05.14.02 "Електричні станції, мережі та системи"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17118
Переглянути
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.