Academic literature on the topic 'Локальна система електропостачання'

Актуальність теми дослідження. Залізорудні підприємства є одними з найбільших споживачів паливно- енергетичних ресурсів України. Водночас аналіз розподілу потоків споживання електроенергії свідчить, що велика частка електричної енергії припадає саме на локальні енергетичні об’єкти, що зумовлює загалом актуальність вивчення питання особливостей прогнозування електроспоживання з мережі в умовах підприємств та актуальності застосування при цьому комбінованого підходу, особливо при впровадженні у структуру електропостачання цих підприємств розосередженої генерації. Постановка проблеми. Проблемою, висвітленою в цій роботі, є синтез особливостей прогнозування електроспоживання підприємств при впроваджені до системи їх електропостачання розосередженої генерації. Аналіз останніх досліджень і публікацій. У попередніх дослідженнях автори обґрунтували позитивний ефект від впровадження джерел розосередженої генерації в умовах промислових підприємств, а саме модульність, надійність, місцеве керування, зменшення негативного впливу на екологію та малий пусковий період. Ці об’єкти, а це в масштабах України сотні гектарів, за всіма своїми параметрами можуть і повинні стати полігоном для розміщення комплексів джерел розосередженої генерації, які, по суті, повинні стати міні- або мікроелектростанціями у структурі систем електропостачання підприємств України, у тому числі залізорудних підприємств. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. В умовах залізорудного підприємства, яке має дуже складну та розгалужену структуру, а технологічні процеси дуже складні й залежать від багатьох факторів, прогнозування є важким і складним завданням, за умови одержання похибки прогнозу, яка б не перевищувала 4 %. Тому в умовах залізорудного підприємства доцільно використання для одержання прогнозу електроспоживання штучних нейронних мереж, які передбачають наявність суттєвих зв’язків між окремими факторами. Постановка завдання. Таким чином, актуальним науково-практичним завданням є дослідження особливостей та механізму прогнозування електроспоживання залізорудних підприємств при використанні джерел розосередженої генерації у складі комплексу їх електропостачання. Виклад основного матеріалу. У результаті аналізу можливості впровадження розосередженої генерації у складі енергетичних систем залізорудних підприємств було виявлено, що джерела розосередженої генерації впливають на розподільні мережі цих підприємств та перетворюють їх на активні елементи. Це призводить до необхідності внесення змін у прийнятті стратегії управління розподільними мережами підприємства та планування структури і режимів локальних енергетичних систем. У статті запропоновано використання штучних нейронних мереж для прогнозування електроспоживання електричної енергії, особливо при впровадженні джерел розосередженої генерації по комплексу електропостачання. За допомогою програми «Statistica» було побудовано графіки електроспоживання із загальної мережі ПАТ Полтавський ГОК з використанням нейронних мереж. Результат прогнозування у порівнянні з реальними даними має незначне відхилення, що є допустимим. Висновки відповідно до статті. Для прогнозування, з достатнім рівнем ймовірності, електроенергоспоживання залізорудними підприємствами необхідно вирішити багатокритеріальну задачу з обов'язковим попереднім визначенням усіх факторів, що впливають та визначають рівні енергоспоживання конкретного підприємства. Застосування нейронних мереж у системах прогнозування електроенергетичних параметрів джерел розосередженої генерації дозволить забезпечити багатофакторне прогнозування, що дасть змогу покращити прогнозованість згенерованої електроенергії розосередженою генерацією в часі, в умовах залізорудних підприємств.

Дедалі частіше в літературі зустрічаються поняття локальних електричних мереж або microgrid. Сучасні локальні електричні системи (ЛЕС) України є складовою частиною розподільних електричних мереж енергопостачальних компаній. Локальна електрична мережа являться розподільною електричною мережею або її частиною, в якій в якості джерел енергії використовуються джерела розосередженого генерування, що використовують нетрадиційні та відновлювальні джерела енергії. Дослідженням показників якості електричної енергії в ЛЕС присвячені роботи як багатьох вітчизняних, так і іноземних вчених. Всі вони акцентують увагу на тому, що напруга у вузлах мережі з ВДЕ під час експлуатації може бути меншою або більшою граничних допустимих значень. Так само гармонійні складові струмів і напруг – можуть мати понаднормовані відхилення. Відомо, що в електричних мережах 3–35 кВ з ізольованою нейтраллю відбуваються процеси, які негативно позначаються на роботі електромагнітних пристроїв. Наприклад, середній термін служби трансформаторів напруги (ТН) часто не перевищує 3–5 років. До причин, які викликають пошкодження електрообладнання, можна віднести ферорезонансні перенапруги, комутаційні перенапруги, перехідні процеси, зміщення нейтралі, наявність постійної складової магнітного потоку в ТН при автоколивальних процесах в мережі. Значна кількість пошкоджень обладнання в мережах з ізольованою нейтраллю викликана ферорезонансом. Це явище викликає перенапруги або надструми, на вплив яких обладнання не розраховане і від яких воно не захищене. Крім того, ферорезонанс виникає частіше, ніж інші види впливів. Він особливо небезпечний тим, що може тривати довго. Показано, що підвищення надійності енергетичного обладнання є засобом підвищення надійності електропостачання споживачів. Це потребує розбудову та розвиток гібридних мереж з одночасним забезпеченням реконструкції і модернізації вже існуючого електроенергетичного устаткування ОЕС України та використання в його структурі відповідних засобів контролю основних контрольно-діагностичних параметрів.

Розроблено закони координатно-параметричного поліоптимального керування перехідними та усталеними режимами експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. За допомогою системного підходу магістральний нафтопровід представлено як складний ієрархічний електрогідравлічний комплекс, який містить електричну та гідравлічну підсистеми. Поєднано поліоптимальне керування усталеними та динамічними режимами роботи ієрархічної електрогідравлічної системи. Встановлено, що режими роботи нафтоперекачувальних станцій України відрізняються від номінальних і потребують розроблення та реалізації алгоритмів оптимального керування. Визначено критерії глобальної оптимізації верхнього рівня та локальної оптимізації нижнього рівня ієрархічної системи експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. Встановлено, що ці критерії взаємозв'язані та мають суперечливий характер. Розроблено закони дискретно-неперервного керування збудженням синхронного електродвигуна. За допомогою регулятора змінної структури реалізовано алгоритми координатно-параметричного поліоптимального керування, що дало змогу підвищити стійкість та ефективність роботи електродвигуна та насоса з одночасним збереженням необхідної якості електропостачання та нафтоперекачування. Вимоги до характеристик регулятора сформовано на підставі отриманих законів керування. Вперше виконано комплексне дослідження роботи ієрархічної електрогідравлічної системи, що дало змогу поєднати закони поліоптимального керування усталеними та динамічними режимами електроприводних насосних агрегатів. Розроблено функціональну схему автоматичного регулятора для реалізації координатно-параметричного керування режимами експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. Розв'язок оптимізаційної задачі керування перехідними режимами електрогідравлічного комплексу дає змогу за незначного збільшення часу перехідного процесу досягти розширення результуючої області стійкості насосного агрегату. Підвищення стійкості зумовлено реалізацією алгоритмів локально-оптимального керування, вибір яких здійснюється за допомогою запропонованого координатно-параметричного керування.

Актуальність теми дослідження. Одним з альтернативних рішень питання другого незалежного джерела живлення електроспоживачів можуть бути використані джерела розосередженої генерації, розташованої на території підприємства, з метою електропостачання відповідальних електроприймачів у аварійних ситуаціях та в інших псевдоаварійних режимах роботи, з метою зменшення витрат за спожиту електроенергію та підвищення рівня надійності електропостачання. Водночас аналіз розподілу потоків споживання електроенергії свідчить, що велика частка електричної енергії припадає саме на локальні енергетичні об’єкти. Це обумовлює загалом актуальність ви-вчення питання особливостей прогнозування електроспоживання з мережі в умовах підприємств та актуальності застосування при цьому комбінованого підходу, особливо при впровадженні в структуру електропостачання цих підприємств розосередженої генерації. Постановка проблеми. Проблемою цієї роботи є питання підвищення енергоефективності гірничорудних підприємств. До того ж досвід показує, що попри недовантаження електричних потужностей, збитки від аварійних перерв енергозабезпечення з кожним роком зростають.Аналіз останніх досліджень і публікацій. У попередніх авторських дослідженнях було обґрунтовано необхідність оптимізації режимів роботи електричного обладнання гірничорудних підприємств у разі застосування розосередженої генерації. За критеріями економічності та ефективності передбачається формування ефективних режимів в умовах постійного зростання навантаження електроспоживачів та збільшення реальної складової спожитої електричної енергії (ЕЕ), згенерованої при використанні розосередженої генерації. Для досягнення максимального економічного ефекту при застосуванні розосередженої генерації в умовах гірничорудних підприємств, систем керування навантаженням та акумулюючого обладнання, особливо важливим є організація планування електроспоживання, оперативного й оптимального вибору режимів генерації електричної енергії, розосередженої генерації та оперативного керування режимами роботи енергетичного обладнання, яке використовується для забезпечення ефективного й безперебійного функціонування обладнання електроспоживачів гірничорудних підприємств, з метою здешевлення видобування залізорудної сировини, в умовах узгодження режимів роботи джерел генерації гірничорудних підприємств і зовнішньої електромережі.Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Враховуючи складність технологічного процесу та специфіку функціонування гірничих підприємств, актуальним науково-практичним завданням є розробка методу оптимізації режимів роботи енергетичного обладнання залізорудних підприємств при впровадженні в структуру електропостачання цих підприємств розосередженої генерації. Постановка завдання. Таким чином, актуальним науково-практичним завданням є синтез методу оптимізації режимів роботи енергетичного обладнання залізорудних підприємств при впровадженні в структуру їх електропостачання розосередженої генерації. Це дозволить ефективно впроваджувати джерела розосередженої генерації в структури електропостачання гірничорудних підприємств.Виклад основного матеріалу. Враховуючи те, що на підприємствах актуальним є впровадження в загальну структуру систем електроживлення розосередженої генерації, запропоновано впровадження відновлюваних джерел енергії. Між тим, що не менш важливо, досвід показує, що незважаючи на недовантаження електричних потужностей, збитки від аварійних перерв енергозабезпечення з кожним роком зростають. Кожний параметр загальної оптимізації вибору режимів роботи енергетичного обладнання гірничорудних підприємств має різний ступінь впливу. Тому для вироблення оптимальних режимів роботи джерел розосередженої генерації в умовах гірничорудних підприємств за критеріями економічності та ефективності, пропонуємо використати запропоновану цільову функцію. Висновки відповідно до статті. На гірничорудних підприємствах актуальним та можливим є впровадження в загальну структуру систем електроживлення розосередженої генерації на базі відновлюваних джерел енергії. Водночас з метою достатньо енергоефективного використання таких мініелектростанцій у структурах систем електроживлення необхідно ґрунтовно аналізувати питання, пов’язані з режимами роботи енергетичного обладнання цих підприємств. Запропонований метод дозволяє оптимізувати роботу енергетичного обладнання гірничорудних підприємств при впровадженні до структури їх електропостачання розосередженої генерації.

У дисертаційній роботі здійснено комплексний аналіз особливостей функціонування ЛСЕП з врахуванням сучасних вимог концепції Smart Grid та виконано співставний аналіз методів оцінки обмінних процесів у ЛСЕП з джерелами РГ. На основі експертного аналізу виділено основні проблеми роботи ЛСЕП у вітчизняних системах електропостачання та енергозабезпечення. Розширено відому систему ПЯЕ для адекватного оцінювання рівнів ЕМС в ЛСЕП з дотриманням вимог концепції Smart Grid та оцінювання рівнів перетоків енергії на основі відомих показників. Розроблено та апробовано спеціалізований програмний модуль та нормативно-методичне забезпечення розширеного енергетичного аудиту з використанням обмінної потужності, яке дає змогу: визначити обмінну потужність та частку взаємного впливу в довільному перетині ЛСЕП з врахуванням особливостей їх конфігурації, режимів роботи окремих елементів та ЛСЕП в цілому; отримати інформацію про обмінні процеси в ЛСЕП з різним рівнем інформаційного забезпечення; адекватно враховувати особливості протікання режимів у ЛЕС, зокрема, двонаправленість потоків електроенергії та визначити реальний їх розподіл в елементах ЛСЕП.
In the dissertation the complex analysis of the peculiarities of functioning of local power supply systems (LPSS) is carried out taking into account the modern requirements of the Smart Grid concept and the comparative analysis of methods of estimation of exchange processes in LPSS with dispersed energy sources is performed. The need to extend the known LPSS system to adequately assess the EMC levels in the LPSS with the requirements of the Smart Grid concept and to estimate the energy flow rates using known indicators is justified. The analysis of exchange processes of LPSS under the influence of different types of impulse disturbances and sources of non-sinusoidal voltage and current caused by the peculiarities of modes of operation of both individual elements and the system as a whole for single and three-phase cross sections of LPSS is carried out. New relationships were obtained to evaluate the effect of non-sinusoidality and to take into account the ripple coefficients on the nature of the exchange processes. The analysis of the exchange processes in LPSS has been carried out taking into account the real characteristics of the elements with electromagnetic bonds (transformers, reactors, transmission lines, etc.) and new relationships have been obtained, which link the exchange power and the coefficients of magnetic coupling for one and three-phase LPSS operating in both sinusoidal and non-sinusoidal modes, as well as in symmetric and asymmetric modes. Regulatory and methodological support of the expanded energy audit with the use of exchange power was developed and tested. Regulatory and methodological support was used: for conducting an expanded energy audit at the enterprise of СE «Vasylkiv Leather Company» (Vasylkiv, Kyiv region); analysis of parallel operation of standby power supply systems both separately and in combination with the network used for powering server equipment of PLC «Prostonet»; was the basis for the course of lectures on discipline "Electrical Engineering Complexes", which will be taught in 2019 at Vasylkivsky College of NAU. A specialized software module and regulatory and methodological support for the extended energy audit using exchange power have been developed and tested. The proposed regulatory and methodological support makes it possible to: determine the exchange power and the proportion of mutual influence in an arbitrary intersection of LPSS, taking into account the peculiarities of their configuration, modes of operation of individual elements and LPSS as a whole; to obtain information on exchange processes in the LPSS with different levels of information support; to adequately take into account the peculiarities of the flow of modes in the LPSS, in particular, the bidirectionality of electricity flows and to determine their real distribution in the elements of LPSS.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена розвитку методів визначення часткової участі суб'єктів розподілу і споживання електричної енергії (ЕЕ) в відповідальності за порушення якості електроенергії (ЯЕ) шляхом їх доповнення методами, які можна використовувати в локальних засобах обліку, а також розробці методу визначення часткової участі суб'єктів за показниками коливання напруги (КН). Аналіз методів детермінованого визначення часткової участі суб'єктів в відповідальності за порушення ЯЕ показав, що існують розроблені методи і методики по: симетрії напруги, синусоїдальності кривої напруги, сталому відхиленню напруги. У той же час відомі розробки в повному обсязі не вирішують завдання експлуатації електричних мереж і не охоплюють всі показники якості електроенергії (ПЯЕ), властиві тривалим відхиленням характеристик напруги від номінальних значень. Потрібно вирішити завдання побудови локального пристрою для визначення часткової участі споживачів у спотворенні симетрії, а також розробити методику визначенням відповідальності суб'єктів за порушення вимог до ЯЕ за показниками КН. Розроблено метод визначення місця розташування джерела КН в системі електропостачання. Отримав розвиток метод аналізу кривої напруги стосовно дискретної обробки інформації. Метод дозволяє виявляти й оцінювати локальні екстремуми, виділяти області монотонної зміни і незмінності кривої напруги. Отримав розвиток метод визначення відповідальності споживача і постачальника за спотворення симетрії напруги, заснований на розрахунку балансу ЕЕ по якій потрібно визначення відповідальності споживача за період моніторингу. Розроблено методики аналізу кривої зміни напруги, визначення місця знаходження джерела та часткової участі споживача у відповідальності за перевищення допустимого рівня КН, визначення часткової участі суб'єктів в порушенні симетрії локальної системи обліку споживання та контролю ЯЕ, комплексна методика визначення часткової участі споживача в відповідальності за порушення ПЯЕ.
The thesis is for obtaining scientific degree candidate of technical sciences in specialty 05.14.02 – Electrical power stations, networks and systems. National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2018. Analysis of the methods of deterministic determination of the partial participation of subjects in the responsibility for violating the quality of electricity showed that there are developed methods and techniques for: voltage symmetry, sinusoidal voltage curve, constant voltage deviation. At the same time, known developments do not completely solve the problems of operation of electric networks and do not cover all the indicators of electricity quality, characterized by a long deviation of voltage characteristics from nominal values. It is necessary to solve the problem of constructing a local device to determine the partial participation of consumers in the distortion of symmetry, as well as develop a method of definition responsibility of subjects for violating the requirements for the quality of electricity in terms of voltage fluctuations. The method of determining the location of the source of voltage fluctuations in the power supply system is developed. Received the method of analysis of the voltage curve in relation to discrete processing of information. The method allows to detect and evaluate local extrema, to allocate areas of monotone change and invariance of the voltage curve. Developed a method for determining the responsibility of the consumer and supplier for the distortion of voltage symmetry, based on the calculation of the balance of electricity, which requires the definition of customer responsibility in the monitoring period. The methods of analysis of the voltage curve analysis, the determination of the location of the source and the partial involvement of the consumer in the responsibility for exceeding the permissible level of voltage fluctuations, the determination of the partial participation of the subjects in violation of the symmetry of the local system of consumption accounting and electricity quality control, a comprehensive method for determining the partial involvement of the consumer in liability for violating the quality of electricity.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена розвитку методів визначення часткової участі суб'єктів розподілу і споживання електричної енергії (ЕЕ) в відповідальності за порушення якості електроенергії (ЯЕ) шляхом їх доповнення методами, які можна використовувати в локальних засобах обліку, а також розробці методу визначення часткової участі суб'єктів за показниками коливання напруги (КН). Аналіз методів детермінованого визначення часткової участі суб'єктів в відповідальності за порушення ЯЕ показав, що існують розроблені методи і методики по: симетрії напруги, синусоїдальності кривої напруги, сталому відхиленню напруги. У той же час відомі розробки в повному обсязі не вирішують завдання експлуатації електричних мереж і не охоплюють всі показники якості електроенергії (ПЯЕ), властиві тривалим відхиленням характеристик напруги від номінальних значень. Потрібно вирішити завдання побудови локального пристрою для визначення часткової участі споживачів у спотворенні симетрії, а також розробити методику визначенням відповідальності суб'єктів за порушення вимог до ЯЕ за показниками КН. Розроблено метод визначення місця розташування джерела КН в системі електропостачання. Отримав розвиток метод аналізу кривої напруги стосовно дискретної обробки інформації. Метод дозволяє виявляти й оцінювати локальні екстремуми, виділяти області монотонної зміни і незмінності кривої напруги. Отримав розвиток метод визначення відповідальності споживача і постачальника за спотворення симетрії напруги, заснований на розрахунку балансу ЕЕ по якій потрібно визначення відповідальності споживача за період моніторингу. Розроблено методики аналізу кривої зміни напруги, визначення місця знаходження джерела та часткової участі споживача у відповідальності за перевищення допустимого рівня КН, визначення часткової участі суб'єктів в порушенні симетрії локальної системи обліку споживання та контролю ЯЕ, комплексна методика визначення часткової участі споживача в відповідальності за порушення ПЯЕ.
The thesis is for obtaining scientific degree candidate of technical sciences in specialty 05.14.02 – Electrical power stations, networks and systems. National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2018. Analysis of the methods of deterministic determination of the partial participation of subjects in the responsibility for violating the quality of electricity showed that there are developed methods and techniques for: voltage symmetry, sinusoidal voltage curve, constant voltage deviation. At the same time, known developments do not completely solve the problems of operation of electric networks and do not cover all the indicators of electricity quality, characterized by a long deviation of voltage characteristics from nominal values. It is necessary to solve the problem of constructing a local device to determine the partial participation of consumers in the distortion of symmetry, as well as develop a method of definition responsibility of subjects for violating the requirements for the quality of electricity in terms of voltage fluctuations. The method of determining the location of the source of voltage fluctuations in the power supply system is developed. Received the method of analysis of the voltage curve in relation to discrete processing of information. The method allows to detect and evaluate local extrema, to allocate areas of monotone change and invariance of the voltage curve. Developed a method for determining the responsibility of the consumer and supplier for the distortion of voltage symmetry, based on the calculation of the balance of electricity, which requires the definition of customer responsibility in the monitoring period. The methods of analysis of the voltage curve analysis, the determination of the location of the source and the partial involvement of the consumer in the responsibility for exceeding the permissible level of voltage fluctuations, the determination of the partial participation of the subjects in violation of the symmetry of the local system of consumption accounting and electricity quality control, a comprehensive method for determining the partial involvement of the consumer in liability for violating the quality of electricity.