05.14.02 "Електричні станції, мережі та системи"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17118
Переглянути
56 результатів
Результати пошуку
Документ Підвищення якості електричної енергії в розподільних мережах за рахунок удосконалення перетворючів енергії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лисиченко, Роман МиколайовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи (14 – електрична інженерія). – Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, Харків, 2021. Дисертація присвячена вирішенню наукової задачі – покращення якості електричної енергії розподільних мережах з частотно-регульованими електроприводами за рахунок керування спектральними характеристиками перетворювачів енергії. Має місце актуальна наукова задача, пов'язана з недостатньою ефективністю існуючих сьогодні методів забезпечення зменшення рівня гармонійних складових від нелінійних споживачів до яких відносяться інвертори управління асинхронними двигунами змінного струму. Проведений в роботі аналіз виявив необхідність розробки методів по підвищенню якості електричної енергії в розподільних мережах. Система «керуючий інвертор і електричний двигун» є джерелом гармонічних складових і основним джерелом погіршення якості електричної енергії. В роботі запропоновано метод керування спектральними характеристиками інверторів із цільовою функцією якості електричної енергії, що дозволило розробити засади для створення інверторів зі зменшеними показниками спотворення форми напруги і струму. Запропоновано технічні рішення і обґрунтована можливість використання методів спектрального збудження силових перетворювачів енергії, що забезпечують зниження рівнів гармонійних складових електричної енергії, що створюються як нелінійним навантаженням, так і мережею живлення. У порівнянні з пасивними фільтрами і активними фільтрами, методи спектрального збудження силових перетворювачів енергії не потребують спеціальної настройки під параметри конкретної мережі і відрізняються надійністю. Розроблено апаратно інформаційну систему, яка дозволяє зменшити вплив від гармонійних складових на споживачів і систему електропостачання при різних режимах роботи частотного регулювання електричних двигунів. Результати експериментальних досліджень розробленої системи показали її відповідність технічним вимогам та можливість отримання діагностичної інформації при різних режимах роботи електродвигунів. Елементи конструкції та принцип дії розробленої системи для частотного регулювання захищені патентами України. Отримано такі основні наукові результати: – вперше запропоновано метод керування спектральними характеристиками інверторів, який відрізняється від існуючих цільовою функцією параметрів ЯЕЕ, що дозволило розробити засади для створення інверторів зі зменшеними показниками спотворення форми напруги і струму; – отримав подальший розвиток метод визначення походження гармонічних складових в електричному струмі від силових перетворювачів енергії, який, на відміну від відомих, дозволив визначити спектральні методи збудження, як найбільш збалансовані з економічної і технічної точок зору; – отримала подальший розвиток математична модель спектрального збудження силових перетворювачів енергії, яка відрізняється врахуванням параметрів електричної мережі, що дозволяє отримати математично обґрунтовані спектрально-енергетичні залежності в електричній мережі; – удосконалено метод визначення параметрів спектрального збудження силових перетворювачів енергії і моделювання їх роботи в середовищі Matlab, який відрізняється урахуванням параметрів електричної мережі, що дозволяє отримати параметри перетворювача з підвищеними характеристиками ЯЕЕ. Практичне значення отриманих результатів для електроенергетичної галузі полягає в обґрунтуванні напрямку підвищення ЯЕЕ в розподільних мережах за рахунок удосконалення частотних перетворювачів енергії; обгрунтуванні параметрів пристрою для коригування показників якості електроенергії (патент на винахід №101521); розробці структурної схеми частотного перетворювача з адаптивним керуванням (патент на корисну модель №113090); розробці та побудові стенду для вимірювання вищих гармонік які генеруються частотно-регульованими електроприводами в розподільну мережу; розробці варіанту принципової електричної схеми частотного перетворювача енергії з можливістю адаптивного керування спектральними характеристиками. Результати роботи та розроблений діючий макетний зразок стенду і програмне забезпечення для обробки результатів вимірювання рівня вищих гармонік, які генеруються частотно-регульованим електроприводом в розподільну мережу, використовуються в ТОВ "Слобода-буделектромонтаж", ТОВ "Харківське спеціалізоване монтажно-експлуатаційне підприємство", ТОВ "Промагроінжинірінг". Результати теоретичних та експериментальних досліджень використовуються при викладенні дисциплін "Якість електропостачання", "Інформаційні системи та технології в енергетиці", "Smart Grid технології" на кафедрі електропостачання та енергетичного менеджменту Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка.Документ Підвищення якості електричної енергії в розподільних мережах за рахунок удосконалення перетворючів енергії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лисиченко, Роман МиколайовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, Харків, 2021. Дисертація присвячена вирішенню наукової задачі підвищення якості електричної енергії шляхом зменшення гармонійних складових від перетворювачів енергії. Задача, пов'язана з недостатньою ефективністю існуючих сьогодні методів забезпечення зменшення рівня гармонійних складових від нелінійних споживачів до яких відносяться інвертори управління асинхронними двигунами змінного струму. Проведений в роботі аналіз виявив необхідність розробки методів по підвищенню якості електричної енергії в розподільних мережах. Система керуючий інвертор і двигун є джерелом гармонічних складових і основним джерелом погіршення якості електричної енергії. В роботі запропоновано метод керування спектральними характеристиками інверторів із цільовою функцією якості електричної енергії, що дозволило розробити засади для створення інверторів зі зменшеними показниками спотворення форми напруги і струму. Запропоновано технічні рішення і обґрунтована можливість використання методів спектрального збудження силових перетворювачів енергії, що забезпечують зниження рівнів гармонійних складових електричної енергії, що створюються як нелінійним навантаженням, так і мережею живлення. У порівнянні з пасивними фільтрами і активними фільтрами, методи спектрального збудження силових перетворювачів енергії не потребують спеціальної настройки під параметри конкретної мережі і відрізняються надійністю. Розроблено апаратно інформаційну систему, яка дозволяє зменшити вплив від гармонійних складових на споживачів і систему електропостачання при різних режимах роботи частотного регулювання електричних двигунів. Результати експериментальних досліджень розробленої системи показали її відповідність технічним вимогам та можливість отримання діагностичної інформації при різних режимах роботи електродвигунів. Елементи конструкції та принцип дії розробленої системи для частотного регулювання захищені патентами України.Документ Підвищення ефективності експлуатації високовольтних вводів за рахунок зниження технічних ризиків(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Загайнова, Олександра АнатоліївнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.14.02 – Електричні станції, мережі і системи (141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2021. Дисертація присвячена розв’язанню актуальної науково-практичної задачі підвищення ефективності експлуатації високовольтних вводів за рахунок зниження технічних ризиків шляхом удосконалення методів і критеріїв оцінки технічного стану високовольтних вводів в умовах тривалої експлуатації. Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є вдосконалення методів і критеріїв оцінки технічного стану високовольтних вводів в умовах тривалої експлуатації, підвищення ефективності системи оцінки технічного стану та обґрунтованості прийняття рішень щодо їх подальшої експлуатації. Відповідно до поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: – на основі аналізу літературних джерел встановити напрямки дослідження підвищення ефективності експлуатації високовольтних вводів під час тривалої експлуатації; – виконати аналіз чинників, що впливають на значення показників ізоляції високовольтних вводів протягом тривалої експлуатації; – проаналізувати закони розподілу показників ізоляції для високовольтних вводів, що мають різний стан; – розробити метод для визначення гранично допустимих значень показників ізоляції високовольтних вводів, який дозволить врахувати вплив конструкції вводів, строки та режими експлуатації; – проаналізувати вплив режимів та терміну експлуатації справних вводів, а також ймовірності виникнення дефектів та їх "важкість" на гранично допустимі значення показників ізоляції високовольтних вводів; – виконати аналіз характеру залежностей показників ізоляції від тривалості експлуатації для високовольтних вводів з різним станом та розробити метод для раннього прогнозування несправностей високовольтних вводів на основі аналізу динаміки зміни показників у часі; – удосконалити метод безперервного контролю внутрішньої ізоляції конденсаторного типу високовольтних вводів та розробити пристрій для безперервного контролю внутрішньої ізоляції конденсаторного типу. Об’єкт дослідження – процеси зміни стану високовольтних маслонаповнених вводів протягом тривалої експлуатації в електричних мережах України. Предмет дослідження – показники та характеристики ізоляції високовольтних вводів в умовах тривалої експлуатації з урахуванням конструкції та режимів роботи електричних мереж. Методи дослідження. Для вирішення поставлених у дисертації задач застосовані такі методи проведення досліджень: інтегральне і диференціальне числення; методи теорії ймовірності; методи математичної статистики; теорія ризику і моделювання ризикових рішень; методи аналізу часових рядів; чисельні методи рішень нелінійних алгебраїчних рівнянь; метод експериментального дослідження; методи теорії електричних ланцюгів. Наукова новизна отриманих у дисертації результатів полягає у наступному: – отримав подальший розвиток метод оцінки впливу експлуатаційних чинників на інтенсивність старіння ізоляції, який відрізняється від існуючих урахуванням струму завантаження та складу споживачів, що дозволяє підвищити достовірність оцінки стану високовольтних вводів шляхом коригування гранично допустимих значень показників; – вперше науково обґрунтовано, що значення показників ізоляції в справних та дефектних вводах можуть бути описані розподілом Вейбула, при цьому математичні очікування показників справних високовольтних вводів зміщуються в область більш високих значень зі зростанням завантаження вводів, а функції щільності розподілів показників для дефектного та справного стану перетинаються, що робить неможливим визначення гранично допустимих значень показників, використання яких не призводить до хибних рішень під час експлуатації; – вперше запропоновано метод визначення гранично допустимих значень показників ізоляції високовольтних вводів в якому гранично допустимі значення показників визначаються за рахунок мінімізації функції середнього ризику з урахуванням розподілу значень показників для справного та дефектного стану, а також особливостей конструкції вводів та режимів їх експлуатації, що забезпечує мінімум можливих збитків в разі прийняття хибних рішень. Встановлено, що отримані гранично допустимі значення показників забезпечують значення ризику в 1,5–33 рази менші в порівнянні з гранично допустимими значеннями, регламентованими чинним в Україні стандартом, і в 1,1–13 разів менші, ніж гранично допустимі значення, отримані методом інтегральних функцій; – вперше науково обґрунтовано, що розвиток дефектів у високовольтних вводах може призвести не тільки до зміни значень показників ізоляції, але і до зміни характеру залежностей показників від тривалості експлуатації, а поява статистично значущої систематичної складової в залежностях показників від тривалості експлуатації є свідченням наявності дефекту, навіть якщо значення показників не перевищують гранично допустимої величини, що дозволяє виявляти несправності вводів на ранній стадії їх розвитку; – знайшов подальший розвиток метод безперервного контролю стану внутрішньої ізоляції, який відрізняються від існуючих тим, що для контролю стану ізоляції високовольтних вводів виконується оцінка не тільки значень струму витоку та тангенса кута діелектричних втрат, але й зміни втрат активної потужності, що дозволяє виявляти дефекти на ранній стадії. Практична цінність отриманих у дисертації результатів полягає у наступному: – розроблена методика статистичної обробки результатів періодичних випробувань використовується в науковій діяльності кафедри передачі електроенергії НТУ "ХПІ" при дослідженні процесів старіння ізоляції високовольтного обладнання електричних мереж; – алгоритмічно розроблені та програмно реалізовані окремі модулі інформаційно-аналітичної системи "СИРЕНА", яка на теперішній час розробляється на кафедрі "Передача електричної енергії" НТУ "ХПІ", що реалізують метод для визначення гранично допустимих значень показників ізоляції високовольтних вводів, а також метод раннього прогнозування стану високовольтних вводів; – розроблено структурну та принципову схему функціонування пристрою безперервного контролю для вимірювання діелектричних параметрів внутрішньої ізоляції конденсаторного типу в маслонаповненому високовольтному обладнанні; – розроблено алгоритм способу контролю діелектричних характеристик внутрішньої ізоляції конденсаторного типу під робочою напругою для забезпечення роботи пристрою безперервного контролю; – виготовлено дослідний зразок пристрою безперервного контролю електричних параметрів внутрішньої ізоляції конденсаторного типу в маслонаповненому високовольтному обладнанні як елемент АСК ТП ПС для впровадження на ПС "Артема-330 кВ" Північної електроенергетичної системи НЕК "Укренерго» для контролю під робочою напругою вводів 110 кВ і 330 кВ трифазного силового автотрансформатора; – результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі на кафедрі передачи електричної енергії НТУ "ХПІ" – в лекційних курсах "Математичні задачи енергетики", "Математичні основи технічної діагностики", "Основи експлуатації об’єктів електроенергетичних систем". Дисертаційна робота виконана відповідно до наукових напрямків досліджень кафедри передачі електричної енергії Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". Основні наукові результати дисертаційної роботи отримані автором при виконанні досліджень за держбюджетними НДР МОН України: "Розробка системи безперервного контролю внутрішньої ізоляції обладнання об’єктів електричних систем" (DPN 0100U001673), "Розробка теоретичних засад створення інформаційно-діагностичного комплексу для оцінювання стану об’єктів електроенергетичної системи" (DPN 0106U001490), в них здобувач була відповідальним виконавцем та виконавцем окремих етапів.Документ Підвищення ефективності експлуатації високовольтних вводів за рахунок зниження технічних ризиків(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Загайнова, Олександра АнатоліївнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Дисертацію присвячено підвищення ефективності функціонування високовольтних вводів електричних мереж та систем шляхом вдосконалення методів і критеріїв оцінки технічного стану ВВ в умовах тривалої експлуатації, а також обґрунтованості прийняття рішень щодо їх подальшої експлуатації. В роботі виконано удосконалення і розробка алгоритмів обробки результатів періодичних випробувань стану ізоляції ВВ з урахуванням впливу конструкції, умов і режимів експлуатації. Запропоновано метод мінімізації ризиків експлуатації ВВ при визначенні ГДЗ показників ізоляції. Запропоновано метод для раннього прогнозування несправностей ВВ на основі аналізу динаміки зміни показників у часі. Запропоновано метод та пристрой безперервного контролю внутрішньої ізоляції конденсаторного типу високовольтних вводів на сучасній елементній базі як елемент АСК ТП підстанції.Документ Підвищення ефективності експлуатації об’єктів електричних мереж за рахунок використання Smart Grid(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Козлов, Сергій СергійовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 "Електричні станції, мережі та системи" (14 – Електрична інженерія) – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2021 р. Дисертація присвячена розробці та вдосконаленню методів керування енергопостачанням об'єктів великої потужності з високою скважністю споживання за допомогою Smart Grid системи. Розглянуто проблеми використання Smart Grid систем в Україні та за кордоном. Установлено, що впровадження Smart Grid систем у країнах ЄС визначено рядом нормативних документів, директивами та стратегіями розвитку. Визначено, що впровадження Smart Grid систем відбувається з метою підвищення надійності енергопостачання, енергетичної безпеки, енергоефективності та екологічної гармонізації. Аналіз літератури з питань побудови гібридних енергосистем показав, що застосування відновлюваних джерел енергії в об’єднаних чи локальних енергосистемах має низку переваг щодо економії паливних ресурсів, незалежності від зовнішнього постачання, здешевлення енергії. Виділено основні концепції Smart Grid систем. Сформульовано способи підвищення ефективності електропостачання об'єктів з високим ступенем шпаруватості споживання електричної енергії. Розглянуто методологію підвищення ефективності енергопостачання об'єктів електричних мереж. Показано, що підвищення ефективності систем енергопостачання є одним із пріоритетних завдань в енергетиці. Проведено класифікацію методів підвищення ефективності електропостачання промислових підприємств. Виділено причини основних технологічних втрат електроенергії в системах електропостачання. Представлено методи, які найбільше підходять для підвищення ефективності систем енергопостачання. Зроблено висновок, що на кожному промисловому підприємстві необхідно застосовувати індивідуальний підхід до існуючих методів вирішення проблем з кваліфікованою оцінкою обсягів витрат, заощадження і терміну окупності їх упровадження. З’ясовано, що основним способом підвищення ефективності функціонування електротехнічних комплексів і систем енергопостачання підприємств є розвиток розподілу генерації за рахунок поновлюваних джерел енергії. Досліджено методологію визначення складу і типу обладнання гібридних енергосистем. Показано, що всі методи можна поділити на графічні, імовірнісні, аналітичні, ітераційні, гібридні та методи штучного інтелекту. Виділено критерії при проектуванні гідроелектростанцій. Показано, що ці критерії формують технологічні, економічні, соціально-політичні та екологічні фактори. Установлено, що перспективним напрямком у компенсації неактивних складових повної потужності є використання багатофункціональних пристроїв, що виконують функції компенсатора несиметрії живильної мережі, стабілізатора, активного фільтра і компенсатора реактивної потужності. Проведено аналіз ефективності системи енергопостачання радіотехнічного науково-дослідного комплексу Інституту іоносфери. Наведено загальну характеристику та режими роботи вимірювального комплексу Інституту іоносфери: радарів, антен та інших виконавчих пристроїв. Побудовано структурну схему радару некогерентного розсіяння та структурну схему Інституту іоносфери. Проаналізовано енергоспоживання експериментального комплексу за перше півріччя 2019 та 2020 рр. Установлено, що загальне енергоспоживання з січня по червень 2020 р. склало 60592 кВт. Проведено аналіз ефективності системи енергопостачання радіотехнічного науково-дослідного комплексу Інституту іоносфери, який дозволив визначити можливі фактори та режими роботи, що сприяють погіршенню якості електричної енергії в мережі. Проаналізовано спектр напруги і струму на вході споживача. Експериментальні дані показали, що найбільшу складову в реактивну компоненту споживання вносять радіопередавачі радару метрового діапазону. Розглянуто динамічні властивості передавача, який складається з високовольтного випрямляча та модуляційного пристрою. Наведено основні параметри передавача. Наведено принцип роботи модуляційного пристрою, комірки модулятора, комірки випрямляча, системи керування модуляційним пристроєм. У Matlab Simulink створено математичну модель системи живлення вимірювального комплексу Інституту іоносфери за отриманими енергетичними характеристиками формувача. Досліджено енергетичні характеристики передавача. Отримано результати моделювання формуючої лінії. Аналіз режимів роботи функціональних компонентів радіокомплексу показав їхню низьку енергоефективність і негативний вплив на якість електроенергії, що в сучасних умовах робить наукові радіотехнічні комплекси вкрай непривабливим споживачем для енергосистеми України. Сформульовано концепцію та запропоновано методику модернізації режимів роботи функціональних компонентів радіотехнічних науково-дослідницьких комплексів. Запропоновано на початковому етапі модернізації проводити аналіз структури енергоспоживання, режимів роботи всіх вузлів і компонентів системи енергопостачання, можливих джерел і причин втрат в енергосистемі та зниження якості електроенергії. Визначено склад програмного забезпечення інформаційно-вимірювальної системи і системи автоматичного керування енергопостачанням. Наведено метод розрахунку і способів включення накопичувачів енергії. За результатами розрахунку синтезовано спрощену модернізовану систему енергопостачання радіопередавача радіотехнічного науково-дослідницького комплексу. Наведено рівняння розрахунку балансу потужностей для акумуляторів, сонячної панелі та вітрогенераторів. Показано, що промислова мережа і накопичувач енергії під час експлуатації радіотехнічного науково-дослідницького комплексу використовуються періодично у випадкові проміжки часу і мають підключатися до енергосистеми через додаткові інвертори. Здійснено розрахунок потужностей сонячних станцій та вітрогенераторів. На підставі проведеного аналізу енергетичних показників формувача потужних зондуючих імпульсів, методів регулювання показників якості з використанням неактивних складових повної потужності запропоновано використовувати багатофункціональний компенсатор неактивних складових повної потужності. У Matlab Simulink побудовано модель фільтрокомпенсуючого пристрою і формувача. Отримані за допомогою моделі енергетичні характеристики формувача продемонстрували зміну рівня амплітуд обраних вищих гармонік струму мережі живлення та забезпечення підтримання коефіцієнта потужності навантаження з компенсатором не нижче 0.99, зниження амплітуд вищих гармонік струму мережі живлення на 50-60%. Проведено синтез структурної схеми інформаційно-вимірювальної системи радіотехнічного науково-дослідницького комплексу. Наведено вимоги до побудови та виділено основні характерні особливості системи автоматичного управління енергопостачанням об'єктів, подібних радіотехнічному науково-дослідницькому комплексу. На підставі графіків енергопостачання та розкладу проведення експерименту побудовано математичну модель Інституту іоносфери. Синтезовано спрощені схеми заміщення smart-системи електропостачання, споживачів, поновлюваних джерел, накопичувача електричної енергії. Проведено моделювання роботи виконавчих пристроїв та динамічних процесів у системі електроживлення вимірювального комплексу Інституту іоносфери. Моделювання показало, що вольт-амперні характеристики, отримані експериментальним шляхом, збігаються з вольт-амперними характеристиками побудованої моделі. Результати моделювання виявили можливість збільшення кількості панелей та ємності акумуляторних батарей, що дозволить застосовувати їх для збільшення кількості виконавчих пристроїв Інституту іоносфери. Результати моделювання дозволили сформулювати задачі з належного використання перетворювачів напруги та використання ШІМ-контролера. За результатами проведених експериментів установлено, що за 1 місяць кількість поверненої в мережу енергії, що накопичилась під час проведення експерименту та в періоди немаксимальної активності сонця, при використанні 600 сонячних панелей складає 4.72 МВт.Документ Підвищення ефективності експлуатації об’єктів електричних мереж за рахунок використання Smart Grid(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Козлов, Сергій СергійовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі та системи. − Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертація присвячена розробці та вдосконаленню методів застосування в системах енергопостачання об'єктами великої потужності з високою шпаруватістю споживання в складі Smart Grid системи керування. Проведено аналіз ефективності системи енергопостачання радіотехнічного науково-дослідного комплексу Інституту іоносфери, що дозволив визначити можливі фактори та режими роботи, що сприяють погіршенню якості електричної енергії від споживача. Представлені результати аналізу режимів енергоспоживання комплексу некогерентного розсіювання Інституту іоносфери НАН і МОН України з метою вирішення проблеми підвищення енергоефективності науково-дослідного комплексу та створення енергоефективної системи електропостачання з застосуванням інтелектуальної Smart Grid системи, яка забезпечить стійку роботу наукового обладнання для виконання дослідницьких програм НАН України. Проведено моделювання роботи виконавчих пристроїв Інституту іоносфери. Моделювання показало, що вольт-амперні характеристики, отримані експериментальним шляхом, збігаються з вольт-амперними характеристиками побудованої моделі. Результати моделювання дозволили сформулювати завдання щодо належного використання перетворювачів напруги і використання ШІМ-контролера.Документ Підвищення енергоефективності систем власних потреб теплових електричних станцій(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Кругол, Микола МихайловичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 "Електричні станції, мережі і системи" (14 – Електрична інженерія) – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2020 р. Дисертація присвячена підвищенню енергоефективності та зменшенню витрат електричної енергії в системах власних потреб теплових електричних станцій за рахунок впровадження групового регулювання частоти живильної напруги асинхронних двигунів, що приводять в дію механізми власних потреб. Для досягнення цієї мети були поставлені задачі: – дослідити структуру споживання електричної енергії в системах власних потреб теплових електричних станцій в залежності від режиму їх роботи; – виконати аналіз основних способів регулювання параметрів механізмів власних потреб теплових електричних станцій, що приводяться в дію електричними двигунами; – розвинути математичні моделі основних механізмів власних потреб теплових електричних станцій, як навантажувальних машин електроприводів, з урахуванням різних способів регулювання їх параметрів; – дослідити можливість впровадження групового керування механізмами власних потреб теплових електричних станцій, що приводяться в дію асинхронними двигунами; – розробити методи визначення оптимальної групової частоти живильної напруги асинхронних двигунів при впровадженні групового керування механізмами власних потреб теплових електричних станцій, що враховують режими роботи групового споживача власних потреб теплових електричних станцій; – дати практичні рекомендації щодо застосування результатів досліджень з метою підвищення енергоефективності системи власних потреб Харківської ТЕЦ-3. Об'єкт досліджень – фізичні процеси роботи електротехнічного та електромеханічного обладнання систем власних потреб ТЕС. Предмет досліджень – параметри та характеристики основних споживачів електричної енергії в системах власних потреб ТЕС. Методи дослідження. В основу дисертаційної роботи покладено системний підхід при проведенні теоретичних та експериментальних досліджень, який базується на методах математичного моделювання; чисельних методах вирішення нелінійних рівнянь; використанні методу найменших квадратів для апроксимації табличних паспортних характеристик відцентрових механізмів; лінійної інтерполяції дискретних значень для визначення характеристик основного устаткування теплових електричних станцій; дискретного багатовимірного пошуку для визначення максимальних значень функції ККД при вирішенні задачі знаходження оптимальних параметрів керування відцентровими механізмами, що приводяться в дію асинхронними двигунами; методах статистики при аналізі структури споживання електричної енергії в системах власних потреб теплових електричних станцій. В роботі отримані такі наукові результати: – отримали подальший розвиток математичні моделі основних механізмів ВП ТЕС, які на відміну від відомих дозволяють провести уточнений аналіз і отримати загальну характеристику споживання електричної енергії в системах власних потреб ТЕС в різних режимах роботи; – обґрунтовані основні засади виконання енергозаощаджуючих заходів за рахунок виділення груп споживачів електричної енергії з близькими режимами роботи в системах власних потреб ТЕС, що дозволило знизити капіталовкладення при проведені модернізації; – вперше отримано метод визначення електричної потужності групового споживача ВП ТЕС, який враховує спосіб регулювання його параметрів, що дозволяє визначити загальний потенціал енергозбереження; – вперше запропоновано метод визначення оптимальної групової частоти живильної напруги АД для різних груп механізмів ВП ТЕС, що враховує режим роботи групового споживача ВП ТЕС та його середньозважений ККД, що дозволило досягти зменшення споживання електричної енергії в системах власних потреб ТЕС. Дисертація виконана відповідно до планів наукових досліджень кафедри електричних станцій Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" та у відповідності до НДР МОН України "Розвиток теорії та науково-методичних основ для створення і модернізації турбогенераторів, що задовольняють сучасним вимогам електроенергетичної системи України" (ДР № 0115U000528). НДР виконувалась спільно з кафедрою електричних машин.Документ Підвищення енергоефективності систем власних потреб теплових електричних станцій(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Кругол, Микола МихайловичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертаційна робота присвячена розв'язанню актуальної науково-прикладної задачі у напрямку підвищення енергоефективності систем власних потреб теплових електричних станцій за рахунок впровадження групового регулювання частоти живильної напруги асинхронних двигунів, що приводять в дію механізми власних потреб. В дисертаційній роботі проведено аналіз структури споживання електричної енергії на власні потреби теплових електричних станцій. Вдосконалений підхід до класифікації механізмів власних потреб, який враховує схожість їх експлуатаційних режимів та робочих характеристик. Проведений аналіз способів регулювання параметрів відцентрових механізмів, які застосовуються на українських теплових електричних станцій, приведені їх переваги та недоліки. Запропоноване використання групового керування механізмами власних потреб з близькими оптимальними частотами живильної напруги. Розроблені математичні моделі відцентрових механізмів, як навантажувальних машин електроприводу. Поставлені та вирішені задачі знаходження оптимальних параметрів керування механізмами власних потреб при різних способах регулювання їх робочих параметрів. Приведені результати моделювання споживання електричної енергії на власні потреби теплоелектроцентралі впродовж типового літнього місяця, при її роботі за тепловим графіком навантаження. Порівняння результатів моделювання з фактичним споживання електричної енергії вказує на високу точність математичних моделей механізмів власних потреб. Проведений ґрунтовний аналіз можливості впровадження групового керування механізмами власних потреб на Харківській ТЕЦ-3. Показано що даний спосіб керування доцільно використовувати для механізмів газо-повітярного тракту котла, індивідуальний частотний привід для приводу живильних електронасосів, а класичні способи регулювання (дроселювання) на мережевих насосах станції. Дані практичні рекомендації, щодо впровадження групового регулювання частоти живильної напруги електроприводів механізмів власних потреб в умовах Харківської ТЕЦ-3.Документ Забезпечення заявлених графіків генерації відновлюваних джерел енергії на основі концепції віртуальних електричних станцій(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Федорчук, Станіслав ОлеговичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.14.02 - електричні станції, мережі і системи (141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» МОН України, Харків, 2019. Зміст анотації. Дисертація присвячена розв’язанню актуальної науково- прикладної задачі у галузі забезпечення заявлених графіків видачі потужності у вузлі генерації електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії (ВДЕ), шляхом використання систем акумуляції та концепції віртуальних електричних станцій. Актуальність теми дисертаційної роботи полягає у наступному, сучасні тенденції в розвитку електроенергетичних систем передбачають суттєве збільшення частки електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії в загальній структурі генерації розвинутих країн, що призводить до необхідності їх додаткового резервування. З гідно статті 71.5 закону про «Ринок електричної енергії України», Гарантований покупець повинен придбати всю енергію від виробників з ВДЕ, що працюють за «Зеленим тарифом». Особливістю режимів роботи електричних станцій на відновлювальних джерелах є майже пряма залежність від погодних умов, що призводить до відхилень значення потужності в точках генерації від заявлених значень. Отже виникає необхідність в компенсації виникаючих небалансів. Використовуючи концепцію віртуальних електричних станцій, що поєднують електричні станції на ВДЕ, активних споживачів та системи акумуляції в єдину станцію зі спільною системою управління, можливо зменшити небаланси в точці генерації. Це потребує створення методів вибору оптимальної компоновки систем накопичення; алгоритмів систем управління для віртуальних електричних станцій та розподілених систем акумулювання; рекомендацій по їх застосуванню для електричних мереж, які тільки починають перехід від традиційних до інтелектуальних і мають дефіцит маневрових потужностей. Розробка технічних заходів для забезпечення заявлених графіків роботи сонячних електростанцій (СЕС) та вітряних електростанцій (ВЕС) дозволить їх інтегрувати до графіку генерації в якості базових станцій. Це дасть можливість виконати зобов‘язання всіх учасників процесу та не порушувати заплановані режими роботи інших станцій. Мета і задачі дослідження. Мета дослідження полягає у забезпеченні заявлених графіків видачі потужності у вузлі генерації електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії, шляхом використання систем акумуляції та концепції віртуальних електричних станцій. Для досягнення поставленої мети визначені задачі дослідження: – проаналізувати основні методи та засоби забезпечення графіків видачі потужності електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії в Україні та світі і фактори, що впливають на них; – розробити математичну модель для дослідження режимів роботи електричних станцій гібридної генерації на основі сонячної та вітроелектростанції та провести перевірку адекватності розробленої математичної моделі; – уточнити методику розрахунку вартості електричної енергії від систем акумулювання у вузлі генерації з урахуванням втрат при передачі та перетворенні енергії; – вдосконалити методику оптимізації конфігурації систем акумулювання для балансування генерації СЕС та ВЕС за умови мінімізації питомої вартості електричної енергії; – провести комп‘ютерне моделювання роботи електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії на основі погодних даних обраного адміністративного району України з метою визначення необхідної конфігурації системи акумулювання на основі розробленої методики; – розробити комп‘ютерну модель віртуальної електричної станції, що поєднує в собі удосконалені математичні моделі генерації активної потужності СЕС і ВЕС, комп‘ютерні моделі систем накопичення енергії, імітацію активних споживачів і енергетичного ринку, а також елементи апаратно-комп‘ютерного моделювання. – розробити алгоритм роботи інформаційно-керуючої системи віртуальної електричної станції, на основі уточненого методу розрахунку вартості електричної енергії та провести його апробацію на комп‘ютерній моделі віртуальної електричної станції. – дослідити можливість застосування концепції віртуальних електричних станцій для забезпечення добових графіків генерації з урахуванням вимог Гарантованого покупця. Об’єктом досліджень – електромагнітні процеси в мережах з електричними станціями на основі відновлювальних джерел енергії. Предметом досліджень – електричні та інформаційні параметри режимів обладнання електричних станцій на відновлюваних джерелах енергії. Наукова новизна одержаних результатів: 1) Отримала подальший розвиток математична модель віртуальної електричної станції, яка відрізняється від існуючих тим, що додано елементи для зв‘язку з реальним програмованим логічним контролером ОВЕН 110-60 та на основі регресійного аналізу враховано додатковий коефіцієнт співвідношення вхідних погодних умов та результуючої потужності для встановлення відповідності з реальними характеристиками обладнання, що дозволило застосувати апаратно-програмне моделювання, збільшити точність розрахунку вихідної активної потужності сонячної електричної станції на 5% та проводити моделювання роботи вітряної електричної станції на швидкостях вітру більших за номінальні. 2) Отримав подальший розвиток метод розрахунку вартості електричної енергії яка використовується для забезпечення добових графіків генерації ВДЕ на основі акумуляції в межах однієї віртуальної електричної станції, який відрізняється від відомих врахуванням витрат пов‘язаних з розташуванням, встановленням та роботою додаткового обладнання, що дозволяє підвищити точність виконання розрахунків і підвищити енергоефективність таких систем за рахунок задіяння найбільш доцільних їх елементів. 3) Науково і технічно обґрунтовано використання концепції віртуальних електричних станцій для забезпечення добових графіків генерацій сонячних та вітроелектростанцій в умовах енергетичного ринку України, що дозволить забезпечити функціонування механізму Гарантованого покупця з мінімальним застосуванням додаткових маневрових потужностей. Практичне значення одержаних результатів. Для електроенергетичної галузі України полягає в тому, що на підставі виконаних досліджень визначені способи оптимізації режимів роботи електричних станцій на відновлювальних джерелах енергії за допомогою акумуляції. Такий підхід дозволить встановити відповідність між діючим та прогнозним значенням потужності у точці генерації, сформувати графік навантаження для традиційних електричних станцій без необхідності додаткового їх маневрування для компенсацій електростанцій на відновлювальних джерелах енергії. Окрім того, результати досліджень допоможуть збільшити точність розрахунків вартості електричної енергії у точці генерації від систем акумулювання. Розроблена методика вибору конфігурації систем акумуляції дозволяє визначити мінімально необхідну ємність накопичувачів енергії та їх потужність, що забезпечить мінімізацію вартості устаткування. Запропонований алгоритм управління розподіленою системою акумулювання дозволяє вирішити задачу розподіленого балансування, а також враховує можливість залучення активних споживачів та енергетичного ринку до процесу балансування. Результати дисертаційної роботи були впроваджені: - у ТОВ «ЛЕО» для розрахунку мінімально необхідного об’єму систем накопичення енергії, що будуть рекомендовані для забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на ВДЕ які працюють за зеленим тарифом; - у навчальному процесі кафедри електричних станцій Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” для студентів спеціальностей 141 спеціальності за спеціалізаціями: 141-01 «Електричні станції» та 141-05 «Енергетичний менеджмент та енергоефективні технології» під час викладання курсів лекцій з дисциплін «Електрична частина станцій та підстанцій», «АСУТП станцій та підстанцій», «Системи відновлюваної енергетики та вторинні енергоресурси» , під час написання дипломних проектів, випускних кваліфікаційних робіт. Дисертація виконана згідно планів наукових досліджень кафедр електричних станцій та загальної електротехніки Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» у відповідності до договору «Методи удосконалення електроенергетичних систем» (ДР № 0116U000885).Документ Забезпечення заявлених графіків генерації відновлюваних джерел енергії на основі концепції віртуальних електричних станцій(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Федорчук, Станіслав ОлеговичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 - електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науково-прикладної задачі у напрямку забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на відновлюваних джерелах енергії на основі концепції віртуальних електричних станцій. У дисертаційній роботі досліджено методи забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на ВДЕ та обґрунтована доцільність використання концепції віртуальних електричних станцій для вирішення поставленої задачі. Досліджено застосування різних типів систем акумуляції, як одного з елементів віртуальної електричної станції. Проведено аналіз існуючих методів впровадження інтелектуальних мереж, що дозволило вибрати шаблон Smart Grid Architecture Model за основу для створення необхідної інфраструктури. Проведено аналіз існуючих методів визначення оптимальної ємності систем акумуляції та їх компоновки. Розроблено комп‘ютерну модель для дослідження роботи віртуальних електричних станцій, що дозволяє оцінити потенційні небаланси при генерації, перевірити достатність обсягу систем акумуляції для різних задач, а також провести апробацію роботи системи управління. Уточнено методику розрахунку вартості електричної енергії від систем акумулювання з урахуванням вартості втрат енергії при передачі та трансформації, а також додаткових факторів пов‘язаних з орендою та обслуговуванням. Розроблено, реалізовано та апробовано алгоритм управління віртуальною електричною станцією, що базується на задіянні найбільш дешевого джерела енергії для балансування з урахуванням обмежень електричних мереж, доступу до енергетичного ринку та можливості залучення активних споживачів. Показана можливість забезпечення заявлених графіків генерації електричних станцій на основі концепції віртуальних електричних станцій на прикладі умов одного з адміністративних центрів України.