Беспроводная технология создания энергосберегающих систем Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Учитывая вышесказанное, можно сделать следующие выводы. Итерационные методы позволяют построить последовательность приближенных решений СЛАУ. Их значащими характеристиками являются сходимость, скорость сходимости и устойчивость.

В основе построения всех ИМ лежит принцип перехода от системы к ее эквивалентному виду. Отличие конкретного итерационного метода заключается в выборе матрицы перехода.

Общее условие сходимости матричной прогрессии в методах состоит в том требовании, чтобы все собственные значения матрицы были по модулю меньше единицы. Однако в каждом методе к этому требованию могут присоединяться дополнительные (обусловленные, например, матрицами перехода и расщепления).Скорость сходимости метода будет зависеть от максимального значения собственного числа матрицы перехода. Чем меньше норма матрицы - тем быстрее сходимость метода. Кроме того, о ней можно судить и по оценкам погрешности.

Базисным можно считать МПИ. Его модификациями являются методы Якоби и Зейделя, метод Некрасова является модификацией метода Якоби, и соответственно МПИ. Релаксационный метод - фактически улучшенный и модифицированные метод Зейделя, и соответственно так же является модификацией МПИ.

Из рассмотренных методов оптимальным с точки зазрения минимизации ошибки и улучшения скорости сходимости является метод релаксации, однако он требует затрат на определение вектора невязки и порядка изменения компонент искомого вектора для решения. В методах Зейделя и Некрасова при определении скорости сходимости может возникнуть проблема нахождения собственных значений. Метод Якоби эффективен в случае диагонального преобладания элементов системы, однако он, так же как и методы Зейделя, Некрасова, Релаксации требует расщепления исходной матрицы, что влечет за собой затрату ресурсов и вычислительного времени на воспроизведение данных действий. По сложности методы, предложенные Якоби и Зейделем, одинаковы, однако если итерационный процесс может проводиться как в виде итераций Якоби, так и в виде итераций Зейделя, то последний в этом случае предпочтительней по причине улучшения сходимости.

Метод простой итерации уступает другим в точки зрения скорости сходимости, однако он не требует преобразований матрицы системы, имеет простые, в смысле реализации, требования к сходимости итерационного процесса. Кроме того, в случае, если важна наглядность процесса решения, он является наиболее удобным для реализации программным способом пошагового воспроизведения результатов текущей итерации. Реализация данного метода предпочтительна с точки зрения возможности проведения исследований в зависимости от параметров задачи (размерности матриц) касающихся устойчивости и сходимости метода, влияния повышения точности решения и числа необходимых итераций, влияния начального приближения, изменения коэффициентов матрицы перехода.

Литература

1. Бахвалов Н.С. Численные методы. - М.: Высшая школа, 2000.- 631 с.

2. Демидович Б. П. Основы вычислительной математики. - М.: Наука, 1966.- 664 с.

3. Думачев В.Н. Численные методы. - Воронеж: ВИ МВД России, 2002. - 72 с.

Полищук С. В.2, Смехун Я. А.1,

'Магистрант, 2магистрант, Дальневосточный федеральный университет БЕСПРОВОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ

Аннотация

В статье рассматривается технология Z-Wave, благодаря которой все электроприборы в доме связываются с датчиками и управляющими контроллерами в единую сеть с помощью радио протокола передачи данных. В работе описывается принцип работы стандарта Z-Wave для обеспечения энергосбережения и управления электропитанием бытовой электротехники в жилом доме. В ходе исследования было установлено, что использование устройств управления домашней электротехникой, работающих по стандарту Z-Wave, позволяет сохранить от 30% до 50% электроэнергии за год.

Ключевые слова: энергосбережение, технология Z-Wave, интеллектуальный дом.

Polischuk S.V.2, Smekhun Y.A.1,

'Undergraduate, 2 undergraduate, Far Eastern Federal University WIRELESS TECHNOLOGY OF CREATING ENERGY CONSERVATION SYSTEMS

Abstract

In the article it is discussed the Z-wave technology, due to such technologies all electrical appliances in the home are connecting with sensors, managers controllers into a network via radio data transmission protocol. The paper describes the principle of the Z-wave standard for energy conservation and power management of household electrical appliances in a residential house. The research found that the using of control devices in electrical home working with Z-wave standard, and it allows you to save 30% - 50% of electricity per year.

Keywords: energy conservation, Z-wave technology, home automation.

Современные энергосберегающие технологии представляют собой усовершенствованный или совсем новый технологический процесс, который характеризуется наиболее эффективным использованием и потреблением топливноэнергетических ресурсов. Одними из перспективных энергосберегающих технологий для построения автоматизированных интеллектуальных систем «Умный дом» стали беспроводные технологии на базе стандарта Z-Wave.

Технология Z-Wave — это радио протокол передачи данных, предназначенный для домашней автоматизации. Все устройства, работающие на протоколе Z-Wave совместимы друг с другом, что подтверждается Z-Wave сертификацией. Использование радио шины позволяет устанавливать систему, не изменяя уже существующую проводку, что существенно повышает привлекательность такого решения.

Протокол Z-Wave в России работает на частоте 869 МГц, что делает его малочувствительным к помехам со стороны радио и сотовых телефонов, бытовых приборов и компьютерных сетей Wi-Fi. Устройства сети Z-Wave являются не только передатчиками (выключателями) или исполнителями (реле, диммерами), но и ретрансляторами, т.е. способны участвовать в пересылке сигнала от одного устройства к другому, что позволяет обходить препятствия на прямом пути между устройствами, делая сеть более надёжной (так называемая ячеистая сеть, mesh network). Радиус действия устройств доходит до 30 метров, а сеть в целом может иметь размеры до 120-150 метров в диаметре.

Системы энергосбережения, построенные на технологии Z-Wave, могут выполнять следующие функции [1]:

• Управление освещением (настенные выключатели, регуляторы яркости, патроны для ламп).

• Управление жалюзи, шторами, рольставнями и другими моторами (10-230 В)

• Управление электроприборами. Включение/выключение любых нагрузок до 3.5 кВт.

• Управление отоплением (термостаты, система теплый пол).

• Управление кондиционерами.

• Мониторинг состояния микроклимата в доме (датчики температуры, влажности, освещённости).

• Связь с любым программным обеспечением через контроллер персонального компьютера.

120

• Сбор данных со счётчиков.

Использование устройств управления домашней электротехникой, работающих по технологии Z-Wave, позволяет сохранить от 30% до 50% энергоресурсов за год [1, 2].

Построение сети Z-Wave. Сеть Z-Wave определяется уникальным номером Home ID (генерируется при создании сети генератором случайных чисел с шумом от радиоприёмника в качестве источника случайных чисел). На одной территории может сосуществовать несколько сетей Z-Wave с разными номерами Home ID. При этом они не будут друг друга видеть и друг с другом взаимодействовать. Благодаря обязательному требованию скважности не более 1% (не более 1% времени находится в состоянии передачи), эти сети не будут друг другу мешать.

У каждого узла в сети есть свой уникальный идентификатор Node ID, который присваивается первичным контроллером при включении устройства в сеть. Также при включении в сеть включаемое устройство запоминает Home ID первичного контроллера для дальнейшего общения. Сеть может содержать до 232 устройств.

Включение происходит переводом контроллера в специальный режим «Включение» (Inclusion Mode). Включаемое устройство входит в режим «Обучение» (Leam Mode). При этом контроллер и включаемое устройство должны находиться в прямой видимости. Многие современные (версии протокола 4.5x или 6.x) постоянно питающиеся (не спящие) устройства первые 3-5 минут после включения в сеть электропитания самостоятельно переходят в специальный режим обучения (Network Wide Inclusion, NWI), если они ещё не включены в сеть. При этом условие нахождения в прямой видимости уже не требуется. Это позволяет достаточно легко включать в сеть новые устройства. Устройство, уже прописанное в одной сети, не может подключиться к другой сеть.

Исключение из сети происходит аналогично: контроллер переводится в режим «Исключение» (Exclusion Mode), а дочерний узел в режим «Обучение». После исключения Node ID и Home ID устройства сбросятся на 0 (для контроллеров Node ID сбросится на 1, а Home ID на заводское значение).

Z-Wave — это беспроводная ячеистая сеть (mesh network), где каждый узел знает окружающие его узлы и может направлять через них пакеты. Использование маршрутизации позволяет успешно преодолевать препятствия между узлами, не позволяющие им общаться напрямую. Однако перестановки мебели и другие изменения в обстановке, а также выход из строя одного узла могут привести к появлению нерабочих маршрутов. Для этого их нужно периодически обновлять. Первичный контроллер может это делать профилактически раз в неделю или по запросу пользователя.

Заключение. Интерес к технологиям, позволяющим сделать дома энергосберегающими, постоянно растет. Технологии управления умным домом, такие как Z-Wave, становятся основой управления домашним энергопотреблением для энергосбережения. Используя датчики и контроллеры, поддерживающие стандарт Z-Wave, стало возможным гибко настроить использование потребляемой энергии устройством, комнатой или целым домом. Эти датчики и средства управления могут автоматически реагировать на изменение различных как внешних, так и внутренних условий и управлять энергопотреблением соответствующим образом. Управление энергопотреблением с помощью Z-Wave может быть автоматизировано или дистанционно настроено через персональный компьютер или мобильный телефон.

Применение устройств Z-Wave позволяет в реальном времени следить за освещением, отоплением и потреблением любых нагрузок, включенных в контролируемые цепи. Слежение может осуществляться как локально на дисплеях, так и дистанционно через интернет. По желанию можно реализовать алгоритмы, ограничивающие потребление электроэнергии в так называемые "пиковые" моменты, отключая менее приоритетных потребителей.

Использование устройств управления домашней электротехникой, работающих по протоколу Z-Wave, позволяет сохранить от 30% до 50% энергоресурсов за год.

Литература

1. Гололобов, В.Н. «Умный дом» своими руками. / Гололобов В.Н. - М.: НТ Пресс, 2007. - 416 с.

2. Сопер, М.Э. Практические советы и решения по созданию «Умного дома» / Сопер М. Э. - М.: НТ Пресс, 2008. - 432 с.

Вахнина В.В.1, Рыбалко Т.А.2, Зюзин М.О.3

'Кандидат технических наук, профессор, Тольяттинский государственный университет; 2Магистрант 2 года обучения, Тольяттинский государственный университет; 3Аспирант 1 года обучения, Тольяттинский государственный университет РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ

ГЕОИНДУЦИРОВАННЫХ ТОКОВ

Аннотация

Представлена разработанная методика компьютерного моделирования геоиндуцированных токов при геомагнитных бурях в электроэнергетической системе. Исследовано влияние геоиндуцированных токов при геомагнитных бурях на насыщение магнитной системы силовых трансформаторов.

Ключевые слова: геоиндуцированные токи, силовой трансформатор, ток намагничивания.

Vahnina V.V.1, Ryibalko Т.А.2, Zyuzin М-O.3

'Candidate of Technical Sciences, professor, Togliatti State University; ^Undergraduate 2-year education, Togliatti State University

^Postgraduate 1-year education, Togliatti State University

DEVELOPMENT MATHEMATICAL MODEL OF POWER SYSTEM UNDER THE INFLUENCE OF GEO INDUCED

CURRENTS

Abstract

Presents the developed method computer simulation of geo induced currents at geomagnetic storms in power systems. Investigated the influence of geo induced currents at geomagnetic storms on saturation of magnetic system in power transformers.

Keywords: Geo induced currents, power transformer, magnetizing current.

Энергетический сектор обеспечивает жизнедеятельность всех отраслей национального хозяйства, способствует консолидации субъектов Российской Федерации и во многом определяет формирование основных финансово-экономических показателей страны. Природные топливно-энергетические ресурсы, производственный, научно-технический и кадровый потенциалы энергетического сектора экономики являются национальным достоянием России. Эффективное его использование создает необходимые предпосылки для вывода экономики страны на путь устойчивого развития, обеспечивающего рост благосостояния и повышение уровня жизни населения [1].

Главной особенность современного развития электроэнергетики является сооружение электроэнергетических систем, их объединение и расширение Единой энергетической системы (ЕЭС) страны. Однако, с увеличением генерирующей мощности и протяженности высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) повышается вероятность возникновения тяжелых системных аварий, при которых без электроснабжения остаются крупные потребители электрической энергии (ответственные промышленные предприятия и целые города).

Анализ системных аварий в электроэнергетических системах (ЭЭС) показывает, что основными причинами их возникновения являются ошибочные действия оперативного персонала, неисправность электротехнического оборудования, а также природные явления. При этом по статистическим данным наибольшая доля устойчивых отключений воздушных линий

121