2023 № 1 Енергетика: надійність та енергоефективність
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/67406
Переглянути
15 результатів
Результати пошуку
Документ Розробка моделей струмових реле та реле напрямку потужності в програмному комплексі MATLAB(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Петровський, Михайло Васильович; Крамський, Ігор Олександрович; Дяговченко, Ілля Миколайович; Лебедка, Сергій Миколайович; Борзенков, Ігор ІвановичПід час пандемій та військових агресій продовження навчання забезпечується активним впровадженням дистанційних технологій навчання. Значну кількість процесів, що відбуваються в реальному житті, можна описати за допомогою математичних моделей. Подальша їх реалізація в програмному коді та готовому програмному продукті дозволяє ефективно застосовувати їх у віртуальних дослідженнях схем релейного захисту. Для правильного функціювання будь-якого віртуального реле або комплексу захистів необхідно побудувати модель, що враховує реальні характеристики його складових елементів. У випадку відсутності останніх визначити їх дослідним шляхом. Для створення віртуальної лабораторної роботи з дослідження реле струму РТ-40 на основі параметрів, вказаних в паспорті на даний апарат, створено алгоритм, що дозволяє користувачу в інтерактивному режимі із застосуванням різних елементів схеми (повзунків, регуляторів та ін.) визначати основні характеристики реле: струм спрацювання, струм відпускання та час спрацювання в залежності від струму через реле. Алгоритм програми «Дослідження характеристик реле напрямку потужності РБМ-171» використовує кутові характеристики та характеристики чутливості реального реле РБМ-171, які було перетворено в цифровий вигляд. Для реле РБМ-178, що має відмінну від попереднього стенда схему підключення та кут максимальної чутливості, створено окремий стенд «Дослідження реле напрямку потужності РБМ-178». Логіка його роботи базується на визначенні струмів та напруг нульової послідовності за допомогою метода симетричних складових. В усіх лабораторних схемах є візуалізація та індикація станів елементів схем, що присутні на стендах. Це надає змогу користувачу отримати більш точні результати та наблизитись до випробування реле в реальних лабораторних умовах.Документ Розробка професійної гри для електроенергетиків "Професіонал"(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Хоменко, Ігор Васильович; Омеляненко, Галина ВікторівнаРозглянуто питання розробки професійної гри для навчання та тестування електроенергетиків «Професіонал». Вона базується на сучасних знаннях в галузі електроенергетики та інженерної педагогіки. Приведено основні характеристики комп’ютерної програми та вимоги до комп’ютерного забезпечення. Розробка реалізує нову методику ігрового навчання та тестування електроенергетиків і може бути використана на всіх етапах підготовки інженера-електрика. Розглянута методика базується на компетентнісних підходах. Метою розробки є активізація та підвищення ефективності навчального процесу за рахунок впровадження нових технологій навчання. Технічні можливості програмного забезпечення реалізують як індивідуальну, так і командну роботу студентів та електроенергетичного персоналу.Документ Дослідження можливості підвищення ефективності автоматичної компенсації змінного магнітного моменту струмів трифазного електроустаткування(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Середа, Олександр Григорійович; Середа, Олена Геннадіївна; Крюкова, Наталія ВалеріївнаПроведений аналіз та огляд відомих параметричних систем автоматичної компенсації зовнішнього магнітного поля електроустаткування. З’ясовано, що відомі параметричні системи автоматичної компенсації зовнішнього магнітного поля електроустаткування не враховують зміну порядку чергування фаз живлення при зміни рівня зовнішнього магнітного поля, що знижує ефективність компенсації магнітного поля трифазного електроустаткування у 2–3 рази. Удосконалено параметричну систему автоматичної компенсації магнітного моменту синусоїдальних струмів трифазного електроустаткування з датчиком порядку чергування фаз, відмінними ознаками функціонування якої є попереднє визначення порядку чергування фаз в силовому колі трифазного електроустаткування і формування струмів електромагнітів компенсаторів з урахуванням цього порядку, що дозволяє підвищити ефективність компенсації магнітного моменту струмів трифазного електроустаткування та використовувати таку систему в трифазному розподільному пристрої, що містить множину трифазних фідерів. Удосконалено спосіб стендового налаштування параметрів системи автоматичної компенсації магнітного моменту синусоїдальних струмів трифазного електроустаткування з датчиком порядку чергування фаз, що відрізняється від використовуваних раніше тим, що попередньо визначається порядок чергування фаз у силовому колі та формуються струми електромагнітів компенсаторів з урахуванням цього порядку і тільки потім подається живлення по черзі в кожен незалежний контур силового кола електроустаткування, одночасно з чим включається електромагніт компенсатор, орієнтований вздовж обраної осі, вимірюється компонента сумарного магнітного моменту вздовж цієї ж осі і залежно від її величини регулюються за величиною та фазою сигнали струмів компенсації, потім змінюється порядок чергування фаз і решта операцій повторюється. Рекомендовано удосконалити системи автоматичної компенсації магнітного моменту несинусоїдальних струмів трифазного електроустаткування з датчиком порядку чергування фаз з метою забезпечення високої ефективності компенсації магнітного моменту та зовнішнього магнітного поля незалежно від порядку чергування фаз живлення трифазного електроустаткування.Документ Система динамічного прогнозування технічного стану обладнання об’єднаної електроенергетичної системи(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Данильченко, Дмитро Олексійович; Потривай, Андрій ЕдуардовичВ роботі проаналізовано метод нейро-нечіткого моделювання для прогнозування технічного стану системи. Модель системи динамічного прогнозування технічного стану обладнання об’єднаної електроенергетичної системи складається з імітаційних моделей сонячної електростанції, вітрогенератора та синхронного генератора, що виконує роль теплової станції. Для виконання моделювання використовувалася спеціальна система інструментів Fuzzy extension logic toolbox, призначена для оцінки якості роботи синхронного генератора. Отримані оцінки технічного стану обладнання обробляються за допомогою адаптивної системи нейро-нечіткого виведення (ANFIS), в результаті чого формується прогноз технічного стану обладнання на заданому часовому інтервалі. Встановлено, що нечіткі моделі знайшли широке практичне застосування під час побудови нечітких регуляторів, систем розпізнавання та обробки даних тощо. Моделювання реальних систем нечіткими моделями ґрунтується на тому, що нечіткі моделі типу Сугено і Мамдані є універсальними апроксиматорами функцій. Побудована модель системи динамічного прогнозування технічного стану обладнання може бути використана при проектуванні об’єктів відновлюваної енергетики, а також при розробці та тестуванні алгоритмів систем управління та моніторингу. Система оцінки та прогнозування стану обладнання з використанням апарату нечіткої логіки може бути використана для підтримки прийняття рішень оператором електричної станції при визначенні необхідності ремонту та перестановки обладнання. Ключовою перевагою представленої системи є її здатність враховувати динамічні зміни стану сонячної електростанції залежно від трансльованих умов експлуатації, що дозволяє ще більше наблизити отримані дані до реальних. Також, особливістю реалізації системи динамічного прогнозуванн технічного стану обладнання є використання моделі сонячної електростанції, що має в своєму складі моделі для наближення імітації до реальних умов експлуатації з урахуванням пилу, нагрів поверхні тощо.Документ Вплив імпульсного опромінення водневою та гелієвою плазмою на формування твердих розчинів у тонкоплівковій гетеросистемі CdTe/CdS(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Хрипунов, Геннадій Семенович; Меріуц, Андрій Володимирович; Харченко, Микола Михайлович; Геращенко, Станіслав Сергійович; Колодій, Ігор Вікторович; Пудов, Олексій Олегович; Храмова, Тетяна Іванівна; Шелест, Тетяна Миколаївна; Кузякін, Олександр ОлександровичРентгендифрактометричним методом проведено дослідження впливу опромінення імпульсами водневої та гелієвої плазми на характер міжфазової взаємодії плівкових шарів сульфіду та телуриду кадмію, які були отримані методом гарячої стінки на скляних підкладках з прозорим електродом FTO. Під час осадження шарів CdS товщиною 0,3–0,32 мкм температура зони випарника становила 590 °C, а температура підкладки – 395 °C. Шари CdTe товщиною 3,8–4,0 мкм наносилися при температурі зони випаровування 520 °C і температурі підкладки 497 °C. Після нанесення проводилася «хлоридна» обробка гетеросистеми. Для цього на поверхню плівки телуриду кадмію без нагрівання підкладки методом термічного випаровування наносився шар хлориду кадмію товщиною 0,7 мкм. Потім проводився відпал на повітрі при температурі 410–415 °C протягом 20 хв. Склад твердих розчинів визначався за періодом кристалічної решітки у відповідності до правила Вегарда. У вихідному стані разом з кубічною фазою телуриду кадмію спостерігається наявність твердих розчинів CdTe1-xSx з концентрацією сірки 3 % та 8,2 %. Після опромінення гетеросистеми CdS/CdTe імпульсами водневої плазми весь базовий шар перетворився на твердий розчин з концентрацією сірки 3 %. При цьому спостерігаються ще дві фази твердих розчинів CdTe1-xSx з концентрацією сірки 6 % та 11,5 %. Відносна концентрація фази телуриду кадмію у вихідному стані складала 84 %, після опромінення імпульсами водневої плазми – 82 %. В той час як фази твердих розчинів з концентрацією сірки 3 % та 8,2 % у вихідному стані були у відносній концентрації 7 % і 9 %, відповідно, після опромінення їх відносна концентрація стала 15 % і 3 %, відповідно. Після опромінення гетеросистем CdS/CdTe імпульсами гелієвої плазми весь базовий шар перетворився на твердий розчин з концентрацією сірки 1,5 %. При цьому спостерігаються ще дві фази з концентрацією сірки 3,7 % та 7,9 %. Відносна концентрація фази телуриду кадмію після опромінення імпульсами водневої плазми зменшується до 79 %. В той час як відносна концентрація фази твердих розчинів з концентрацією сірки 3 % та 8,2 % після опромінення збільшується до 17 % і 12 %, відповідно. Різниця в еволюції фазового складу плівкової гетеросистеми CdS/CdTe під впливом опромінення імпульсами водневої та гелієвої плазми, яка спостерігається експериментально, може бути пов’язана з тим, що опромінення більш масивними атомами гелію призводить до більшого теплового впливу, що обумовлює плавлення.Документ Моніторинг електричних мереж з використанням безпілотних літальних апаратів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ніконов, Микола Сергійович; Шевченко, Сергій ЮрійовичВ статті окреслено основні існуючі проблеми моніторингу об’єктів електросистеми, адже регулярний огляд приладів та пристроїв електричної енергосистеми дозволяє оцінити їх технічний стан та виявити наявність дефектів та попередити аварійні режими. Проведено аналіз перспективних рішень в процесі інспекції технічного стану об’єктів або аварійних ділянок електричних мереж з використанням безпілотних літальних апаратів. Розглянуто класифікацію, переваги та недоліки безпілотних літальних апаратів, наведено перелік завдань, які вони здатні виконувати враховуючи власну конструкцію, технічні параметри. Окреслено основні частини структурної схеми керування безпілотного літального апарату та можливості розширення, удосконалення та усунення існуючих недоліків. Розглянуто існуючі технології автоматичного керування, виявлення та слідування електричної повітряної лінії та пристроїв безпілотником. Проведено аналіз базового принципу роботи датчиків вимірювання теплового поля та електромагнітного поля, як найбільш перспективних на сьогоднішній день у визначенні порушення правильної роботи пристроїв. По-перше, при несправності, об’єкти здатні випромінювати теплову енергію і часткові розряди, датчик якого здатний вимірювати її на відстані та перетворювати в температуру. По-друге, при тих самих пошкодженнях змінюється електромагнітне поле навколо об’єктів, вимір та аналіз значення цього параметра спеціальним датчиком дозволяє знаходити пошкоджені ділянки. Розглянуті питання забезпечення захисту каналу зв’язку наземної частини з безпілотником від зловмисників і інформаційного захисту обміну даних. Розглянуто можливості розвитку існуючих технологій з метою удосконалення процесу моніторингу загального технічного стану електричної мережі, пошуку пошкоджених електричних ділянок та пристрої, автоматизації процесу керування та зменшення собівартості пристрою.Документ Optimization of flexible thin-film photovoltaic converters based on CdS/CdTe heterosystem for integration with solar thermal collectors(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Shkoda, Dmytro; Zaitsev, Roman; Kirichenko, Mykhailo; Minakova, Kseniia; Leliuk, Stanislav; Khrypunov, MykhailoThe paper introduces the concept of a photoenergy system based on film photovoltaic converters using the CdS/CdTe heterosystem. The goal is to develop a design solution for a flexible thin-film photovoltaic converter system that can be directly mounted on a heat collector plate, integrating photovoltaic converters with thermal collector systems. The paper highlights the limitations of traditional silicon-based photovoltaic converters and propose using flexible photovoltaic converters based on CdS/CdTe, which have concentrated absorption within the visible range and allow unobstructed flow of long-wave solar radiation for efficient thermal energy generation. The paper discusses the methods of obtaining samples of flexible photovoltaic converter ITO/CdS/CdTe/Cu/Au solar cells, including the deposition of layers on polyimide films, chloride treatment, and annealing processes. Analysed the impact of the “chloride” treatment on the structural and optical characteristics of the base layers and present the overall appearance of the thin-film photovoltaic converter samples. The structural analysis of the cadmium telluride films is conducted using X-ray diffractometry techniques, while the optical properties are investigated using a spectrophotometer. The light-voltage characteristics of the photovoltaic converter samples are measured under illumination conditions, and various output parameters and characteristics of the photovoltaic converter are determined. The authors emphasize the significance of optimizing the performance of the cadmium telluride layer in the flexible photovoltaic converter structure and discuss the variation of technological parameters to enhance efficiency. Paper presents the output parameters and light diode characteristics corresponding to different thickness ranges of the CdS layer. Overall, this paper provides valuable insights into the development of flexible film photovoltaic converters based on the CdS/CdTe heterosystem for integrated photovoltaic and thermal collector systems. The experimental methods and results contribute to the understanding of optimizing the performance of the photovoltaic converters and offer potential applications for autonomous heat supply systems.Документ Дослідження зміни струмів витоку за забрудненої і зволоженої поверхні ізоляторів типу ПС-6Б, ПС-120А, ПСД-70Е повітряних ліній електропередавання(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Шевченко, Сергій Юрійович; Борзенков, Ігор ІвановичВ процесі експлуатації ізолятори піддаються багаторазовим забрудненням та атмосферним впливам. Це обумовлюється винесенням забруднень з промислових металургійних підприємств, хімічних комбінатів тощо та осадженням їх на поверхні ізоляторів поблизу ліній електропередачі. У нормальному режимі роботи, коли ізолятори забруднені, але їхня поверхня не піддається зволоженню, активною складовою повного струму витоку можна знехтувати. Інша справа, коли поверхня забрудненого ізолятора інтенсивно зволожується від атмосферних впливів, наприклад, дощ, туман, роса, відповідно і величина активної складової струму витоку також збільшується пропорційно провідності утвореного електроліту, шару забруднення на поверхні ізолюючої поверхні ізолятора. У статті розглянуто спосіб вимірювання струмів витоку по забрудненій поверхні різних типів скляних тарілчастих ізоляторів в лабораторних умовах зі штучним та природним забрудненням. У сухому стані забрудненими ізоляторами протікає струм витоку, який в основному залежить від електричної ємності ізолятора. Запропоновано метод обчислення активної складової струму витоку, оскільки активна складова струму витоку є основним параметром визначення втрат енергії за рахунок її розсіяння в довкілля. Наведено результати зміни величини струмів витоку в часових характеристиках після зволоження поверхневого шару забруднення до струму витоку в сухому стані поверхні ізолятора. Наведено спостереження процесів підсушування забрудненої та зволоженої поверхні від впливу струмів витоку. Досліджено утворення підсушених зон на поверхні забрудненої ізоляції тарілчастих ізоляторів повітряних ліній електропередачі за дії струмів витоку. Проведено аналіз отриманих результатів, зроблено висновки.Документ Аналіз алгоритмів роботи диференційного релейного захисту та їх моделювання у середовищі MATLAB(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Черкашина, Вероніка Вікторівна; Цюпа, Владислав МиколайовичРобота присвячена виявленню перспектив програмної реалізації диференційного релейного захисту. Метою статті був аналіз алгоритмів роботи пристроїв, що дозволило створити математичну модель в програмному середовищі MATLAB з перспективою інтеграції у вигляді єдиного регіонального серверу релейного захисту до об’єднаної енергетичної системи України. Встановлено що віртуальні моделі мають як переваги, так і недоліки порівняно з цифро-аналоговими пристроями. Їхня позитивна властивість – завдяки блоковому принципу побудови можна легко змінювати не тільки параметри, але й конфігурацію первинної мережі. Недолік – налаштування віртуальних захистів відрізняється від налаштування їхніх прототипів – реальних реле і терміналів. Оцінено існуючу широко застосовану методику, розглянуто актуальні алгоритми двоступеневого диференційного релейного захисту. Встановлено, що диференційний захист має два ступені – швидкодіючу диференціальну струмову відсічку та чутливий диференційний струмовий захист із гальмуванням від наскрізного струму і відбудовою від кидків струму намагнічування. Розроблено та наведено спрощену схему фрагмента електричної системи та диференціальний релейний захист трансформатора в середовищі MATLAB. Детально розглянуто алгоритми та встановлено, що за їх допомогою та допомогою розглянутих принципів диференціального захисту в пакеті Simulink реалізовано логіку роботи моделі аналогічно логіці мікропроцесорних захистів трансформаторів «РС-83ДТ2» ТОВ «РЗА СІСТЕМЗ» і SPAD 346 C фірми ABB. За результатами моделювання отримано осцилограми первинних струмів нормального режиму й аварійних режимів із зовнішнім та внутрішнім короткими замиканнями. Встановлено перспективність використання даної моделі та алгоритмів для розробки програмного рішення для сервера релейного захисту та для майбутньої інтеграції в об’єднану енергосистему.Документ Перспективи створення уточненої моделі втрат на струми витоку по забрудненням на поверхнях ізоляторів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Шевченко, Сергій Юрійович; Ганус, Роман ОлексійовичРобота присвячена виявленню перспектив створення моделі втрат на струми витоку по забрудненням на поверхнях ізолятору. Метою був пошук математичних моделей, що достатньо точно опишуть втрати на струми витоку для оцінки їх значення для об’єднаної енергетичної системи України. Оцінено існуючу широко застосовану методику розрахунку втрат на струми витоку. Встановлено, що вона не є доречною, оскільки в її основі закладено використання виключно опору ізолятора з незмінним його значенням, що не відображає дійсної картини. Тому з метою покращення існуючої моделі, запропоновано іншу, в якій враховуються усі атмосферні явища, що впливають на провідність по поверхні ізолятору, серед яких тумани, мряка, дощі та роса, що фіксуються за допомогою градацій. Встановлено, що значний вплив зумовлює швидкість вітру та вологість шару забруднення на поверхні ізолятора. Наведено графіки середньої за одноразове зволоження потужності втрат електроенергії у гірлянді ізоляторів за різних кліматичних умов. Методику використано для розрахунку потужності втрат в мережі змінного струму напругою 35 кВ та наведено в таблиці. За результатами дослідження встановлено, що таким чином можна динамічно визначати втрати залежно від кліматичних умов на ізоляторах в будь-якій точці, залежно від наявних метеорологічних даних. Переглянуто методику визначення провідності шару забруднення на поверхні ізолятору. Показано яким чином представляється опір забруднення та методику його розрахунку, що дозволяє в подальшому визначити провідність забруднення, розглянуто вплив опадів на очищення поверхні ізолятора від забруднень. Встановлено, що під прямими опадами очищення ізоляторів є незначним, а вологість шару забруднення збільшується, що збільшує і його провідність. У висновках встановлено, що модель має високий потенціал та необхідність урахування діелектричних втрат.