авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

МАТЕРИАЛЫ

МОЛОДЕЖНОЙ МЕЖРЕГИОНАЛЬНОЙ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

21 АПРЕЛЯ 2011 Г.

ЕКАТЕРИНБУРГ

Институт Электроэнергетики и

Информатики

Екатеринбург 2011

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Российский государственный

профессионально-педагогический университет»

Уральское отделение Российской академии образования

Академия профессионального образования ЭНЕРГЕТИКА, ЭЛЕКТРОПРИВОД, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОНОМИКА ПРЕДПРИЯТИЙ, ОРГАНИЗАЦИЙ, УЧРЕЖДЕНИЙ Материалы молодежной межрегиональной научно-практической конференции 21 апреля 2011 г.

Екатеринбург Институт Электроэнергетики и Информатики Екатеринбург 2011 2 УДК ББК Энергетика, электропривод, энергосбережение и экономика предприятий, организаций, учреждений: Материалы молодежной межрегиональной научно практической конференции 21 апреля 2011 г. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2011 112 с.

В материалах обобщены результаты научной деятельности молодых ученых и студентов, обучающихся в вузах российских регионов.

© ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально педагогический университет», СОДЕРЖАНИЕ Емельянов А.А., Медведев А.В., Кобзев А.В., Шепельков А.В., Зарубин Е.

А., Воробьев А.Н. Математическая модель АД в неподвижной системе координат c переменными m i R ………………………………………… Золотухин А.А., Зюзев А.М. Оценка влияния пульсаций момента вентильного двигателя на скорость безредукторного электропривода….. Ковалев А.А., Микава А.В. Повышение безопасности устройств энергоснабжения……………………………………………………………. Ковалев А.А., Несмелов Ф.С., Ткаченко О.Ю. Применение автоматизированной системы контроля и учета топливно энергетических ресурсов а ОАО «РЖД»…………………………………... Кондратова Д.Ю., Тельманова Е.Д. Проблемы надежности устройств релейной защиты и автоматики…………………………………………… Копытов К.О. Алгоритм распознавания кварца для фотометрической сортировки руд………………………………………………………………. Костылев А.В., Есаулкова Д.В. Идентификация и прогнозирование нагрузок электропривода с использованием методов wavelet-анализа….. Куликова Е.А., Богатенко Д.Д. Энергосбережение в жилом и социальном секторах………………………………………………………... Лукьянов М. М., Рубцов А.В., Павкин К.А. Исследование геометрических параметров средств акустического контроля жидкой изоляции с микровключениями………………………………………….....



Лукьянов М. М., Фисенко М. П. Математическая модель жидкой изоляции с микровключениями……………………………………………. Нурисламов М.Р., Чумаченко А.Ю., Валинурова К.Р. Электронное учебное пособие «Техническая эксплуатация электроустановок»………. Огурцов К.И. Перспективы и возможности использования ресурсосберегающих технологий в энергохозяйстве малых предприятий города Златоуста…………………………………………………………….. Понявин Д.М. Энергосберегающие мероприятия в области применения электропривода……………………………………………………………….. Рамазанов Р.С., Мухачёва М.А., Телепова Т.П. Использование макросов для автоматизации документов MS OFFICE…………………………………. Сафронов А.С., Лукьянов М.М. Предпосылки внедрения устройств БАВР на предприятия ООО «Газпром Трансгаз Югорск»………………. Старцев И.М., Морозова И.М. Предложения по замене электропроводки Сулимов Е.А., Терентьев А.А. Анализ систем наружного в квартире или доме………………………………………………………… освещения г. Жигулевска …………………………………………………………. Сыропятов Е.А. Профессиональная подготовка электромонтажника схемщика с использованием электрооборудования SCHNEIDER ELECTRIC……………………………………………………………………………..

Хазиев В.В. Стенд для испытаний систем управления электрическими двигателями……………………………………………… Шабалин С.А. Механизмы повышения эффективности потребления электроэнергии……………………………………………………………… Шаюхов Т.Т., Морозова И.М. Выбор материалов труб для системы тепло- и водоснабжения…………………………………………………….. Емельянов А.А., Медведев А.В., Кобзев А.В., Шепельков А.В., Зарубин Е. А., Воробьев А.Н.

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», Екатеринбург МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АД В НЕПОДВИЖНОЙ СИСТЕМЕ КООРДИНАТ C ПЕРЕМЕННЫМИ m i R При выполнении студентами дипломных и курсовых работ, связанных с моделированием асинхронного двигателя, возникает необходимость увеличения вариантов их модификаций. Одним из способов решения этой задачи является возможность выразить электромагнитный момент через различную комбинацию переменных токов и потокосцеплений двигателя [1, c.238] и [2].

Основные уравнения математической модели АД, записаны в векторной форме в относительных единицах, имеют следующий вид [3]:

d S j k S u S rS i S (1) dt d R j ( k p) R (2) 0 rR i R dt S x S i S xm i R (3) R xR i R xm i S (4) Рассмотрим асинхронный двигатель с К.З. ротором ( u R 0 ), кроме того, определим электромагнитный момент по следующей формуле [1, с.238] m m iR m iR m xm (i S i R ), m i R iS xm Исключим из системы уравнений S, R и i S :

x x S xS ( m i R ) x m i R S m x S i R x m i R S m ( x S x m ) i R xm xm xm R x R i R xm ( m i R ) x R i R m x m i R ( x R x m ) i R m xm x d m rS x di R m rS i R S j k S m j k ( x S x m ) i R uS ( xS xm ) xm xm d t xm dt d i R d m j k m j k ( x R x m ) i R j p ( m ) 0 rR i R ( x R x m ) (*) dt dt j p ( x R x m ) ( i R ) x ( x R x m ) d i R x S d m rR x S x ( x R xm ) x j k S i R j k S m 0 iR S xm xm xm d t xm xm dt x ( x R xm ) x ( i R ) j p S ( m ) j p S xm xm rS x S rS x m x x x m d i R rS x x xm 2 m j k ( S R uS iR ( S R ) ) iR xm xm xm xm dt xS ( x R xm ) x ( i R ) j p S ( m ) j p xm xm xm Умножим обе части уравнения на и обозначим rR xS rS xm xS x R xm TR rR x S rS x m xm rS di R m j k TR 4 i R u S i R TR 4 rR x S rS x m rR x S rS x m dt x ( x R xm ) xS ( i R ) j p ( m ) j p S rR x S rS x m rR x S rS x m diR Исключим из системы уравнений (*), умножим первое уравнение на dt ( x R xm ), а второе на ( xS xm ) и далее их сложим:





( x x m ) x S d m rS ( x R x m ) m rS ( x R x m ) i R R ( x R xm ) u S xm xm dt ( x R xm ) xS di R j k m j k ( x R x m ) ( x S x m ) i R ( x R xm ) ( xS xm ) xm dt d m di R 0 rR ( x S x m ) i R ( x R x m ) ( x S x m ) ( xS xm ) dt dt j k ( x S x m ) ( x R x m ) i R j k ( x S x m ) m j p ( x S x m ) ( x R x m ) ( i R ) j p ( x S x m ) ( m ) x x x m d m rS ( x R x m ) ( x R x m ) u S rR ( x S x m ) rS ( x R x m ) i R m R S xm xm dt x R xS xm j k m j p ( x S x m ) ( m ) j p ( x S x m ) ( x R x m ) ( i R ) xm xm Умножим обе части уравнения на и обозначим rS ( x R xm ) x R x S xm Tm 4 :

rS ( x R x m ) d m x m (rR ( x S x m ) rS ( x R x m )) xm u S m Tm 4 iR rS ( x R x m ) rS dt xm ( xS xm ) x ( x S xm ) j k Tm 4 m j p ( i R ) j p m ( m ) rS ( x R x m ) rS Рассмотрим процессы в неподвижной системе координат k 0, k 0 :

x ( x R xm ) xm rS di R m j p S ( i R ) u S i R TR 4 rR x S rS x m rR x S rS x m rR x S rS x m dt xS ( m ) j p rR x S rS x m d m x m (rR ( x S x m ) rS ( x R x m )) x ( xS xm ) xm u S m Tm 4 ( i R ) iR j p m rS ( x R x m ) rS rS dt xm ( xS xm ) ( m ) j p rS ( x R x m ) Вещественную ось обозначим, а мнимую через. Пространственные векторы в этом случае раскладываются по осям:

uS uS j uS ;

i R iR j iR ;

i S iS j iS ;

m m j m x ( x R xm ) xm rS d i R m p S ( i R ) u S i R TR 4 rR x S rS x m rR x S rS x m rR x S rS x m dt xS ( m ) p rR x S rS x m x ( x R xm ) xm rS d i R m p S ( i R ) u S i R TR 4 rR x S rS x m rR x S rS x m rR x S rS x m dt xS ( m ) p rR x S rS x m d m x m (rR ( x S x m ) rS ( x R x m )) x ( xS xm ) xm u S m Tm 4 ( i R ) i R p m rS ( x R x m ) rS rS dt x ( xS xm ) ( m ) p m rS ( x R x m ) d m x m (rR ( x S x m ) rS ( x R x m )) x ( xS xm ) xm u S m Tm 4 ( i R ) i R p m rS ( x R x m ) rS rS dt x ( xS xm ) ( m ) p m rS ( x R x m ) С учетом электромагнитных моментов система уравнений в операторной d форме s примет вид:

dt x ( x R xm ) xm rS m p S ( i R ) u S (1 TR 4 s) i R rR x S rS x m rR x S rS x m rR x S rS x m (1) xS ( m ) p rR x S rS x m x ( x R xm ) xm rS m p S ( i R ) u S (1 TR 4 s) i R rR x S rS x m rR x S rS x m rR x S rS x m (2) xS ( m ) p rR x S rS x m x (r ( x S x m ) rS ( x R x m )) xm u S (1 Tm 4 s) m m R i R rS ( x R x m ) rS (3) x ( xS xm ) x ( xS xm ) ( i R ) p m ( m ) p m rS ( x R x m ) rS x (r ( x S x m ) rS ( x R x m )) xm u S (1 Tm 4 s) m m R i R rS ( x R x m ) rS (4) x ( xS xm ) x ( xS xm ) ( i R ) p m ( m ) p m rS ( x R x m ) rS m m iR m iR (5) m mC Tm s (6) Структурная схема для уравнения (1):

m rS rR xS rS xm + u S xm – 1 i R rR xS rS xm 1 TR 4 s – – xS ( xR xm ) i R X rR xS rS xm xS m rR xS rS xm X Аналогично структурные схемы для уравнений (2), (3) и (4):

m rS rR xS rS xm + u S xm – 1 i R rR xS rS xm 1 TR 4 s + + xS ( xR xm ) i R X rR xS rS xm xS m rR xS rS xm X xm (rR ( xS xm ) rS ( xR xm )) iR rS ( xR xm ) – u S xm + m rS 1 Tm4 s – – xm ( xS xm ) iR X rS xm ( xS xm ) m X rS ( xR xm ) xm (rS ( xR xm ) rR ( xm xS )) i R rS ( xR xm ) – u S xm + m rS 1 Tm4 s + + xm ( xS xm ) i R X rS xm ( xS xm ) m X rS ( xR xm ) Структурные схемы для уравнений (5) и (6):

m mC m m iR m iR Tm S m m i R X – mC - Tm s + m X i R + m Для моделирования выберем АКЗ со следующими паспортными данными и параметрами [4], [5]: P 320кВт, U1 380B, I1 324 A, f 50 Гц, р 3, Rs 0.0178Ом, Rr 0.0194Ом, L s 0.118Ом, L r 0.123Ом, X s 4.67 Гн, X r 4.675 Г, X m 4.552 Гн, J 28кг м2.

Значения безразмерных коэффициентов в уравнениях, рассчитанные по выражениям приведенным выше:

Коэффициент TS 4 l S Tm TR Значение 507,694 6,477 0,118 783, На вход модели в момент времени t 0 подаются напряжения U s cos t и U s sin t. Осциллоскопы измеряют относительные значения электромагнитного момента и скорости. Результаты моделирования представлены на рис.1. Они показывают, что при прямом пуске вначале наблюдается значительные колебания момента.

Рис. 1. Результаты моделирования, относительные значения электромагнитного момента и скорости Литература 1. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты.

Екатеринбург: УРО РАН, 2000. 654 с.

2. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупровод никовых систем Matlab 6.0: Учебное пособие. – Спб.: Корона принт. 2001. – 320с., ил.

3. Емельянов А.А., Клишин А.В., Медведев А.В. Математическая модель АД в неподвижной системе координат с переменными R i R [Текст] / Молодой ученый. – 2010. -№4. – С. 8-24.

4. Шрейнер Р.Т. Электромеханические и тепловые режимы асинхронных двигателей в системах частотного управления. Екатеринбург: ГОУ ВПО «Рос.

гос. проф.-пед. ун-т», 2008. 361 с.

5. Емельянов А.А., Медведев А.В., Кобзев А.В., Медведев А.В., Шепельков А.В., Зарубин Е.А., Воробьев А.Н. Математическая модель АД в неподвижной системе координат с переменными m i S [Текст] / Молодой ученый. – 2011. №3. – С. 11-21.

Золотухин А.А., Зюзев А.М.

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ МОМЕНТА ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА СКОРОСТЬ БЕЗРЕДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА При разработке низкоскоростного безредукторного вентильного электропривода разработчики сталкиваются с проблемой неравномерности момента вентильного двигателя [1], которая в свою очередь влияет на неравномерность скорости. В данной статье рассматривается безредукторный вентильный электропривод стабилизирующий скорость кабины лифта, система управления которого построена по классическому методу подчиненного регулирования [3,9].

Рис.1. Функциональная схема алгоритмов управления Регулятор скорости является задающим для регулятора моментной составляющей тока Iq, который в свою очередь управляет вентильным двигателем с нелинейной зависимостью развиваемого момента M и Iq [1]. У контуров скорости и тока имеется конечное быстродействие, а значит, такая система с помощью регулятора скорости не может подавить колебания скорости, вызванные нелинейностью преобразования тока в момент. А подчиненное регулирование с последовательными контурами скорости и тока применяется для того, чтобы обеспечить компенсацию внутренних переменных [9], иначе приходится иметь дело с нелинейным объектом, регулятор для которого сложно реализовать.

В идеальной вентильной машине с синусоидальной МДС возбуждения, с отсутствующем зубцовым моментом, магнитоэлектрический момент не содержит высших гармоник при постоянстве токов Id, Iq и определяется так [1,4]:

2 2 TМЕ pL0 I M1 I a sin I в sin I с sin pL0 I M 1 I q K T I q. (1) 3 Таким образом, при распределении МДС возбуждения по синусоидальным законам высшие гармоники МДС фаз не вызывают появления высших гармоник магнитоэлектрического момента идеального ВД, чего нельзя сказать о реальном.

Измерение момента в статическом режиме при неизменном Iq Способ измерения момента показан на рисунке 2.

Рис.2. Способ измерения момента В обмотках ВД был установлен ток Iq = const, развивающий электромагнитный момент. С помощью ручной лебедки, ротор двигателя проворачивался на небольшой угол и после того как токи стабилизировались на заданном уровне, измерялся электромагнитный момент.

Рис.3. Пульсации момента Рис.4. Увеличенный фрагмент: токи фаз, угол, ток Iq Рис.5. Изменение момента двигателя на четырех электрических оборотах при Iq=const Таким образом, пульсации момента ВД при Iq=const, составили ±5% Измерение тока при вращении ВД с замкнутыми обмотками статора Эксперимент был проведен на испытательной лифтовой шахте. Разновес составлял 200 кг при диаметре канатоведущего шкива 400 мм. Обмотки статора ВД были закорочены накоротко, после чего ВД был расторможен и нагруженная кабина стала опускаться, создавая при этом М=const. Частота вращения поля составила 1,8Гц.

- 2. X= 1. - Y= 1. - -80 1. - - 0. - - - 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Рис.6. Анализ скорости ВД при короткозамкнутом статоре Из скорости, можно выделить ряд высших гармоник с наибольшей амплитудой 2%, на частоте электрического оборота.

Составляющая тока Iq:

X= 10. 150 Y= 2. - - 0 5 10 15 0 10 20 30 40 50 Рис.7. Анализ составляющей тока Iq Из составляющей тока Iq, также можно выделить ряд высших гармоник с наибольшей амплитудой 7%.

Из выше представленных записей можно сделать вывод, что скорость имеет колебания и при закороченных обмотках ВД, что подтверждает эксперимент в п.2.

Измерение Iq при работе в режиме поддержания низкой скорости.

Эксперимент проводился при тех же условиях, которые были указаны в п.3. С отличием того, что была подключена система регулирования скорости.

Движение на пониженной скорости 0.08м/с.

uq V Рис.8. Движение на скорости 0.08м/с Видны пульсации скорости, которые вызываются пульсациями момента.

В результате практических испытаний было выяснено, что существующая система управления скоростью лифта с ВД, пульсации момента которого достигают ±5% не может удовлетворить требованиям ГОСТ, где указано, что виброскорость пола кабины не должна превышать 0.0006м/с.

Данные исследования проводились на двух двигателях одной серии. Были получены примерно одинаковые результаты, которые позволили определить зависимость момента от тока на электрическом периоде. На основании этой зависимости может быть создана корректировочная таблица. Данные корректировочной таблицы должны быть учтены при формировании составляющей напряжения Uq. Моделирование с учетом вводимой по формируемому моменту неравномерности показало, что если учитывать данную неравномерность в управлении, то можно значительно уменьшить колебания скорости.

Стоит отметить, что неравномерность момента ВД вызывают не только конструктивные особенности, но и погрешности измерения угла положения ротора и токов, которые также автоматически могут быть учтены в корректировочной таблице.

Литература 1. Балковой А. П., Цаценкин В.К. Прецизионный электропривод с вентильными двигателями. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. – 328 с.

2. Зюзев А.М. Математические модели механической части электроприводов. Екб.: УрФУ, 2010. – 154 с.

3. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново.: ИГЭУ, 2008. – 298 с.

4. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1985. – 168 с.

5. Вейнгер А.М. Регулируемый синхронный электропривод. М.:

Энергоатомиздат, 1985. – 224 с.

6. Аракелян А.К, Афанасьев А.А. Вентильный электрические машины и регулируемый электропривод. т.1,2. М.: Энергоатомиздат, 1997. – 509 с, 498 с.

7. Овчинников И.Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе. Спб.: Корона-Век, 2007. – 336 с.

8. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным управлением. М.: Академия, 2006. – 265 с.

9. Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов.

Часть 1 Электроприводы постоянного тока с подчиненным регулированием координат: Учебное пособие для вузов. Екатеринбург: УрГППУ, 1997. – 279 с.

Ковалев А.А., Микава А.В.

ГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения», Екатеринбург ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ УСТРОЙСТВ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ На сегодняшний день многие страны всерьез задумались об экономии энергоресурсов. Учитывая, что проводить энергосберегающие мероприятия необходимо комплексно и своевременно, остро встает вопрос о повышении надежности устройств, вырабатывающих все виды энергоресурсов. Задача безопасной генерации энергии становится первостепенной. Авария на атомной электростанции «Фокусима-1» в Японии заставила весь мир еще раз задуматься об эффективном и в первую очередь безвредном использовании энергоресурсов.

С одной стороны, ведущие европейские страны, такие как Франция, Германия, Голландия и Великобритания начинают искать источники энергии альтернативные атомной. С другой стороны, активно развивается направление, связанное с экономией электроэнергии. Решение данных вопросов требует тщательной проработки. Так, например, налажено массовое производство энергосберегающих ламп, но и здесь необходимо повышать безопасность данных устройств для человека. Не многие знают, что в Гонконге в 2009 году были проведены исследования о влиянии энергосберегающих ламп на организм человека. Выяснилось, что такие лампы вызывают развитие раковых клеток. К сожалению, отказаться от применения данных источников света пока не возможно, поэтому приходится жертвовать своим здоровьем [1].

Основными потребителями энергии, как тепловой, так и электрической являются различные предприятия, в том числе и ОАО «РЖД», которому энергоресурсы необходимы для обеспечения движения поездов [2]. Поэтому большое внимание уделяется повышению безопасности устройств электроснабжения и мероприятиям по энергосбережению.

Существующие тяговые подстанции зачастую исчерпали свой нормативный срок службы и требуют капитального ремонта, в связи с чем затраты на эксплуатационные нужды дороги велики, так за 2009 год они составили 55,3 млн рублей (рис. 1).

Рисунок 1 – Затраты на эксплуатационные нужды дороги Рис.1. Затраты на эксплуатационные нужды дороги В то же время структура затрат на энергоресурсы выглядит следующим образом (рис. 2).

Рисунок 2 – Структура затрат на энергоресурсы Рис.2. Структура затрат на энергоресурсы Чтобы повысить безопасность выработки электроэнергии, рекомендуется решить следующие задачи:

– разработать принципиально новые способы и средства экономии электроэнергии безопасные для человека;

– внедрить новые источники энергии, отвечающие нормам безопасности современного мира;

– продолжить реализацию Федерального закона Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

В 2008–2010 гг. для сокращения затрат на энергоресурсы и повышения безопасности их использования на Свердловской железной дороге и других филиалах ОАО «РЖД» в ведомстве дороги внедрено 2335 единиц ресурсосберегающих технических средств (РТС) 96-ти наименований на сумму 783,5 млн руб. За период внедрения получен экономический эффект 229,7 млн руб.

Согласно статьи 9 ФЗ № 261 государственное регулирование в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности должно осуществляется путем:

– учета используемых энергетических ресурсов;

– энергетической эффективности зданий, строений, сооружений;

– проведения обязательного энергетического обследования;

– требований энергоэффективности услуг, размещение заказов на которые осуществляется для государственных или муниципальных нужд;

– требований к программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности;

– распространения информации в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности [3].

Производимые, передаваемые, потребляемые энергоресурсы подлежат обязательному учету с применением приборов учета.

Требование не распространяются на ветхие, аварийные объекты, объекты, подлежащие сносу или капремонту до 1.01.2013 года, а также мощность потребления электрической энергии которых составляет менее 5 кВт или максимальный объем потребления тепловой энергии которых менее 0,2 Гкал в час.

Для достижения результатов работы по обеспечению энергосбережения требуется заинтересованность и руководства, и персонала. Очень часто работники организаций, уходя с рабочего места, не выключают свет, и даже компьютеры, зная, что они за это не платят. Руководство для своего же блага должно нести ответственность за внутреннюю энергетическую ситуацию в организации. Внедрение современных энергосберегающих технологий и повышение энергоэффективности каждого предприятия и являются компонентами инновационного пути развития.

Совершенствование государством нормативной базы в области энергосбережения и дальнейшее добросовестное исполнение предписаний правительства позволит достичь поставленных целей, уменьшить потребление энергии, создать дополнительный резерв энергоресурсов, повысить надежность работы устройств электроснабжения и безопасность их эксплуатации.

Литература 1. http://www.mintrans200.ru 2. http://www.rzd.ru 3. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г.

№ 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Ковалев А.А., Несмелов Ф.С., Ткаченко О.Ю.

ГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения», Екатеринбург ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В ОАО «РЖД»

Затраты на энергоресурсы одна из основных расходных статей в бюджете как любого промышленного предприятия, так и на железной дороге.

Поэтому получение полной картины расхода всех видов энергии, возможность анализа этой информации, прогнозирование и управление потреблением энергоресурсов на всех этапах производства имеет стратегическое значение.

Эффективность использования энергетических ресурсов влияет на рентабельность работы предприятия, являясь одним из рычагов управления его конкурентоспособностью. Это аксиома, которую знает каждый руководитель.

Однако, на сегодняшний день, не на многих предприятиях ОАО «РЖД», в том числе тяговых подстанциях внедрены и используются средства эффективного учета и управления топливно-энергетическими ресурсами.

Причин несколько – нехватка денег, другие приоритеты, а иногда просто непонимание важности данного вопроса. Но жизнь берет свое, и факты говорят о многом. На тех предприятиях, где существуют и эффективно работают автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ), доля затрат на энергоносители существенно снижается. Причем не сама по себе, ведь АСКУЭ – только инструмент, при грамотной работе с которым достигается поставленная цель [1].

Автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ, АСКУЭ) – совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих дистанционный сбор, хранение и обработку данных об энергетических потоках в электросетях (рис.

1) [2].

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОГО УЧЕТА ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ АСКУ ТЭР (2006 – 2010) 3-й уровень - информационно-вычислительные комплексы Системы (ИВКС) Сервер опроса, ЭКОМ База данных НТЭЦ АРМы ДТВ АРМы 2-й уровень - комплексы сбора и передачи данных структурного подразделения (ИКП) Каналы передачи данных 1-й уровень - измерительно-вычислительные комплексы узлов учета энергоресурсов (ИВКЭ) ПРИБОРЫ УЧЕТА ПОСТАВЩИКИ ТЭР ПОТРЕБИТЕЛИ ТЭР ТЭР ТЭР ТЭР Рис 1. Структурная схема АСКУ ТЭР ОАО «РЖД»

АСКУ ТЭР необходима для автоматизации торговли электроэнергией.

Также АИИС КУЭ выполняет технические функции контроля за режимами работы электрооборудования.

Так за счет чего же получается это снижение? Если говорить обо всех энергоресурсах в комплексе, то это, в первую очередь, прямая экономия энергии за счет разницы классов точности старых и новых приборов энергоучета [3], благодаря применению современных интеллектуальных высокоточных микропроцессорных счетчиков. Во-вторых, уменьшение расходов на метрологическую поверку счетчиков и узлов учета. В-третьих, на основании данных АСКУЭ энергетические и теплотехнические службы могут лимитировать отпуск энергоресурсов потребителям внутри предприятия, приводя в соответствие реальные и нормированные значения потребления и вынуждая руководителей подразделений экономить. В-четвертых, благодаря оперативному контролю за отпуском или потреблением энергоносителей существенно снижается количество аварийных ситуаций, а также время на их устранение. В-пятых, снижается время и количество конфликтных ситуаций при проведении взаиморасчетов между поставщиками и потребителями энергоресурсов, как при коммерческом, так и при техническом учете.

Далее, по каждому энергоресурсу идет своя экономия. Например, для электроэнергии это: переход к расчетам не за заявленную, а за фактическую энергию и мощность;

возможность использования многотарифности для экономии электроэнергии;

оперативный контроль активной и реактивной мощности в 3-минутном цикле опроса, благодаря чему исключаются штрафы за превышение заявленной мощности;

снижение эксплуатационных расходов, обусловленное «щадящими» режимами энергопотребления и работы электротехнического оборудования, повышением качества управления энергопотреблением [4].

Если говорить о конкретной сумме экономии, то экономический эффект за период внедрения 2006–2010 гг. составил 150,5 млн руб.

Основной целью учета электрической энергии является получение достоверной информации о количестве произведенной, переданной, распределенной и потребленной электрической энергии и мощности на оптовом и розничном рынке.

Эта информация позволяет:

– производить финансовые расчеты между участниками рынка;

– управлять режимами энергопотребления;

– определять и прогнозировать все составляющие баланса электроэнергии (выработка, отпуск с шин, потери и так далее);

– определять и прогнозировать удельный расход топлива на электростанциях;

– выполнять финансовые оценки процессов производства, передачи и распределения электроэнергии и мощности;

– контролировать техническое состояние систем учета электроэнергии – в электроустановках и соответствие их требованиям нормативно-технических документов.

Контроль достоверности учета электроэнергии достигается за счет ежемесячного составления баланса поступившей и отпущенной электрической энергии с учетом потерь и расхода электрической энергии на собственные нужды. Баланс составляется на основе показаний счетчиков электрической энергии, снимаемых в 24 часа местного времени последних суток каждого расчетного месяца. Принятая в настоящее время ручная запись показаний счетчиков, по которым составляется баланс электроэнергии, не вполне корректна и приводит к дополнительным погрешностям, поскольку трудно обеспечить одновременную и безошибочную запись этих показаний, особенно при большом числе контролируемых счетчиков.

В ОАО «РЖД» существует тепловозная и электрическая тяга поездов.

Особенности потребления дизельного топлива представлены на рисунке 2, а электроэнергии на рисунке 3.

ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА ПОТРЕБЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА (ДИЗ.МАСЛА) НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ V1 V2 V3 V V V V V ДМТО V V ПОТЕРИ: V1 – погрешность прибора + неберущийся остаток из цистерн V2 – естественные испарения в цистернах баз топлива + погрешность раздаточной колонки V3 – погрешность прибора учета локомотива + естественные испарения («угар») V4 – в эксплуатации: ошибки оформления маршрута машиниста + несанкционированный слив V5 – потери при простоях: ошибки оформления документации + несанкционированный слив V6 – потери при ремонтах: ошибки оформления документации + несанкционированный слив Небаланс за 2009 год – 3741 тн.

ОБЪЕМЫ ТОПЛИВА:

V1 V V1 – от поставщика - к оплате V2 – хранящиеся на базах топлива ДМТО V3 – остаток в баках V4 – проходящий через ИОММ Рис. 2. Особенности учета дизельного топлива Внедрение системы АСКУ ТЭР на подстанциях и других предприятиях дает возможность:

– оперативно контролировать и анализировать режим потребления электроэнергии и мощности основными потребителями;

– осуществлять оптимальное управление нагрузкой нетяговых потребителей;

– собирать и формировать данные на энергообъектах дистанции;

– собирать и передавать на верхний уровень управления (отделения дороги) информацию и формировать на этой основе данные для проведения коммерческих расчетов между поставщиками и потребителями электрической энергии;

– автоматизировать финансово-банковские операции и расчеты с потребителями ТЭР.

ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЯГУ ПОЕЗДОВ W1 W W ВЛ 110-220 кВ 3.3 кВ W ТП W1 ППН, W ППС W W W W ДЕПО 2 ПОТЕРИ:

W1 – потери на ТП + расходы на собственные нужды ТП W2 – погрешности учета при отнесении расходов районным потребителям W3 – потери в контактной сети и рельсе W4 – потери на локомотиве + погрешность прибора учета (нечувствительность при прогреве) W5 – неучтенный расход на прогрев пассажирских вагонов при отстое W6 – расход на технологические нужды ППН и ППС W7 – расход на технологические установки W8 – заезды локомотивных бригад с других дорог W1 потери в КС за 2009 г. – 585,4 млн.кВт*час.

РАСХОД ЭЛ.ЭНЕРГИИ:

W1 W w1 – из энергосистемы - к оплате w2 – проходящий через ИОММ w – условные потери в к.с.

Рис. 3. Особенности учета электроэнергии Что касается остальных крупных потребителей электроэнергии (фабрики, заводы, порты и др.) АСКУЭ дает следующие преимущества:

– отсутствие необходимости в ручном снятии показаний множества электросчетчиков;

– облегчение ведения многотарифного учета электроэнергии;

– облегчение прогнозирования затрат на электроэнергию;

– контроль качества электроэнергии (не сертифицирован);

– запись в журнале событий устройств сбора и передачи данных (УСПД) событий по отключению-включению фидеров, перекосам по токам и напряжению (данную информацию собирает счетчик электроэнергии и передает УСПД);

– возможность автоматической передачи данных о количестве потребленной электроэнергии в энергосбытовую организацию;

– возможность выхода на оптовый рынок электроэнергии и мощности.

Сегодня организация современных систем коммерческого учета главная задача как для крупных промышленных предприятий, которые заинтересованы в оптимизации расходов своего производства, модернизации систем учета электроэнергии в соответствии с требованиями рынка для получения доступа к торговой площадке, так и для предприятий с объемом присоединенной мощности меньше, чем 750 кВА. Несмотря на высокую стоимость АСКУ ТЭР, в процессе эксплуатации этой системы, она окупается и в дальнейшем приносит экономию энергоресурсов предприятию, т.е. снижает затраты на них и самое важное производит расчеты за потребленную энергию.

Литература 1. Григорьев В.В., Киреева Э.А. Справочные материалы по электрооборудованию систем электроснабжения промышленных предприятий.

М.: Энерго-атомаиздат, 2002.

2. Морозова И.М., Кузнецов Ю.В. Проектирование схем энергоснабжения промышленных предприятий и городов: Учеб. Пособие.

Екатеринбург: Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 2004. 86 с.

3. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) / Под ред. Кавалерова Г.И. М.: ЦНИИТЭИ, 2000. – с.

4. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник / Под ред. Черенкова В.В. Л.: Машиностроение, 1987. – 847 с.

Кондратова Д.Ю., Тельманова Е.Д.

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», Екатеринбург ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ В настоящее время на смену традиционным релейным защитам на электромеханической элементной базе приходят современные микропроцессорные устройства, которые сочетают функции защиты, автоматики, управления и сигнализации. С помощью цифровых терминалов возможно уменьшить время их срабатывания и повысить чувствительность защиты, что позволяет снизить величину ущерба от перерывов в электроснабжении.

Основными причинами возникновения тяжелых технологических нарушений, происходящих в энергосистемах во всем мире являются неправильные, или, скорее, непредсказуемые действиями релейных защит.

Крупнейшие аварии в энергосистемах, произошедшие в Америке и Европе (США: 1965, 1977, 2003;

Франция: 1978;

Канада: 1982, 2003;

Италия: 2003;

Лондон: 2003;

Швеция: 1983, 2003) показали, что надежность всей энергосистемы зависит от надежности релейной защиты.

В 2009 г. общее количество устройств РЗА в Единой национальной электрической сети составляло 374767. Из них процент электромеханических устройств релейной защиты составил 92,7%, микроэлектронных - 3,3%, микропроцессорных - 4%. При этом устройства РЗА объектов Единой национальной электрической сети ЕНЭС срабатывали 51436 раз, из них правильные срабатывания составили 50871 случаев (98,9%), неправильные – 565 случаев.

Анализ причин неправильных срабатываний устройств РЗА показал, что чаще всего причиной неправильных срабатываний являлось старение оборудования (189 случаев из 565, что составило 33,45%). На втором месте – ошибки монтажно-наладочных и строительных организаций (56 случаев или 9,91%), на третьем – неудовлетворительное состояние устройств РЗА ( случая или 9,38%). В целом же можно сказать, что в увеличении процента неправильных срабатываний виноваты различные причины, обладающие различным генезисом и требующие разного подхода к исправлению ситуации.

При рассмотрении условной виновности неправильной работы микропроцессорных устройств РЗА можно найти простое объяснение низкого показателя правильной работы большое разнообразие типоисполнений устройств различных производителей и недостаток нормативных документов по проектированию, внедрению и эксплуатации устройств.

Тем не менее в настоящее время намечается тенденция улучшения показателя правильной работы микропроцессорных устройств РЗА по мере накопления опыта проектирования, внедрения и эксплуатации микропроцессорных защит. В период с 2006 года по 2009 год при практическом удвоении количества микропроцессорных устройств РЗА в ЕНЭС показатель правильной работы микропроцессорных устройств РЗА возрос с 92,7% до 95,15%.

На основании статистических данных по условной виновности устройств РЗА ЕНЭС, можно сделать вывод, что возросло количество неправильных действий РЗА из-за старения электромеханических защит. Неправильные действия микропроцессорных защит являются результатом ошибок проектировщиков, которые происходят в случае внедрения современных микропроцессорных устройств РЗА без должного нормативно-технического обеспечения.

И все же микропроцессорные устройства имеют ряд неоспоримых преимуществ:

существует возможность записывать, а потом воспроизводить режимы, непосредственно предшествовавшие аварии и сам аварийный режим, что необходимо для анализа аварийной ситуации;

можно изменять уставки срабатывания и переходить с одной характеристики на другую с помощью подключенного компьютера;

в ходе эксплуатации существует возможность изменять конфигурацию комплекта релейной защиты: включать или отключать отдельные функции (то есть как бы подключать или отключать отдельные реле) с помощью программных средств;

меньшее количество контактных соединений и наличие непрерывной самодиагностики позволяет повысить надежность защит;

сокращается время технического обслуживания;

повышается точность измерений тока и напряжений;

улучшаются условия согласования основных и резервных защит разных классов напряжений;

сокращаются дорогостоящие площади, занимаемые шкафами с релейной защитой из-за малых габаритов микропроцессорных терминалов;

значительно более высокая чувствительность и быстродействие защит.

Резюмируя можно заключить, что положительный эффект от внедрения микропроцессорных устройств и систем РЗА может быть получен при соблюдении трех основных условий:

1. Необходимо в ходе внедрения микропроцессорных устройств и систем РЗА обеспечить им электромагнитную совместимость.

2. Внедрять лучше всего не отдельные микропроцессорные устройства РЗА, а целую систему РЗА, включающую в себя функции контроля и управления и интегрированную в АСУТП энергетического объекта.

3. В наличии должны быть нормативные и методические материалы по проектированию, внедрению и эксплуатации микропроцессорных устройств РЗА.

Литература 1. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропро цессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М., ОРГРЭС, 1997, 36 с.

Копытов К.О.

ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», Екатеринбург АЛГОРИТМ РАСПОЗНАВАНИЯ КВАРЦА ДЛЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ РУД Переработанные кварцевые руды находят применение в изготовлении конструкционных материалов, используемых в различных отраслях:

в радиотехнике (пьезоэлектрические стабилизаторы частоты, фильтры, резонаторы, пьезопластинки в ультразвуковых установках и т.д.);

в полупроводниковой промышленности для получения химически чистого кремния;

в оптическом приборостроении (призмы для спектрографов, монохроматоров, линзы для ультрафиолетовой оптики и т.д.);

в космической промышленности (линзы телескопов и других оптических систем, гироскопы);

в светотехнической промышленности (лампы с заданными спектрами пропускания излучения);

волоконно-оптической промышленности (волноводные трубы, держатели, волокно);

Кроме того из кварца изготавливают уникальные тканые и нетканые материалы, плавленый кварц применяют для изготовления специальной химической посуды. Прозрачные, красивоокрашенные разновидности кварца являются полудрагоценными камнями и широко применяются в ювелирном деле. Изделия из кварца используются в медицинской технике Основной проблемой в обогащении кварцевых руд является повышение качества минерального сырья и уменьшение затрат на единицу конечной продукции. Наиболее перспективным направлением в этой области является введение в цепочку «добыча – переработка» стадии предварительной концентрации с применением фотометрических методов обогащения.

С развитием цифровой фототехники и компьютерных технологий эта задача стала технически выполнима, наличие скоростных видеокамер, возможность передачи данных в масштабе реального времени, мощные компьютеры все это делает возможным усовершенствование процесса обогащения. Пожалуй, единственное затруднение возникает с разработкой «быстрых» алгоритмов распознавания.

Рассмотрим принцип действия фотометрического сепаратора (рис. 1):

поступающая на переработку руда из бункера 1 поступает на питатель 2, с питателя руда в виде монослоя падает в область распознавания 3. В этой области руда подсвечивается с помощью светильников 4, а скоростная видеокамера производит захват кадра. Далее происходит обработка кадра в блоке управления 9, который подает сигналы на отсекатель (пневмоклапаны) 6, представляющий собой набор пневмоклапонов с выходным отверстием 2 мм.

Отсеченная руда (в нашем случаи пустая руда) 8 откланяется от траектории свободного падения и попадает в бункер с пустой рудой. А руда не отклоненная (кварц) попадает в другой бункер и едет на дальнейшие стадии обогащения.

Рис.1. Принцип действия фотометрического сепаратора Производители аналогичных сепараторов, но радиометрических утверждают, что фотометрический метод сепарации не применим в горной промышленности, так как требует предварительной промывки поступающей на сепарацию руды, рекламируя тем самым на рынок оборудования только свои радиометрические сепараторы. По нашему мнению именно фотометрические сепараторы очень перспективны. Простота, высокая производительность и относительная не большая стоимость в отличие от зарубежных радиометрических сепараторов, все это присуще именно фотометрическим сепараторам.

Данный метод может быть применим не только в горной, но и в других отраслях промышленности: пищевой (сортировка риса или других круп), при сортировка мусора, при производстве медикаментов и сельхоз продукции.

То, что касается алгоритмов распознавания, на сегодняшний день в наибольшей степени исследованы следующие методы распознавания образов детерминистские, вероятностные, логические, структурные и [1]:

комбинированные.

Нашу задачу распознавания можно решить с помощью быстрых алгоритмов классификации и распознавания образов на основе цифровых согласованных фильтров [2]. Или используя такие же алгоритмы как для распознавания текста [3]. Но не один из этих методов не обеспечивает желаемого нами быстродействия и простоты для решения данной задачи.

Производители аналогичных сепараторов старательно скрывают информацию касательно используемых алгоритмов.

Разработанный нами алгоритм распознавания должен обеспечить необходимое быстродействие и эффективное распознавание частиц.

Условно алгоритм можно разделить на пять частей:

Предварительная обработка изображения.

Корректировка сжатого изображения.

Перевод изображения в матрицу.

Проверка на наличие ошибки.

Анализ полученной информации и принятие решения.

Предварительная обработка изображения и его корректировка. Моно хромное изображение с разрешением 1 пиксель на 1мм сжимается с помощью решетки. Размер каждой ячейки решетки для сжимания 33 пикселя. Такой размер ячейки является оптимальный для класса крупности + 5 мм, из соображения, что частица любой формы этого класса крупности, обязательно перекроет собой хотя бы одну ячейку более чем на 3/4, это наглядно видно на рисунке 2. Если частица меньше ячейки (соответственно ее размер меньше чем 33 мм), и ячейка будет перекрыта меньше чем на 3/4, то такая частица будет проигнорирована.

а) б) Рис. 2. Предварительная обработка изображения и его корректировка:

а – часть изображения;

б – нечеткость изображения Проблема нечеткости и размытости частиц, решается заполнением ячеек решетки по выше описанному признаку. Ясно что частица находится в нижней части рис. 3, а это значит что верхняя заполненная ячейка будет ошибкой. Но с выдержкой исходного изображения 1/200с (паспортные данные видеокамеры) изображение пролетающей частицы будет достаточно четким, следовательно и ошибка распознования будет мало вероятной.

Рис. 3. Перевод изображения в матрицу Перевод изображения в матрицу и проверка на ошибку.После сжатия изображения с помощью решетки, производится перевод монохромного изображения в матрицу, в которой каждому элементу, в зависимости от цвета ячейки сжатого изображения, присваивается значение либо 0, либо 1. Нулю соответствуют белые ячейки, а единице темные, так как при сепарации кварцевых руд основным цветом поступающей руды является белый (кварц), а темные породы (пустая порода) встречаются реже и требуют удаления из поступающей на переработку руды.

Проверка на ошибку осуществляется с помощью сравнивания двух матриц А и В. Где матрица А – матрица полученная с первой фотографии каждого нового цикла, матрица В – матрица полученная с n-ой фотографии в том же цикле что и матрица А путем подведения ее к времени матрицы А.

После сравнивания, образуя матрицу С, совпавшие элементы остаются без изменения, а элементы с разными значениями приравниваются к нулю.

Рис. 4. Сравнивание матриц Анализ полученной информации и принятие решения.Итоговая матрица С состоящая из единиц и нулей, обрабатывается так что столбец в котором находится единица отвечает за открытие необходимого пневмоклапана, а строка в которой находится единица отвечает за время в которое должен открыться пневмоклапан. Для каждой строки имеется массив таймингов в соответствии, с которым, для каждой строки записано свое расчетное время подлета частицы до пневмоклапанна.

В дальнейшем планируется провести опыты на проверку быстродействия и эффективность данного метода.

Литература.

1. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. М: «Высшая школа». 1989. 232 с.

2. Доклады 10-й Всероссийской конференции. ММРО-10. М: 2001.

3. Фомин Я.А., Савич А.В. Оптимизация распознающих систем. М:

«Машиностроение». 1993. 288 с.

Костылев А.В., Есаулкова Д.В.

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ WAVELET АНАЛИЗА Прогнозирование нагрузки необходимо для решения широкого спектра задач энергоэффективного управления электроприводами. В число факторов, осложняющих прогнозирование, входит отсутствие непосредственного доступа к данным о качественных изменениях в оцениваемой функции.

Наиболее перспективным является разработка интеллектуальных моделей прогнозирования. Основу таких моделей составляют искусственные нейронные сети (ИНС) благодаря их способности аппроксимировать с любой заданной точностью произвольную непрерывную последовательность.

У большинства реальных объектов можно выделить их основные составляющие:

1. детерминированная составляющая, которая в принципе подлежит точному предсказанию;

2. вероятностная составляющая, которую можно предсказать с заданной степенью вероятности;

3. случайная составляющая, которую невозможно ни учесть, ни предусмотреть.

Поэтому при оценке объекта исследования нужно выбирать такие признаки, для которых возможно уменьшение случайной составляющей, оценивание вероятностной составляющей и максимальное увеличение детерминированной части. Предлагаемый далее подход позволяет разрешить проблему путем введения в модель прогнозирования предварительной фильтрации данных с целью выделения аддитивных составляющих в динамике временного ряда и прогнозирования каждой такой составляющей в отдельности.

Для построения модели динамики нагрузки часто испльзуют вейвлет преобразование. Одна из основополагающих идей вейвлет-преобразования сигналов заключается в разложении сигнала на две составляющие – грубую (аппроксимирующую сA) и уточняющую (детализирующую сD) – с последующим их дроблением с целью изменения уровня декомпозиции сигнала. В результате вейвлет-фильтрации получаются некоторые временные последовательности, в сумме дающие исходный временной ряд.

Результаты разложения удобно изображать графически в виде дерева, изображенного на рис. 1.

s cA1 cA2 … cAN … cD1 cD2 cDN Рис. 1. Дерево разложения Полученные при разложении аппроксимирующие коэффициенты представляют сглаженный сигнал, а детализирующие коэффициенты описывают колебания. Следовательно, шумовая компонента больше отражается в детализирующих коэффициентах. Поэтому при удалении шума обрабатывают обычно детализирующие коэффициенты. Удаление шума реализуется с помощью метода пороговой обработки коэффициентов (трешолдинг) и заключается в обнулении значений коэффициентов, меньших некоторого порогового значения.

Обучение ИНС и прогнозирование осуществляется для каждого уровня разложения в отдельности. Задача прогнозирования в общем случае сводится к получению оценки будущих значений упорядоченных во времени данных на основе анализа уже имеющихся. Прогнозируемой величиной являются значения временного ряда на интервале [T(n+1), T(n+f)], где T(n) – текущий момент времени, а f – интервал прогнозирования.

Моделирующий комплекс состоит из программных файлов, выполненных в системе MATLAB. Для решения задачи использовались два пакета расширения системы. Первый из них Wavelet Toolbox. Было выбрано пакетное вейвлет-преобразование, которое является обобщением вейвлет преобразования и предлагает более широкий спектр функций анализа сигналов и позволяет выбрать оптимальное разложение за счет свойства адаптивности к особенностям сигнала.

Второй пакет расширения – это Neural Network Toolbox, который помогает пользователю проектировать сети любой конфигурации и расширять область их использования.

Рассмотрим некоторый график нагрузки (рис. 2). Видно, что кривая момента имеет трендовую, циклическую и случайную составляющие.

1. 1. 1. 1. 1. M 1. 0. 0 10 20 30 40 50 t Рис. 2. График исследуемой нагрузки Пусть данная кривая имеет следующее аналитическое описание:

, где первые два члена выражения соответствуют трендовой составляющей, а остальные формируют циклическую составляющую. К данной кривой был добавлен белый шум, который относится к случайной составляющей.

Для выделения тренда принимается глубина разложения M = 6, а тип вейвлета – Добеши 6. После разложения производится очистка от шума, путем вычисления шума на каждом уровне и вычисления его глобального порога.

Очистка шума обнуляет высокочастотные составляющие. Далее для выделения циклической составляющей из очищенного восстановленного сигнала вычисляется полученная трендовая составляющая. Для улучшения однородности формы циклической кривой производится ее разложение при M = 3, используя биортогональный вейвлет порядка 5.5, после чего производится обнуление детализирующих коэффициентов. Тот же результат можно получить, используя функции выбора вейвлет-коэффициентов сигнала.

На рисунке 3 изображены трендовая и циклическая составляющие исходного сигнала, полученные при разложении.

1. M 0. -0. - 0 10 20 30 40 50 t Рис. 3. Разложение исходного сигнала на составляющие:

1 – трендовая, 2 – циклическая Далее составляющие очищенного сигнала используются для прогнозирования с помощью соответствующим им ИНС. В качестве ИНС была выбрана частично-рекуррентная сеть Эльмана, которая обладает обратной связью из скрытого слоя к входному. Количество нейронов в скрытом слое равно 5. Этот тип сетей успешно используется для предсказания временных рядов, поскольку именно рекуррентная сеть выучивает закономерности в последовательности величин. Прогнозирование осуществляется по предшествующим значениям на один шаг вперед. В качестве критерия качества обучения была выбрана среднеквадратичная ошибка, равная 10-11. Для проверки качества обучения данные были поделены на 3 множества:

обучающее, проверочное и тестовое.

На рисунке 4, 5 приведены результаты прогнозирования на тестовом множестве на один шаг вперед по каждой составляющей, которые в свою очередь сравниваются с исходными составляющими, построенными по аналитическому описанию и составляющими, полученными после вейвлет разложения. На рисунке 6 показаны графики сумм составляющих и общей исходной кривой.

Средняя абсолютная ошибка прогнозирования по отношению к исходной трендовой составляющей составила 0,44%, по отношению к исходной циклической составляющей – 1,68 % и к зашумленному исходному сигналу – 1,77 %. Дальнейшее качество прогноза вероятно возможно улучшить с помощью более детального разложения сигнала, подбора оптимальной архитектуры ИНС и увеличения количества данных в ее входном векторе.

1. 1. M 1. 1. 1. 1. 62 64 66 68 70 72 74 76 78 t Рис. 4. 1 – исходная трендовая составляющая, 2—трендовая составляющая, полученная путем разложения, 3 – спрогнозированная трендовая составляющая на один шаг вперед 0. 0. 0. 0. M -0. -0. -0. -0. 62 64 66 68 70 72 74 76 78 t Рис. 5. 1 – исходная циклическая составляющая, 2—циклическая составляющая, полученная путем разложения, 3 – спрогнозированная циклическая составляющая на один шаг вперед 1. 1. M 1. 1. 1. 1. 62 64 66 68 70 72 74 76 78 t Рис. 6. 1 – исходная кривая с шумом, 2 – кривая, полученная восстановлением после разложения и очистки от шума, 3 – спрогнозированная кривая на данных кривой, полученной после восстановления Выводы Проведенные исследования предполагают возможность использования предложенного метода относительно реальных кривых нагрузок электропривода, в частности, где предполагается возникновение разнообразия условий ее формирования, например в электроприводе штанговой глубинно насосной установки. Следующей задачей исследования является расчет оптимального шага прогнозирования и решение задачи многошагового прогнозирования с горизонтом предсказания равным периоду циклической составляющей.

Литература 1. Круг П.Г. Нейронные сети и нейрокомпьютеры: Учебное пособие по курсу «Микропроцессоры». – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 176 с.

2. Медведев В.С., Потемкин В.Г. Нейронные сети. МATLAB 6/ Под общ.ред. к.т.н. В.Г. Потемкина. – М.: Диалог-МИФИ, 2002.- 496 с. – (Пакеты прикладных программ;

Кн.4).

3. Павел Панфилов. Нейросетевые прогнозы в техническом анализе.

Журнал «Современный трейдинг», №3, 2001.

4. Зюзев А.М., Нестеров К.Е. Исследование энергетических показателей электроприводов штанговых глубинно-насосных установок методами математического моделирования. Электротехника №9, 2004.

Куликова Е.А., Богатенко Д.Д.

ГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения», Екатеринбург ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЖИЛОМ И СОЦИАЛЬНОМ СЕКТОРАХ Решение задачи энергосбережения – залог успешности и конкуренто способности страны в современном мире.

Энергосбережение следует рассматривать как основную государственную проблему современности, нуждающуюся не только в научных и инженерных разработках, но и в законодательных постановлениях, и контроле на всех уровнях – областном, региональном и федеральном.

Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261 ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» обязал предприятия, организации, учреждения предпринимать меры по повышению эффективности их энергохозяйств.

В статье 2 первой главы настоящего Федерального закона закреплено понятие «энергосбережение».

Энергосбережение реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования (в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг) [1].

Потенциал энергосбережения в России составляет 3550% от общего внутреннего энергопотребления страны. Достичь такого уровня энергосбережения возможно за счет различных мероприятий (применение новых материалов и технологий при строительстве и реконструкций зданий и сооружений, использование альтернативных источников энергии (солнечных батарей, ветрогенераторов и т.п.), внедрение светодиодных, энергосберегающих осветительных приборов, различных регулирующих устройств, модернизация оборудования, производящего электрическую энергию и др.).

Около трети потенциала энергосбережения сосредоточено в электрических сетях 0,4 кВ. Данные сети основной источник энергии для обрабатывающих производств, жилищно-коммунального хозяйства, социальных, культурно-бытовых объектов, населения, бюджетных организаций, транспорта, связи, строительной отрасли.

На обеспечение теплом жилых и общественных зданий тратится около 40% топливно-энергетических ресурсов страны. Повышение энергетической эффективности систем теплоснабжения в жилищном и социальном секторах – важная составная часть единого комплекса мероприятий по энергосбережению [2].

Технологическая модернизация систем теплоснабжения способная повысить их энергетическую эффективность предполагает ряд мероприятий:

замену физически и морально устаревшего технологического оборудования на источнике с переходом на количественное регулирование выработки и отпуска тепла (температурный график количественного регулирования);

замену дырявых и плохо изолированных магистральных и внутриквартирных тепловых сетей на предизолированные в заводских условиях трубы;

оборудовать абонентские вводы взамен элеваторных узлов автоматизированными погодозависимыми индивидуальными тепловыми пунктами (ИТП) или автоматизированными узлами управления (АУУ) с количественно-качественной системой регулирования.

Инновационные технологии, используемые при реконструкции и модернизации систем теплоснабжения должны обеспечить:

существенное сокращение энергозатрат;

повышение надежности, эффективности систем, и в результате гарантированно обеспечить в будущем «экономическую» и «физическую»

доступность снабжения теплом потребителей.

Добиться качественных и количественных показателей энергосбережения позволят системы, в которых ликвидируются или сокращаются до минимума промежуточные звенья между источником тепла и потребителем, на источниках используются новое энергоэффективное, экологически чистое оборудование, автоматизированные системы качественного регулирования, диспетчерский контроль, позволяющий обеспечить сбалансированность выработанного и потребляемого тепла и свести до минимума технологические и трансмиссионные потери. Также необходимо повысить экономическую заинтересованность потребителя в энергосбережении [2].

Основной способ решения поставленных в программе энергосбережения задач стимулирование энергосбережения, т.е. предложение властью участникам отношений в сфере энергопотребления экономически выгодных для них правил поведения, обеспечивающих эффективное использование энергетических ресурсов.

Инновационные технологии энергосбережения все шире применяются в жилом и социальном секторах.

В жилом секторе это поквартирное теплоснабжение для многоквартирных и индивидуальных жилых домов на базе индивидуальных газовых теплогенераторов, в социальном секторе автономное теплоснабжение на базе встроенных, пристроенных и крышных автономных источников тепла с качественным регулированием практически без тепловых сетей или с максимально возможной минимизацией их протяженности.

Примером успешной реализации внедрения инновационных технологий энергосбережения и повышения энергетической эффективности является проект автономного теплоснабжения в экспериментальном микрорайоне Куркино города Москвы, получивший высокую оценку руководства страны и удостоенный национальной экологической премии 2005 года [2].

В рамках проекта впервые в России разработан и внедрен высокоэффективный экологически чистый каталитический теплогенератор (ОАО «Новосибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по экологическим проблемам»), не уступающий по своим техническим, энергетическим и экологическим характеристикам лучшим мировым образцам [3].


Изобретение относится к теплоэнергетике, к технике генерирования тепловой энергии, основанной на принципе беспламенного каталитического окисления различных видов топлив. Оно с успехом может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте и в других областях для автономного водяного отопления, воздушного обогрева, а также горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, зданий и сооружений (гаражей, теплиц, хранилищ, ферм, дачных домиков и др.). Каталитический теплогенератор позволяет эффективно использовать тепло при сжигании различного вида топлива любой влажности, обеспечивать экологическую чистоту отходящих газов и позволяет регулировать тепловую мощность.

Энергосберегающее устройство (ЭСУ) «ENEF10+1» используется как средство местного (индивидуального) регулирования напряжения и, одновременно, является индуктивным фильтром, препятствующим проникновению в нагрузку из сети импульсных высокочастотных помех.

ЭСУ «ENEF10+1» применяется во всех отраслях народного хозяйства как эффективное средство энергосбережения, регулирования и стабилизации напряжения во всех трехфазных электрических сетях напряжением 0,4 кВ:

в наружном освещении (осветительные сети с любым типом ламп);

в бытовой нагрузке (жилые дома, коттеджи);

в электроснабжении общественных зданий: вокзалы, аэропорты, стадионы, офисы, магазины, гостиницы, медучреждения и т.п.

Функциями энергосберегающего устройства «ENEF10+1» являются:

стабилизация потребляемой электроэнергии: обеспечивается нормально допустимое отклонение номинального напряжения по ГОСТ 13109 97, т.е. 220 ± 5%;

экономия электроэнергии за счет запатентованного метода. При этом, прямая экономия от энергосбережения составляет от 9 до 17%, а наибольший эффект экономии (до 21%) достигается в сетях уличного освещения;

очистка тока от высших гармоник, которые образуются в электросети при использовании отдельных приборов. Высшие гармоники создают в сети резонанс, результатом которого может стать выход из строя целой подстанции.

Перечисленные функции являются прямым следствием использования энергосберегающего устройства. Косвенной экономией является снижение издержек, связанных с обслуживанием электрооборудования (приобретение и замена электрооборудования), «фильтрация» электрического тока и т.д.

Ни для кого не секрет, что напряжение в сетях не является стабильным, и допустимые отклонения по ГОСТ 13109-97 составляют ± 5%, т.е. от 209 В до 231 В. А зачастую верхняя граница доходит и до 255 В. К сожалению, редко обращают внимание на некондиционное (завышенное/заниженное) или нестабильное напряжение электросети, которое является важным фактором расхода электроэнергии.

Заниженное напряжение электросети ухудшает работу и приводит к преждевременному выходу из строя различных автоматических систем, например пожарной, охранной сигнализаций.

Электросети с повышенным напряжением, помимо нерационального расхода электроэнергии, представляют еще большую опасность.

Преимущества ЭСУ «ENEF10+1»: реальная экономия электроэнергии до 25%;

бесплатная дополнительная электрическая мощность;

бесплатная функция стабилизации напряжения;

продление срока эксплуатации электроприборов в 1,52,5 раза;

КПД 99,6% против максимально 96% у стабилизаторов;

потребляемая устройством мощность от фактической мощности нагрузки не превышает 0,4%;

конструкция проста и надежна, без сложных коммутационных элементов, что является гарантом долгой эксплуатации;

процесс регулирования происходит без разрыва цепи и искажения синусоиды напряжения.

Наиболее выгодно располагать регулирующее устройство как можно ближе к нагрузке, иметь автоматическое регулирование и возможно более высокий КПД регулятора. При этом должен быть обеспечен нормальный режим работы потребителя, т.е. заданные параметры его работы должны соответствовать нормативным документам (ГОСТам, правилам и т.д.). Это напряжение на нагрузке не обязательно должно быть номинальным.

ЭСУ «ENEF10+1» предназначено для экономии электроэнергии путем регулирования величины напряжения на нагрузке при его отклонениях в электрических сетях 380/220 В, 50 Гц по ГОСТ 13109-97.

Принцип работы ЭСУ «ENEF10+1» основан на применении в качестве регулирующего органа маломощного автотрансформатора с коэффициентом трансформации близким к 1.

Энергосберегающие технологии «ENEF» позволяют добиться не только экономии энергоресурсов, повышения энергоэффективности, но и высвобождения дополнительной мощности, продления срока эксплуатации электроприборов, их бесперебойной работы, и, соответственно, уменьшения вреда экологии.

Суть энергосберегающей технологии в том, что нагрузкой не потребляется излишняя, не нужная для нормальной работы энергия за счет поддержания на нагрузке оптимальной величины напряжения, как правило, близкого к нижнему пределу нормируемого по ГОСТ, не обязательно номинального. Кроме того, уменьшаются потери энергии в сети на 1235 % за счет снижения величины тока в сети [4].

Добиться должного уровня энергетической эффективности в жилом и социальном секторах позволят следующие мероприятия в области энергосбережения:

1. Применение систем, при которых ликвидируются или сокращаются до минимума промежуточные звенья между источником тепла и потребителем.

2. Использование на источниках нового энергоэффективного и экологически чистого оборудования с использованием инновационных технологий генерации тепла.

3. Внедрение автоматизированных систем качественного и количественного регулирования теплоснабжения.

4. Повышение экономической заинтересованности потребителей в энергосбережении.

Работа по энергосбережению должна быть не разовой компанией, а долгосрочной стратегией развития и проводиться систематически с поэтапным нарастанием, чтобы привести энергосбережение к стилю жизни общества на смену сегодняшнему энергорасточительству.

Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г.

№ 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

2. XXI век инженерные системы. (http://ins21.ru).

3. ООО «Энергооборудование» «Каталитические теплогенераторы серии КТГ» руководство по эксплуатации 2009 год.

4. Компания ДоорВест инновационные энергосберегающие технологии. (http://enefdoorwest.ru).

Лукьянов М. М., Рубцов А.В., Павкин К.А.

ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет», филиал в г. Златоусте ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕДСТВ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЖИДКОЙ ИЗОЛЯЦИИ С МИКРОВКЛЮЧЕНИЯМИ Высокая степень износа маслонаполненного высоковольтного электрооборудования имеет потенциальную опасность для обслуживающего персонала. Негативными факторами производственной среды при работе изношенного маслонаполненного высоковольтного оборудования, воздействующими на работников, могут быть: шум, вибрация, электромагнитное поле, электрический ток, в случае аварийных ситуаций – огонь, механические части разрушенного оборудования.

Режим работы силового трансформатора оказывает большое влияние на его ресурс из-за износа изоляции. В качестве изоляции в маслонаполненном электрооборудовании используется трансформаторное масло. Оно выполняет две функции: во-первых, масло, заполняя поры в волокнистой изоляции, а также пространства между проводами обмоток и между обмотками и баком трансформатора, значительно повышает электрическую прочность;

во-вторых, оно улучшает отвод теплоты, выделяемой за счёт потерь в обмотках и сердечнике трансформатора [1].

Трансформаторное масло – это жидкость от, почти бесцветной до тёмно жёлтого цвета, по химическому составу представляющая собой смесь различных углеводородов.

Практически важные свойства трансформаторного масла нормируются стандартом ГОСТ 982-80. Согласно этому [2] электрические свойства жидкого диэлектрика описываются показателями и имеют следующие параметры:

электрическая прочность очищенного масла составляет 200-250 кВ/мм;

объёмное сопротивление 1010-1013 Ом м;

тангенс угла диэлектрических потерь 0,025 при 70° С. К физико-механическим свойствам трансформаторного масла относится кинематическая вязкость масла - 30 мм2/с при 20° С и 8–9 мм2/с при 50° С;

температура вспышки паров 135° С;

плотность 895 кг/м3 при 20 °С, акустическое сопротивление 1,28 (г/см2с)105 при скорости звука 1390 м/с и др [2].

Основным фактором, влияющим на износ изоляции, является ее нагрев, обуславливающий ухудшение свойств изоляции. Существует так называемое 6 градусное правило: увеличение температуры изоляции на 6 градусов сокращает срок ее службы вдвое. Это правило справедливо в диапазоне температур 80...140° С [4].

Наиболее интенсивный нагрев изоляции обмоток происходит при перегрузке трансформаторов. Поэтому режиму работы трансформаторов уделяется особое внимание. Перегрузки, обусловленные неравномерным суточным графиком нагрузки трансформатора, называются систематическими.

Перегрузки, обусловленные аварийным отключением какого-либо элемента системы электроснабжения, называются аварийными перегрузками.

При работе трансформатора под нагрузкой в его шинах выделяется джоулево тепло, которое теплоотдачей передается охлаждающему маслу, повышая его температуру, как правило, до уровня 45 °С. Нагревшееся масло направляется во внешний теплообменник и отдает выделенное тепло в окружающую среду. При изменении нагрузки трансформатора изменяется и количество выделяемого в шине тепла, и это вызывает определенный нестационарный переходный процесс от одного теплового состояния к другому. При увеличении нагрузки такой процесс приводит к повышению температурных уровней, а при определенных перегрузках температура в зоне контакта шины с маслом может превзойти опасные пределы.

На рис. 1 приведен по [3] вид температурного поля медной обмотки марки ПБ сечением 5,6 18 мм при номинальной нагрузке трансформатора ТМ 630/10 мощностью 630 кВА. Более темные оттенки серого цвета соответствуют более высоким температурам, а линии изображают изотермы.

Рис. 1. Температурное поле шины при нагрузке 630 кВт [3] Видно, что наиболее горячие места на поверхности находятся на оси симметрии шины. График зависимости температуры от времени при выходе трансформатора на номинальную нагрузку представлен на рисунке 2 [3].

max Рис. 2. Изменение t ст по времени [3] Как видно из графика, процесс нагрева имеет нелинейный характер, что объясняется постепенным уменьшением температурного градиента между центром шины и ее периферией. Ко времени = 300 c процесс теплообмена практически выходит на стационарный режим. При средней температуре масла 50° С, максимальная температура на поверхности шины при этом составила t = 103,3 °С [3].

На рис. 3 представлена зависимость максимальной температуры на поверхности шины от величины перегрузки трансформатора [3]. С увеличением температуры растворимость газа в масле уменьшается, и газ может выделяться в виде пузырьков (рис. 4 а). В точках поверхности разогретого токопровода, связанных с дефектами (трещинками), ширина которых настолько мала, что в них не попадает жидкость и постоянно находится воздух или газ (рис. 4 б) зарождаются микровключения, которые являются центрами тепловой кавитации.

Рис. 3. Изменение максимальной температуры шины при увеличении перегрузки трансформатора [3] Рис. 4. Образование микровключений на поверхности токопровода [6] В дефектной области жидкой изоляции при малых размерах микропузырька, может наблюдаться ламинарное течение (рис. 5 а). При больших размерах пузырька сзади него образуются пустоты, разрывы и завихрения - наблюдается турбулентное течение (рис. 5 б). При локальных перегревах в маслобарьерной изоляции высоковольтного электрооборудования, при наличии влаги в изоляции до 5,5% - возможен пробой изоляции при 90° С, до 7% - возможен пробой изоляции при 50° С [5].

Рис. 5. Ламинарное (а) и турбулентное (б) обтекание микропузырька [6] Однако это связано не только с проводящими эмульсиями в жидкой изоляции, но и с образованием парогазовых микровключений, электрическая прочность которых в несколько раз меньше окружающей жидкости и является причиной развития частичных разрядов (ЧР). Поэтому задача исследования микровключений в трансформаторной жидкости является актуальной для разработки способов контроля, технического состояния жидкой изоляции маслонаполненного высоковольтного электрооборудования.

Для изучения влияния микровключений в трансформаторном масле на характеристики акустической модельной установки и определения эффективной зоны взаимодействия сигналов накачки и образования волны разностной частоты (ВРЧ) была проведена серия экспериментов. Эксперименты проводились на модельной акустической установке представленной на рис. 6.

Суть экспериментов заключалась в том, что в трансформаторное масло с пузырьками излучалось два сигнала накачки на частотах f1 = 350 кГц и f2 = кГц. В среде с пузырьками происходит частичное их рассеяние, а также их нелинейное взаимодействие, в результате которого происходит генерирование волн комбинационных частот, в том числе и ВРЧ. При последовательном перемещении каретки (изменении базы установки) с гидрофоном вдоль оси излучения волн накачек на расстояния 70 мм, 140 мм, 270 мм, измерялись амплитуды и спектры сигналов накачки и модуляция принимаемого сигнала.

Рис. 6. Внешний вид модельной акустической установки контроля жидкой изоляции На рис. 7 представлены фотографии осциллограмм и спектров сигналов накачки.

8 мВ 14 мВ а) б) в) Рис.7. Осциллограммы приемного сигнала при амплитуде сигнала накачки 8 мВ и 14 мВ при расстоянии между излучателями: а) 70 мм;

б) 140 мм;

в) 270 мм В ходе экспериментов были получены данные о зависимости характеристик акустической волны в жидкой изоляции с микровключениями от изменения параметров модельной установки.

Для обнаружения микровключений в жидкой изоляции маслонаполненного высоковольтного электрооборудования модельной установкой оптимальной базой акустических датчиков будет расстояние мм.

Литература 1. Богородицкий Н.П. Нефтяные электроизоляционные масла / Н.П.

Богородицкий // Электротехнические материалы. – Ленинград: Энергоатомиз дат, 1985. – с. 94 – 99.

2. ГОСТ 982-80 – Трансформаторные масла. Технические условия // Помощь по ГОСТам. URL: http://www.gosthelp.ru/gost/gost22892.html (дата обращения: 07.04.2011).

3. Мохов Д.О. Исследования нестационарного температурного поля в трансформаторной шине / Мохов Д.О. // Труды ТГТУ: сборник научных статей молодых учёных и студентов. – Тамбов: Издательство ТГТУ, 2007. – Вып. 20. – с. 56-59.

4. Осмотр трансформаторов – Эксплуатация силовых трансформаторов [Электронный ресурс] // Электрические сети: [сайт]. URL: http://leg.co.ua/inst rukcii/pidstanciyi/ekspluataciya-silovyh-transformatorov.html (дата обращения:

06.04.2011).

5. Савельев В.А., Львов С.Ю., Львов Ю.Н. Технологические принципы мониторинга силовых трансформаторов. // Методические вопросы исследова ния надёжности больших систем энергетики. Вып. 60. Методы и средства исследования и обеспечения надежности систем энергетики – СПб.: «Северная звезда», 2010. – С. 443-453.

6. Николаева Е.В. Кинетика кипения воды в поле силы тяжести [Электронный ресурс] // МИФ: [сайт]. URL: http://www.eunnet.net/mif/fr _set.jsp?tnum=5$n0498$6 (дата обращения 01.04.2011).

Лукьянов М. М., Фисенко М. П.

ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет», филиал в г. Златоусте МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЖИДКОЙ ИЗОЛЯЦИИ С МИКРОВКЛЮЧЕНИЯМИ Длительность работы трансформаторов сетевого электрохозяйства промышленных предприятий определяется состоянием магнитопровода и целлюлозной изоляции, необратимые ухудшения которых приводят к сокращению сроков службы трансформаторов. Если срок жизни магнитопроводов практически неограничен, то старение целлюлозной изоляции происходит постоянно и значительно быстрее. Поэтому именно состояние целлюлозной изоляции определяет срок жизни трансформатора.

Естественное старение целлюлозной изоляции процесс достаточно длительный, но в трансформаторе она подвергается воздействию факторов, ускоряющих этот процесс: нагреву, воздействию влаги, кислорода и наиболее активно, воздействию продуктов старения жидкой изоляции, которые концентрируются в целлюлозной изоляции.

Другим важным обстоятельством исключительного внимания к жидкой изоляции маслонаполненного высоковольтного электрооборудования (МВВЭО) является тот факт, что в изолирующую жидкость погружены все внутренние составные части высоковольтных аппаратов и она, по сути, является средой, в которой сосредотачиваются и проявляются признаки негативных событий и состояний всех компонентов МВВЭО, ухудшающие производственную эксплуатацию. Поэтому главным объектом диагностического внимания и общим для всех маслонаполненных электротехнических аппаратов элементом является электрическая жидкая изоляция.

Снижение прочности изоляции определяется большим числом различных воздействий и является случайным процессом. В ней могут образовываться и развиваться скрытые и неявные неисправности. К такой категории жидкой изоляции относят состояния, которые не могут быть обнаружены из–за отсутствия методов и средств обнаружения физических процессов, которые приводят к неисправности или к отказу.

Для разработки новых методов и средств контроля технического состояния жидкой изоляции необходимо дальнейшее исследование ее физических свойств и поиск параметров и критериев, которые чувствительны к изменению структуры изоляции при различных воздействий на неё.

Изучение и описание трансформаторной изоляционной жидкости, как и других реальных жидкостей, связано со значительными трудностями, так как физические свойства реальных жидкостей зависят от их состава, от различных компонентов, которые могут образовывать с жидкостью различные смеси как гомогенные (растворы) так и гетерогенные (эмульсии, суспензии и др.). По этой причине, для описания математической модели жидкой изоляции с использованием основных уравнений жидкости приходится пользоваться некоторыми абстрактными моделями жидкостей, которые наделяются не всеми свойствами изоляционной жидкости.

Применение теоретических уравнений для расчета кривой жизни и характеристик надежности изоляции затруднено их громоздкостью и малой пригодностью для инженерных расчетов. Однако применение моделей изоляции с дефектом позволяет существенно повысить эффективность экспериментальных исследований и получить необходимые данные, позволяющие оптимизировать методику измерений.

Основными параметрами, характеризующими термодинамическое состояние жидкости, являются температура Т, давление р и плотность.

Одной из основных является модель несжимаемой идеальной (или невязкой) жидкости. Так называется гипотетическая сплошная среда, обладающая текучестью, лишенная вязкости и полностью несжимаемая.

Игнорирование свойств вязкости и сжимаемости сильно упрощает математическое описание движения жидкости и позволяет получить многие решения в конечном замкнутом виде.

В случае рассмотрения жидкой изоляции МВВЭО как идеальной жидкости (в отсутствие вязкости и теплопроводности) используется система уравнений движения Эйлера, непрерывности и состояния:

v (v)v P div( v) P P( ), t t,, (1) где v – колебательная скорость частиц среды. В первом уравнении системы (1) нелинейным является член (v)v, ответственный за конвективный перенос вещества;

в свою очередь, в уравнении непрерывности компонента div (v) имеет второй порядок малости.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.