CC BY
25
5. Михеев, М. А. Основы теплопередачи / М. А. Михеев, И. М. Михеева. - М. : Энергия, 1977. - 344 с.
Правила устройства электроустановок. ПУЭ-2009. Харьков : ООО Форт, 2010. - 704 с.
Стаття надiйшла до редакцп 03.10.2012.
Пiсля доробки 30.10.2012.
Д. С. Яримбаш, С. Т. Яримбаш, I. М. Килимник
1дентифшащя електричних параметрiв шихтованих шинних паке™ потужних коротких мереж
Запропоновано методику iдентифтаци електричних параметр1в однофазних шихтованих шинних пакет1в короткоiмережi короткоiмережi електротехшчних комnлексiв графтаци великоi потужностi. Застосовано комбтаци процедур нормалiзацu та полiномiальноi регреси даних для повних опорiв та зсувiв за фазою, отрима-них методами чисельного моделювання процесiв електромагттного перетворення енерги, конвективного теплообмту та теплопровiдностi в областi головних шинних пакетiв печей гравтаци змтного струму i3 врахуванням геометричних розмiрiв, розташування шин та температурних режимiв. Точтсть iдентифiкацii електричних пара.метрiв тдвищуються у 2—2,5 рази у порiвняннi з традицшною методикою.
Ключов1 слова: тч графтаци, коротка мережа, однофазш шихтоват пакети, електричт параметри, чисельне моделювання, нормалiзацiя, полiномiальна регреЫя.
D. S. Yarymbash, S. T. Yarymbash, I. M. Kylymnyk
Identification of electrical parameters of powerful short-circuit laminated packs
New identification techniques of the electrical parameters of short-circuit single-phase laminated bus packs of high power graphitization complex are proposed. The combination of the procedures ofnormalization and polynomial regression data of the impedance and phase, obtained by numerical modelling of electromagnetic energy conversion, convective heat transfer and thermal conductivity of the main sections of bus packets graphitization furnace AC with the geometrical sizes of buses, their location and temperature conditions, are applied. Compared with the traditional method the accuracy of electrical parameters identification by 2—2,5 times are increased.
Key words: graphitization furnace, short network, one phase laminated packs, electrical parameters, numerical modelling, normalization, polynomial regression.
УДК 621.316.11
А. П. Заболотний1, Д. В. Федоша2, В. С. Мамбаева3
1Канд. техн. наук, доцент Запо^зького нацюнального технчного ушверситету 2'3Аспiрант Запорiзького нацюнального технчного унiверситету
МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ ТОПОЛОГИ МЕРЕЖ1 ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Запропоновано модель визначення топологи мережi на основi використання оцтки полтшення варiанту схеми при змт топологи в окремих зонах, а також алгоритм визначення шляху прокладання магiстралi. Ключов1 слова: мережа, система електропостачання, маг^траль, модель, топологiя.
На практищ для систем електропостачання використо-вують радальт, мапстральт 1 змшат топологи мережа Враховуючи переваги та недол1ки р1зних топологш, а також рекомендацп та методики щодо використання ма-пстрально! та ращально! схем [1], неможливо однознач -но визначити топологш вас! мереж1. Але використову-ючи той фактор, що мапстральна мережа мае меншу варттсть, можливо за допомогою оцшочного методу визначити топологш мереж1 шляхом пор1вняння вартосп каттальних та експлуатацшних витрат радально! та ма-пстрально! схем.
Такий шдхвд дае можливють визначити зони застосу-вання р1зних топологш, тобто в залежносп ввд вихщних умов з'являеться можливють отримати повшстю радь альну, мапстральну або змшану схему.
Ршення задач1 визначення топологи мереж! умовно можливо роздшити на два етапи.
На першому еташ необхщно побудувати ращальну мережу методом потенцшно! поверхш, який застосо-
вуеться для ршення задач побудови мереж та в процеа свое! роботи визначае окрем1 зони, до яких можливо ви-користати оцшочний метод [2].
Для уточнення зон, за фактором «заборони» розташування джерел живлення, слад скористатися методами роз-тзнавання, у вщповщносп до яких передбачаеться розбиття простору об'екту на обласп, що не перехрешуються, кожна з яких вщповщае зображенню одного й того ж класу, до якого допускаеться елементарне аналпичне описання [3].
На другому еташ будуеться мапстральна мережа за вщомими результатами побудови рад1ально! схеми, при цьому застосовуеться алгоритм, метою якого е покращен-ня вар1анту радально! мереж1 за зведеними витратами.
Основною задачею при побудов1 мапстрально! мереж! е визначення шляху прокладання мапстрал1 та кшькосп приймач1в, як1 до не! приеднуються.
Для виршення ще! задач1 застосовуеться теор1я граф1в. При цьому мережа асоцшеться з И лшшним графом, де за вершини приймаються джерело живлення та
© А. П. Заболотний, Д. В. Федоша, В. С. Мамбаева, 2012
електроспоживач^ за вагу дуги взято суму витрат на по-будову магiсгралi га експлуагацiйних витрат. Ц витрати розраховуються за формулою [4]
З = 0,15 • К +
+ О о + О р л
а о р • К + С0 • т• 12 • r0 • l•lO-3
100
(1)
де К - каттальш вкладення на побудову мереж1, грн.; 0,15 - коефщент ефекгивностi капiталовкладень; С0 -варпсть електрично! енерги, грн/кВт-год; аа - ввдрахуван-ня на амортизацш, яш складаються з ввдрахувань на ремонт i реноващю та залежать ввд строку служби електро-обладнання; ар - вiдрахування на поточний ремонт, як1 складають 0,5-1 %; ао - ввдрахування на обслуговування.
Для побудови магiсгралi слад знайти мiнiмальний шлях обходу графа, для чого в багатьох випадках використову-ють алгоритм Дейкстри. Однак за результатами дослщ-ження роботи даного алгоритму було зроблено висно-вок, що iз всiх варiантiв, що будуть розглядатися, пол-iпшити значення, яке взяте мiнiмальним (витрати на побудову дшянки мереж1 вiд джерела живлення до найбшьш вiддаленого споживача), не вдасться, осшльки збшьшу-ються як протяжтсть магiстралi, так i втрати потужносп на окремих дiлянках мереж1. Тобто, алгоритм Дейкстри не дае можливосп використовувати його для побудови моделi мереж1 елекгропостачання [5].
Вирiшення даного питання (знаходження мiнiмаль-ного шляху обходу графа) можливе завдяки застосуван-ню методу на основi сiткового планування.
Суть цього методу полягае в такому Пл^бно прокла-сти магiстралi, захопивши якомога бiльше приймачiв таким чином, щоб вартiсть магiстралi не перевищувала варпсть радiальних лшш, яю живили т ж приймачi. Почат-ковш вершинi у складi графа привласнюеться мiтка 0. Iншi вершини графа отримують мiтку М, де М - несшнченно велике число. У вах вершин, у яких мiтка шнцево! вершини б№ша за суму (мiтка початково! вершини плюс вага дуги), замiнюеться мгтка шнцево! вершини на цю суму. Псевдокод аткового методу мае такий вигляд:
) = 0
У.Додатиф Л[|] = 0 Для i = 1...Ы ЛИ = М Юнець Цикл р = Фальш Для i = 1...Ы
Якщо (ЛЦ] + ВагаДугиО,1) < ЛИ) ТА (V.Неприсугнiй(i)) ЛИ = ЛЦ] + ВагаДугиОд) р = 1стина Кiнець Кiнець minЛ = М minЛi = 0 Для i = 1...Ы Якщо (minЛ > Л[i]) ТА (V.Неприсугнiй(i)) minЛ = ЛИ, minЛi = i
Юнець Кiнець j = minAi УДодатиф
Доки p = 1стина
, де j - номер поточно! вершини; V - масив ввдбраних до шляху вершин; А - масив вершин; N - шлькють вершин; p - ознака продовження головного циклу; ВагаДуга(], i) - функщя, що повертае значення ваги дуги м1ж j-ю та i-ю вершинами; minA, minAi - промшт змшт для знаходження мшмального значення мгтки; V Додати(|) - метод, що додае значення j в кшець масиву V; УНеприсутнш^) - метод, що перев1ряе неприсутшсть значення i в масив! V.
Використаемо цш метод в алгоритм! побудови мап-стрально! мереж1 (рис. 1).
На першому крощ шукаеться найвщдалешший спо-живач, ввд якого будуеться мапстраль, при цьому йому привласнюеться мика 0, а шшим вершинам мпта М.
Проводиться розрахунок ваг дуг та переписування масиву, який м1стить значення вершин графа, тобто якщо сума ваги дуги плюс значення мггки початку ще! дуги менша за М, то юнцевш вершит ц1е! дуги привласнюеться значення ще! суми.
Розрахунок тривае до тих тр, доки не досягаеться шнцева точка (джерело живлення), або доки варт1сть побудови мапстрат буде нижчою, шж варпсть рад1ально! мереж1, або доки будуть дотримуватись гранично припустим! вимоги за втратами напруги.
Таким чином, модель визначення топологи мереж1 електропостачання буде складатися з двох еташв.
На першому етат будуеться рад1альна мережа, при побудов1 яко! використовуеться метод потенцшних повер-хонь. Тобто, визначаеться к1льк1сть джерел живлення (роз-подальч пристро!, трансформаторт шдстанцл) та коорди-нати !х встановлення, а також розподшення електроприй-мачш по цих джрелах живлення за принципами радально! топологи. Також на цьому етат визначаеться потужтсть джерел живлення, здшснюеться виб1р тип1в трансформа-тор1в та к1льк1сть приеднань до розподшьчого пристрою.
На другому етат проводиться спроба полшшити структуру мереж1, отримано! на першому, шляхом побудови мапстральних дшянок. Для цього використовуеться ощночний метод.
Блок-схема алгоритму описано! модел! визначення тополог!! мереж! електропостачання наведена на рис. 2.
Розроблена модель визначення тополог!! мереж! електропостачання була реал!зована програмно за допомо-гою мови програмування Python та пакета математич-ного обчислення SciPy.
Для проведення чисельного експерименту були прий-няп так! початков! умови для електроприймач!в, розта-шованих на план! (табл. 1).
Структура радаально! мереж! для вказаних електроп-риймач!в наведена у табл. 2.
Послвдовшсть утворення мапстрал! просл!дкуемо на приклад! 2-! груш (рис. 3).
Поту к найшддалетшого спйживача (споживач к)
Рис. 1. Блок-схема алгоритму побудови мапстрально!' мережi
Рис. 2. Блок-схема алгоритму визначення топологи мережi електропостачання Таблиця 1. Параметри електроприймачiв
№ еп. X, м У, м Р, кВт № ес. X, м У, м Р, кВт
1 38 94 191 15 68 91 255
2 15 110 92 16 80 70 79
3 44 116 185 17 87 91 43
4 22 133 139 18 104 72 16
5 42 107 230 19 88 106 18
6 26 121 41 20 67 72 120
7 29 98 70 21 86 72 95
8 7 53 253 22 109 40 231
9 17 63 67 23 105 24 68
10 20 52 128 24 119 40 48
11 28 43 67 25 83 53 72
12 35 71 53 26 101 56 65
13 25 72 16 27 125 55 65
14 41 71 205 28 83 21 16
Таблиця 2. Структура радiальноi' мережi
№ групи Склад групи Координати розташування джерела живлення (X; У), м
1 4, 6, 2, 3, 5, 7, 1, 13, 12, 14 (40; 100)
2 9, 8, 10, 11 (11; 53)
3 15, 20, 18, 21 (69; 93)
4 16, 22, 17, 19, 26, 27 (94;58)
5 28, 23, 25, 24 (122; 38)
Рис. 3. Послщовнють утворення мапстраи групи номер 2: а) група перед початком утворення; б) початок утворення та задания початково! ф 1 юнцево! ф) вершин проходження мапстрал^ а також присвоення м1ток М шшим електроприймачам; в) пошук наступно! вершини графа проходження мапстралц г) процес пошуку наступно! вершини графа проходження магютрал1, випадок наступна вершина це юнцева точка; д) група июля утворення мапстралц e) зменшення довжини магютрал1
за рахунок використання вщпайки
ВИСНОВКИ
Для визначення топологи мереж1 електропостачання побудовано математичну модель, яка мютить в собi еле-менти теори графiв та метод потенцшно1 поверхнi, в основу яко! покладено порiвняння вартостi побудови радь ально! та мапстрально! мереж1, а також порiвняння експ-луатацiйних витрат.
Розроблено алгоритм визначення шляху прокладання магiстралi, що дае змогу суттево зменшити вплив суб' екти-вiзму проектувальника при вирiшеннi задачi побудови роз-подшьчо! мереж1.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Федоров, А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий / А. А. Федоров, В. В. Каменева. - М. : Энергоатомиздат, 1984. - 472 с.
2. Заболотний, А. П. Удосконалений метод потенцш-но! функци для формування оптимально! структури розподшьчо! мереж1 / А. П. Заболотний, Д. В. Федо-ша, Н. Л. Криворученко, О. О. Яценко // Електротехтка та електроенергетика. - 2008. - № 1. - С. 74-80.
3. Качан, Ю. Г. О возможности распознавания топологи оптимальной системы электроснабжения / Ю. Г. Качан, В. В. Дьяченко // Прнича електромеха-тка та автоматика. - 2007. - № 78. - С. 3-5.
4. Державний стандарт Укра!т. Енергозбереження. Си-стеми електроприводу. Метод аналiзу та вибору : ДСТУ 388-99. - К. : - Держстандарт Украши, 2000. -122 с.
5. Заболотний, А. П. Алгоритм визначення промiжних вузлiв навантаження радiальних розподшьчих мереж / А. П. Заболотний, Д. В. Федоша, К. I. Паруамова, С. В. Усенко // Електротехтка та електроенергетика. -2010. - № 1. - С. 66-71.
Стаття надiйшла до редакцп 20.04.2011.
А. П. Заболотный, Д. В. Федоша, В. С. Мамбаева Модель определения топологии сети электроснабжения
Предложена модель определения топологии сети на основе использования оценки улучшения варианта схемы при изменении топологии в отдельных зонах, а также алгоритм определения пути прокладки магистрали. Ключевые слова: сеть, система электроснабжения, магистраль, модель, топология.
A. P. Zabolotniy, D. V. Fedosha, V. S. Mambayeva Model for mains topology determination
We propose a model for defining the mains topology based on evaluation of mains improvement by changing the topology in certain areas, as well as the algorithm for determining the mains routing. Key words: mains, power supply system, route, model, topology.
УДК 621. 316
А. С. Кобозев1, А. Г. Середа2, Л. Б. Жорняк3, В. В. Моргун4
12Канд. техн. наук, доцент Национального технического университета «Харьковский политехнический институт»
3Канд. техн. наук, доцент Запорожского национального технического университета ^Студент Национального технического университета «Харьковский политехнический институт»
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК СОБСТВЕННЫХ
НУЖД АЭС НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4 КВ
Приведено научно обоснованное техническое решение модернизации автоматических выключателей за счет микропроцессорных устройств защиты, выходные цепи которых воздействуют на независимые электромагнитные расцепители этих выключателей. Такое решение позволяет проводить углубленный анализ процессов в электрических цепях и реализовывать «дальнее резервирование» за счет построения быстродействующей селективной защиты и повышения чувствительности защиты к токам КЗ. В результате повышается надежность защиты электроустановок собственных нужд напряжением 0,4 кВ АЭС.
Ключевые слова: автоматический выключатель, надежность, микропроцессорное устройство защиты, дальнее резервирование, время срабатывания, селективность.
ВВЕДЕНИЕ
Бесперебойная работа электрооборудования возможна только при наличии защитных устройств, реагирующих на нарушение нормальной работы электроустановок и вовремя отключающих поврежденные элементы
© А. С. Кобозев, А. Г. Середа, Л. Б. Жорняк, В. В. Моргун, 2012
от неповрежденных. Для этих целей служат автоматические выключатели, широко используемые как в городских электрических сетях, так и в электроустановках промышленных предприятий. Высокая чувствительность автоматических выключателей позволяет определять ава-
