Имитационное моделирование нелинейных режимов работы электрической сети и обработка результатов с помощью программы для ЭВМ
DOI:
https://doi.org/10.25206/1813-8225-2025-195-34-43Ключевые слова:
качество электроэнергии, моделирование, приёмники электроэнергии, установки индукционного нагрева, несинусоидальность напряжений, гармонические искажения.Аннотация
Тенденция развития промышленных объектов непосредственно связана с внедрением в системы электроснабжения различных полупроводниковых преобразователей. Однако актуальным остается вопрос влияния данных преобразователей на качество электроэнергии. Энергоустановки индукционного нагрева, в состав которых входит тиристорный преобразователь частоты, могут стать причиной появления гармонических искажений.
В статье представлен активный эксперимент на выбранном объекте исследования с нелинейной нагрузкой. Разработана математическая модель для исследования влияния нелинейной нагрузки на качество электрической энергии при различных параметрах электрической сети. C помощью программы для ЭВМ обработаны результаты эксперимента и проведен анализ результатов.
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Степанов В. С., Солонина Н. Н., Суслов К. В. Анализ влияния гармонических колебаний на работу электрических сетей и потребителей // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 3 (98). С. 222–227. EDN: TMYXPV.
Stepanov V. S., Solonina N. N., Suslov K. V. Analiz vliyaniya garmonicheskikh kolebaniy na rabotu elektricheskikh setey i potrebiteley [Analysis of harmonic oscillation effect on the operation of electrical networks and consumers]. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Bulletin of Irkutsk State Technical University. 2015. No. 3 (98). P. 222–227. EDN: TMYXPV. (In Russ.).
(2). Хацевский К. В., Денчик Ю. М., Клеутин В. И. [и др.] Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения // Омский научный вестник. 2012. № 2 (110). С. 212–214. EDN: PBGNQN.
Khatsevskiy K. V., Denchik Yu. M., Kleutin V. I. [et al.] Problemy kachestva elektroenergii v sistemakh elektrosnabzheniya [Quality of electric power in electrical supply system]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2012. No. 2 (110). P. 212–214. EDN: PBGNQN. (In Russ.).
(3). Бершадский И. А., Якимишина В. В., Наглюк Е. Я. Влияние несинусоидальности и несимметрии в четырехпроводной сети непромышленных потребителей на снижение пропускной способности кабелей // Вестник Донецкого национального технического университета. 2020. № 2 (20). С. 18–25. EDN: QECTFU.
Bershadskiy I. A., Yakimishina V. V., Naglyuk E. Ya. Vliyaniye nesinusoidal’nosti i nesimmetrii v chetyrekhprovodnoy seti nepromyshlennykh potrebiteley na snizheniye propusknoy sposobnosti kabeley [Impact of sinusoidality and asymmetry in four-wire network of non-industrial consumers on reducing the cable capacity]. Vestnik Donetskogo natsional’nogo tekhnicheskogo universiteta. Vestnik Donetsk National Technical University. 2020. No. 2 (20). P. 18–25. EDN: QECTFU. (In Russ.).
(4). Руди Д. Ю., Антонов А. И., Вишнягов М. Г. [и др.]. Исследование высших гармоник в электрических сетях низкого напряжения // Омский научный вестник. 2018. № 6 (162). С. 119–125. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-119-125. EDN: VQNFZY.
Rudi D. Yu., Antonov A. I., Vishnyagov M. G. [et al.]. Issledovaniye vysshikh garmonik v elektricheskikh setyakh nizkogo napryazheniya [Study of higher harmonics in low voltage electrical networks]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2018. No. 6 (162). P. 119–125. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-119-125. EDN: VQNFZY. (In Russ.).
(5). Антонов А. И., Руди Д. Ю., Хацевский К. В. Исследование качества электроэнергии в электрических сетях с полупроводниковыми преобразователями // Вестник Югорского государственного университета. 2023. № 1 (68). С. 123–30. DOI: 10.18822/byusu202301123-130. EDN: TNSTWH.
Antonov A. I., Rudi D. Yu., Khatsevskiy K. V. Issledovaniye kachestva elektroenergii v elektricheskikh setyakh s poluprovodnikovymi preobrazovatelyami [Study of the quality of electric power in electric networks with semiconductor converters]. Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiteta. Yugra State University Bulletin. 2023. No. 1 (68). P. 123–30. DOI: 10.18822/byusu202301123-130. EDN: TNSTWH. (In Russ.).
(6). Рылов Ю. А. Расчет режимов работы систем электроснабжения и определение долевого вклада потребителей в показатели качества электроэнергии при наличии несинусоидальных нагрузок: дис. ... канд. тех. наук. Казань, 2006. 152 с.
Rylov Yu. A. Raschet rezhimov raboty sistem elektrosnabzheniya i opredeleniye dolevogo vklada potrebiteley v pokazateli kachestva elektroenergii pri nalichii nesinusoidal'nykh nagruzok [Calculation of operating modes of power supply systems and determination of the share contribution of consumers to the quality indicators of electric power in the presence of non-sinusoidal loads]. Kazan, 2006. 152 p. (In Russ.).
(7). Викторов В. А., Мешалкин В. А., Салтыков В. М. Исследование уровней и спектров высших гармоник тока в электрических сетях питания компьютерной техники и основные мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 4. С. 381–401. DOI: 10.24411/2410-9916-2019-10415. EDN: JGIIPU.
Viktorov V. A., Meshalkin V. A., Saltykov V. M. Issledovaniye urovney i spektrov vysshikh garmonik toka v elektricheskikh setyakh pitaniya komp’yuternoy tekhniki i osnovnyye meropriyatiya po obespecheniyu elektromagnitnoy sovmestimosti [The research of the levels and spectra of higher harmonics of current in electrical power networks of computer equipment and the basic activities of the electromagnetic compatibility provision]. Sistemy upravleniya, svyazi i bezopasnosti. Systems of Control, Communication and Security. 2019. No. 4. P. 381–401. DOI: 10.24411/2410-9916-2019-10415. EDN: JGIIPU. (In Russ.).
(8). Абрамович Б. Н., Сычев Ю. А., Мингазов А. С., Полищук В. В. О компенсации высших гармоник тока и напряжения, создаваемых источником бесперебойного питания // Нефтяное хозяйство. 2013. № 10. С. 126–127. EDN: RPUKPH.
Abramovich B. N., Sychev Yu. A., Mingazov A. S., Polishchuk V. V. O kompensatsii vysshikh garmonik toka i napryazheniya, sozdavayemykh istochnikom bespereboynogo pitaniya [On the elimination of voltage and current harmonics created by uninterruptible power]. Neftyanoye khozyaystvo. Oil Industry. 2013. No. 10. P. 126–127. EDN: RPUKPH. (In Russ.).
(9). Широков О. Г., Алферова Т. В., Бахмутская В. В., Юрлов И. Ю. Оценка влияния осветительной нагрузки на показатели несинусоидальности напряжения и потребляемого тока // Агротехника и энергообеспечение. 2018. № 2 (19). С. 28–40. EDN: OVGBVB.
Shirokov O. G., Alferova T. V., Bakhmutskaya V. V., Yurlov I. Yu. Otsenka vliyaniya osvetitel’noy nagruzki na pokazateli nesinusoidal’nosti napryazheniya i potreblyayemogo toka [Assessment of the impact of lighting load on the indices of non-sinusoidal voltage and consumed current]. Agrotekhnika i energoobespecheniye. Agricultural Machinery and Energy Supply. 2018. No. 2 (19). P. 28–40. EDN: OVGBVB. (In Russ.).
(10). Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Энергоатомиздат, 1994. 264 с.
Zhezhelenko I. V. Vysshiye garmoniki v sistemakh elektrosnabzheniya prompredpriyatiy [Higher harmonics in power supply systems of industrial enterprises]. 3rd ed., revised and suppl. Moscow, 1994. 264 p. (In Russ.).
(11). Шидловский А. К., Жаркин А. Ф. Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях: моногр. Киев: Наукова думка, 2005. 209 с. ISBN 966-00-0471-0. EDN: QMLTXN.
Shidlovskiy A. K., Zharkin A. F. Vysshiye garmoniki v nizkovol’tnykh elektricheskikh setyakh [Higher harmonics in low-voltage electrical networks]. Kyiv, 2005. 209 p. ISBN 966-00-0471-0. EDN: QMLTXN. (In Russ.).
(12). Руди Д. Ю., Горелов С. В., Антонов А. И. [и др.] Анализ несинусоидальности напряжения в системах электроснабжения с электроустановками индукционного нагрева // Вестник Чувашского университета. 2021. № 1. С. 122–133. DOI: 10.47026/1810-1909-2021-1-122-133. EDN: DBZXOF.
Rudi D. Yu., Gorelov S. V., Antonov A. I. [et al.] Analiz nesinusoidal’nosti napryazheniya v sistemakh elektrosnabzheniya s elektroustanovkami induktsionnogo nagreva [Analysis of voltage non-sinusidality in power supply systems with induction heating units]. Vestnik Chuvashskogo universiteta. Bulletin of the Chuvash University. 2021. No. 1. P. 122–133. DOI: 10.47026/1810-1909-2021-1-122-133. EDN: DBZXOF. (In Russ.).
(13). Руди Д. Ю. Электромагнитная совместимость в системе электроснабжения механического цеха ЗАО «Сибгазстройдеталь» с электроустановками индукционного нагрева // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2021. № 10. С. 35–43. EDN: UFCKMB.
Rudi D. Yu. Elektromagnitnaya sovmestimost’ v sisteme elektrosnabzheniya mekhanicheskogo tsekha ZAO «Sibgazstroydetal’» s elektroustanovkami induktsionnogo nagreva [Electromagnetic compatibility in the power supply system of the mechanical shop of CJSC Sibgazstroydetal with induction heating electrical installations]. Elektrooborudovaniye: ekspluatatsiya i remont. Electrical Equipment: Operation and Repair. 2021. No. 10. P. 35–43. EDN: UFCKMB. (In Russ.).
(14). Коржов Д. Н. Обеспечение электромагнитной совместимости в системах электроснабжения промышленных предприятий с электроустановками индукционного нагрева: дис. ... канд. техн. наук. Белгород, 2015. 169 с.
Korzhov D. N. Obespecheniye elektromagnitnoy sovmestimosti v sistemakh elektrosnabzheniya promyshlennykh predpriyatiy s elektroustanovkami induktsionnogo nagreva [Ensuring electromagnetic compatibility in power supply systems of industrial enterprises with induction heating installations]. Belgorod, 2015. 169 p. (In Russ.).
(15). Ордабаев М. Е. Повышение электромагнитной совместимости в системах электроснабжения при гармоническом воздействии: дис. ... канд. техн. наук. Москва, 2009. 168 с.
Ordabayev M. E. Povysheniye elektromagnitnoy sovmestimosti v sistemakh elektrosnabzheniya pri garmonicheskom vozdeystvii [Increasing electromagnetic compatibility in power supply systems under harmonic influence]. Moscow, 2009. 168 p. (In Russ.).
(16). Лютаревич А. Г., Вырва А. А., Долингер С. Ю. [и др.] Оценка дополнительных потерь мощности от высших гармоник в элементах систем электроснабжения // Омский научный вестник. 2009. № 1 (77). С. 109–113. EDN: MVPQYB.
Lyutarevich A. G., Vyrva A. A., Dolinger S. Yu. [et al.] Otsenka dopolnitel’nykh poter’ moshchnosti ot vysshikh garmonik v elementakh sistem elektrosnabzheniya [Estimation of additional power losses due to higher harmonics in elements of power system]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2009. No. 1 (77). P. 109–113. EDN: MVPQYB. (In Russ.).
(17). Осипов Д. С., Лютаревич А. Г., Ткаченко В. А., Логунова Я. Ю. Алгоритм расчета потерь мощности, обусловленных высшими гармониками и интергармониками на основе вейвлет-преобразования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2023. Т. 23, № 1. С. 38–47. DOI: 10.14529/power230104. EDN: UURUKU.
Osipov D. S., Lyutarevich A. G., Tkachenko V. A., Logunova Ya. Yu. Algoritm rascheta poter’ moshchnosti, obuslovlennykh vysshimi garmonikami i intergarmonikami na osnove veyvlet-preobrazovaniya [An algorithm for calculating power losses due to higher harmonics and interharmonics based on the wavelet transform]. Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika. Bulletin of South Ural State University. Series “Power Engineering”. 2023. Vol. 23, no. 1. P. 38–47. DOI: 10.14529/power230104. EDN: UURUKU. (In Russ.).
(18). Осипов Д. С., Коваленко Д. В., Горюнов В. Н., Долгих Н. Н. Расчет дополнительных потерь мощности при несинусоидальных режимах систем электроснабжения с учетом температурной зависимости сопротивления токоведущих частей // Ученые Омска – Региону: сб. тр. I Регион. науч.-техн. конф. 2016. С. 44–48. EDN: YYVQSV.
Osipov D. S., Kovalenko D. V., Goryunov V. N., Dolgikh N. N. Raschet dopolnitel’nykh poter’ moshchnosti pri nesinusoidal’nykh rezhimakh sistem elektrosnabzheniya s uchetom temperaturnoy zavisimosti soprotivleniya tokovedushchikh chastey [Calculation of additional power losses in non-sinusoidal modes of power supply systems considering the temperature dependence of the current-carrying parts resistance]. Uchenyye Omska – Regionu. 2016. P. 44–48. EDN: YYVQSV. (In Russ.).
(19). Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Электрооборудование. В 2 т. / Под общ. ред. А. А. Федорова. Москва: Энергоатомиздат, 1987. Т. 2. 487 с.
Spravochnik po elektrosnabzheniyu i elektrooborudovaniyu. Elektrooborudovaniye. V 2 t. [Handbook of power supply and electrical equipment. Electrical equipment] / Ed. by A. A. Fedorov. Moscow, 1987. Vol. 2. 487 p. (In Russ.).
(20). Иванова Е. В. Кондуктивные электромагнитные помехи в электроэнергетических системах / Под ред.: В. П. Горелова, Н. Н. Лизалека. Новосибирск: Изд-во НГАВТ, 2006. 432 с. ISBN 5-8119-0201-0. EDN: QMJPSJ.
Ivanova E. V. Konduktivnyye elektromagnitnyye pomekhi v elektroenergeticheskikh sistemakh [Conductive electromagnetic interference in electric power systems] / Ed. by V. P. Gorelov, N. N. Lizaleka. Novosibirsk, 2006. 432 p. ISBN 5-8119-0201-0. EDN: QMJPSJ. (In Russ.).
(21). Антонов А. И., Руди Д. Ю., Хацевский К. В. Моделирование системы электроснабжения цеха кривоизогнутых отводов в программе Matlab // Новые технологии в ТЭК, энергоэффективность и энергосбережение в ТЭК: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. Ханты-Мансийск, 2023. С. 12–19. EDN: OBSZTI.
Antonov A. I., Rudi D. Yu., Khatsevskiy K. V. Modelirovaniye sistemy elektrosnabzheniya tsekha krivoizognutykh otvodov v programme Matlab [Modeling of the power supply system of the shop of curved branches in Matlab]. Novyye tekhnologii v TEK, energoeffektivnost’ i energosberezheniye v TEK. New Technologies in the FEC, Energy Efficiency and Energy Saving in FEC. Khanty-Mansiysk, 2023. P. 12–19. EDN: OBSZTI. (In Russ.).
(22). Антонов А. И. Повышение качества функционирования электрических сетей на основе компьютерного моделирования несимметричных режимов: дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск, 2020. 187 с.
Antonov A. I. Povysheniye kachestva funktsionirovaniya elektricheskikh setey na osnove komp'yuternogo modelirovaniya nesimmetrichnykh rezhimov [Improving the quality of electrical networks based on computer modeling of asymmetric modes]. Novosibirsk, 2020. 187 p. (In Russ.).
(23). Руди Д. Ю., Вишнягов М. Г., Руппель А. А. Компьютерная программа для определения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту n-й гармонической составляющей напряжения // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 1. С. 65–78. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-76-1-65-78. EDN: ITCMBE.
Rudi D. Yu., Vishnyagov M. G., Ruppel A. A. Komp’yuternaya programma dlya opredeleniya konduktivnoy nizkochastotnoy elektromagnitnoy pomekhi po koeffitsiyentu n-y garmonicheskoy sostavlyayushchey napryazheniya [Computer program for determining the conductive low-frequency electromagnetic interference by the coefficient of the nth harmonic component of the voltage]. Mezhdunarodnyy tekhniko-ekonomicheskiy zhurnal. International Scientific Journal. 2021. No. 1. P. 65–78. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-76-1-65-78. EDN: ITCMBE. (In Russ.).
(24). Руди Д. Ю., Антонов А. И., Денчик Ю. М. [и др.]. Программа для определения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту n-й гармонической составляющей напряжения: программа для ЭВМ RU № 2021613934. Москва: ФИПС, 2024. Бюл. № 2. EDN: LTRBRG.
Rudi D. Yu., Antonov A. I., Denchik Yu. M. [et al.]. Programma dlya opredeleniya konduktivnoy nizkochastotnoy elektromagnitnoy pomekhi po koeffitsiyentu n-y garmonicheskoy sostavlyayushchey napryazheniya [Program for determining conductive low-frequency electromagnetic interference by the coefficient of the n-th harmonic component of voltage: computer program No. 2021613934]. Moscow, 2024. Bull. No. 2. EDN: LTRBRG. (In Russ.).
(25). Руди Д. Ю., Горелов С. В., Вишнягов М. Г. [и др.] Алгоритм определения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту n-й гармонической составляющей напряжения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2020. № 33. С. 177–194. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.1.11. EDN: WZNAYM.
Rudi D. Yu., Gorelov S. V., Vishnyagov M. G. [et al.] Algoritm opredeleniya konduktivnoy nizkochastotnoy elektromagnitnoy pomekhi po koeffitsiyentu n-y garmonicheskoy sostavlyayushchey napryazheniya [The algorithm for determining the conductive low-frequency electromagnetic interference by the coefficient of the nth harmonic component of the voltage]. Vestnik Permskogo natsional’nogo issledovatel’skogo politekhnicheskogo universiteta. Elektrotekhnika, informatsionnyye tekhnologii, sistemy upravleniya. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Electrical Engineering, Information Technology, Control Systems. 2020. No. 33. P. 177–194. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.1.11. EDN: WZNAYM. (In Russ.).
(26). Антонов А. И., Руди Д. Ю., Хацевский К. В. Анализ результатов исследования качества электроэнергии в электрических сетях ЗАО «Сибгазстройдеталь» // Вестник Югорского государственного университета. 2023. № 4. С. 143–152. DOI: 10.18822/byusu202304143-152. EDN: HILOYG.
Antonov A. I., Rudi D. Yu., Khatsevskiy K. V. Analiz rezul’tatov issledovaniya kachestva elektroenergii v elektricheskikh setyakh ZAO «Sibgazstroydetal» [Analysis of the results of studying the quality of electric power in the electric networks of the CJSC Sibgazstroydetal]. Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiteta. Yugra State University Bulletin. 2023. No. 4. P. 143–152. DOI: 10.18822/byusu202304143-152. EDN: HILOYG. (In Russ.).
(27). Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник пo математике для инженерoв и учащихся вузoв. Москва: Наука, 1981. 721 с.
Bronshteyn I. N., Semendyayev K. A. Spravochnik po matematike dlya inzhenerov i uchashchikhsya vuzov [Handbook of mathematics for engineers and students]. Moscow, 1981. 721 p. (In Russ.).
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
