CC BY
21
Information about the authors
Khronyuk Evgeniy Vasilyevich - postgraduate student of the Agronomy and selection of crops department, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Phone: +7-938-142-02-52. E-mail: Hronyuk@yandex.ru.
Ereshko Alexander Sergeevich - Honored Agronomist of the Russian Federation, Doctor of Agricultural Sciences, professor of the Agronomy and selection of crops department, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Phone: +7-951-497-97-61. E-mail: alexander.ereshko@yandex.ru.
Khronyuk Vasiliy Borisovich - Candidate of Agricultural Sciences, associate professor of the Agronomy and selection of crops department, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Phone: 7-928-613-99-49. E-mail: hronyuk.vasilii@mail.ru.
Kuvshinova Elena Konstantinovna - Candidate of Agricultural Sciences, associate professor, acting head of the Agronomy and selection of crops department, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Phone: +7-909-407-30-82. E-mail: kuv.ek61@yandex.ru.
Nesmiyan Andrey Yuryevich - Doctor of Technical Sciences, professor of the Technology and mechanization of agriculture department, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Phone: +7-904-346-83-54. E-mail: nesmiyan.andrei@yandex.ru.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 621.3:004.312.26
СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ СИТУАЦИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, СОДЕРЖАЩЕЙ МУЛЬТИКОНТАКТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
© 2019 г. А.В. Виноградов, А.В. Виноградова, В.Е. Большев, А.А. Лансберг
Мультиконтактные коммутационные системы (МКС) - это коммутационные аппараты, имеющие две и более контактные группы, причём управление контактными группами осуществляется независимо. Применение МКС в электрических сетях 0,38 (0,4) кВ даёт возможность автоматически изменять конфигурацию сети при изменении ситуации в ней или по заданию оператора. Для этого МКС оснащаются устройствами мониторинга, учёта, контроля и управления, позволяющими обмениваться данными с единым информационным центром сети, что, в свою очередь даёт возможность реализовывать принципы SMART GRID. Целью данной статьи является разработка способов кодирования ситуаций в электрической сети, содержащей мультиконтактные коммутационные системы и возобновляемые источники энергии. В статье рассмотрены примеры электрических сетей, содержащих МКС. Разработан метод кодирования ситуаций, возможных в электрической сети, содержащей МКС, позволяющий представлять ситуацию в виде буквенного кода и в виде двоичного кода, что может использоваться для цифро-визации управления сетью. Использование МКС позволяет повысить возможности автоматизации и интеллектуализации электрических сетей, повысить надёжность электроснабжения потребителей за счёт гибкого управления конфигурацией электрической сети, возможностей использования в сети различных источников питания независимо друг от друга, не включая их на параллельную работу, что особенно актуально при использовании возобновляемых источников энергии. Применённый метод кодирования состояния групп контактов коммутационных аппаратов позволяет получать код ситуации в электрических сетях в целом, с указанием как состояния коммутационных аппаратов, так и наличия питания на вводах потребителей.
Ключевые слова: интеллектуальная электрическая сеть, мультиконтактные коммутационные системы, надежность электроснабжения, SMART GRID, умные системы, электрическая сеть, МКС.
Multi-contact switching systems (MSS) are switching devices with 2 or more contact groups, and the control of the contact groups is carried out independently. The use of the MSS in 0,38 (0,4) kV power networks makes it possible to automatically change the network configuration when the situation changes or at the operator's request. To this end, the MSS are equipped with monitoring, accounting, monitoring and control devices allowing to exchange data with a single network information center, which, in turn, makes it possible to implement the principles of SMART GRID.The purpose of this article is to develop methods for coding situations in a power network containing multicontact switching systems and renewable energy sources.The article discusses examples of electrical networks containing the MSS. A method has been developed for encoding situations that are possible in a power network containing the MSS which allows the situation to be represented as a letter code and as a binary code using to digitize the network management. The use of the MSS allows to increase the possibilities of automation and intellectualization of power networks, to increase the power supply reliability to consumers through flexible configuration management of the power network, the possibility of using various power sources in the network independently of each other, not including them for parallel operation, which relevant when using renewable energy sources. The applied method of coding the state of contact groups of switching devices makes it possible to obtain a situation code in power networks as a whole, indicating both the state of switching devices and the presence of power at consumer inputs.
Keyword: intelligent power grid, multicontact switching systems, power supply reliability, SMART GRID, smart systems, power network, MSS.
Введение. В [1] разработана концепция построения интеллектуальных электрических сетей с использованием мультиконтактных коммутационных систем (МКС). Показано, что использование МКС - это шаг к повышению интеллектуализации распределительных электрических сетей, который даёт возможность автоматически изменять конфигурацию сети в соответствии с изменением ситуации в сети или по заданию оператора (диспетчера). Это позволяет сокращать затраты на строительство резервных линий электропередачи без сокращения показателей надёжности электроснабжения потребителей. Оснащение МКС умного мониторинга, учёта, контроля и управления [2] позволяет в режиме текущего времени иметь информацию о режимах работы сети и, соответственно, эффективно управлять коммутационными аппаратами, установленными в ней.
В электрической сети может изменяться нормальный режим работы, могут появляться аварийные режимы, такие как короткие замыкания, отключаться и включаться коммутационные аппараты и т.п. Совокупность режима работы и положения коммутационных аппаратов, установленных в сети, можно назвать ситуацией в сети, которую можно описать тем или иным способом. «Умное» управление сетью предполагает анализ текущих ситуаций в сети и принятие решений по их сохранению или изменению за счёт управления оборудованием сети (регулирование напряжения с помощью РПН трансформаторов или вольтодобавоч-ных трансформаторов, отключение/ включение/ переключение коммутационных аппаратов и т.п.). Реализация цифровых способов управления сетью требует кодирования возможных в сети ситуаций и создания программного обеспечения, позволяющего переходить от одной ситуации к другой, изменяя конфигурацию сети, осуществляя управление соответствующим оборудованием.
Материалы и методы. Концепции «SMART GRID» (умных, интеллектуальных) в сформулированном виде публикуются с 80-90-х годов прошлого века. В западных странах принципы интеллектуальных сетей находят широкое внедрение [3, 4, 5, 6]. В нашей стране также активно они начинают пропагандироваться, и отдельные элементы умных сетей, концепции их выполнения, требования к ним активно обсуждаются [1, 2, 7, 8, 9].
В Европе, странах Америки активно продвигаются проекты создания умных микросетей, особенностью которых является применение возобновляемых источников энергии (ВИЭ). В частности, компания ENEL эксплуатирует микросеть с солнечной электростанцией (СЭС) и инновационной системой накопления и хранения электроэнергии, использующей водород в качестве агента, хранящего запас энергии. Данный проект нашёл применение в Чили [10]. Указанная микросеть используется для электроснабжения временного лагеря на б0о работников компании Cerro Pabellón. Сетевой контроллер, управляющий микросетью, эффективно распределяет потоки электроэнергии, произ-
водимые СЭС, между потребителями и системами хранения.
Проекты, реализуемые совместно компаниями NISSAN и ENEL, направлены на применение аккумуляторов электромобилей в качестве распределённых накопителей энергии [11, 12]. Разработка NISSAN и ENEL реализуется в Великобритании, Франции. Предполагается, что проект позволит сэкономить на строительстве крупных накопителей и при этом обеспечить требуемый объём запасённой электроэнергии.
Упор на централизацию управления энергосистемой в России сказывается и на разработке концепций интеллектуальных сетей, в которых главное внимание уделяют обеспечению возможностей регулирования режимов работы сети. В связи со сложностью (в нормативном плане) подключения возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на параллельную работу с централизованными системами электроснабжения, при разработке интеллектуальных сетей должна предусматриваться возможность работы ВИЭ в качестве не связанного с централизованной сетью источника энергии, который при этом может резервироваться ею. Решение этой задачи предложено в варианте применения МКС в электрических распределительных сетях, [1, 2]. Применение МКС требует исследования различных ситуаций, возможных в электрической сети, и разработки способов кодирования данных ситуаций.
Результаты исследований и их обсуждение. С помощью вариантов МКС, показанных в [1], и других типов можно разработать такие варианты схем электрических сетей, в которых возможно разделение сети на независимые участки, содержащие подключенных к ним потребителей и различные источники питания. Источники питания в таких вариантах сети могут быть расположены с разных сторон по отношению к МКС.
МКС классифицируются следующим образом:
- МКС, выполненные по мостовой схеме (МКСМ). Особенность данного исполнения заключается в том, что контактные группы не имеют общей точки присоединения. Ниже приведены примеры выполнения МКСМ на примере МКСМ-3, МКСМ-4 (цифрами обозначено количество контактных групп). Следует отметить, что при этом выводов может быть больше или меньше, чем контактных групп. Дополнительные выводы могут быть подключены к точкам соединения контактных групп МКСМ. Если число выводов больше или меньше числа контактных групп, то в маркировке МКСМ после указания числа контактных групп добавляется число выводов с буквой В и указанием в скобках точки соединения контактных групп, например МКСМ-3-4В^1) - МКСМ с 3-мя контактными группами и с 4-мя выводами, при этом четвёртый вывод сделан из точки соединения контактных групп V1.
- МКС, выполненные по смешанной схеме (МКССМ). Особенность данного исполнения заключается в том, что часть контактных групп соединена по мостовой схеме как в МКССМ, а часть - с общей точкой соединения. Ниже приведены примеры выполнения МКССМ на примере МКССМ-6, МКССМ-8 (цифра-
ми обозначено количество контактных групп). Следует отметить, что при этом выводов может быть больше или меньше, чем контактных групп. Дополнительные выводы могут быть подключены к точкам соединения контактных групп МКССМ. Если число выводов больше числа контактных групп, то в маркировке МКССМ после указания числа контактных групп добавляется число выводов с буквой В и указанием в скобках точки соединения контактных групп, например МКССМ-3-4В(У1) - МКССМ с 3-мя контактными группами и с 4-мя выводами, при этом четвёртый вывод сделан из точки соединения контактных групп VI.
Кодирование состояний МКС, МКСМ и МКССМ производится следующим образом. Все выводы МКС
маркируются как В1, В2 и т.д. Контактные группы маркируются как 1, 2, 3 и т.д. Точки соединения контактных групп маркируются как VI, V2, V3 и т.д. Далее составляется таблица состояния МКС (МКСМ), в которой имеются графы, отображающие буквенный код состояния МКС, состояние контактных групп (маркируется как 0 - разомкнуто, 1 - замкнуто) при данном состоянии МКС. Также имеется графа с указанием соединений между выводами МКС, точками соединения контактов. Двоичный код состояния МКС составляется из состояния контактных групп.
Схема МКС, выполненная по смешанной схеме с тремя выводами (МКССМ-6-3В), показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема контактных групп с обозначениями выводов и контактов МКССМ-6-3В
МКССМ-6-3В позволяет независимо управлять контактными группами, поэтому возможен целый ряд вариантов сочетаний включенного/отключенного их состояния. Эти варианты дают набор случаев соединений выводов устройства. В таблице 1 приведена кодировка данных вариантов. Особенностью способа кодирования является то, что включенное состояние контактов отображается как 1, отключенное - как 0. Это позволяет представлять информацию о текущем состоянии всех контактных групп МКССМ-6-3В, а также удобно кодировать случаи соединений выводов МКССМ-6-3В в зависимости от состояния контактных групп.
В схемах электрических сетей используется тот же способ кодирования, что и способ кодирования состояния МКС. То есть включенное состояние контактов того или иного коммутационного аппарата представляется единицей, отключенное - нулём. Если коммутационный аппарат имеет несколько контактных групп (МКС), то вариант их соединения может быть отображён либо буквой, обозначающей данный вариант, или двоичным кодом состояния данного коммутационного аппарата. Каждому аппарату, потребителю и источнику питания присваивается свой идентификационный номер. Наличие напряжения на выводах источников питания, на вводах потребителей также представляется
как 1 и 0. Таким образом, получается код всей ситуации в сети, отображающий состояние аппаратов и наличие питания на вводах потребителей и выводах источников.
Дополнительно могут кодироваться отклонения параметров режимов работы сети от норм. Например, отсутствие отклонений обозначается как 0, наличие отклонения в меньшую сторону (например, отклонение напряжения ниже установленного ГОСТ) - как 1, отклонение в большую сторону - 11. Поскольку МКС имеет несколько выводов, на каждом из которых возможен контроль отклонения напряжения и могут быть отличия отклонений, то код отклонения напряжения на каждом выводе пишется через знак /, таким же знаком отделяется указание отклонения напряжения от кода состояния контактов. В более сложном варианте значение отклонения напряжения может кодироваться двоичным числом, соответствующим значению реального отклонения напряжения. При обоих вариантах показатели режимов должны быть привязаны к конкретному устройству, контролирующему данный параметр. Например, если контроль напряжения осуществляется на выводах МКССМ-6-3В, то показатели отклонения указываются вместе с положением контактов данного МКССМ-6-3В.
Таблица 1 - Состояние контактных групп МКССМ-6-3В и их кодировка
Код ситуации № контакта Соединение выводов
1 2 3 4 5 6
А 0 0 0 0 0 0 Нет
В 1 0 0 0 0 0 Б1-У1
С 1 1 0 0 0 0 Б1-У1, Б2-У2
Д 1 1 1 0 0 0 Б1-У1, Б2-У2, Б3-У3
Е 1 1 1 1 0 0 В1-У1-У2-В2, Б3-У3
Р 1 1 1 0 1 0 В2-У2-У3-В3, Б1-У1
С 1 1 1 0 0 1 В1-У1-У3-В3, Б2-У2
Н 1 1 1 1 1 0 В1-У1-У2- В2-У2-У3- В3
I 1 1 1 1 0 1 В2-У2-У1-В1-У1-У3-В3
J 1 1 1 1 1 В2-У2-У3- В3-У3-У1 - В1
К 1 1 1 1 1 В1-У1-У2-В2-У2-У3-У1-Б1
1. 1 0 1 1 1 1 В1-У1-У3-В3-У3-У2-У1-Б1
М 0 1 1 1 1 1 В2-У2-У3-В3-У3-У1-У2-Б2
N 0 0 1 1 1 1 Б3-У3-У1-У2
О 1 0 0 1 1 1 Б1-У1-У2-У3
Р 0 1 0 1 1 1 Б2-У2-У3-У1
О 0 0 0 1 1 1 У1-У2-У3
Р 1 1 1 1 1 1 В1 -У1 -У2- В2-У2-У3- В3-У3-У1 - Б1
Э 1 1 0 1 0 0 Б1-У1-У2-Б2
т 1 0 1 0 0 1 Б1-У1-У3-Б3
и 0 1 1 0 1 0 Б2-У2-У3-Б3
В таблице 2 приведён пример кодирования со- Для экономии пространства статьи приведены нестояния МКССМ-6-3В с учётом параметра напряжения. сколько состояний МКССМ-6-3В, а не все возможные.
Таблица 2 - Пример кодирования состояния МКССМ-6-3В с учётом параметра напряжения
Код ситуации № контакта Соединение выводов Напряжение на выводах
1 2 3 4 5 6 В1 В2 В3
А 0 0 0 0 0 0 Нет 0 1 11
В 1 0 0 0 0 0 Б1-У1 1 1 0
Е 1 1 1 1 0 0 В1-У1-У2-В2, Б3-У3 1 1 1
Р 1 1 1 0 1 0 В2-У2-У3-В3, Б1-У1 11 0 0
С учётом предлагаемого способа кодирования текущее состояния контактных групп конкретного устройства (их в схеме может быть несколько) можно записать следующим образом (без учёта отклонения напряжения), например: 1МКССМ-6-3В - F (1 перед МКССМ-6-3В - это номер устройства в схеме). С учётом отклонения напряжения: 1МКССМ-6-3В - Р11/0/0. При кодировании двоичным кодом то же состояние 1МКССМ-6-3В запишется: 1МКССМ-6-3В -111010/11/0/0. На рисунке 2 приведён пример схемы
электроснабжения, содержащей различные типы МКС. Представленная на рисунке сеть - это сеть с несколькими источниками генерации, рядом потребителей, накопителем электроэнергии. Также имеется возможность резервирования питания от централизованной системы электроснабжения через трансформаторную подстанцию (ТП) 10/0,4 кВ.
В схеме содержатся следующие элементы: потребители (или их группы) 1___5; ТП 10/0,4 кВ; биогазовая установка (БГУ); солнечная электростанция (СЭС);
ветроэлектростанция (ВЭС); дизельная электростанция (ДЭС); накопитель электроэнергии (НЭ); две муль-тиконтактные коммутационные системы с четырьмя выводами 1МКС-4 и 2МКС-4; три мультиконтактные коммутационные системы с четырьмя выводами 1МКС-3 и 2МКС-3 и 3МКС-3; одна мультиконтактная коммутационная система с четырьмя выводами, выполненная по смешанной схеме 1МКССМ-8-4В; устройство автоматического включения резерва потребительское АВР-П; коммутационный аппарат СПАВР -универсальный секционирующий пункт, который может отключаться при повреждениях на линии электропередачи (ЛЭП) со стороны потребителей 1 или 2, а также
использоваться как устройство сетевого АВР; секционирующий пункт СП. Описание СП и особенности его применения приведены в [13]. Схема насыщена различными коммутационными аппаратами, источниками питания для демонстрации возможностей применения мультиконтактных коммутационных систем и систем контроля, учёта, мониторинга и управления. В реальности схемы могут быть разнообразными, более простыми, содержащими меньше оборудования или наоборот, более сложными. Предлагаемый способ кодирования ситуаций в схемах электроснабжения при этом остается неизменным.
. г ■ ; : _
потребитель -а" — Коадттехт устройств ля^атшнонного контроля и управтения _ Система дистанционного ыокикгкнга технического состо-о - 1ЕИ ЛЭП
Система накопления электроэнергии
Ноыер погребвтетя
Травсфс^маторвля . подстанция
Литеткяая ити
|_беншвовая '¡(1-
тростанпн«
Ветрова* - э.тектро-стантш«
электростанция
Бногаювая ' у становка
Мудьтнконтаялви стктема с 441 выходами, выполненная по мостовой схеме, с микро-контраттерным блоком управ-
К - комплект устройств умного учёта. включая блок учёта электроэнергии с фу нкцией корректировки стоимости, учета количества и продолжительности перерывов в электроснабжении. учёта и контроля качества электроэнергии. учёта работа шогты. осиашекный передачей данных
Рисунок 2 - Микросеть с дополнительными источниками генерации и накопителем электроэнергии
СПАВР и СП могут находиться в двух состояниях: выключено - 0 (код А); включено - 1 (код В). Все коммутационные аппараты и системы оснащены интеллектуальными системами контроля, учёта, мониторинга и управления [2]. Эти системы дают возможность контролировать состояние данных коммутационных систем, дистанционно управлять ими, осуществлять мониторинг показателей режимов работы системы электроснабжения, учитывать количество переданной электроэнергии, учитывать количество срабатываний и другие показатели работы. Также системой мониторинга технического состояния оснащены все ЛЭП в схеме. Потребители оснащены системами учёта электроэнергии и системами мониторинга качества электроэнергии и надёжности электроснабжения [14, 15, 16], реализующими, в том числе, алгоритмы корректировки стоимости электроэнергии [17] и подающими информацию для систем регулирования напряжения в сети [18].
Коммутационные аппараты источников энергии и накопителя на схеме сети не показаны, но их работа представляется как включенное (код В или 1) или отключенное (код А или 0) состояние источников. Питание потребителей также представлено в виде кодов 0 (А - питание на вводе отсутствует) или 1 (В - питание на вводе присутствует).
Рассмотрим, для примера, несколько ситуаций, которые могут возникнуть в представленной на рисунке 2 сети.
Ситуация 1. Электрическая сеть работает в режиме, который подразумевает подзарядку НЭ от БГУ. СЭС, ДЭС и ВЭС осуществляют питание групп потребителей 3-5. ТП осуществляет питание потребителей 1, 2. В данной ситуации соединение выводов коммутационных устройств представлено в таблице 3.
Таблица 3 - Кодирование ситуации 1 в системе электроснабжения для коммутационных устройств
Код в буквенной форме
СП СПАВР АВР-П 1МКС-3 2МКС-3 3МКС-3 1МКС-4 2МКС-4 1МКССМ-8-4В
Б Б Б Е Н Н 1. N Е1
Двоичный код
1 1 101 110 111 111 1011 1111 10010001
Код в буквенной форме
БГУ НЭ СЭС ВЭС ДЭС ТП Потр. 1 Потр. 2 Потр. 3 Потр. 4 Потр. 5
Б Б Б Б Б Б Б Б Б Б Б
Двоичный код
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Ситуация 2. В пиковые часы в связи с увеличением потребления электроэнергии необходимо задействовать все генераторы, в том числе и энергию, запасенную в накопителе, на питание потребителей. Это можно сделать, если выводы коммутационного обору-
Ситуация 3. В непиковые часы, когда спрос на электроэнергию невысокий, можно осуществить питание всех потребителей от возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ). Выключатель трансформатор-
Ситуация 4. Система дистанционного мониторинга технического состояния ЛЭП выявила повреждение на линии возле потребителя 1, между коммутационными устройствами 1МКССМ-8-4В и СПАВР. Эта авария делает невозможным электроснабжение потребителя 1. До ее устранения соединение выводов
дования будут переключены так, что питание потребителей 3, 4 будет осуществляться от СЭС, ВЭС, ДЭС и энергии, запасенной в накопителе; а ТП и БГУ будут производить электроснабжение потребителей 1, 2 и 5. Код ситуации показан в таблице 4.
ной подстанции (ТП) отключен, также отключена ДЭС. Осуществим питание потребителей 3, 4 от БГУ и СЭС, а потребителей 1, 2, 5 от ВЭС. Код ситуации показан в таблице 5.
коммутационных устройств можно произвести так, чтобы ТП питала потребителя 2, солнечная электростанция заряжала накопитель, а электроснабжение потребителей 3-5 производили ВЭС, ДЭС и БГУ. Код ситуации показан в таблице 6.
Таблица 4 - Кодирование ситуации 2 в системе электроснабжения для коммутационных устройств
Код в буквенной форме
СП СПАВР АВР-П 1МКС-3 2МКС-3 3МКС-3 1МКС-4 2МКС-4 1МКССМ-8-4В
Б Б С С С Н К N С1
Двоичный код
1 1 011 011 011 111 1101 1111 01100100
Код в буквенной форме
1ВБГУ 2ВН 3ВСЭС 4ВВЭС 5ВДЭС 6ВТП П1 П2 П3 П4 П5
Б Б Б Б Б Б Б Б Б Б Б
Двоичный код
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Таблица 5 - Кодирование ситуации 3 в системе электроснабжения для коммутационных устройств
Код в буквенной форме
СП СПАВР АВР-П 1МКС-3 2МКС-3 3МКС-3 1МКС-4 2МКС-4 1МКССМ-8-4В
А Б Б С Н С 1. N J
Двоичный код
0 1 101 011 111 011 1011 1111 11111010
Код в буквенной форме
1ВБГУ 2ВН 3ВСЭС 4ВВЭС 5ВДЭС 6ВТП П1 П2 П3 П4 П5
Б Б Б Б Б А Б Б Б Б Б
Код в двоичной форме
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1
Таблица 6 - Кодирование ситуации 4 в системе электроснабжения для коммутационных устройств
Код в буквенной форме
СП СПАВР АВР-П 1МКС-3 2МКС-3 3МКС-3 1МКС-4 2МКС-4 1МКССМ-8-4В
B A B G H H F L X1
Двоичный код
1 0 101 011 111 111 1100 1011 01010110
Код в буквенной форме
1ВБГУ 2ВН 3ВСЭС 4ВВЭС 5ВДЭС 6ВТП П1 П2 П3 П4 П5
B B B B B B A B B B B
Код в двоичной форме
1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
Аналогично могут быть рассмотрены и другие ситуации, возникающие в представленной электрической сети. Также могут, как это представлено в таблице 1, быть показаны и режимы сети по напряжению, по другим характеристикам. При создании средств управления умными сетями, содержащими МКС, МКСМ и другие коммутационные аппараты, рассматриваются все возможные ситуации в сети, разрабатываются коды (таблицы кодов) данных ситуаций. Полученные коды вносятся в память средств управления и используются для управления сетью автоматически в зависимости от изменения режимов работы или исходя из заданий оператора сети.
Использование МКС в схемах электроснабжения совместно с другими коммутационными аппаратами и при наличии систем контроля, мониторинга, управления и учёта позволяет внедрять принципы «умных» электрических сетей и повышает гибкость сети по отношению к использованию нескольких источников энергии. Это позволяет реализовывать различные предлагаемые способы повышения качества поставляемой потребителям электроэнергии, например, способы адаптивного автоматического регулирования напряжения [18] и надёжности их электроснабжения, в том числе за счёт секционирования, резервирования электрических сетей [13], других способов и средств повышения эффективности систем электроснабжения [19, 20].
Выводы
1. Использование МКС позволяет повысить возможности автоматизации и интеллектуализации электрических сетей, повысить надёжность электроснабжения потребителей за счёт гибкого управления конфигурацией электрической сети, возможностей использования в сети различных источников питания независимо друг от друга, не включая их на параллельную работу, что особенно актуально при использовании возобновляемых источников энергии.
2. Применённый метод кодирования состояния групп контактов коммутационных аппаратов позволяет получать код ситуации в электрических сетях в целом, с указанием как состояния коммутационных аппаратов, так и наличия питания на вводах потребителей.
Литература
1. Виноградов, А.В. Новые мультиконтактные коммутационные системы и построение на их базе структуры интеллектуальных распределительных электрических сетей /
A.В. Виноградов // Агротехника и энергообеспечение. - 2018. - № 3 (20). - С. 7-20.
2. Виноградов, А.В. Системы интеллектуализации распределительных электрических сетей / А.В. Виноградов,
B.Е. Большев, А.В. Виноградова // Информационные технологии, системы и приборы в АПК: материалы 7-й Международной научно-практической конференции «Агроинфо-2018». Сибирский федеральный научный центр агробиотех-нологий Российской академии наук, Сибирский физико-технический институт аграрных проблем и др. - Краснообск, 2018. - С. 443-447.
3. Michael T. Burr. Reliability demands drive automation investments // Public Utilities Fortnightly, Technology Corridor department, Nov. 1, 2003 [Электронный ресурс]. Заголовок с экрана. http://www.fortnightly.com/fortnightly/2003/11/ technology- corridor. Дата обращения 19.09.2018 г.
4. Smart Grid или умные сети электроснабжения [Электронный ресурс]. Заголовок с экрана. Режим доступа: https://www.eneca.by/ru_smartgrid0. Дата обращения 10.12.2018 г.
5. Grid Modernization and the Smart Grid [Электронный ресурс]. Заголовок с экрана. Режим доступа: https://www.energy.gov/oe/activities/technology-development /grid-modernization-and-smart-grid Дата обращения 10.12.2018 г.
6. Smart Grids European Technology Platform [Электронный ресурс]. Заголовок с экрана. Режим доступа: www.smartgrids.eu Дата обращения 10.12.2018 г.
7. Основные положения концепции интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью [Электронный ресурс]. Заголовок с экрана. Режим доступа: http://www.fsk-ees.ru/upload/ docs/ies_aas.pdf. Дата обращения 10.12.2018 г.
8. Интеллектуальные сети Smart Grid - будущее российской энергетики [Электронный ресурс]. Заголовок с экрана. Режим доступа:
http://www.sicon.ru/about/articles/?base&news=16. Дата обращения 10.12.2018 г.
9. «Умные» электросети [Электронный ресурс]. Заголовок с экрана. Режим доступа: http://www.ng.ru/energy/2009-10-13/13_elektroseti html. Дата обращения 10.12.2018 г.
10. Athonet Smartgrid and 3 Italy provide Enel with an innovative Industrial Internet of Things solution. Заголовок с экрана. Режим доступа: https://www.enel.com/media/press/ d/2015/02/athonet-smartgrid-and-3-italy-provide-enel-with-an-innovative-industrial-internet-of-things-solution [Электронный ресурс]. Дата обращения 02.12.2018 г.
11. NISSAN AND ENEL LAUNCH GROUNDBREAKING VEHICLE-TO-GRID PROJECT IN THE UK [Электронный ре-
сурс]. Заголовок с экрана. Режим доступа: https://www.enel.com/media/press/d/2016/05/nissan-and-enel-launch-groundbreaking-vehicle-to-grid-project-in-the-uk. Дата обращения 02.12.2018 г.
12. NISSAN AND ENEL TEAM UP TO TRANSFORM ELECTRIC VEHICLES INTO MOBILE ENERGY SOURCES [Электронный ресурс]. Заголовок с экрана. Режим доступа: https://www.enel.com/media/press/d/2015/12/nissan-and-enel-team-up-to-transform-electric-vehicles-into-mobile-energy-sources. Дата обращения 02.12.2018 г.
13. Виноградов, А.В. Повышение надежности электроснабжения сельских потребителей посредством секционирования и резервирования линий электропередачи 0,38 кВ: монография / А.В. Виноградов, А.В. Виноградова. - Орел: Изд-во Орловского ГАУ, 2016. - 224 с.
14. Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A., Kudino-va T., Borodin M., Selesneva A. & Sorokin N. (2019) А System for Monitoring the Number and Duration of Power Outages and Power Quality in 0.38 kV Electrical Networks. In: Vasant P., Ze-linka I., Weber GW. (eds) Intelligent Computing & Optimization. ICO 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 866: 1-10. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-00979-3_1.
15. Виноградов, А.В. Устройства и система мониторинга надежности электроснабжения и отклонения напряжения в электрических сетях 0,38 кВ / А.В. Виноградов, А.В. Виноградова, В.Е. Большев // Вестник НГИЭИ. - 2017. -№ 11 (78). - С. 69-82.
16. Система контроля надежности электроснабжения и качества электроэнергии в электрических сетях 0,38 кВ / А.В. Виноградов, М.В. Бородин, А.В. Виноградова, А.О. Селезнёва, В.Е. Большев // Промышленная энергетика. - 2018. - № 3. - С. 14-18.
17. Бородин, М.В. Редакция методики корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и алгоритм её реализации в соответствии с ГОСТ на качество электроэнергии / М.В. Бородин, А.В. Виноградов // Вестник НГИЭИ. - 2018. - № 4 (83). - С. 54-64.
18. Голиков, И.О. Лдаптивное автоматическое регулирование напряжения в сельских электрических сетях 0,38 кВ: монография / И.О.Голиков, А.В. Виноградов. - Орел: Изд-во Орловского ГАУ, 2017. - 166 с.
19. Time Factor For Determination Of Power Supply System Efficiency Of Rural Consumers / Bolshev V.E., Vasilev A.N., Vinogradov A.V., Semenov A.E., Borodin M.V. // Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development. Ser. «Advances in Environmental Engineering and Green Technologies». - Hershey, Pennsylvania, 2018. - С. 394-420.
20. Виноградов, А.В. К определению эффективности систем электроснабжения / А.В. Виноградова // Вестник НГИЭИ. - 2017. - № 7 (74). - С. 26-35.
References
1. Vinogradov A.V. Novye mul'tikontaktnye kommuta-cionnye sistemy i postroenie na ih baze struktury intellektual'nyh raspredelitel'nyh elektricheskih setej [New multi-contact switching systems and building on their base the structure of intelligent electrical distribution networks], Agrotekhnika i energoobespe-chenie, 2018, No 3 (20), pp. 7-20.
2. Vinogradov A.V., Bol'shev V.E., Vinogradova A.V. Sis-temy intellektualizacii raspredelitel'nyh elektricheskih setej [Systems of intellectualization of distribution electric networks]. Infor-macionnye tekhnologii, sistemy i pribory v APK: materialy 7-j Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Agroinfo-2018». Sibirskij federal'nyj nauchnyj centr agrobiotekhnologij
Rossijskoj akademii nauk, Sibirskij fiziko-tekhnicheskij institut agrarnyh problem i dr., Krasnoobsk, 2018, pp. 443-447.
3. Michael T. Burr. Reliability demands drive automation investments, Public Utilities Fortnightly, Technology Corridor department, Nov. 1, 2003. URL: http://www.fortnightly.com/fortnightly/2003/11/technology-corridor. 19.09.2018.
4. Smart Grid ili umnye seti elektrosnabzheniya [Smart Gridor smart power networks] [Elektronnyj resurs], Zagolovok s ekrana. Rezhim dostupa: URL: https://www.eneca.by/ru_smartgrid0. 10.12.2018.
5. Grid Modernization and the Smart Grid. URL: https://www.energy.gov/oe/activities/technology-development/grid-modernization-and-smart-grid. 10.12.2018.
6. Smart Grids European Technology Platform. URL: www.smartgrids.eu. 10.12.2018.
7. Osnovnye polozheniya koncepcii intellektual'noj ener-gosistemy s aktivno-adaptivnoj set'yu [The main positions of the intellectual energy system concept with an active adaptive network], URL: http://www.fsk-ees.ru/upload/docs/ies_aas.pdf. 10.12.2018.
8. Intellektual'nye seti Smart Grid - budushchee rossijs-koj energetiki [Smart Grid are the future of Russian energy], [Elektronnyj resurs], URL: http://www.sicon.ru/about/articles/ ?base&news=16. 10.12.2018.
9. «Umnye» elektroseti (Smart Grid). URL: http://www.ng.ru/energy/2009-10-13/13_elektroseti.html. 10.12.2018.
10. Athonet Smartgrid and 3 Italy provide Enel with an innovative Industrial Internet of Things solution. URL: https://www.enel.com/media/press/d/2015/02/athonet-smartgrid-and-3-italy-provide-enel-with-an-innovative-industrial-internet-of-things-solution. 02.12.2018.
11. NISSAN AND ENEL LAUNCH GROUNDBREAKING VEHICLE-TO-GRID PROJECT IN THE UK. URL: https://www.enel.com/media/press/d/2016/05/nissan-and-enel-launch-groundbreaking-vehicle-to-grid-project-in-the-uk. 02.12.2018.
12. NISSAN AND ENEL TEAM UP TO TRANSFORM ELECTRIC VEHICLES INTO MOBILE ENERGY SOURCES. URL: https://www.enel.com/media/press/d/2015/12/nissan-and-enel-team-up-to-transform-electric-vehicles-into-mobile-energy-sources. 02.12.2018.
13. Vinogradov A.V., Vinogradova A.V. Povyshenie na-dezhnosti elektrosnabzheniya sel'skih potrebitelej posredstvom sekcionirovaniya i rezervirovaniya linij elektroperedachi 0,38 kV: monografiya [Improving the power supply reliability to rural consumers through the sectionalizing and redundancy of 0,38 kV transmission lines: monograph], Orel, Izd-vo Orlovskogo GAU, 2016, pp. 224.
14. Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A., Kudino-va T., Borodin M., Selesneva A. & Sorokin N. (2019) A System for Monitoring the Number and Duration of Power Outages and Power Quality in 0,38 kV Electrical Networks. In: Vasant P., Ze-linka I., Weber GW. (eds) Intelligent Computing & Optimization. ICO 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 866: 1-10. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-00979-3_1
15. Vinogradov A.V., Vinogradov A.V., Bolshev V. E. Us-trojstva i sistema monitoringa nadezhnosti elektrosnabzheniya i otkloneniya napryazheniya v elektricheskih setyah 0,38 kV [Devices and system for monitoring the power supply reliability and voltage deviations in 0,38 kV electrical networks], Vestnik NGIEHI, 2017, No 11 (78), pp. 69-82.
16. Vinogradov A.V., Borodin M. V., Vinogradov A.V., Seleznyova A. O., Bolshev V. E. Sistema kontrolya nadezhnosti elektrosnabzheniya i kachestva elektroenergii v elektricheskih
setyah 0,38 kV [Monitoring system of power supply reliability and power quality in 0,38 kV electrical networks], Promyshlennaya energetika, 2018, No 3, pp. 14-18.
17. Borodin M.V., Vinogradov A.V. Redakciya metodiki korrektirovki stoimosti potreblennoj elektroenergii v zavisimosti ot eyo kachestva i algoritm eyo realizacii v sootvetstvii s GOST na kachestvo elektroenergii [Revision of the methodology for adjusting the cost of consumed electrical energy depending on its quality and algorithm of its implementation in accordance with GOST on the quality of electrical energy], Vestnik NGIEHI, 2018, No 4 (83), pp. 54-64.
18. Golikov I.O., Vinogradov A.V. Adaptivnoe avtomati-cheskoe regulirovanie napryazheniya v sel'skih elektricheskih
setyah 0,38 kv: monografiya [Adaptive automatic voltage regulation in rural electric networks 0,38 kv: monograph], Orel, Izd-vo Orlovskogo GAU, 2017, pp. 166.
19. Bolshev V.E., Vasilev A.N., Vinogradov A.V., Seme-nov A.E., Borodin M.V. Time factor for determination of power supply system efficiency of rural consumers. Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development. Ser. «Advances in Environmental Engineering and Green Technologies», Hershey, Pennsylvania, 2018, pp. 394-420.
20. Vinogradov A.V. K opredeleniyu effektivnosti sistem elektrosnabzheniya [To determine the effectiveness of power supply systems], Vestnik NGIEI, 2017, No 7 (74), pp. 26-35.
Сведения об авторах
Виноградов Александр Владимирович - кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории электро- и энергоснабжения и электробезопасности, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (г. Москва, Российская Федерация). Тел.: 8 (499) 174-85-95. E-mail: winaleksandr@rambler.ru.
Виноградова Алина Васильевна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории электро- и энергоснабжения и электробезопасности, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (г. Москва, Российская Федерация). Тел.: 8 (499) 174-85-95. E-mail: alinawin@rambler.ru.
Большев Вадим Евгеньевич, научный сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (г. Москва, Российская Федерация). Тел.: 8 (499) 174-85-95. E-mail: vadimbolshev@gmail.com.
Лансберг Александр Александрович - студент, ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет» (Российская Федерация). Тел.: 8 (4862) 76-44-69. E-mail: thegreatlansberg@mail.ru.
Information about the authors
Vinogradov Alexander Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor, leading researcher of the Electrical and power supply and electrical safety laboratory, Federal Scientific Agroengineering Center VIM (Moscow, Russian Federation). Phone: 8 (499) 174-85-95. E-mail: winaleksandr@rambler.ru.
Vinogradova Alina Vasilievna - Candidate of Technical Sciences, associate professor, senior researcher of the Electrical and power supply and electrical safety laboratory, Federal Scientific Agroengineering Center VIM (Moscow, Russian Federation). Phone: 8 (499) 174-85-95. E-mail: alinawin@rambler.ru.
Bolshev Vadim Evgenievich - researcher Electrical and power supply and electrical safety laboratory, Federal Scientific Agroengineering Center VIM (Moscow, Russian Federation). Phone: 8 (499) 174-85-95. E-mail: vadimbolshev@gmail.com.
Lansberg Alexander Aleksandrovich - student, FsBEI HE «Orel State Agrarian University» (Russian Federation). Phone: 8 (4862) 76-44-69. E-mail: thegreatlansberg@mail.ru.
УДК 638.163.4
РАЗРАБОТКА ИНДУКЦИОННОЙ ВОСКОТОПКИ © 2019 г. В.А. Сыркин, Т.С. Гриднева, С.В. Машков, С.И. Васильев
Предметом исследований является процесс вытапливания пчелиного воска. Одним из продуктов пчеловодства является воск; вытапливание воска является основной операцией в технологии его заготовки. Для повышения производительности вытапливания воска целесообразно использовать электрические воскотопки с возможностью перетапливания как готового сырья, так и сот на рамках. Разработана схема индукционной воскотопки, принцип работы которой основан на использовании лучевого и конвекционного теплового воздействия на восковую сушь, с возможностью растапливания восковой суши как отдельно, так и непосредственно на рамке. Задача разработки - обеспечение равномерного и быстрого прогрева и растапливания восковой суши, расположенной на рамках или в виде кусков. Воскотопка состоит из прямоугольного корпуса, крышки и поддона, в полостях которого находится теплоизоляционный материал. Внутри корпуса на кронштейнах устанавливаются корзинки с рамками, в корпусе установлены два электромагнитных индуктора, состоящих из электромагнитных катушек, магнито-проводов и нагревательных контуров. В воскотопке имеются воздуховоды, соединяющие внутреннее пространство корпуса, вентилятор и нагревательный контур, для поддержания растопленного воска в жидком состоянии на поддоне установлен нагревательный кабель; управление воскотопкой осуществляется с пульта управления. Индукционная воскотопка рассчитана на растапливание суши с 3, 6 или 7 рамок. При небольшом объеме работы воскотопка может работать с одним контуром. При этом загружаются три рамки с сушью, а в пространство между контурами устанавливается термоизоляционная вставка. При большой производительности включается второй контур, а вставка убирается. Расчет экономической эффективности на примере пасеки размером 50 пчелосемей с количеством восковой суши в размере 42 кг, подлежащей переплавке за сезон, показал, что годовой экономический эффект составит 16682 руб.
Ключевые слова: пчеловодство, воск, вытапливание воска, индукция, конвекция, воскотопка.
