Научная статья на тему 'АЛГОРИТМЫ И ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МОДЕЛИ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ'

АЛГОРИТМЫ И ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МОДЕЛИ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
82
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВНУТРИЗАВОДСКОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ / ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ / УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ / ВНЕШНИЕ ФАКТОРЫ / РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Грачева Е.И., Наумов О.В., Горлов А.Н., Шакурова З.М.

ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы функционирования СЭС. Разработать алгоритмы для оценки параметров эффективности функционирования систем внутризаводского электроснабжения. Исследовать работоспособность низковольтных цеховых сетей радиальной, магистральной и смешанной структуры в оптимальных режимах эксплуатации оборудования при моделировании воздействия внешних факторов, таких, как среднеквадратичный коэффициент загрузки оборудования, температура помещения цеха и расчетный интервал времени на рабочие параметры системы. В качестве рабочих параметров системы приняты: величина эквивалентного сопротивления низковольтной электрической сети, величина потерь активной мощности и величина потерь электроэнергии в низковольтной сети. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись вероятностно-статистические методы оценки функциональных параметров систем. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрены особенности функционирования низковольтных сетей систем внутризаводского электроснабжения. Разработаны модели и произведен расчет характеристик работоспособности электрических сетей низкого напряжения различной топологии в зависимости от основных схемных и режимных параметров электрооборудования при изменении значений пределов интенсивностей внешних воздействий. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Применение вероятностных методов позволяет учитывать динамику основных параметров систем внутризаводского электроснабжения при оценке эффективности их функционирования. Расчеты показали как изменяются характеристики работоспособности таких систем в зависимости от интервалов варьирования внешних факторов в условиях эксплуатации. Полученные результаты позволяют рекомендовать применение разработанных моделей для эффективного управления схемными и режимными параметрами электрических сетей низкого напряжения для повышения качества электроснабжения потребителей.Принято, что для внешних параметров случайного характера достоверным является нормальное распределение. Разработаны алгоритмы расчета характеристик функционирования внутризаводских систем электроснабжения различной топологии и конструктивного исполнения при различных значениях пределов интенсивностей внешних воздействий рабочих параметров. При этом установлено, что с увеличением (уменьшением) интервалов изменения внешних параметров уменьшается (увеличивается) их допустимая интенсивность по отношению к максимальному значению интенсивности для различных режимов работы оборудования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Грачева Е.И., Наумов О.В., Горлов А.Н., Шакурова З.М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ALGORITHMS AND PROBABILISTIC MODELS OF PARAMETERS OF OPERATION OF IN-PLANT POWER SUPPLY

PURPOSE. To address the problems of the functioning of the SES. To develop algorithms for evaluating the parameters of the efficiency of the functioning of the systems of intra-plant power supply. To investigate the operability of low-voltage shop networks of radial, trunk and mixed structure in optimal operating conditions of the equipment when modeling the impact of external factors, such as the root-mean-square load factor of the equipment, the temperature of the shop room and the calculated time interval on the operating parameters of the system. As the operating parameters of the system are accepted: the value of the equivalent resistance of the low-voltage electrical network. the amount of active power loss and the amount of electricity loss in the low-voltage network. METHODS. Probabilistic and statistical methods for evaluating the functional parameters of systems were used to solve the tasks. RESULTS. The article considers the features of the functioning of low-voltage networks of intra-plant power supply systems. Models are developed and the performance characteristics of low-voltage electrical networks of various topologies are calculated depending on the main circuit and operating parameters of electrical equipment when the values of the limits of the intensity of external influences change. CONCLUSION. The use of probabilistic methods allows us to take into account the dynamics of the main parameters of in-plant power supply systems when evaluating the effectiveness of their functioning. The calculations showed how the performance characteristics of such systems change depending on the intervals of variation of external factors in the operating conditions. The results obtained allow us to recommend the use of the developed models for effective control of circuit and mode parameters of low-voltage electrical networks to improve the quality of power supply to consumers.It is assumed that for external parameters of a random nature, the normal distribution is reliable. Algorithms for calculating the performance characteristics of in-plant power supply systems of various topologies and designs at different values of the limits of the intensity of external influences of the operating parameters are developed. At the same time, it is established that with an increase (decrease) in the intervals of changes in external parameters, their permissible intensity decreases (increases) in relation to the maximum intensity value for various operating modes of the equipment.

Текст научной работы на тему «АЛГОРИТМЫ И ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МОДЕЛИ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ»

[Мш^ш

УДК 621.311.13 001:10.30724/1998-9903-2021-23-1-93-104

АЛГОРИТМЫ И ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МОДЕЛИ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Е.И. Грачева1, О.В. Наумов1, А.Н. Горлов2, З.М. Шакурова1

1Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия 2Юго-Западный Государственный Университет, г. Курск, Россия

ерр. kgeu@mail. ги

Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы функционирования СЭС. Разработать алгоритмы для оценки параметров эффективности функционирования систем внутризаводского электроснабжения. Исследовать работоспособность низковольтных цеховых сетей радиальной, магистральной и смешанной структуры в оптимальных режимах эксплуатации оборудования при моделировании воздействия внешних факторов, таких, как среднеквадратичный коэффициент загрузки оборудования, температура помещения цеха и расчетный интервал времени на рабочие параметры системы. В качестве рабочих параметров системы приняты: величина эквивалентного сопротивления низковольтной электрической сети, величина потерь активной мощности и величина потерь электроэнергии в низковольтной сети. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись вероятностно-статистические методы оценки функциональных параметров систем. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрены особенности функционирования низковольтных сетей систем внутризаводского электроснабжения. Разработаны модели и произведен расчет характеристик работоспособности электрических сетей низкого напряжения различной топологии в зависимости от основных схемных и режимных параметров электрооборудования при изменении значений пределов интенсивностей внешних воздействий. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Применение вероятностных методов позволяет учитывать динамику основных параметров систем внутризаводского электроснабжения при оценке эффективности их функционирования. Расчеты показали как изменяются характеристики работоспособности таких систем в зависимости от интервалов варьирования внешних факторов в условиях эксплуатации. Полученные результаты позволяют рекомендовать применение разработанных моделей для эффективного управления схемными и режимными параметрами электрических сетей низкого напряжения для повышения качества электроснабжения потребителей.

Принято, что для внешних параметров случайного характера достоверным является нормальное распределение. Разработаны алгоритмы расчета характеристик функционирования внутризаводских систем электроснабжения различной топологии и конструктивного исполнения при различных значениях пределов интенсивностей внешних воздействий рабочих параметров. При этом установлено, что с увеличением (уменьшением) интервалов изменения внешних параметров уменьшается (увеличивается) их допустимая интенсивность по отношению к максимальному значению интенсивности для различных режимов работы оборудования.

Ключевые слова: внутризаводское электроснабжение, оптимальные режимы, условия эксплуатации, внешние факторы, рабочие параметры.

Благодарности: Публикация выполнена при финансовой поддержке государственного задания Министерства высшего образования и науки Российской Федерации, проект № 0851-2020-0032 «Исследование алгоритмов, моделей и методов повышения эффективности функционирования сложных технических систем».

Для цитирования: Грачева Е.И., Наумов О.В.,. Горлов А.Н, Шакурова З.М. Алгоритмы и вероятностные модели параметров функционирования внутризаводского электроснабжения // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021. Т. 23. № 1. С. 93-104. ао1:10.30724/1998-9903-2021-23-1-93-104.

ALGORITHMS AND PROBABILISTIC MODELS OF PARAMETERS OF OPERATION OF IN-PLANT POWER SUPPLY

EI. Gracheva1, OV. Naumov1, AN. Gorlov2, ZM. Shakurova1

1'Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia 2Southwestern State University, Kursk, Russia

epp. kgeu@mail. ru

Abstract: PURPOSE. To address the problems of the functioning of the SES. To develop algorithms for evaluating the parameters of the efficiency of the functioning of the systems of intra-plant power supply. To investigate the operability of low-voltage shop networks of radial, trunk and mixed structure in optimal operating conditions of the equipment when modeling the impact of external factors, such as the root-mean-square load factor of the equipment, the temperature of the shop room and the calculated time interval on the operating parameters of the system. As the operating parameters of the system are accepted: the value of the equivalent resistance of the low-voltage electrical network. the amount of active power loss and the amount of electricity loss in the low-voltage network. METHODS. Probabilistic and statistical methods for evaluating the functional parameters of systems were used to solve the tasks. RESULTS. The article considers the features of the functioning of low-voltage networks of intra-plant power supply systems. Models are developed and the performance characteristics of low-voltage electrical networks of various topologies are calculated depending on the main circuit and operating parameters of electrical equipment when the values of the limits of the intensity of external influences change. CONCLUSION. The use of probabilistic methods allows us to take into account the dynamics of the main parameters of in-plant power supply systems when evaluating the effectiveness of their functioning. The calculations showed how the performance characteristics of such systems change depending on the intervals of variation of external factors in the operating conditions. The results obtained allow us to recommend the use of the developed models for effective control of circuit and mode parameters of low-voltage electrical networks to improve the quality of power supply to consumers.

It is assumed that for external parameters of a random nature, the normal distribution is reliable. Algorithms for calculating the performance characteristics of in-plant power supply systems of various topologies and designs at different values of the limits of the intensity of external influences of the operating parameters are developed. At the same time, it is established that with an increase (decrease) in the intervals of changes in external parameters, their permissible intensity decreases (increases) in relation to the maximum intensity value for various operating modes of the equipment.

Key words: in-plant power supply, optimal modes, operating conditions, external factors, operating parameters.

Acknowledgments: The publication was supported by the state task of the Ministry of higher education and science of the Russian Federation, project No. 0851-2020-0032 "Research of algorithms, models and methods for improving the efficiency of complex technical systems".

For citation: Gracheva EI., Naumov OV., Gorlov AN., Shakurova ZM. Algorithms and probabilistic models of parameters of operation of in-plant power supplyPower engineering: research, equipment, technology. 2021;23(1):93-104. doi:10.30724/1998-9903-2021-23-1-93-104.

Введение

В настоящее время с усложнением технологических процессов [1-5] на предприятиях и цифровизацией производственных процессов ужесточаются требования к качеству функционирования электрооборудования [6-12]. Электрические промышленные сети низкого напряжения отличаются низкой информационной обеспеченностью о схемных и режимных характеристиках электроустановок. Поэтому возникает задача в разработке алгоритмов моделей для оценки параметрических показателей эффективности эксплуатации таких систем [13-17]. При этом рациональным является заданные технических параметров интервалами изменения их значений.

Материалы и методы

Исследуем параметры функционирования электрической сети низкого напряжения. Проанализируем работоспособность внутрицеховой сети с функциональными характеристиками аь а2 и а3. Примем, что при эффективное функционирование характеризуется следующими условиями : а ! >в1Ь а!<в!2, ... , а 3 >взЬ а з>вз2, где в11 и в12 - пределы изменения величины а1.

Исследуем низковольтные схемы сетей различной топологии - радиальную, магистральную и радиально-магистральную.

В качестве рабочих параметров приняты величины эквивалентного сопротивления схемы Лэкв=а1, величина потерь активной мощности АР=а2 и величина потерь электроэнергии в сети AW=а3.

Определим величину сопротивления линии по выражению (1)

к

Я = Я20 • Ь •[ 1 + а-(вж - 20)] + ^

ак

1 (1) где R2o - величина сопротивления одного метра токопроводящей жилы линии с учетом температуры окружающей среды 200 С; L - длина линии;

а - величина температурной постоянной увеличения сопротивления ,

вж - величина температуры нагревания токопроводящей жилы;

Г - величина сопротивления контактных групп к-ого электрического аппарата,

установленного на линии.

Для кабельной линии марки АВВГ, сечением S=25 мм2, Тдоп =75 А, вж=700С,

„ „,, Ом*мм2

значение величины удельного сопротивления алюминия р20=0,03 -.

м

Тогда

Я = • Ь {1 + ^(Т - 20)] + £ Ч = ^ • ь •

1 + а •

( I Л

V1доп у

(2•(т- 0окр) + 0окр - 20)

£ 0,03

ч =—Ь

1

25

1 + 0,00403•

Г, \2 — I • (70 - 20) + 20 - 20

+ Х ч, Ом

Второй рабочий параметр АР записывается в виде: АР = 3 • 12 • Я = 3,54-10"3 • Ь • 1р2 +1,26 •Ю"7

4 9 к •Ь • 14 + 3 • 1р2 г

где ^ - значение рабочего тока, протекающего в линии.

Третий рабочий параметр ЛW определяется как:

АЖ = АР • Тм = 14,16 • Ь • Iр2 + 5,04 •Ю-4 • Ь • ^ +

(2)

(3)

+12-103 • Iр2 •Хгак 1

где Тм=4000 ч - значение времени расчетного периода.

Определим значения рабочих параметров для схем различной топологии: 1. Радиальная сеть (рис. 1а):

Яэкв = /(п,ЬСр,Iр,Га) = 1,18•Ю"3 • Ьср •1 + 4,2-10

1

(4)

ср' р' а

ср

п

г т2 1 1

• Т • 12___|_ г__•

ср р а '

ср р п а п (5)

АР = 3,54 •Ю"3 • 12 • Ь •1 +1,26 •Ю"7 • Ь • I4 •1 + 3 • га • I2 • -1;

р п р п п

АЖ = 14,16• 12 • Ь •1 + 5,04•Ю-4 • Ь • I4 •1 +12•Ю3 • га • 12 • -1;

р п р п п

(6)

(7)

2. Для магистральной схемы, выполненной распределительным шинопроводом ШРА-73,

Яо=0,15 Ом/км (рисунок1б)

1

Дэкв = 1,5 • 10"4 • L +1,18-10_3 • L • 1 + 4,2 • 10"8 • L •12- 1 + ra-1;

n n n (g)

Рис.1 Схемы низковольтных электрических сетей различной топологии: а - схема радиальной сети; б - схема магистральной сети (распределительный шинопровод); в -

схема радиально-магистральная. Fig.1. Schemes of low-voltage electrical networks of various topologies: a - scheme of the radial network; b - scheme of the main network (distribution busbar); c - scheme of the

radial-main

AP = 4,5-10"4 12• + 3,54-10"3 12-L^-1 +

' ср р ср n

+1,26 •10"7 ^ср I4 •i + 3^ ra-il-р n n

AW = 18• I2 ^ср +14,16• I? -L^ •1 + 5,04•Ю-4 • р р р n

•L •I +12 •Ю3 •Га-1р•-;

n n

3. Для схемы смешанного типа (рисунок 1в):

Яэкв = 1,5 • 10"4 • Lср•1 +1,18 • 10—3 • Lср• -1 + n n2

+4,2 • 10"8 • Lср •I 2р- \ + Га• 4;

n n

(9)

(10)

АР = 4,5 40-4 12 •Ьср + 3,54 40-3 Iр-Ь^^ -1 +

п

+1,26• 10-7 •Ьср •!4-2 + 3• Га •Рр—;,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

п п (12)

АЖ = 18• I2 •Ьср — +14,16• I2 •ЬCD• -1 + 5,04•Ю-4 •

р р п р п2

•Ьср ^рр-^ +12 103 Та-12-

п2 п (13)

где и, Ьср и га - значения эксплуатационных факторов.

Эксплуатационными параметрами при моделировании являются значение средней

Х'

длины линии Ьср, Ь =-, значение расчетного тока в нормальном режиме 1р число

п

отходящих линий п и число электрических аппаратов паь установленных на линии. Интервалы изменений эксплуатационных параметров: значение длин линий 3-120 м, значение расчетных токов 8-80 А, число отходящих линий 3-12, значения сопротивления автоматических выключателей ВА-57 на линии - 4,7^187 мОм при их числе на линии- 1-4,

Гак = I(V, )• пк .

Принято, что при функционировании на систему воздействуют три внешних фактора: среднеквадратическая загрузка оборудования Кзагр, значение температуры помещения цеха 6>окр.сред. и расчетный интервал времени Трабоч. Принят нормальный закон исследуемых параметров. Определим плотность вероятности:

-(,-а )2

ло ^ 262 14) о(у/ 2л

где 6' - значение статистического среднеквадратического отклонения случайных величин

6/ =4Ц (15)

А - значение статической дисперсии случайных величин 1,

\2

1 п

А =-Х('»■ -т)2 (16)

п1=\

- математическое ожидание 1, 1 п

т, = - Х и (17)

п;=1

где Кзагр, варьируемого от 0,3 до 1,3, имеем:

1 (0,3 + 0,3 + 0,5 + 0,75 +1,0 +1,2 +1,3 т!^

т, = — I = 0,912

' 12 ^+1,3 +1,2 +1,0 +1,0 +1,0 )

А = "1 [2 • (0,3 - 0,9)2 +(0,5 - 0,9)2 +(0,75 - 0,9)2 +

+4 • (1,0 - 0,9)2 + 2 • (1,2 - 0,9)2 + 2 • (1,3 - 0,9)2] = 0,119

6, =7 0,119 = 0,345

-(/-0,9)2

V - 1 ~ 0,238

^загр(,) 0,345 ^

Представим результаты расчета для факторов загрузки оборудования Кзагр:

-(/-0,742)2

(о,5-1,о) ^о = • 0065 <18>

(0,5-1,3)

-(t-1,033)2 , 0,127

загр(0 0,252-72^' фактора температуры помещения цеха 0окр.ср.:

(5-35) 0С (5-15) ОС (5-25) ос

0

1

окр.сред.(/)

8,37-л/2й

-e

-(t-21,58)2 140,14

0

окр.сред.(t)

3,99

0„

1

окр.cрeд.(t) 7,217.^'

расчетного интервала времени Тр

-(t -9,166)2 , 31,94

-(t-17,5)2 104,16

(83-416) nac

(127-250) nac

(83-416) nac

1

рабоч^)

' рабоч(t)

'рабоч^)

98,28-Т2Й

332,7-Т2Й

98,84-Л/2Й

-(t-266)2 , 19321,5

-(t -202)2 , 2138,4

-(t-266)2 17989,3

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

Рис.2. График изменения интенсивностей факторов в рассматриваемых интервалах:

2.1 Кзагр= (0,3+1,3); 2.2 0ар.срт=(5+35) С; 2.3 =(83+416) ч.

Fig.2. Graph of changes in the intensity offactors in the considered intervals

1

e

О 2 1 6 в 10 12

Ъмес

3.3

Рис.3. График изменения интенсивностей факторов в рассматриваемых интервалах: 3.1 КзаГр= (0,5-1,1); 3.2 0окр.сред =(5-2О) 0С; 3.3 ТрабоЧ =(167-250) ч.

Fig.3. Graph of changes in the intensity of factors in the considered intervals

0 2 1 6 в 10 12 (^нес

4.3

Рис.4. График изменения интенсивностей факторов в рассматриваемых интервалах: 4.1 КзаГр= (0,5-1,3); 4.2 бо^д =(5-25) 0С; 4.3 ТрабоЧ =(85-410) ч.

где t -номер месяца в году, 1-12.

Принимаем что ф(Кзагр , бокр.сред , Трабоч ) = Ф(Кзагр ) ' Ф(0окр.сред. ) ' Ф(Трабоч ) (26)

где ф (Кзагр, 0окр.сред., Трабоч) - вероятностное распределение внешних факторов. Соответствие (26) выполняется, т.к. параметры Кзагр, 0окр.сред., Трабоч являются независимыми величинами.

Определим вероятность функционирования исследуемых систем внутризаводского электроснабжения с различной топологией внутрицеховых схем в оптимальных режимах эксплуатации по выражению (27)

V = | •••|ф(а^а^а^аз (27)

ф( ,)

где ф(а) - многомерное дифференциальное выражение векторной величины "а", координаты которой аь а2, а3 -случайные величины, определяемые внешними факторами [1]. Преобразуем выражение (27) к виду:

V =

| ...{ф(Х,^¿з)

ф(< )

П V- (¿1. ^ ¿з)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(28)

где /2, /3) - значение вероятности величин Лэкв, АР, ЛW в области допустимых значений в зависимости от воздействующих внешних факторов.

Обсуждение результатов

В соответствии с разработанным алгоритмом вычислим значение для схем внутризаводских электрических сетей различной топологии.

12100 75 0,1910

V 01, ¿2 . ¿3 ) = | | | | | ф(в12 )Ф* [(в12 - а1) - в12 ]

1 0 0 0 0 12100 75 0,1910

| | | | |ф((в22 )фа( \_(в2г - а2) - в22 ] dв:

2

10000

12100 75 0,1910

| | | | | ф( (вз )Фаг [ (вз - аз ) - в3

10000

• • dLcp • dIр • аткап

(29)

При подстановке выражение (29) в (28) имеем:

12 12 12 12100750.1910

v =| фШ^ • | Ф^)^ • | Ф(г3)й3 • [ | | Ф(в12 ) • Фш |_(% - а1) - в12

1 1 0 0 0 0 12100750,1910

• • &ср -Яр-а-к-^^ | } | | | ф(в^ ) • [(в22 - а2 ) - в22

10000 12100750,1910

• Ав22 • а1ср -Яр-| } | | | ф(вз2 ) • фа, [(вз2 - а3 ) - в32

1 0 0 0 0

• йвз2 • аьср • а1р • • ап

(30)

Для схемы радиальной топологии имеем:

12 12 12 100750,1910

v =| Кзагр | 0окр.сред. (¿2 • | ^рабоч ({3)й{3 | | | | ^экв (^ср,1р,гк,п) •

1 1 1 0 0 0 0 10075 0,1910

• йЬср ^р -йгк /^(Аср > !р> гк> ")•

0 0 0 0 10075 0,1910

• йЬср ^р -йгк (Аср>!р> гк> ")•

0 0 0 0

• ёЬср • й1р • йгк • йп]

© Е.И. Грачева, О.В. Наумов, А.Н. Горлов, З.М. Шакурова Вычислим значение у:

v =

12 , Ч^0,73)2 12 , -(,2 -8)2

Г--е °,°5 -й,г Г--е 242 а

{ 0,17л/2л 1 { 3,32Л/2Л 2

12 -(,3-840)2

•[—• е 1568 -й,3-\ 28Л/2Л

100 75 0,1910

•[ Г (1,18•Ю-3 •Ьср • 1 + 4,2•Ю-8 •Ьср - + гк -)•

0 0 0 0 п п

(32)

• йЬср • Шр • йгк • йп • 100 75 0,1910

Г (3,54 •Ю-3 •/р•Ьcp•- +1,26 •Ю-7 •Ьср - + 3 • гк-/2 -)• 0 0 0 0 п п п

• йЬср • Шр • йгк • йп • 100 75 0,1910

Г (14,2 • /2 -Ьср • 1 + 5,140"4 • Ьср - + 12,Ы0_3 Тк^р-^ • 0 0 0 0 п п п

• йЬСр р -йгк •dn

В результате вычислений ур=0,754 - для цеховой схемы радиальной топологии, ум=0,750 -для магистральной схемы, ус=0,723 - для схемы смешанного типа.

Определим вероятность у(^, 12, 13) для случая характеристики работоспособности внутрицеховой сети одним рабочим параметром "а" с учетом того, что для случайных величин "а" и "в" принято нормальное распределение параметров.

Г М[а] - М[в] ]

у(,1, ,2, ,3) = 1 -Ф^

ф) [а] - ) [в] __

(33)

(34)

где М[х] - значение математического ожидания; Б[х] -дисперсия х

1 -У [ ^

Ф( у) = ,_• Г ехр--йг

(У) Т5Л 1 р[ 2

значение функции с учетом интеграла вероятности: (34)

Ф( у) = 0,50 - 0,50- 5--У= (35)

Определим Rэкв [2] для различного вида схем, Rэкв - характеристика работоспособности исследуемых схем.

1) схема радиальной топологии:

Яэкв = I (п, Ь, ^, гк) = 1,18 -10-3 - Ьср •1 + 4,2 -10-8 - Ьср •1р- - +

п п

1

+гк• -; п

2) магистральная схема (распределительный шинопровод):

Яэкв = I(п,Ь,^,гк) = 1,5-10-4 - Ьср +1,18-10-3 - Ьср -1 +

+4,2 • 10-8-Ьср-I;;-1 + гк•1;

п п

3) радиально-магистральная схема:

Яэкв = I (п, Ь, Iр, гк) = 1,5-10-4 -Ьср-1 +1,18-10-3 -Ьср- 4 + р р п р п2

+4,2 • 10-8-Ьср-Iр- -1 + гк-п п

(36)

(37)

(38)

Вычислим для исследуемых схем значение вероятности функционирования для оптимальных режимов с учетом влияния внешних параметров на Кэкв.

Определим величину изменений интенсивностей внешних параметров с учетом условия вероятностей функционирования схем.

и

■< 1 - 5,

опред

пред

21и

5,

опред

(39)

где Qy=1-v величина вероятности функционирования системы в неоптимальном, для заданных условий эксплуатации, режиме.

5'

опред М[А] - М[Б]' где /тах - максимальная величина интенсивности влияния внешних параметров; /предельн - значение предельной интенсивности влияния внешних параметров на Яэ, Результаты проведенных вычислений показаны в таблице.

Расчет параметров для распределительного шинопровода, радиальной и радиально-

Интенсивность вешнего воздействия Вероятность функционирования в оптимальном режиме, V Доля изменения интенсивности внешнего воздействия, ^^ ^пред

Ро а §• & о СЕ У О а Радиаль ная схема Шино провод Радиально-магистраль ная схема: Радиаль ная схема Шино провод Радиально-магистраль ная схема:

0,3-1,3 5-35 83-416 0,725 0,713 0,659 0,850 0,870 0,890

0,5-1,0 5-15 167-250 0,776 0,762 0,734 0,820 0,837 0,837

0,5-1,3 5-25 85-410 0,751 0,733 0,720 0,839 0,869 0,868

Заключение

При известных интервалах изменения факторов (показаны численные значения в третьей строке таблицы 1) для сохранения значения вероятности, равной 0,659, работоспособность смешанной (радиально-магистральной) схемы при оптимальных режимах соответствует увеличению приблизительно на 12,5% максимально возможной интенсивности в эксплуатационных условиях внутрицехового электроснабжения.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Если интервал изменения внешних факторов уменьшить в 2 раза (численные значения четвертой строки), работоспособность схемы в оптимальных режимах обеспечивается с учетом интенсивности внешних факторов, увеличенной на 19,5% относительно максимальной возможной интенсивности. С увеличением (уменьшением) интервалов изменения внешних факторов уменьшается (увеличивается) их допустимая интенсивность по отношению к максимальному значению интенсивности для различных режимов работы оборудования. Применение вероятностных методов позволяет учитывать динамику основных параметров систем внутризаводского электроснабжения при оценке эффективности их функционирования. Проведенные исследования показывают изменение характеристик работоспособности таких систем в зависимости от интервалов варьирования внешних факторов в условиях эксплуатации. Полученные результаты позволяют рекомендовать применение разработанных моделей для эффективного управления схемными и режимными параметрами электрических сетей низкого напряжения для повышения качества электроснабжения потребителей.

Литература

1. Грачева Е.И., Шакурова З.М., Абдуллазянов Р.Э. Сравнительный анализ наиболее распространенных детерминированных методов определения потерь электроэнергии в цеховых сетях // Проблемы энергетики. 2019. № 5. С.87-96.

2. Грачева Е.И., Горлов А.Н., Шакурова З.М. Анализ и оценка экономии электроэнергии в системах внутризаводского электроснабжения // Проблемы энергетики. 2020. № 2. С.65-74.

3. Грачева Е.И., Наумов О.В. Потери электроэнергии и эффективность функционирования оборудования цеховых сетей. Монография. М.: РУСАЙНС, 2017. 168 с.

4. Грачева Е.И., Наумов О.В. Уточнение величины эквивалентного сопротивления цеховых сетей // Надежность и безопасность энергетики. 2015. № 3. С.34-36

5. Садыков Р.Р. влияние режимных и схемных параметров оборудования на эквивалентное сопротивление цеховых сетей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2015. № 7-8. С.92-97.

6. Gracheva E.I., Naumov O.V., Sadykov R.R. Determination of resistance change dependence for contact connections of low-voltage devices according to their nominal parameters // International Journal of Applied Research. 2015. № 24.

7. Конюхова Е.А. Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий (теория и примеры). Издательство «Кнорус», 2016.

8. Конюхова Е.А. Экономико-математическая модель рабочей части системы электроснабжения объекта на среднем и низком напряжении. Электричество, 2018. № 9.

9. William H. Kersting Distribution System Modeling and Analysis. Second Edition.CRC Press, 2007.

10. Lasso, H., Ascanio, C., Guglia, M. A model for calculating technical losses in the secondary energy distribution network //IEEE/PES Transmission & Distribution Conference and Exposition:Latin America. 2006. p.1-6.

11. Виноградов А.В. Новые мультиконтактные коммутационные системы и построение на их базе структуры интеллектуальных распределительных электрических сетей // Агротехника и энергообеспечение. 2018. № 3 (20). С.7-20.

12. U.S. Energy Information Administration. "International Energy Outlook 2017". September 14, 2017. Доступно по: https://www.eia.gov/outlooks/ieo/pdf/0484 (2017) pdf Ссылка активна:17.02.2018)

13. Powering. Reliable. Future. Yesterday, today and tomorrow. RWE Annual Report (2017). Essen, Germany: RWE Aktiengesellschaft.

14. Busom N. et al. Efficient smart metering based on homomorphic encryption // Computer Communications. 2016. T. 82. C.95-101.

15. Скоморохов П.И. Анализ воздействия негативных сетевых возмущений резкопеременного характера на эффективность функционирования систем электроснабжения / Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2019. Т. 25. № 4. Тамбов: Из-во ТГТУ, с.559-565.

16. Kabalci Y. A survey on smart metering and smart grid communication // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. T. 57. C. 302-318

17. Инновации и развитие. Россети // Электроэнергия. Передача и распределение. -

2017.

Авторы публикации

Грачева Елена Ивановна - д-р техн. наук, профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий», Казанский государственный энергетический университет.

Наумов Олег Витальевич - канд.техн. наук, доцент кафедры «Электроэнергетические системы и сети», Казанский государственный энергетический университет.

Горлов Алексей Николаевич - канд.техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Электроснабжение», Юго-Западный государственный университет, г. Курск.

Шакурова ЗумейраМунировна- канд. пед. наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий», Казанский государственный энергетический университет.

References

1. Gracheva EI, Shakurova ZM, Abdullazyanov RE. Comparative analysis of the most common deterministic methods for determining energy losses in workshop networks. Problems of Energy. 2019;5:87-96.

2. Gracheva EI, Gorlov AN, Shakurova ZM. analysis and estimation of power saving in systems of in-plant power supply. Energy problem. 2020;2:65-74.

3. Gracheva EI, Naumov OV. Loss of electricity and the effectiveness of the operation of equipment workshop networks. Monograph. ...M .: RUSAINS, 2017. 168 p.

4. Gracheva EI, Naumov OV. Specification of the equivalent resistance of shop networks Reliability and safety of energy. 2015;3:34-36.

5. Sadykov RR. influence of operating and circuit parameters of equipment on the equivalent resistance of shop networks. News of higher educational institutions. Energy problem. 2015;7-8:92-97.

6. Gracheva EI, Naumov OV, Sadykov RR. Determination of resistance change dependence for contact connections of low-voltage devices according to their nominal parameters. International Journal of Applied Research. 2015;24.

7. Konyukhova EA. Design ofpower supply systems for industrial enterprises (theory and examples). Knorus Publishing House, 2016.

8. Konyukhova EA. Economic-mathematical model of the working part of the power supply system of an object at medium and low voltage. Electricity. 2018;9.

9. William H. Kersting Distribution System Modeling and Analysis. - Second Edition.CRC Press, 2007.

10. Lasso, H, Ascanio C, Guglia M. A model for calculating technical losses in the secondary energy distribution network. IEEE/PES Transmission & Distribution Conference and Exposition:Latin America. 2006. pp.1-6.

11. Vinogradov AV. new multi-contact switching systems and building on their basis the structure of intelligent distribution electric networks. Agrotechnika I energoobespechenie. 2018;3 (20):7-20.

12. U.S. Energy Information Administration. International Energy Outlook 2017. September 14, 2017. Available at: https://www.eia.gov/outlooks/ieo/pdf/0484 (2017) pdf accessed to:17.0.2018.

13. Powering. Reliable. Future. Yesterday, today and tomorrow. RWE Annual Report (2017). Essen, Germany: RWE Aktiengesellschaft.

14. Busom N. et al. Efficient smart metering based on homomorphic encryption. Computer Communications. 2016;82:95-101.

15. Skomorokhov PI. Analysis of the impact of negative network disturbances of a rapidly changing nature on the efficiency of the functioning of power supply systems. Bulletin of the Tambov State Technical University. 2019; 25(4):559-565. Tambov: Because of TSTU.

16. Kabalci YA survey on smart metering and smart grid communication. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016;57:302-318.

17. Innovation and development. Rossetti. Electricity. Transmission and distribution. 2017.

Authors of the publication

Elena I. Gracheva - Kazan State Power Engineering University. Oleg V. Naumov - Kazan State Power Engineering University. Alexey N. Gorlov - South-West State University, Kursk. Zumeyra M. Shakurova - Kazan State Power Engineering University.

Поступило

Отредактировано

Принято

16 февраля 2021г. 04 марта 2021г. 04 марта 2021г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.