настроек оборудования на основе обработки показаний датчиков, информации о цене на расходные материалы в условиях действия нештатных ситуаций. Подстройка параметров системы управления осуществляется с использованием экспериментально-аналитических данных, сохраняемых в базе знаний технологических процессов.

488-502 1760
Аннотация

Известно, что при отборе приемлемо репрезентативной выборки мировых научных журналов, использование которых представляется необходимым при качественном выполнении научных исследований, следует ориентироваться не только на специализированные журналы, но и на издания, тематика и названия которых формально никак не связаны с искомыми. В данной статье выявление лучших непрофильных периодических изданий в помощь выполнения исследований по проблеме «Возобновляемые источники энергии, местные и вторичные энергоресурсы» осуществлено с помощью четырех разновидностей цитат-анализа с использованием в качестве основы двенадцати специализированных журналов по проблеме. Уточнена и конкретизирована методика анализа, предложено понятие и термин «фактор восприимчивости дисциплины». В результате получен перечень из 378 мировых периодических изданий, которые планируется использовать при создании комфортной научно-информационной среды с помощью ведущих мировых баз данных, отражающих совокупность наиболее ценных мировых научных журналов, необходимых для качественного выполнения научных исследований по приоритетным направлениям научно-технической деятельности в Республике Беларусь на 2016–2020 гг. c созданием оперативной системы избирательного оповещения ведущих специалистов – исполнителей соответствующих направлений.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)