Електротехніка та електроенергетика - 2018, №3
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27325
Browse
Recent Submissions
Item Нечітке моделювання ймовірності відмови апаратів для захисту від перенапруг(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Доморощин, С. В.; Сахно, Олександр Анатолійович; Domoroshchyn, S. V.; Sakhno, O. A.UK: 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 u1088 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. EN: Purpose. 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.Item Вартісно-цільові аспекти моніторингу рівнів електроспоживання на підприємствах залізорудної галузі Криворізького регіону(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Сінчук, І. О.; Sinchuk, I. O.UK: Мета роботи. Провести вартісно-цільовий аналіз в складі моніторингу рівнів електроспоживання та розробити рекомендації щодо раціональної стратегії споживання електричної енергії гірничих підприємств з підземними видами видобутку залізорудної сировини. Методи дослідження. Дослідження засноване на використанні законів, закономірностей і категоріальному апарату. У процесі наукового дослідження використовувалися загальнонаукові методи дослідження (порівняння, узагальнення, метод аналогій, структурний аналіз і синтез), прийоми логікотеоретичного аналізу, спеціальні економіко - математичні методи. Отримані результати. Проаналізовано показники споживання електроенергії на залізорудних підприємствах Криворізького регіону. Проведено порівняльний аналіз запланованого та фактичного рівня споживання електроенергії. Виділено трендові складові показників споживання електроенергії на залізорудних підприємствах Криворізького регіону. Визначено динаміку структурної трансформації питомої вартості електричної енергії виробництва на залізорудних підприємствах Криворізького регіону. Наукова новизна. При формуванні вартісно-цільової складової моніторингу рівнів електроспоживання запропоновано використовувати індексну методологію в сукупності з трендовими моделями, що дозволить визначати прогноз споживання електроенергії та реалізувати раціональне управління електроспоживанням. Означена індексна система структурної трансформації питомої вартості електричної енергії виробництва на гірничорудних підприємствах Криворізького регіону. Практична цінність. Проведений в динаміці аналіз структурної трансформації питомої вартості електроспоживання підприємств залізорудної галузі Криворізького регіону. Визначено систему індексів питомої вартості споживання електроенергії: індекс середньої питомої вартості електроспоживання змінного складу; індекс питомої вартості електроспоживання фіксованого складу; індекс середньої питомої вартості електроспоживання структурних зрушень. Виділено і проаналізовано детерміновану компоненту часового ряду споживання електроенергії для залізорудних підприємств Криворізького регіону. Отримані трендові моделі дають підстави для визначення прогнозу рівнів споживання електроенергії з відповідним рівнем достовірності. Означено показники рівнів споживання електроенергії, які забезпечать формування інформаційно-аналітичного складової відповідного моніторингу. Проведені дослідження дозволяють сформувати стратегію споживання електроенергії на підприємствах залізорудної промисловості Криворізького регіону. Проблеми, висвітлені в роботі, тісно пов’язані з науковими та практичними завданнями щодо раціонального використання та розподілу наявних енергетичних ресурсів. EN: Purpose. Conduct a cost-target analysis as part of monitoring electricity consumption levels and develop recommendations for a rational strategy for consuming electricity from mining enterprises with underground mining of iron ore. Methodology. The study is based on the use of laws, regularities and categorical apparatus. In the process of scientific research, general scientific methods of research (comparison, generalization, analogy method, structural analysis and synthesis), methods of logical-theoretical analysis, special economic-mathematical methods were used. Findings. The indicators of electricity consumption at iron ore enterprises of the Krivoy Rog region are analyzed. A comparative analysis of the planned and actual energy consumption is carried out. The trend components of electricity consumption indicators at iron ore enterprises of the Krivoy Rog region are highlighted. Dynamics of structural transformation of unit cost of electric energy production at iron ore enterprises of the Krivoy Rog region is determined. Originality. When forming the cost-target component of monitoring the energy consumption levels, it is suggested to use the index methodology in combination with trend models, which will allow to determine the forecast of electricity consumption and realize rational management of power consumption. An index system of structural transformation of the unit cost of electric energy production at mining enterprises of the Krivoy Rog region is proposed. Practical value. Dynamics analysis of the structural transformation of the unit cost of electric power consumption of iron ore enterprises of the Krivoy Rog region is carried out. The system of indices of the unit cost of electricity consumption is defined: the index of the average unit cost of electricity consumption of variable composition; index of unit cost of power consumption of fixed composition; the index of the average unit cost of power consumption of structural shifts. The deterministic component of the time series of electricity consumption for the iron ore enterprises of the Krivoy Rog region was singled out and analyzed. The obtained trend models give grounds for determining the forecast of electricity consumption levels with an appropriate level of reliability. The indicators of electricity consumption levels provide the formation of an information-analytical component of the relevant monitoring. The carried out researches allow to formulate the strategy of electricity consumption at the enterprises of iron ore industry of the Krivoy Rog region. The problems highlighted in the article are closely related to the scientific and practical tasks of rational use and distribution of available energy resources.Item Системні вимоги до ефективності гідроелектростанцій(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Радченко, В. В.; Radchenko, V. V.UK: 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. EN: Purpose. 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.Item Розподіл потужності вольтододавчого трансформатора силового активного фільтру при регулюванні коефіціента нелінійних спотворень напруги(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Бондаренко, С. С.; Бялобржеський, О. В.; Bondarenko, S. S.; Bialobrzheskyi, О. V.UK: 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. EN: Purpose. 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.Item Topological reversible model of three-phase five-limb transformer(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Zirka, S. E.; Moroz, Y. I.; Arturi, C. M.; Elovaara, J.; Lahtinen, M.; Зірка, С. Е.; Мороз, Ю. І.; Артурі, Ц. М.; Еловаара, Я.; Лахтінен, М.EN: Purpose. 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 threephase, 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. UK: 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 u1087 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.