Оперативное управление в электроэнергетике

№ 3, 2015г.

ОБНОВЛЕННАЯ ЛИНЕЙКА КОНТРОЛЛЕРОВ MACHINESTRUXURE ОТ SCHNEIDER ELECTRIC

УДК 622:647.2:681.5

Тарасов Е., эксперт по MachineStruxure-решениям;

Косоруков Д., эксперт по MachineStruxure-решениям,

компания Schneider Electric, г. Москва

В данной статье рассмотрены функциональные возможности нового поколения контроллеров MachineStruxure, преимуществами использования которых являются удобство и легкость построения высокопроизводительных и комплектных систем автоматизации в минимальные сроки при оптимальном ценообразовании, а также возможность повышения производи- тельности и функционала уже существующих систем управления.

Ключевые слова: реле Zelio Logic, многоядерные ПЛК, Zelio Soft.

UPDATED SERIES OF THE CONTROLLERS MACHINESTRUXURE EX SCHNEIDER ELECTRIC

Tarasov E., expert on MachineStruxure-solutions;

Kosorukov D., expert on MachineStruxure-solutions, company Schneider Electric, Moscow

The article reviews functional capabilities of the new generation of MachineStruxure controllers, featuring advantages of convenience and simplicity of erecting highly efficient and integrated automation systems in the shortest possible time and optimum pricing, as well as possibility to enhance efficiency and functionality of existing control systems.

Key words: relay Zelio Logic, multi-PLC, Zelio Soft.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

УДК 621.865:622(06)

Круглова Т.Н., канд. техн. наук, доцент кафедры «Мехатроника и гидропневмоавтоматика»;

Коваленко В.С., Литвин Д.А., студенты,

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова,

г. Новочеркасск, Ростовская обл.

Предложен метод интеллектуального многопараметрического диагностирования технического состояния высоковольтного электрооборудования, включающий оценку технического состояния и поиск возникших неисправностей. Для реализации метода использован аппарат нечеткой логики. Экспериментальные исследования показали его высокую точность и эффективность.

Ключевые слова: метод интеллектуального диагностирования, многопараметрическое диагностирование, нечеткая логика, модель оценки технического состояния, модель поиска неисправностей.

INTELLECTUAL MULTI-PARAMETERS DIAGNOSTICS OF HIGH VOLTAGE EQUIPMENT

Kruglova T.N., Ph.D. of technical sciences, associate professor, chair «Mechatronics and hydraulic and pneumatic control systems»;

Kovalenko V.S. student;

Litvin D.A., student, South Russian state polytechnic university (NPI) after M.I. Platov, city of Novocherkassk, Rostov region

The method of intellectual multi-parameters diagnostics of high voltage electric equipment status is proposed; it includes assessment of technical condition and search for emerged failures. In order to implement the method, fuzzy logic concept was used. Experimental researches revealed its high accuracy and efficiency.

Key words: method of intellectual diagnostics, multi-parameters diagnostics, fuzzy logic, technical status assessment model, failure search model.

ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ВАКУУМНЫХ РАЗРЯДНИКОВ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕЗИСТИВНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ

УДК 621.316.92

Качесов В.Е., д-р техн. наук, профессор, вед. специалист, ООО НПП «ЭНЕРГОКОНСАЛТ»;

Петухов А.Е., магистр техники и электрофизики высоких напряжений, инженер, ЗАО «СиЭСП»;

Финашин Р.А., магистрант, кафедра техники и электрофизики высоких напряжений,

Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск

Высокоомное резистивное заземление нейтрали распределительных сетей с постоянным подключением резистора к контуру заземления подстанции/станции обладает рядом недостатков, обусловленных увеличением установившегося тока замыкания на землю. Эти недостатки устраняются посредством применения импульсно-резистивного заземления.В качестве силового ключа, соединяющего заземляющий резистор с «землей», может выступать управляемый вакуумный разрядник (РВУ). Исследования, выполненные на РВУ с малым разрядным током (lp), показали, что инициирование основного разряда при токах менее lp < 50 А маловероятно. Это ограничивает применение современных РВУ в распределительных сетях с малыми токами замыкания на землю. Сформированы основные технические требования к РВУ, которые могут применяться в качестве ключей, заземляющих резисторы в сетях 6–10 кВ.

Ключевые слова: распределительная сеть, управляемый вакуумный разрядник, заземляющий резистор, разряд, ток замыкания на землю.

RESEARCH OF CONTROLLED VACUUM DISCHARGES FOR PULSE RESISTIVE NEUTRAL GROUNDING

Kachesov V.E., Dr. habil. of technical sciences, professor, leading expert, NPP «ENERGOCONSULT» Ltd.;

Petukhov A.E., magister of engineering and electro-physics of high voltages, engineer, JSC «SiESP»;

Finashin R.A., master’s-degree student of the Department of High voltage engineering and electrophysics,

Novosibirsk State Technical University, city of Novosibirsk

High-resistivity neutral grounding is distributing networks with permanent resistor connection to grounding circuit of sub-station/station features a number of drawbacks due to increasing steady-state ground current. These drawbacks are eliminated by use of pulse-resistive grounding. The controlled vacuum discharger (CVD) can act as power key, connecting grounding resistor with the earth. The researches, conducted at CVD with low discharge current (lp) revealed that initiating maim discharge at the currents of lp<50 is of low probability. That limits use of modern CVD in distribution networks with low grounding currents. The main technical requirements on CVD which can be used as the keys grounding resistors in networks of 6-10 kV, have been formulated.

Key words: distribution network, controlled vacuum discharger, grounding resistor, discharge, grounding current.

МОДЕЛЬ ОБМОТКИ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА С БЕСКОНЕЧНЫМ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ФЕРРОМАГНИТНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

УДК 621.314.2

Вахнина В.В., д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой;

Кузнецов В.Н., канд. техн. наук, доцент, кафедра «Электроснабжение и электротехника», Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти, Самарская обл.

В статье исследованы процессы насыщения магнитной системы силовых трансформаторов, входящих в электроэнергетические системы, при одновременном намагничивании переменным и постоянным магнитными полями. Задача расчета электромагнитных процессов, протекающих в магнитной системе силового трансформатора, рассмотрена на модели обмотки силового трансформатора с бесконечным цилиндрическим ферромагнитным сердечником и сводится к определению зависимости индуктивности обмотки от протекающего по ней тока намагничивания. Для нахождения решений для векторного потенциала моделирование обмотки выполнено в виде ленты с круговым поверхностным током. В результате выполненного моделирования получено, что при одновременном намагничивании ферромагнитного сердечника переменным и постоянным магнитными полями происходит смещение рабочей точки в область насыщения на кривой намагничивания. Магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника нелинейно уменьшается. Индуктивность обмотки, по которой протекает ток намагничивания, уменьшается, и ее изменение носит нелинейный характер. Нелинейность зависимости обусловлена магнитными характеристиками материала сердечника. Полученные результаты позволяют исследовать процессы насыщения магнитной системы силового трансформатора, когда по его заземленным обмоткам одновременно протекают переменный и постоянный токи, вызванные природными воздействиями: грозовой или сейсмической активностью, возмущениями космической погоды.

Ключевые слова: силовой трансформатор, ферромагнитный сердечник, ток намагничивания, математическая модель, электроэнергетическая система, магнитное поле, индуктивность обмотки.

THE MODEL OF POWER TRANSFORMER WINDING WITH INFINITE CYLINDRICAL FERRO-MAGNETIC CORE

Vakhnina V.V., Dr. habil. of technical sciences, associate professor, head of the chair;

Kuznetsov V.N., Ph.D. of technical sciences, associate professor, chair «Electric power supply and electric equipment»

Togliatty state university, city of Togliatty

The article presents research of power transformers magnetic system saturation processes, which are integrated into electric energy systems, with simultaneous magnetising by alternate and direct magnetic fields. The task of computing electro-magnetic processes, happening in power transformer magnetic system, is reviewed on the model of power transformer winding with infinite cylindrical ferromagnetic core and is deduced to determining dependence of the winding induction from magnetising current in the winding.

Key words: power transformer; ferro-magnetic core; magnetising current; mathematics model; electro-energy system; magnetic field; winding induction.

СНИЖЕНИЕ СУММАРНЫХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ШИРОКОГО ИННОВАЦИОННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

УДК 621.321

Казанцев А.А., аспирант;
Инаходова Л.М.,
канд. техн. наук, доцент,

Самарский государственный технический университет, г. Самара

Излагается описание зарубежного опыта эксплуатации, конструкционные особенности трансформаторов с аморфным магнитопроводом. Представлено технико-экономическое обоснование их использования в распределительных сетях РФ. Приведены результаты моделирования замены традиционных трансформаторов на трансформаторы с сердечником из аморфной стали.

Ключевые слова: аморфные трансформаторы, аморфный сплав, энергосбережение, магнитопровод.

REDUCING TOTAL LOSSES OF ELECTRIC POWER AND ENERGY ON THE BASIS IF COMMONLY USED INNOVATIVE ELECTRIC EQUIPMENT

Kazantsev A.A., postgraduate;

Inakhodova L.M., Ph.D. of technical sciences, associate professor,

Samara State Technical University, city of Samara

The article provides description of foreign expertise in operation, design features of the transformers with amorphous magnetic core. The feasibility research is provided on use of the equipment in distributing networks in the RF. The results of simulating change of traditional transformers with the ones with amorphous steel core are provided.

Key words: amorphous transformers, amorphous alloy, power savings, magnetic core.

АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ СИНХРОННЫМ ГЕНЕРАТОРОМ В РЕЖИМЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БИФУРКАЦИИ

УДК 62-523.2

Поляхов Н.Д., д-р техн. наук, профессор;

Ха Ань Туан, аспирант, инженер технических наук,

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет, г. Санкт-Петербург

В синхронных генераторах возможна хаотичность в виде бифуркационных состояний, из-за которой происходит явление изменения качественной динамики синхронных генераторов при малом изменении параметров. Стандартные регуляторы (линейные, оптимальные и им подобные) не дают положительного эффекта в борьбе с хаотическими процессами. В статье решается задача управления синхронным генератором в режиме возникновения бифуркации на основе алгоритма адаптивного управления. Для решения подобных задач в общем виде методом функций Ляпунова синтезирован алгоритм безынерционной адаптации по схеме с настраиваемой моделью. Системы регулирования возбуждения синхронного генератора с

безынерционной адаптацией показывают способность ограничения размера странного аттрактора в режиме возникновения бифуркации и даже его полного подавления. Исследование в среде Simulink Toolbox переходных процессов синхронного генератора показало существенное улучшение динамических характеристик синхронного генератора. Результаты исследования расширяют знания о применении адаптивного управления такими техническими объектами с неопределенностью, как синхронные генераторы, работающие на энергосистему. Предложенный алгоритм безынерционной адаптации отличается простотой построения и легко интегрируется в систему возбуждения. Эффективен в управлении мощными и автономными электрогенераторами, электромеханическими системами, а также другими техническими объектами с нелинейной динамикой.

Ключевые слова: неопределенность описания технического объекта, динамические процессы, бифуркационные состояния, безынерционное адаптивное управление, метод функций Ляпунова, схема адаптивной системы с настраиваемой моделью, система возбуждения синхронного генератора, работающего на энергосистему, точка бифуркации, управление синхронным генератором, адаптивное управление, ограничение хаотичности.

ADAPTABLE CONTROL OVER SYNCRONOUS GENERATOR IN THE MODE OF BIFURCATION APPEARING

Poliakhov N.D., Dr. habil. of technical sciences, professor;

Ha An Tuan, postgraduate, engineer of technical sciences;

St. Petersburg state electric engineering university, St. Petersburg

Chaotic state can happen in synchronous generators, in the form of bifurcation conditions, leading to the occurrence of changing quality dynamics of synchronous generators at minor parameters changing. The standard regulators (linear, optimum and the similar) do not provide positive result in fighting chaotic processes. The article reviews the task of controlling synchronous generator in bifurcation appearance mode on the basis of adaptive control algorithm. The algorithm of zero lag adaptation as per adjustable model scheme has been synthesised in general form by means of Liapunov functions, in order to resolve the tasks of this kind. The systems of synchronous generator agitation control with zero lag adaptation reveal capability to limit the size of strange attractor in the mode of bifurcation appearance, up to its full suppression.

Key words: uncertainty of technical object description; dynamic processes; bifurcation conditions; zero lag control; Liapunov functions method; scheme of adaptive system with adjustable model; agitation system of synchronous generator working for energy system; bifurcation point; synchronous generator control; adaptive control; limiting chaotic state.

Адаптивное управление синхронным генератором в режиме возникновения бифуркации

В синхронных генераторах возможна хаотичность в виде бифуркационных состояний, из-за которой происходит явление изменения качественной динамики синхронных генераторов при малом изменении параметров. Стандартные регуляторы (линейные, оптимальные и им подобные) не дают положительного эффекта в борьбе с хаотическими процессами. В статье решается задача управления синхронным генератором в режиме возникновения бифуркации на основе алгоритма адаптивного управления. Для решения подобных задач в общем виде методом функций Ляпунова синтезирован алгоритм безынерционной адаптации по схеме с настраиваемой моделью. Системы регулирования возбуждения синхронного генератора с безынерционной адаптацией показывают способность ограничения размера странного аттрактора в режиме возникновения бифуркации и даже его полного подавления. Исследование в среде Simulink Toolbox переходных процессов синхронного генератора показало существенное улучшение динамических характеристик синхронного генератора. Результаты исследования расширяют знания о применении адаптивного управления такими техническими объектами с неопределенностью, как синхронные генераторы, работающие на энергосистему. Предложенный алгоритм безынерционной адаптации отличается простотой построения и легко интегрируется в систему возбуждения. Эффективен в управлении мощными и автономными электрогенераторами, электромеханическими системами, а также другими техническими объектами с нелинейной динамикой.

Авторы: Поляхов Н.Д, Ха Ань Туа, Poliakhov N.D, St. Petersburg state electric engineering universit, Ha An Tua

Снижение суммарных потерь электрической мощности и энергии на основе широкого инновационного электрооборудования

Излагается описание зарубежного опыта эксплуатации, конструкционные особенности трансформаторов с аморфным магнитопроводом. Представлено технико-экономическое обоснование их использования в распределительных сетях РФ. Приведены результаты моделирования замены традиционных трансформаторов на трансформаторы с сердечником из аморфной стали.

Авторы: Казанцев А.А, Инаходова Л. М

Модель обмотки силового трансформатора с бесконечным цилиндрическим ферромагнитным сердечником

В статье исследованы процессы насыщения магнитной системы силовых трансформаторов, входящих в электроэнергетические системы, при одновременном намагничивании переменным и постоянным магнитными полями. Задача расчета электромагнитных процессов, протекающих в магнитной системе силового трансформатора, рассмотрена на модели обмотки силового трансформатора с бесконечным цилиндрическим ферромагнитным сердечником и сводится к определению зависимости индуктивности обмотки от протекающего по ней тока намагничивания. Для нахождения решений для векторного потенциала моделирование обмотки выполнено в виде ленты с круговым поверхностным током. В результате выполненного моделирования получено, что при одновременном намагничивании ферромагнитного сердечника переменным и постоянным магнитными полями происходит смещение рабочей точки в область насыщения на кривой намагничивания. Магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника нелинейно уменьшается. Индуктивность обмотки, по которой протекает ток намагничивания, уменьшается, и ее изменение носит нелинейный характер. Нелинейность зависимости обусловлена магнитными характеристиками материала сердечника. Полученные результаты позволяют исследовать процессы насыщения магнитной системы силового трансформатора, когда по его заземленным обмоткам одновременно протекают переменный и постоянный токи, вызванные природными воздействиями: грозовой или сейсмической активностью, возмущениями космической погоды.

Авторы: Вахнина В.В, Кузнецов В.Н

Исследование управляемых вакуумных разрядников для импульсного резистивного заземления нейтрали

Высокоомное резистивное заземление нейтрали распределительных сетей с постоянным подключением резистора к контуру заземления подстанции/станции обладает рядом недостатков, обусловленных увеличением установившегося тока замыкания на землю. Эти недостатки устраняются посредством применения импульсно-резистивного заземления. В качестве силового ключа, соединяющего заземляющий резистор с «землей», может выступать управляемый вакуумный разрядник (РВУ). Исследования, выполненные на РВУ с малым разрядным током (lp), показали, что инициирование основного разряда при токах менее l p < 50 А маловероятно. Это ограничивает применение современных РВУ в распределительных сетях с малыми токами замыкания на землю. Сформированы основные технические требования к РВУ, которые могут применяться в качестве ключей, заземляющих резисторы в сетях 6–10 кВ.

Авторы: Качесов В.Е, Петухов А.Е, Финашин Р.А

Интеллектуальное многопараметрическое диагностирование высоковольтного электрооборудования

Предложен метод интеллектуального многопараметрического диагностирования технического состояния высоковольтного электрооборудования, включающий оценку технического состояния и поиск возникших неисправностей. Для реализации метода использован аппарат нечеткой логики. Экспериментальные исследования показали его высокую точность и эффективность.

Авторы: Круглова Т.Н, Коваленко В.С, Литвин Д.А, Kovalenko V.S. studen