Дисертації з теми "Моделювання електричних систем"

Метою даного дослідження є розробка алгоритмів і програмна реалізація обчислювальних програм, що дозволяють для заданих геометричних параметрів системи визначати розподіл напруженості електричного поля в міжелектродному проміжку.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – Електричні станції, мережі та системи. – ДВНЗ «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2010. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми – розробці теоретичних основ, методів і засобів математичного моделювання електричних систем з простою і складною несиметрією в стаціонарних і перехідних режимах, що орієнтовані на сучасний рівень розвитку засобів обчислювальної техніки і забезпечують підвищення ефективності процесів як моделювання, так і розробки моделей таких систем. У роботі сформульовано і реалізовано узагальнений, системний підхід до завдань математичного моделювання стаціонарних і перехідних режимів електричних систем з несиметрією на основі узагальнених, багатофункціональних математичних моделей і макромоделювання у фазних координатах, розроблені і практично реалізовані методи, моделі і засоби, що дозволяють ставити і вирішувати широке коло завдань, які в рамках моделей, традиційно орієнтованих на спрощення завдання шляхом заміни реальних трифазних систем однофазними еквівалентами, не вирішуються або вирішуються лише приблизно. Розроблено базові математичні моделі, що дозволяють досліджувати стаціонарні режими, електромагнітні та електромеханічні перехідні процеси електричних систем довільного складу і структури з несиметрією будь-якого вигляду з урахуванням всіх основних впливаючих чинників. Основні наукові і практичні результати роботи широко упроваджені у виробництво.
Dissertation for getting of the scientific degree of doctor of technical sciences on speciality 05.14.02 “Electrical stations, nets and systems. Donetck National Technical Universiti, Donetsk, 2010. Dissertation is devoted the decision of important scientific and technical problem – development of theoretical bases, methods and facilities of mathematical design of the electric systems with stand and by difficult unsymmetry in the stationary and transitional modes, oriented to the modern level of development of facilities of the computing engineering and providing the increase of efficiency of processes of both design and development of models of such systems. In-process formulated and realized the generalized, system going near the tasks of mathematical design of the stationary and transitional modes of the electric systems with unsymmetry on the basis of the generalized, multifunction mathematical models and macromodeling in phase coordinates, developed and methods, models and facilities, allowing to put and decide the wide circle of tasks, which within the framework of models, traditionally orientable on simplification of task substitutionally by monophase equivalents the real three-phase systems, do not decide or decide only approximately, are practically realized. Base mathematical models, allowing to probe the stationary modes, are developed, electromagnetic and electromechanics transients of the electric systems of arbitrary composition and structure with unsymmetry of any kind taking into account all of basic influences. Basic scientific and practical job performances are widely applied in industry.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі визначення співвідношень між висотою та радіусами округлень кромок елементів конструкцій об'єктів електричних систем для зниження на них процесів коронування. У дисертаційній роботі описано вдосконалений метод оцінки величини струму корони по розрахованому електричному полі і знайденому об'єму зон, в яких рівні напруженості електричного поля перевищують або дорівнюють пробивній напруженості. У роботі запропонований метод врахування криволінійної границі розділу провідного та непровідного середовищ при накладенні прямокутної розрахункової сітки, заснований на знаходженні площин криволінійних поверхонь, які знаходяться всередині комірок розрахункової сітки, а також відстаней між криволінійною поверхнею і вузлами сітки. Отримано вираз, що дозволяє розрахувати величини критичної напруженості електричного поля, при прикладенні якого на стрижнях певної висоти і радіусу округлення вершин виникають коронні розряди. Визначені співвідношення між радіусами округлення вершин стрижневих електродів і їх висотою, при яких коронні розряди відсутні або їх інтенсивність суттєво знижується (на порядок і більше).
Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences, specialty 05.14.02 – Еlectrical power stations, nets and systems. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. Dissertation work is devoted to the solution of an actual scientific and applied research problem of development of methods of mathematical and physical model operation of the electromagnetic processes accompanying formation of a crown on sharp edges of elements of electrical power systems, and a choice with their help of geometrical parameters of the objects providing suppression or decrease in intensity of a corona process. In dissertation work the advanced method of an assessment of size of current of a crown on the calculated electric field and the found volume of zones in which levels of an electric intensity exceed is described or are equal to penetrative strength. In work the method of the accounting of a curvilinear demarcation of conductive and nonconducting environments when imposing a rectangular calculated grid based on finding of lengths of the curvilinear surfaces concluded in cells of a calculated grid, and also distances between a curvilinear surface and clusters of a grid is offered. The expression allowing to calculate sizes of a critical electric intensity at which appendix on rod stock of a particular height and radius of a rounding off of tops there are corona discharges is received. Ratios between diameters of a rounding off of tops of rod electrodes and their height with which corona discharges do not arise are defined.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі визначення співвідношень між висотою та радіусами округлень кромок елементів конструкцій об'єктів електричних систем для зниження на них процесів коронування. У дисертаційній роботі описано вдосконалений метод оцінки величини струму корони по розрахованому електричному полі і знайденому об'єму зон, в яких рівні напруженості електричного поля перевищують або дорівнюють пробивній напруженості. У роботі запропонований метод врахування криволінійної границі розділу провідного та непровідного середовищ при накладенні прямокутної розрахункової сітки, заснований на знаходженні площин криволінійних поверхонь, які знаходяться всередині комірок розрахункової сітки, а також відстаней між криволінійною поверхнею і вузлами сітки. Отримано вираз, що дозволяє розрахувати величини критичної напруженості електричного поля, при прикладенні якого на стрижнях певної висоти і радіусу округлення вершин виникають коронні розряди. Визначені співвідношення між радіусами округлення вершин стрижневих електродів і їх висотою, при яких коронні розряди відсутні або їх інтенсивність суттєво знижується (на порядок і більше).
Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences, specialty 05.14.02 – Еlectrical power stations, nets and systems. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. Dissertation work is devoted to the solution of an actual scientific and applied research problem of development of methods of mathematical and physical model operation of the electromagnetic processes accompanying formation of a crown on sharp edges of elements of electrical power systems, and a choice with their help of geometrical parameters of the objects providing suppression or decrease in intensity of a corona process. In dissertation work the advanced method of an assessment of size of current of a crown on the calculated electric field and the found volume of zones in which levels of an electric intensity exceed is described or are equal to penetrative strength. In work the method of the accounting of a curvilinear demarcation of conductive and nonconducting environments when imposing a rectangular calculated grid based on finding of lengths of the curvilinear surfaces concluded in cells of a calculated grid, and also distances between a curvilinear surface and clusters of a grid is offered. The expression allowing to calculate sizes of a critical electric intensity at which appendix on rod stock of a particular height and radius of a rounding off of tops there are corona discharges is received. Ratios between diameters of a rounding off of tops of rod electrodes and their height with which corona discharges do not arise are defined.

В роботі була спроектована система електропостачання гуртожитку. Обрані живлячі кабелі, які забезпечували електроенергіею гуртожиток від власної ТП. Обрані апарати захисту, які повинні забезпечити надійний захист від ураження електричним струмом, захист від перевантаження та КЗ. По світлотехнічному розрахунку обрали освітлювальну арматуру та світильники. В ході роботи буда розробленна схема моделювання, на якій було спроектовано КЗ в точках, и як воно впливае на струм та напругу. В Економічному розділі були розраховані витрати які потрібні для оновлення електрообладнання. Та складений кошторис витрат на повне оновлення електроустаткування.

Проведено розрахунок мережі електропостачання ТДВ "Сумський комбікормовий завод". Визначені силові трансформатори, силові кабелі і автоматичні вимикачі. Обрані силові кабелі внутрішньої системи електропостачання. В якості джерел світла обрані світлодіодні лампи. Розрахунки проводились з допомогою програм: MatLab, Microsoft Office Excel. Креслення виконані з допомогою прогами Splan 70. Розглянуто питання техніки безпеки, проектування виробничого середовища, охорони праці, промислової санітарії, пожежної безпеки.

Проведено розрахунок електропостачання навчально- виробничих майстерень Державного навчального закладу "Южноукраїнський професійний ліцей". Розраховані і обрані силові кабелі мережі внутрішнього розподілу електричної енергії, автоматичні вимикачі, змодельовано пуск асинхронного двигуна, досліджено вплив якості напруги на пускові струми в обмотках, зроблено економічні розрахунки. Розрахунки проводились з допомогою програм: Microsoft Office Excel. Креслення за допомогою Splan 70. Моделювання виконувалось в програмному середовищі Matlab Simulink. В якості джерел світла вибрані світлодіодні лами. Вирішено питання техніки безпеки, проектування виробничого середовища, охорони праці, промислової санітарії, пожежної безпеки.

В роботі було проведено огляд методів розрахунку структури електричних полів і руху електронних потоків, обраний найбільш відповідний метод. В результаті проведення аналізу ряду методів був обраний метод інтегральних рівнянь для опису електричного поля, проведені необхідні додаткові розрахунки відсутніх виразів. Для знаходження траєкторій руху електронів вибраний метод рядів параксіальної рівнянь. Програмний продукт створений на мові програмування Microsoft Visual С++ v5.0.

In the diploma paper the results of theoretical researches for solving the scientific and technical task, which consists in substantiating the choice of design methodology, analysis and modeling of the operation of power supply systems and lighting of football stadiums in order to increase their operational performance on the example of such sports objects of Ternopil region.
У дипломній роботі приведено результати теоретичних досліджень для вирішення науково-технічного завдання, яке полягає в обґрунтуванні вибору методики проектування, аналізі та моделюванні роботи систем електропостачання та освітлення футбольних стадіонів з метою підвищення їх експлуатаційних показників на прикладі таких спортивних об’єктів Тернопільської області.
ВСТУП ............................. …7 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА .......... 12 1.1 Аналіз світлотехнічних характеристик джерел світла, що використовуються в освітлювальних установках футбольних стадіонів12 1.2 Світлотехнічні характеристики прожекторів з різними типами відбивачів ................. 23 1.3 Аналіз систем освітлення для футбольних стадіонів...... 30 1.4 Висновки до розділу .......... 33 2 НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА.......... 34 2.1 Аналіз спектрального складу випромінювання джерел в залежності від добавок рідкоземельних металів та їх солей ........ 34 2.2 Розрахунок спектру випромінювання прожекторів з врахуванням спектральних коефіцієнтів відбивання матеріалів відбивачів ......... 42 2.3 Висновки до розділу........... 45 3 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА ............ 46 3.1 Загальна технологічна послідовність проектування установок прожекторного освітлення .............. 46 3.2 Технологічні особливості розташування щогл і світлових приладів 49 3.3 Бічне розташування щогл біля футбольного стадіону ........ 51 3.4 Технологія моделювання освітлювальної установки за точковим методом розрахунку освітленості ..................... 53 4 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА ........... 59 4.1 Конструкторський аналіз вихідних і нормативних даних для системи освітлення футбольного поля .......... 59 4.2 Вибір світлових приладів та їх технічні характеристики .......... 60 4.3 Визначення висоти щогли при поперечному розташуванні ....... 65 4.4 Розрахунок максимального кута нахилу прожектора ........ 65 4.5 Висновки до розділів 3, 4 .............. 67 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА…………...68 5.1 Захист електричних мереж та вибір апаратів захисту........ 68 5.2 Електротехнічний розрахунок групових щитків мережі живлення освітлювальної установки футбольного стадіон....... 70 5.3 Керування мережею живлення освітлювальної установки приміщень футбольного стадіону ................. 72 6 ОБГРУНТУВАННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ .................74 6.1 Поняття рентабельності ............... 74 6.2 Розрахунок економічної ефективності при експлуатації нового обладнання ............ 75 7 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ... 81 7.1 Охорона праці ....................... 81 7.1.1 Вимоги до виробничого освітлення і його нормування .............. 81 7.1.2 Планування робіт по охороні праці................. 85 7.2 Безпека в надзвичайних ситуаціях ..................... 87 7.2.1 Шляхи і засоби підвищення стійкості об’єкту в надзвичайних ситуаціях природного та техногенного характеру ............... 87 8 ЕКОЛОГІЯ .................. 94 8.1 Актуальність екології і охорони навколишнього середовища ...... 94 8.2 Шкідливі викиди при виробництві і експлуатації світових приладів 96 8.3 Заходи, щодо усунення шкідливих викидів речовин ............... 99 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ДО ДИПЛОМНОЇ РОБОТИ ................. 102 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ....................... 104

Магістерська дисертація складається з пояснювальної записки та графічної частини. Пояснювальна записка виконана на 138 сторінках формату А4, яка включає в себе 53 малюнків, 36 таблиць, 61 джерел використаної літератури. Графічна частина містить 6 аркушів технічних креслень форматом А1. В магістерський дисертації розглядається питання оцінки якості налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора атомної електростанції потужністю 3000 МВт. Запропонований алгоритм налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора. На основі запропонованого алгоритму налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора були проведені експериментальні розрахунки для оцінки якості налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора за результатами моделювання системи автоматичного регулювання збудження синхронного генератора. Актуальність роботи. На даний момент електроенергетична галузь України характеризується високим рівнем зносу електроенергетичного обладнання, що використовується для виробництва, передачі та розподілу електричної енергії, основна частина якого введена в експлуатацію в 1960- 1970-х роках минулого століття, а спроектована за нормами 1950-х років. В даний час в енергосистемі України відбувається активна модернізація систем збудження генераторів. У зв'язку з цим виникає задача вибору нових налаштувань регуляторів збудження різного типу, що забезпечують ефективне демпфірування електромеханічних коливань. Модернізація обумовлена як фізичним зношенням, так і моральним старінням обладнання систем збудження. Для збільшення швидкодії систем збудження регулятори збудження попередніх поколінь замінюються сучасними цифровими регуляторами збудження на базі мікропроцесорної техніки. У зв'язку з цим ставиться задача вибору нових налаштувань регуляторів збудження. Налаштування автоматичного регулювання збудження (АРЗ) повинні забезпечувати демпфірування електромеханічних коливань, що виникають при різних експлуатаційних режимах і аварійних збуреннях в електроенергетичній системі. Таким чином, існує тенденція до ускладнення моделей електроенергетичної системи, що призводить до труднощів, а іноді, і до неможливості використання стандартних засобів оптимізації динамічних систем. Впровадження алгоритму налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора полегшило працю експлуатаційного персоналу, підвищило ефективність керування режимом і вірогідність оцінки стану підсистеми електроенергетичної системи, усунуло багато помилок персоналу. Метою магістерської дисертації є оцінка якості налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора атомної електростанції потужністю 3000 МВт. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: 1. Забезпечити теоретичний фон поточного дослідження. 2. Надати інформацію про існуючі методи оцінки якості налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора. 3. На основі запропонованого алгоритму налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора провести експериментальні розрахунки для оцінки якості перехідного процесу в ЕЕС за результатами моделювання системи автоматичного регулювання збудження синхронного генератора. Об’єкт дослідження. Пристрій автоматичного регулювання збудження синхронного генератора. Предмет дослідження. Оцінка якості налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора. Методи дослідження. Поставлені завдання вирішувалися із застосуванням методів чисельного моделювання. Для вирішення теоретичних завдань використовувалися методи теорії ідентифікації, теорії оптимального управління. Чисельні експерименти проводилися з використанням програмного середовища Matlab / Simulink® та DlgSILENT PowerFactory. Наукова новизна результатів. Для оцінки якості налаштування пристроїв автоматичного регулювання збудження запропоновано алгоритм налаштування параметрів пристрою автоматичного регулювання збудження синхронного генератора, який ґрунтується на використанні результатів поточного контролю параметрів режиму роботи підсистеми ЕЕС. На відміну від існуючих методів ґрунтується на обробці інформації шляхом використання сукупності методів оптимізації та дозволяє за результатами моделювання системи автоматичного регулювання збудження синхронного генератора дати рекомендацію щодо подальшої експлуатації підсистеми ЕЕС. Публікації за тематикою досліджень. 1. Паламарчук В.Л., Болотний М.П. Моделювання системи автоматичного регулювання збудження синхронного генератора // Міжнародний науково-технічний журнал молодих учених, аспірантів і студентів “Сучасні проблеми електроенерготехніки та автоматики”, 2020
The master's dissertation consists of an explanatory note and a graphic part. The explanatory note is made on 138 pages of A4 format, which includes 53 figures, 36 tables, 61 sources of references. The graphic part contains 6 sheets of technical drawings in A1 format. In the master's dissertation the question of estimation of quality of adjustment of parameters of the device of automatic regulation of excitation of the synchronous generator of nuclear power plant with a power of 3000 MW is considered. The algorithm of adjustment of parameters of the device of automatic regulation of excitation of the synchronous generator is offered. Based on the proposed algorithm for adjusting the parameters of the automatic excitation control device of the synchronous generator, experimental calculations were performed to assess the quality of adjusting the parameters of the automatic excitation control device of the synchronous generator based on the simulation of the automatic excitation control system of the synchronous generator. Relevance of work. At present, Ukraine's electricity industry is characterized by a high level of wear and tear of electricity equipment used for the production, transmission and distribution of electricity, most of which was commissioned in the 1960s and 1970s and designed according to the norms of the 1950s. Currently, the power system of Ukraine is actively modernizing the excitation systems of generators. In this regard, there is a problem of choosing new settings of excitation regulators of different types that provide effective damping of electromechanical oscillations. Modernization is due to both physical wear and tear and obsolescence of equipment excitation systems. To increase the speed of excitation systems, excitation regulators of previous generations are replaced by modern digital excitation regulators based on microprocessor technology. In this regard, the task of selecting new settings for excitation regulators. The settings of automatic excitation control (AEC) must provide damping of electromechanical oscillations that occur during different operating modes and emergency disturbances in the power system. Thus, there is a tendency to complicate the models of the power system, which leads to difficulties, and sometimes to the impossibility of using standard means of optimizing dynamic systems. The introduction of the algorithm for adjusting the parameters of the automatic excitation control device of the synchronous generator facilitated the work of operating personnel, increased the efficiency of mode control and the probability of assessing the state of the power system subsystem, eliminated many staff errors. The purpose of the master's dissertation is to assess the quality of setting the parameters of the device for automatic regulation of excitation of a synchronous generator of a nuclear power plant with a capacity of 3000 MW. To achieve this goal it is necessary to solve the following tasks: 1. Provide a theoretical background for the current study. 2. Provide information on existing methods for assessing the quality of setting the parameters of the device for automatic regulation of excitation of a synchronous generator. 3. On the basis of the offered algorithm of adjustment of parameters of the device of automatic regulation of excitation of the synchronous generator to carry out experimental calculations for an estimation of quality of transient process in UES by results of modeling of system of automatic regulation of excitation of the synchronous generator. Object of study. Device for automatic regulation of excitation of synchronous generator. Subject of study. Evaluation of quality of adjustment of parameters of the device of automatic regulation of excitation of the synchronous generator. Research methods. The tasks were solved using numerical simulation methods. To solve theoretical problems used the methods of identification theory, the theory of optimal control. Numerical experiments were performed using Matlab / Simulink® and DlgSILENT PowerFactory software. Scientific novelty of the results. To assess the quality of adjustment of automatic excitation control devices, an algorithm for adjusting the parameters of the automatic excitation control device of a synchronous generator is proposed, which is based on the use of the results of current control of the operating parameters of the EES subsystem. Unlike existing methods, it is based on information processing by using a set of optimization methods and allows the results of modeling the system of automatic control of excitation of a synchronous generator to give a recommendation for further operation of the EES subsystem. Publications on research topics. 1. Palamarchuk V.L., Bolotny M.P. Modeling of the system of automatic regulation of excitation of a synchronous generator // International scientific and technical journal of young scientists, graduate students and students "Modern problems of electric power engineering and automation", 2020
Магистерская диссертация состоит из пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка выполнена на 138 страницах формата А4, которая включает в себя 53 рисунков, 36 таблиц, 61 источников использованной литературы. Графическая часть содержит 6 листов технических чертежей форматом А1. В магистерский диссертации рассматривается вопрос оценки качества настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора атомной электростанции мощностью 3000 МВт. Предложенный алгоритм настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора. На основе предложенного алгоритма настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора были проведены экспериментальные расчеты для оценки качества настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора с результатами моделирования системы автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора. Актуальность работы. На данный момент электроэнергетическая отрасль Украина характеризуется высоким уровнем износа электроэнергетического оборудование, используемое для производства, передачи и распределения электрической энергии, основная часть которого введена в эксплуатацию в 1960 1970-х годах прошлого века, а спроектирована по нормам 1950-х годов. В настоящее время в энергосистеме Украины происходит активная модернизация систем возбуждения генераторов. В связи с этим возникает задача выбора новых настроек регуляторов возбуждения различного типа, обеспечивающих эффективное демпфирования электромеханических колебаний. Модернизация обусловлена ​​как физическим износом, так и моральным старением оборудования систем возбуждения. Для увеличения быстродействия систем возбуждения регуляторы возбуждения предыдущих поколений заменяются современными цифровыми регуляторами возбуждения на базе микропроцессорной техники. В связи с этим ставится задача выбора новых настроек регуляторов возбуждения. Настройка автоматического регулирования возбуждения (АРВ) должны обеспечивать демпфирования электромеханических колебаний, возникающих при различных эксплуатационных режимах и аварийных возмущениях в электроэнергетической системе. Таким образом, существует тенденция к усложнению моделей электроэнергетической системы, что приводит к трудностям, а иногда и к невозможности использования стандартных средств оптимизации динамических систем. Внедрение алгоритма настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора облегчило труд эксплуатационного персонала, повысило эффективность управления режимом и достоверность оценки состояния подсистемы электроэнергетической системы, устранило много ошибок персонала. Целью магистерской диссертации является оценка качества настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора атомной электростанции мощностью 3000 МВт. для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Обеспечить теоретический фон текущего исследования. 2. Предоставить информацию о существующих методах оценки качества настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора. 3. На основе предложенного алгоритма настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора провести экспериментальные расчеты для оценки качества переходного процесса в ЕЭС по результатам моделирования системы автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора. Объект исследования. Устройство автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора. Предмет исследования. Оценка качества настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора. Методы исследования. Поставленные задачи решались с применением методов численного моделирования. Для решения теоретических задач использовались методы теории идентификации, теории оптимального управления. Численные эксперименты проводились с использованием программного среды Matlab / Simulink® и DlgSILENT PowerFactory. Научная новизна. Для оценки качества настройки устройств автоматического регулирования возбуждения предложен алгоритм настройки параметров устройства автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора, основанный на использовании результатов текущего контроля параметров режима работы подсистемы ЕЭС. в отличие от существующих методов основывается на обработке информации путем использования совокупности методов оптимизации и позволяет по результатам моделирования системы автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора дать рекомендации по дальнейшей эксплуатации подсистемы ЕЭС.

Вітроенергетика останнім часом достатньо ефек-тивно виокремилася в багатьох країнах в окремі галузі енергетичних госпо-дарств, що успішно конкурують із традиційною енергетикою. Особливу увагу надано вітроенергетичним установкам середньої та великої потужності, які входять в мережі розподілу та передачі електроенергії [1]. Відомо, що зараз світовий ринок малих вітроенергетичних установок доволі динамічно розвива-ється за рахунок масових споживачів, зокрема об'єктів малоповерхового будів-ництва, сільськогосподарських підприємств, системи віддаленого контролю, освітлювальних систем, телекомунікаційного обладнання та інших автономних споживачів електроенергії. Відповідно, ефективне використання вітрового потенціалу є актуальним науково-технічним завданням, суть якого полягає у покращенні аеродинамічних характеристик вітроенергетичних установок та збільшенні їх продуктивності в цілому [2]. Вітроенергетика вважається перспективним напрямом генерації електрич-ної енергії. Використання відновлюваної екологічно чистої енергії вітру дозво-ляє компенсувати зростання електроспоживання у зв’язку зі збільшенням насе-лення планети. Основною перешкодою при використання вітру в якості енерге-тичного джерела є непостійна його швидкість і, відповідно, й енергія в часі. Ві-тер володіє не тільки багаторічною і сезонною непостійністю, але може також змінювати свою активність на протязі доби за дуже малі проміжки часу [3]. Конструкції вітроенергетичних установок постійно вдосконалюються, що дозволяє підвищити їхню режимну керованість за допомогою інноваційних рішень, наприклад, застосуванням пристроїв активного управління потоком та зміною геометрії лопатей. В Україні цей напрямок поки що не отримав розвитку, але такі способи підвищення енергоефективності режимів роботи цих установок отримали підтримку у тих країнах, які є лідерами позиції з вироблення енергії , вітроенергетичними установками (Китай, США, Німеччини, Нідерланди та ін.).
У кваліфікаційній роботі розглянуто питання розробки вітроенергетичної системи електропостачання навчальної лабораторії кафедри електричної інже¬нерії ТНТУ ім. І. Пулюя та її практичне впровадження. Базовим джерелом є вітрогенератор, а резервним додатковим джерелом – акумуляторна батарея.У пояснювальній записці кваліфікаційної роботи розглянуто питання вибору об’єкта альтернативного електропостачання, розрахунок і вибір вітроге¬нератора та додаткового обладнання вітроенергетичної установки. Також вико¬нано розрахунок технічних характеристик вітроелектричної установки з гори-зонтальною віссю обертання та її аеродинамічних параметрів. Проведено мате¬матичне моделювання вітроенергетичної установки, результати якого підтвер¬дили, що розроблена вітроенергетична установка здатна забезпечити електро¬постачання освітлювального обладнання 4-го поверху кафедри електричної інженерії
In the qualification work the question of development of wind power system of power supply of educational laboratory of the department of electrical engineering of Ivan Puluj TNTU and its practical implementation. The basic source is a wind generator, and the backup additional source is a rechargeable battery. In the explanatory note of the qualification work the issues of selection of the object of alternative power supply, calculation and selection of the wind generator and additional equipment of the wind power plant are considered. The calculation of technical characteristics of a wind power plant with a horizontal axis of rotation and its aerodynamic parameters was also performed. Mathematical modeling of the wind power plant was carried out, the results of which confirmed that the developed wind power plant is able to provide power supply of lighting equipment on the 4th floor of the Department of Electrical Engineering.
ЗМІСТ ВСТУП 7 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 10 1.1 Конструкція вітрогенераторів та їх застосування 10 1.2 Вітрові генератори з горизонтальною віссю обертання 12 1.3 Вітрові генератори з вертикальною віссю обертання 17 1.4 Принцип роботи вітроенергетичної установки 22 1.5 Висновки до розділу 1 26 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 27 2.1 Вибір об’єкта альтернативного електропостачання 27 2.2 Розрахунок освітлювальної потужності 29 2.3 Аналіз вітроенергетичного потенціалу 31 2.4 Розрахунок та вибір вітрогенератора 33 2.5 Висновки до розділу 2 38 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ 39 3.1 Додаткове обладнання вітроенергетичної установки 39 3.2 Розрахунок технічних характеристик вітроелектричної установки 41 3.3 Розрахунок вітроколеса з горизонтальною віссю обертання 43 3.4 Розрахунок аеродинамічних параметрів вітроелектричної установки 45 3.5 Математичне моделювання вітроенергетичної установки 49 3.6 Висновки до розділу 3 55 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 56 4.1 Заходи з охорони праці під час експлуатації вітрових турбін 56 4.2 Техніка безпеки при монтажі і експлуатації системи стабілізації 60 4.3 Пожежна безпека і мкроклімат при експлуатації вітроелектростанцій 61 4.4 Висновки до розділу 4 63 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 64 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 65

Збільшення рівня електромагнітних впливів в електричних мережах є результатом зростання нелінійних, несиметричних та швидкозмінних навантажень на промислових підприємствах країни. Впливи негативно впливають як на силові електроустановки споживачів, на системи автоматики та релейного захисту, так і на самі електричні мережі.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.14.02 - електричні станції, мережі і системи (141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» МОН України, Харків, 2019. Зміст анотації. Дисертація присвячена розв’язанню актуальної науково- прикладної задачі у галузі забезпечення заявлених графіків видачі потужності у вузлі генерації електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії (ВДЕ), шляхом використання систем акумуляції та концепції віртуальних електричних станцій. Актуальність теми дисертаційної роботи полягає у наступному, сучасні тенденції в розвитку електроенергетичних систем передбачають суттєве збільшення частки електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії в загальній структурі генерації розвинутих країн, що призводить до необхідності їх додаткового резервування. З гідно статті 71.5 закону про «Ринок електричної енергії України», Гарантований покупець повинен придбати всю енергію від виробників з ВДЕ, що працюють за «Зеленим тарифом». Особливістю режимів роботи електричних станцій на відновлювальних джерелах є майже пряма залежність від погодних умов, що призводить до відхилень значення потужності в точках генерації від заявлених значень. Отже виникає необхідність в компенсації виникаючих небалансів. Використовуючи концепцію віртуальних електричних станцій, що поєднують електричні станції на ВДЕ, активних споживачів та системи акумуляції в єдину станцію зі спільною системою управління, можливо зменшити небаланси в точці генерації. Це потребує створення методів вибору оптимальної компоновки систем накопичення; алгоритмів систем управління для віртуальних електричних станцій та розподілених систем акумулювання; рекомендацій по їх застосуванню для електричних мереж, які тільки починають перехід від традиційних до інтелектуальних і мають дефіцит маневрових потужностей. Розробка технічних заходів для забезпечення заявлених графіків роботи сонячних електростанцій (СЕС) та вітряних електростанцій (ВЕС) дозволить їх інтегрувати до графіку генерації в якості базових станцій. Це дасть можливість виконати зобов‘язання всіх учасників процесу та не порушувати заплановані режими роботи інших станцій. Мета і задачі дослідження. Мета дослідження полягає у забезпеченні заявлених графіків видачі потужності у вузлі генерації електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії, шляхом використання систем акумуляції та концепції віртуальних електричних станцій. Для досягнення поставленої мети визначені задачі дослідження: – проаналізувати основні методи та засоби забезпечення графіків видачі потужності електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії в Україні та світі і фактори, що впливають на них; – розробити математичну модель для дослідження режимів роботи електричних станцій гібридної генерації на основі сонячної та вітроелектростанції та провести перевірку адекватності розробленої математичної моделі; – уточнити методику розрахунку вартості електричної енергії від систем акумулювання у вузлі генерації з урахуванням втрат при передачі та перетворенні енергії; – вдосконалити методику оптимізації конфігурації систем акумулювання для балансування генерації СЕС та ВЕС за умови мінімізації питомої вартості електричної енергії; – провести комп‘ютерне моделювання роботи електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії на основі погодних даних обраного адміністративного району України з метою визначення необхідної конфігурації системи акумулювання на основі розробленої методики; – розробити комп‘ютерну модель віртуальної електричної станції, що поєднує в собі удосконалені математичні моделі генерації активної потужності СЕС і ВЕС, комп‘ютерні моделі систем накопичення енергії, імітацію активних споживачів і енергетичного ринку, а також елементи апаратно-комп‘ютерного моделювання. – розробити алгоритм роботи інформаційно-керуючої системи віртуальної електричної станції, на основі уточненого методу розрахунку вартості електричної енергії та провести його апробацію на комп‘ютерній моделі віртуальної електричної станції. – дослідити можливість застосування концепції віртуальних електричних станцій для забезпечення добових графіків генерації з урахуванням вимог Гарантованого покупця. Об’єктом досліджень – електромагнітні процеси в мережах з електричними станціями на основі відновлювальних джерел енергії. Предметом досліджень – електричні та інформаційні параметри режимів обладнання електричних станцій на відновлюваних джерелах енергії. Наукова новизна одержаних результатів: 1) Отримала подальший розвиток математична модель віртуальної електричної станції, яка відрізняється від існуючих тим, що додано елементи для зв‘язку з реальним програмованим логічним контролером ОВЕН 110-60 та на основі регресійного аналізу враховано додатковий коефіцієнт співвідношення вхідних погодних умов та результуючої потужності для встановлення відповідності з реальними характеристиками обладнання, що дозволило застосувати апаратно-програмне моделювання, збільшити точність розрахунку вихідної активної потужності сонячної електричної станції на 5% та проводити моделювання роботи вітряної електричної станції на швидкостях вітру більших за номінальні. 2) Отримав подальший розвиток метод розрахунку вартості електричної енергії яка використовується для забезпечення добових графіків генерації ВДЕ на основі акумуляції в межах однієї віртуальної електричної станції, який відрізняється від відомих врахуванням витрат пов‘язаних з розташуванням, встановленням та роботою додаткового обладнання, що дозволяє підвищити точність виконання розрахунків і підвищити енергоефективність таких систем за рахунок задіяння найбільш доцільних їх елементів. 3) Науково і технічно обґрунтовано використання концепції віртуальних електричних станцій для забезпечення добових графіків генерацій сонячних та вітроелектростанцій в умовах енергетичного ринку України, що дозволить забезпечити функціонування механізму Гарантованого покупця з мінімальним застосуванням додаткових маневрових потужностей. Практичне значення одержаних результатів. Для електроенергетичної галузі України полягає в тому, що на підставі виконаних досліджень визначені способи оптимізації режимів роботи електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії за допомогою акумуляції. Такий підхід дозволить встановити відповідність між діючим та прогнозним значенням потужності у точці генерації, сформувати графік навантаження для традиційних електричних станцій без необхідності додаткового їх маневрування для компенсацій електростанцій на відновлювальних джерелах енергії. Окрім того, результати досліджень допоможуть збільшити точність розрахунків вартості електричної енергії у точці генерації від систем акумулювання. Розроблена методика вибору конфігурації систем акумуляції дозволяє визначити мінімально необхідну ємність накопичувачів енергії та їх потужність, що забезпечить мінімізацію вартості устаткування. Запропонований алгоритм управління розподіленою системою акумулювання дозволяє вирішити задачу розподіленого балансування, а також враховує можливість залучення активних споживачів та енергетичного ринку до процесу балансування. Результати дисертаційної роботи були впроваджені: - у ТОВ «ЛЕО» для розрахунку мінімально необхідного об’єму систем накопичення енергії, що будуть рекомендовані для забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на ВДЕ які працюють за зеленим тарифом; - у навчальному процесі кафедри електричних станцій Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” для студентів спеціальностей 141 спеціальності за спеціалізаціями: 141-01 «Електричні станції» та 141-05 «Енергетичний менеджмент та енергоефективні технології» під час викладання курсів лекцій з дисциплін «Електрична частина станцій та підстанцій», «АСУТП станцій та підстанцій», «Системи відновлюваної енергетики та вторинні енергоресурси» , під час написання дипломних проектів, випускних кваліфікаційних робіт. Дисертація виконана згідно планів наукових досліджень кафедр електричних станцій та загальної електротехніки Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» у відповідності до договору «Методи удосконалення електроенергетичних систем» (ДР № 0116U000885).
Dissertation for the degree of candidate of technical sciences (doctor of philosophy) in specialty 05.14.02 - Electric power stations, networks and systems (141 - Power engineering, electrical engineering and electromechanics). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2019. Annotation content. The dissertation is devoted to solving the actual scientific and applied problem in the providing the stated schedules of power generation at renewable energy sources (RES) through the use of storage systems and the concept of virtual power plants. According to the legislation of Ukraine, the Guaranteed Buyer must purchase all energy from renewable energy producers operating under the Green Tariff. The peculiarity of the operating modes of power plants on renewable sources is almost a direct dependence on weather conditions, which leads to deviations of the power value at the points of generation from the declared values. Therefore, there is a need to compensate for emerging imbalances. Using the concept of virtual power plants that combine RES, active consumers and storage systems into a single station with a common control system, it is possible to reduce imbalances at the generation point. This requires the creation of methods for selecting the optimal layout of the accumulation systems; control systems algorithms for virtual power plants and distributed storage systems; recommendations for their application to power grids that are just beginning to transition from traditional to intelligent and have a lack of maneuverability. The development of technical measures to ensure the declared schedules of solar power plants (SPP) and wind power plants (WPP) will allow them to be integrated into the generation schedule as base stations. This will make it possible to fulfill the obligations of all participants of the process and not violate the planned operating modes of other stations. The purpose and tasks of the study. The purpose of the study is to provide the stated schedules of power generation at the generation site of renewable energy sources through the use of storage systems and the concept of virtual power plants. To achieve the goal, the research objectives are defined: – to analyze the basic methods and means of providing the schedules of power outputs of renewable energy sources in Ukraine and the world and the factors that influence them; – to develop a mathematical model for the study of operating modes of hybrid power plants based on solar and wind power plants and to check the adequacy of the developed mathematical model; – clarify the methodology for calculating the cost of electricity from storage systems at the generation site, taking into account losses in energy transmission and conversion; – improve the method of optimization of the configuration of accumulation systems for balancing the generation of SES and WPP, while minimizing the specific cost of electricity; – carry out computer simulation of the operation of renewable energy power plants based on the weather data of the selected administrative district of Ukraine in order to determine the required configuration of the accumulation system based on the developed methodology; – to develop a computer model of a virtual power plant that combines advanced mathematical models of SES and WPP power generation, computer models of energy storage systems, imitation of active consumers and the energy market, as well as elements of hardware and computer modeling. – to develop an algorithm of operation of the information and control system of the virtual power plant, based on the specified method of calculating the cost of electricity, and to test it on a computer model of the virtual power plant. – explore the possibility of applying the concept of virtual power plants to provide daily generation schedules, taking into account the requirements of the Guaranteed Buyer. The object of research is the electromagnetic processes in grids with power plants based on renewable energy sources. Subject of research – electrical and information parameters of modes of equipment of power plants on renewable energy sources. Scientific novelty: 1) The mathematical model of the virtual power plant has been further developed, which differs from the existing ones by adding elements for communication with the real programmable logic controller OVEN 110-60 and based on the regression analysis the additional coefficient of the ratio of incoming weather conditions and the resulting power is taken into account the real characteristics of the equipment, which allowed to apply hardware and software modeling, to increase the accuracy of the calculation of the output active power of solar panels at 5% and conduct simulations of wind power station at wind speeds greater than nominal. 2) The method of calculating the cost of electricity, which is used to provide daily schedules of generation of RES on the basis of accumulation within one virtual power station, which differs from the known costs related to the location, installation and operation of additional equipment, which improves the accuracy of calculations, was further developed. and to increase the energy efficiency of such systems by utilizing their most relevant elements. 3) It is scientifically and technically grounded to use the concept of virtual power plants for providing daily schedules of generation of solar and wind power plants in the conditions of the energy market of Ukraine, which will allow to ensure the functioning of the Guaranteed Buyer mechanism with minimal use of additional maneuvering capacities. Practical value: The practical value of the work lies in the fact that methods of optimization of modes of operation of power plants on renewable energy sources by means of accumulation are determined on the basis of the performed researches. This approach will allow to establish the correspondence between the current and the predicted value of power at the point of generation, to form a schedule of load for traditional power plants without the need for additional maneuvering for compensation of power plants on renewable energy sources. In addition, research findings will help to increase the accuracy of electricity cost calculations at the point of generation from storage systems. The developed method of choosing the configuration of accumulation systems allows to determine the minimum required capacity of energy storage and their capacity, which will minimize the cost of equipment. The proposed algorithm for managing a distributed accumulation system allows to solve the problem of distributed balancing, and also takes into account the possibility of involving active consumers and the energy market in the balancing process. The results of the dissertation work were introduced: - at LEO LLC to calculate the minimum required volume of energy storage systems that will be recommended to provide the stated generation schedules of power plants than work based on green tariff; - in the educational process of the National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" for students of specialties 141 specialties in specialization: 141- 01 "Power Plants" and 141-05 "Energy Management and Energy Efficient Technologies" during the teaching of lectures on disciplines "Electrical part of stations and substations "," ACTSP of stations and substations "," Renewable energy systems and secondary energy resources ", during writing of diploma projects, final qualification works. The dissertation is executed according to the plans of scientific researches of the National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" of the Department of Power stations and general electrical engineering in accordance with the economic agreement « Methods of improvement of power systems» (state registration number - 0116U000885).

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, 2017. Дисертація присвячена дослідженню проблемних питань, пов'язаних із розробкою інформаційних систем моніторингу стану повітряних ліній в умовах ожеледоутворення, що забезпечують зниження відмов у електропостачанні шляхом надання електротехнічному персоналу завчасної інформації про момент ожеледоутворення. У роботі представлено критичний аналіз існуючих систем моніторингу ожеледоутворення. З метою усунення їх недоліків, запропоновано нові первинний інформативний параметр і вимірювальний перетворювач ожеледоутворення. Для цього вдосконалено нестаціонарну теплову модель ділянки проводу, на основі якої, для заданих умов, досліджено інформативний параметр. Розроблено модель прогнозування динамічного ряду інформативного параметра, що дозволяє оцінити надійність отриманого прогнозу. Проведено необхідні експериментальні дослідження. Обґрунтовано архітектуру системи моніторингу стану повітряних ліній електропередавання. Для технічної реалізації системи моніторингу стану обґрунтовано структуру та будову вимірювального перетворювача блоку збору даних. Розроблено чисельну модель вимірювального перетворювача у програмному комплексі SolidWorks, що поєднує в собі розв'язок гідродинамічної та теплової задач. Також розроблено макет пристрою блоку збору даних системи моніторингу.
Thesis for getting scientific degree of the Candidate of technical science on the specialty 05.14.02 – electric power stations, network and system. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. The thesis is devoted to the study of problematic issues related to the development of information systems for monitoring the state of overhead power lines in icing conditions, ensuring reduction of failures in the power supply, through the provision of electrical engineering personnel advance information about the icing point. The work presents a critical analysis of existing ice formation monitoring systems. In order to correct their deficiencies, proposed a new primary informative parameter and an ice accretion measuring transducer. To this end, the transient thermal model of the wire section of overhead power lines was improved. And based on this improved model, for the given conditions, an informative parameter was researched. The developed model for forecasting the time series of the informative parameter let to estimate the reliability of the obtained forecast. The necessary experimental studies were carried out. Architecture of the monitoring system of overhead power lines was justified. For the technical implementation of information monitoring system is justified the structure and a design of the measurement transducer of data collection unit. In this work were developed the numerical model in the SolidWorks software package, which combines the solution of the hydrodynamic and thermal problems. Also, was developed the device layout for the data acquisition unit of the monitoring system.

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, 2017. Дисертація присвячена дослідженню проблемних питань, пов'язаних із розробкою інформаційних систем моніторингу стану повітряних ліній в умовах ожеледоутворення, що забезпечують зниження відмов у електропостачанні шляхом надання електротехнічному персоналу завчасної інформації про момент ожеледоутворення. У роботі представлено критичний аналіз існуючих систем моніторингу ожеледоутворення. З метою усунення їх недоліків, запропоновано нові первинний інформативний параметр і вимірювальний перетворювач ожеледоутворення. Для цього вдосконалено нестаціонарну теплову модель ділянки проводу, на основі якої, для заданих умов, досліджено інформативний параметр. Розроблено модель прогнозування динамічного ряду інформативного параметра, що дозволяє оцінити надійність отриманого прогнозу. Проведено необхідні експериментальні дослідження. Обґрунтовано архітектуру системи моніторингу стану повітряних ліній електропередавання. Для технічної реалізації системи моніторингу стану обґрунтовано структуру та будову вимірювального перетворювача блоку збору даних. Розроблено чисельну модель вимірювального перетворювача у програмному комплексі SolidWorks, що поєднує в собі розв'язок гідродинамічної та теплової задач. Також розроблено макет пристрою блоку збору даних системи моніторингу.
Thesis for getting scientific degree of the Candidate of technical science on the specialty 05.14.02 – electric power stations, network and system. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. The thesis is devoted to the study of problematic issues related to the development of information systems for monitoring the state of overhead power lines in icing conditions, ensuring reduction of failures in the power supply, through the provision of electrical engineering personnel advance information about the icing point. The work presents a critical analysis of existing ice formation monitoring systems. In order to correct their deficiencies, proposed a new primary informative parameter and an ice accretion measuring transducer. To this end, the transient thermal model of the wire section of overhead power lines was improved. And based on this improved model, for the given conditions, an informative parameter was researched. The developed model for forecasting the time series of the informative parameter let to estimate the reliability of the obtained forecast. The necessary experimental studies were carried out. Architecture of the monitoring system of overhead power lines was justified. For the technical implementation of information monitoring system is justified the structure and a design of the measurement transducer of data collection unit. In this work were developed the numerical model in the SolidWorks software package, which combines the solution of the hydrodynamic and thermal problems. Also, was developed the device layout for the data acquisition unit of the monitoring system.

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, 2019. Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-прикладної задачі у напрямку забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на відновлюваних джерелах енергії на основі концепції віртуальних електричних станцій. У дисертаційній роботі досліджено методи забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на ВДЕ та обґрунтована доцільність використання концепції віртуальних електричних станцій для вирішення поставленої задачі. Досліджено застосування різних типів систем акумуляції, як одного з елементів віртуальної електричної станції. Проведено аналіз існуючих методів впровадження інтелектуальних мереж, що дозволило вибрати шаблон Smart Grid Architecture Model за основу для створення необхідної інфраструктури. Проведено аналіз існуючих методів визначення оптимальної ємності систем акумуляції та їх компоновки. Розроблено комп‘ютерну модель для дослідження роботи віртуальних електричних станцій, що дозволяє оцінити потенційні небаланси при генерації, перевірити достатність обсягу систем акумуляції для різних задач, а також провести апробацію роботи системи управління. Уточнено методику розрахунку вартості електричної енергії від систем акумулювання з урахуванням вартості втрат енергії при передачі та трансформації, а також додаткових факторів пов‘язаних з орендою та обслуговуванням. Розроблено, реалізовано та апробовано алгоритм управління віртуальною електричною станцією, що базується на задіянні найбільш дешевого джерела енергії для балансування з урахуванням обмежень електричних мереж, доступу до енергетичного ринку та можливості залучення активних споживачів. Показана можливість забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на основі концепції віртуальних електричних станцій на прикладі умов одного з адміністративних центрів України.
Dissertation for the degree of candidate of technical sciences in specialty 05.14.02 - power plants, networks and systems. - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The thesis is devoted to the solution of the current scientific and applied problem in the field of providing the declared schedules of generating power plants with renewable energy sources based on the concept of virtual power plants. In the dissertation work, the methods of providing the declared schedules of generating power plants on renewable energy sources are investigated. The expediency of using the concept of virtual power plants to solve the problem is justified. The use of various types of accumulation systems as one of the elements of a virtual power plant is investigated. The analysis of existing methods and state-of-the-art-practices of implementing intelligent networks was carried out, which made it possible to select the Smart Grid Architecture Model pattern as the basis for creating the necessary infrastructure. The analysis of existing methods for determining the optimal capacity of accumulation systems and their layout has been carried out that was used to calculate minimal capacity for providing the declared schedules of generation of PV and wind power plant each 1 MW for one of the administrative centers of Ukraine. The developed computer model for studying the operation of virtual power plants that include PV and wind power with energy storage and connections to PLC allows assessing potential unbalances during generation, checking the sufficiency of the capacity of accumulation systems for various tasks, as well as testing the operation of the control system. The methodology for calculating the cost of electrical energy from storage systems has been refined, taking into account the cost of energy losses during transmission and transformation, as well as additional factors associated with renting and servicing. An algorithm for managing a virtual power plant was developed, implemented and tested with real PLC connected to mathematical model, based on using the cheapest energy source for balancing taking into account the limitations of electrical networks, power lines and transforming equipment, access to the energy market for buying and selling energy and the ability to attract active consumers. The possibility of providing the declared schedules of generation of power plants based on the concept of virtual power plants on the example of conditions of one of the administrative centers of Ukraine is shown.

Уже протягом тривалого часу відцентрові насоси створюють комфортні умови в життєдіяльності суспільства, приймають участь в значній кількості виробничих процесів. Проведені дослідження свідчать, що майже 27% всієї виробленої на земній кулі електроенергії витрачається на роботу електричного приводу відцентрових механізмів, а основна доля цієї енергії припадає на відцентрові насоси. Більшість електроприводів вказаних механізмів на даний час є нерегульованими [1]. Класичні методи регулювання подачі води в насосних установках полягають у дроселюванні напірних ліній та зміні повної кількості робочих агрегатів. Зазначені методи регулювання дозволяють вирішити технологічні задачі але на практиці не враховують енергетичних проблем подачі води [2]. В більшості випадків електротехнічне та гідравлічне обладнання при проектуванні систем насосних станцій розраховують за максимальними технічними характеристиками (подача, напір води і ін.) водопостачання та водовідведення. Але на практиці, при введені в експлуатацію таких насосних установок, виявляється, що вони можуть вийти на проектні режими тільки за декілька років. Відповідно, діючі насосні станції дуже часто працюють в режимах, які не відповідають розрахунковим. Варто також врахувати сезонні, тижневі та добові нерівномірні графіки витрат і напорів, що характеризуються непостійним водоспоживанням, в наслідок чого робочі режими насосів виходять поза межі робочих параметрів їх характеристик
У даній кваліфікаційній роботі виконано теоретичну розробку автоматичної системи управління насосною установкою, яка здійснює подачу води до приватних житлових поселень. Основним критерієм вибору при проектуванні системи автоматичного управління і її елементної бази є доступність складових частин електроприводу можливість безпосередньої їх купівлі в Україні, доступність технічної документації та умови гарантійного обслуговування. Опираючись на результати проведених розрахунків та вибрану елементну базу було розроблено структурну схему системи автоматичного управління, на основі якої було виконано моделювання динамічних режимів системи автоматичного управління на персональному комп’ютері
In this qualification work the theoretical development of the automatic control system of the pump installation which carries out water supply to private housing estates. The main criterion for selection in the design of the automatic control system and its element base is the availability of components of the electric drive the possibility of their direct purchase in Ukraine, the availability of technical documentation and warranty conditions. Based on the results of the calculations and the selected element base, the structural scheme of the automatic control system was developed, on the basis of which the modeling of the dynamic modes of the automatic control system on a personal computer was performed.
ВСТУП …6 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ ...10 1.1 Насосні установки і частоні перетворювачі для систем водопостачання ...10 1.2 Частотне регулювання швидкості асинхронних електроприводів ...15 1.3 Система підпорядкованого регулювання ... 21 1.4 Висновки до розділу ...23 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ...24 2.1 Конструкція промислової установки та задача автоматизації ...24 2.2 Вибір електродвигуна для системи водопостачання ...27 2.3 Вибір частотного перетворювача ...31 2.4 Вибір давача тиску системи водопостачання ...38 2.5 Вибір захисного обладнання ...42 2.6 Висновки до розділу ...46 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ ...47 3.1 Аналітичне дослідження системи автоматичного керування ...47 3.2 Розрахунок ПІД-регулятора для автоматичної системи управління ...51 3.3 Дослідження моделі лінійної системи без обмежень ...53 3.4 Дослідження моделі лінійної системи з урахуванням обмежень ...55 3.5 Дослідження системи автоматизованого управління ...58 3.6 Висновки до розділу ...61 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ...62 4.1 Заходи безпеки при обслуговуванні автоматичної системи керування насосною установкою ...62 4.2 Вимоги пожежної безпеки при роботі з автоматичною системою керування насосною установкою ...65 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ...68 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ...69