Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск
Том 60, № 4 (2017)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-4

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

291-308 543
Аннотация

Рассмотрена реализация информационного обеспечения для компьютерных и аппаратно-программных испытательных комплексов для проверки работоспособности цифровых токовых защит электроустановок и их моделей в системе динамического моделирования MatLab-Simulink. Показано, что математическое моделирование части электроэнергетической системы – обобщенного электроэнергетического объекта – может строиться на основе жестких и гибких моделей. Жесткие модели, реализуемые на основе математического описания электрических и магнитных контуров элементов энергосистемы, могут рассматриваться как эталон, с которым можно сравнивать результаты моделирования таких же электроэнергетических объектов, но полученных в других системах моделирования. Гибкие модели обобщенного электроэнергетического объекта предлагается реализовывать в системе динамического моделирования MatLab-Simulink, в состав которой входит пакет расширения SimPowerSystems, ориентированный на имитационное моделирование электротехнических устройств. Рассмотрены особенности расчета параметров основных библиотечных блоков SimPowerSystems, из которых формируется модель энергосистемы. Из стандартных блоков Simulink составлены модели трехфазной группы трансформаторов тока с соединением вторичных обмоток и нагрузок по схеме «звезда с нулевым проводом» и модель цифровой токовой защиты, отсутствующие в базовой библиотеке. Проведено сопоставление результатов моделирования одного и того же обобщенного электроэнергетического объекта, реализованного в различных компьютерных программных комплексах. Расхождение результатов моделирования составило не более 3 %, что позволяет рекомендовать систему динамического моделирования MatLab-Simulink для создания программного обеспечения аппаратно-программных испытательных комплексов. Предложена структура аппаратно-программных испытательных комплексов на основе проверочной установки Omicron CMC 356. Произведено сравнение времени срабатывания реального цифрового реле типа МР 801 и модели, параметры которой в точности повторяют параметры устройства прототипа при идентичных входных воздействиях. В результате проведенных испытаний выявлено близкое совпадение результатов (расхождение не более 8 %), что подтверждает возможность использования предложенных испытательных комплексов при разработке и отладке новых цифровых устройств релейной защиты. 

309-319 357
Аннотация

Интенсивность электродинамического действия токов короткого замыкания (КЗ) на гибкие проводники воздушных линий зависит от величины токов КЗ. Ввод новых мощностей неизбежно сопровождается ростом токов КЗ в узлах энергосистемы, поэтому необходимость ограничения пиков тяжений, возникающих при КЗ, на определенном этапе развития энергосистемы может приобрести особую актуальность. При токах КЗ более 40 кА механические усилия и смещения проводов могут оказывать решающее влияние на конструктивное выполнение гибкой ошиновки как с одиночными проводами, так и с расщепленными фазами. В связи с этим возникла необходимость разработки и использования новых конструктивных элементов, повышающих электродинамическую стойкость гибких шин открытых распределительных устройств. Одним из таких элементов является демпфер тяжения. Демпфер устанавливается между порталом и гирляндой изоляторов и ограничивает передачу нежелательных усилий на порталы при коротких замыканиях. Разработан численный метод расчета динамики гибких проводников распределительных устройств и воздушных линий при коротком замыкании с учетом влияния демпферов тяжения. Данный метод был использован для модификации компьютерной программы расчета электродинамической стойкости. С помощью компьютерной программы показано, что установка демпфера тяжения позволяет срезать пики тяжений провода при коротком замыкании в начальной стадии движения проводников. Однако в пролетах большой длины после срабатывания демпфера возможно появление новых всплесков тяжения, обусловленных резкой остановкой провода. 

320-333 402
Аннотация

В статье рассмотрены основные аспекты построения формально-функциональных математических моделей, обеспечивающих систему оперативного разрешения ремонтных заявок в сложной электроэнергетической системе. В соответствии с нормативами ремонтной кампании, ревизии, замены элементов основного оборудования или устройств системной автоматики, включения резервных мощностей, различных переключений и с принятой на практике периодичностью отключений, процесс принятия решения формализуется и автоматизируется в виде задачи составления оптимальных суточных графиков отключений, функционирующей в составе автоматизированной системы диспетчерского управления электроэнергетической системы. Основными проблемами, затрудняющими математическое моделирование процесса принятия решений по оперативным заявкам на ремонт основного электросетевого оборудования электроэнергетической системы, являются необходимость согласованного учета большого количества ограничивающих факторов и показателей эффективности решений; необходимость информационной и алгоритмической взаимоувязок с задачами смежных уровней пространственной, временной и функциональной иерархии; отсутствие разработок по стандартизации информационных структур, позволяющих адекватно отображать процесс поиска решений; вычислительная сложность ряда ограничений задачи оптимизации, подлежащих обязательному учету.

334-340 385
Аннотация

В статье рассматривается смешанная задача с однородными краевыми условиями для одномерного однородного волнового уравнения. Такая задача может возникнуть, например, при изучении колебаний силы тока и напряжения в проводнике, по которому проходит электрический ток, и линия свободна от искажения. Решение можно найти методом Фурье в виде тригонометрического ряда. Данное представление имеет только теоретический интерес, поскольку для реального вычисления необходимо, во-первых, находить большое число коэффициентов-интегралов, что само по себе – задача нетривиальная и, вовторых, практически невозможно провести оценку погрешности вычислений. Предлагается альтернативный способ решения этой задачи, основанный на использовании трансцендентных функций – полилогарифмов, которые представляют собой комплексные степенные ряды специального вида. Точное решение задачи выражается через мнимую часть полилогарифма первого порядка на единичной окружности, а приближенное – через действительную часть дилогарифма. Кроме того, если начальные условия в задаче являются элементарными функциями, то и решение также осуществляется через элементарные функции. Найдена простая и вместе с тем эффективная оценка погрешности приближенного решения задачи. Она не зависит от времени и имеет первый порядок точности относительно шага разбиения отрезка числовой оси, на котором рассматривается задача. Указанная оценка является равномерной относительно переменных задачи – как пространственной, так и временнóй.

341-351 411
Аннотация

Управление потоками мощности является актуальной задачей развития электроэнергетических систем. Это необходимо для снижения потерь мощности, повышения надежности и качества электроснабжения, увеличения передачи мощности. В настоящее время на основе современной силовой электроники разработаны эффективные устройства FАСТS для гибкого управления режимами энергосистем. FАСТS способны одновременно влиять на напряжение, реактивное сопротивление, угол между напряжениями. Как известно, расчеты установившихся режимов электроэнергетических систем являются наиболее часто выполняемыми задачами на всех территориальных и временных уровнях управления и планирования режимов. Эти расчеты имеют как самостоятельное значение, так и являются составной частью программных комплексов расчетов потерь мощности и энергии в электрических сетях, оптимальных режимов, а также устойчивости. Необходимость многократного расчета режима предъявляет повышенные требования к методам расчета установившегося режима в реальном времени в плане быстродействия и надежности получения результатов решения в условиях эксплуатации электроэнергетических систем. В традиционных расчетах установившихся режимов электрических сетей шунтирующие реакторы, токоограничивающие реакторы, батареи конденсаторов, устройства продольной компенсации при моделировании учитывались в виде пассивных элементов. В связи с внедрением устройств FACTS в энергосистемах возникает необходимость разработки соответствующих алгоритмов и их реализации в виде программного обеспечения для анализа и управления установившимися режимами энергосистем. Разработаны методика и программа для расчета установившихся режимов электрических сетей с учетом устройств FACTS. Программа за три внешние итерации расчета установившегося режима позволяет получить практически приемлемые допустимые решения. На основе результатов численного моделирования режимов электроэнергетической системы АО «Азерэнержи» установлено, что применение устройств FACTS может существенно увеличить передаваемую по линии активную мощность, улучшить уровни напряжения и снизить потери активной мощности. Получены зависимости потоков и потерь мощности от регулируемого параметра устройств FACTS. 

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

352-366 378
Аннотация

Представлены методика и результаты экспериментального исследования теплоотдачи однорядного пучка, состоящего из биметаллических труб со спирально накатными ребрами, при естественной и смешанной конвекции воздуха. Смешанная конвекция, представляющая собой теплообмен, когда вклад свободной и вынужденной конвекции сопоставим, была организована с помощью вытяжной шахты, установленной над теплообменным пучком, а вынужденное движение воздуха создавали за счет разности его плотностей в шахте и окружающей среде. Получены экспериментальные зависимости теплоотдачи оребренных однорядных пучков в выбранных диапазонах чисел Грасгофа и Рейнольдса. Показано, что теплоотдача при смешанной конвекции в 2,5−3 раза выше, чем при свободной, а интенсивность роста теплоотдачи при увеличении числа Рейнольдса больше, чем при вынужденной конвекции. Проанализированы различные формы представления результатов экспериментов и определено, что число Нуссельта имеет единую степенную зависимость от числа Рейнольдса при любой высоте вытяжной шахты. Установлена линейная зависимость числа Рейнольдса от квадратного корня из числа Грасгофа и определены коэффициенты пропорциональности для различных высот шахты. Отмечено, что характер движения частиц воздуха в пучке при свободной конвекции идентичен движению частиц при вынужденной конвекции при малых числах Рейнольдса, т. е. свободно-конвективный поток при возникновении дополнительных движущих сил плавно перетекает в вынужденно-конвективный без характерных провалов или скачков. 

367-379 435
Аннотация

Проанализированы основные направления совершенствования технологий обессоливания воды, представлены возможные пути снижения нагрузки водоподготовительных систем на гидросферу. Предмет исследований – ресурсосбережение и повышение экологической безопасности вновь вводимого и реконструируемого водоподготовительного оборудования на тепловых электрических станциях путем проведения сравнительного анализа технологий обессоливания воды и выявления наиболее экономически и экологически выгодной схемы подготовки добавочной воды. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: анализ основных направлений совершенствования технологий обессоливания воды для тепловых и атомных электрических станций; исследование основных путей снижения общего количества сточных вод тепловых электрических станций; разработка технологических схем переработки концентрата мембранных установок и отработанных регенерационных растворов ионитных фильтров в кислоту и щелочь и шлама предочистки – в ценные товарные продукты. Результаты работы могут быть применены в процессе проектирования новых и модернизации существующих водоподготовительных установок тепловых и атомных электрических станций, что позволит значительно сократить использование природной воды и реагентов для регенерации, а значит, минимизировать объем сточных вод и их солесодержание и снизить за счет этого нагрузку тепловых и атомных электростанций на гидросферу. 

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

380-388 312
Аннотация

Проблемой водохранилищ в настоящее время является их функционирование в условиях меняющегося климата. Управление водными ресурсами водных объектов, оценка состояния и происходящих в них процессов требуют постоянного мониторинга и анализа. Цель работы автора – исследование интенсивности внешнего водообмена на Днепродзержинском водохранилище, горизонтальной и вертикальной составляющих водообмена, а также хозяйственного использования объекта. На основе водобалансовых составляющих исследована интенсивность внешнего водообмена водохранилища с учетом водности года за весь период его эксплуатации: многоводный 1970 г., маловодный 1972 г. и очень маловодный 2015 г. Определены коэффициенты интенсивности и показатели внешнего водообмена по каждому месяцу года, месяцы с максимальной и минимальной интенсивностями внешнего водообмена во временных единицах и основной фактор влияния на него – боковая приточность в водохранилище. Максимальная интенсивность внешнего водообмена в водохранилище в очень маловодном году в весенний и осенний периоды его эксплуатации ухудшилась по отношению к многоводному году в четыре раза. Установлено, что чем больше коэффициент интенсивности внешнего водообмена, тем меньше показатель внешнего водообмена во временных единицах и интенсивнее происходят смена и самоочищение воды в водохранилище. Если показатель внешнего водообмена меньше единицы, то смена нормативных водных ресурсов водохранилища будет происходить меньше чем за год. Результаты исследований могут быть полезны при разработке режимов эксплуатации водохранилища в условиях изменения климата. 



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


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