Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления

В настоящее время актуальной задачей является декарбонизация мировой экономики. В частности, в электроэнергетической отрасли среди мер по достижению углеродной нейтральности выделяют сокращение использования углеводородных ресурсов в пользу возобновляемых источников энергии. При внедрении в электроэнергетическую систему объекты распределенной генерации оказывают влияние на параметры режима ее работы. Характер данного влияния подлежит изучению и учету при планировании нового ввода объекта дополнительной генерации. Цель исследования: разработка алгоритма определения оптимального места подключения и мощности объекта распределенной генерации в соответствии с оказываемым влиянием на режимные параметры энергосистемы и анализ результатов работы программной реализации данного алгоритма. Методы: разработанный авторами алгоритм определения оптимальных параметров объекта дополнительной генерации, основанный на итерационном методе расчета перетоков и потерь мощности по линиям связи исследуемой схемы с использованием метода пузырьковой сортировки (метод пузырька). Результаты: на основании проведенного анализа результатов работы программной реализации представленного алгоритма установлена зависимость решения задачи определения оптимального места подключения и мощности объекта распределенной генерации для одной и той же исследуемой схемы от формирования расчетных условий, в частности, от накладываемых ограничений на поле возможных решений задачи, определяемых как параметрами самого объекта генерации, так и энергосистемы в целом. Практическая значимость: применение разработанного алгоритма при проектировании нового ввода распределенной генерации позволит выбрать оптимальный вариант подключения данного объекта к сети при обеспечении минимальных эксплуатационных затрат.

Реактивная мощность в сети является нежелательным явлением. Ее циркуляция по проводам вызывает тепловые потери в объеме примерно 10 % от ее величины. Для ее снижения используют дорогостоящие статические и динамические компенсаторы. Цель исследования: оценка влияния каскада трансформаторов на реактивную мощность в сети при симметричной нагрузке. Методы: в настоящей работе применяются электротехнические расчеты. Рассматривается существенно идеализированная схема подключения вторичных обмоток трансформатора к симметричной индуктивной нагрузке. Активные составляющие сопротивлений не рассматриваются. Вращающееся магнитное поле создается первичными обмотками (не показаны). Реактивная мощность в сеть не передается (гипотетически). Результаты: установлено, что при оговоренных условиях любая фаза является источником реактивной мощности двух других фаз. И наоборот, любые две фазы являются источником реактивной мощности для третьей фазы. Таким образом, для рассмотренной схемы (внешняя сеть отключена) при симметричной нагрузке происходит самокомпенсация реактивной мощности. Каскад трансформаторов представлен их упрощенными схемами замещения (без учета рассеяний). Активные сопротивления не рассматриваются. Идеализация этой схемы меньше, чем первой, поскольку реактивная мощность второго и третьего трансформаторов передается в первичную обмотку. Если трансформаторы идентичны, то поток реактивной мощности от нагрузки делится между ними на равные части. Поэтому поток реактивной мощности на внешнем участке в три раза меньше, чем на внутреннем. В соответствии с этим в реальной сети с ростом числа трансформаторных подстанций поток реактивной мощности по мере удаления от нагрузки существенно уменьшается. Практическая значимость: результаты могут быть полезны при разработке средств компенсации реактивной мощности в сетях.

В условиях цифровизации современной экономики и внедрения интеллектуальных систем в различных сферах, в том числе в электроэнергетике, важное значение приобретают технологии работы с информацией различного объема и содержания для принятия управленческих решений. Обеспечение надежности и экономичности эксплуатации объектов электросетевого комплекса требует применения механизмов комплексной оценки работоспособности электротехнического оборудования на основе актуальной информации о его состоянии. Цель: описание принципов комплексной оценки состояния электротехнического оборудования с использованием технологии интеллектуального анализа данных, получаемых в ходе неразрушающего контроля его ключевых элементов. Методы: предлагается системный подход к управлению техническим состоянием электротехнического оборудования по результатам неразрушающего контроля его элементов и интеллектуального анализа полученных данных. Рассмотрен вариант построения моделей комплексной оценки состояния оборудования с использованием гибридной нейронечеткой технологии. Результаты: предложена модель системы проактивного управления состоянием оборудования, предполагающая выбор и использование различных методов интеллектуального анализа информации об изменении его ключевых диагностических параметров и формирование оперативных и достоверных решений при планировании технического обслуживания и ремонта. Предложена методика построения нейронечетких моделей для определения фактического и прогнозного состояния оборудования, включая процедуры их настройки и адаптации к изменению тенденций в его работе. Приведен пример построения моделей для задачи комплексной оценки состояния силовых маслонаполненных трансформаторов. Сформирована база нечетких правил, позволяющая анализировать наличие типовых дефектов трансформаторного оборудования. Осуществлены настройка и тестирование моделей с использованием данных с объектов нефтедобычи и результатов имитационного моделирования. Практическая значимость: показано, что полученные решения позволяют определять класс состояния оборудования с погрешностью не более 10 %, а также улучшать результат при поступления новых данных из системы неразрушающего контроля, что делает возможным использование предложенного подхода для построения эффективной системы управления процессом эксплуатации оборудования, в том числе на основе технологий интегрированной логистической поддержки.

Постоянно возрастающая потребность энергоносителей привела к росту объемов добываемой нефти, поэтому возникает необходимость в использовании автоматизированных технологий в ее добыче, в разработке новых устройств, в совершенствовании конструкции насосного оборудования и электроприводов нового поколения для бесштанговых электронасосных агрегатов. В статье рассматривается возможность использования нового поколения нефтяного оборудования - погружного бесштангового электронасосного агрегата, который взаимодействует с цифровым программным управлением. Таким образом, решается проблема с клиновидным износом труб и стержней на станках-качалках. Цель исследования: исследовать возможности повышения рентабельности малодебитных скважин добычи нефти путем применения цилиндрического линейного вентильного двигателя в составе нефтедобывающего агрегата. Методы: по результатам сравнительного анализа станка-качалки с плунжерным штанговым насосом и погружного бесштангового электронасосного агрегата произвести расчет цилиндрического линейного вентильного двигателя в программной среде MAthCAD, используя классические методы электромагнитных расчетов. Результаты: анализ результатов исследований подтвердил целесообразность применения на практике альтернативного бесштангового способа добычи нефти из малодебитных скважин вместо известных станков-качалок. Также подтверждена обоснованность применения в составе такого агрегата цилиндрического линейного вентильного двигателя. Предложенный способ решил бы проблемы с износом труб и штанг, а также с загрязнением окружающей среды. Практическая значимость: погружной бесштанговый электронасосный агрегат имеет меньшие габаритные и установочные размеры, повышает результативность, поэтому такой агрегат дает возможность весьма эффективно добывать нефть не только из обычных, но и из малодебитных, глубоких, наклонных, горизонтальных скважин, а также на отмелях и морских нефтепромыслах.