Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність

Сучасне апаратне забезпечення пристроїв обліку та моніторингу якості електричної енергії на базі ADE9112

2025-11-23T20:59:13+02:00

У статті представлено архітектуру приладу для обліку та моніторингу показників якості електричної енергії, що побудований на базі ізольованого аналого-цифрового перетворювача сигма-дельта типу нового покоління ADE9112. Показано, що інтеграція гальванічної розв’язки сигналів та живлення, покращені шумові характеристики, підтримка високих частот дискретизації та надійні інтерфейси дозволяють значно спростити схемотехніку, зменшити кількість дискретних компонентів, а також підвищити точність і достовірність вимірювань у широкому динамічному діапазоні. Виконано порівняльний аналіз нового покоління ADE9112 із попереднім рішенням ADE7912, що продемонстрував розширення функціональних можливостей, збільшення швидкодії та розширення робочого температурного діапазону для промислових застосувань. Обґрунтовано доцільність використання ADE9112 з точки зору відповідності сучасним методам вимірювання якості електричної енергії відповідно до стандарту IEC 61000-4-30 та вимог електромагнітної сумісності. Окрему увагу приділено питанням синхронізації каналів у багатофазних системах, забезпеченню узгодження часових рядів вимірювань та збереженню фазової відповідності для точних розрахунків енергетичних величин. Запропоновано типову архітектуру вимірювального тракту з використанням ADE9112 у поєднанні з мікроконтролерами, що дозволяє реалізувати як потокову обробку даних, так і інтеграцію з мережевими інтерфейсами верхнього рівня. Продемонстровано інженерні рекомендації щодо побудови входових ланцюгів, антиаліас-фільтрації, програмної конфігурації режимів дискретизації та перевірки цілісності даних, а також наведено підходи до забезпечення електробезпеки й відповідності вимогам електромагнітної сумісності. Отримані результати підтверджують доцільність застосування ADE9112 у сучасних системах обліку та моніторингу якості електроенергії, а також слугують базою для подальшого вдосконалення апаратно-програмних комплексів у сфері енергетики.

Причини виходу з ладу топких запобіжників для захисту вимірювальних трансформаторів середньої напруги з литою ізоляцією

2025-12-03T16:25:18+02:00

У статті розглянута проблема частих виходів з ладу топких запобіжників, що застосовуються для захисту вимірювальних трансформаторів, що заземлюються, середньої з литою ізоляцією, а також самих вимірювальних трансформаторів напруги, яка спостерігається як при протіканні аварійних режимів у мережах 6–35 кВ з ізольованою нейтраллю, але й при виникненні однофазних замикань на землю, які не є аварійними. Виконано дослідження щодо встановлення причин виходу з ладу топких запобіжників для захисту вимірювальних трансформаторів напруги. Проведено дослідження вольт-амперної характеристики трьох вимірювальних трансформаторів напруги різних виробників. Встановлено розбіжності у значеннях струму холостого ходу при перенапругах у разі виникнення однофазних замикань на землю. Показано, що у вимірювальних трансформаторах напруги певних виробників магнітна індукція в магнітопроводі при номінальній напрузі може значно перевищувати значення 0,95 Тл. В цьому випадку магнітопровід трансформатора в режимі перенапруги, яка згідно стандарту може тривати 8 годин, входить в режим насичення, і в первинній обмотці трансформатора з’являється значний струм, що може у десятки разів перевищувати номінативне значення. Це може призвести до спрацьовування запобіжника в колі первинної обмотки трансформатора, а при його відсутності призведе до перегріву трансформатора з ймовірним виходом його з ладу. Запропоновано рекомендації щодо ймовірних шляхів вирішення наявної проблеми, застосування яких на практиці з високою ймовірністю дозволить вирішити проблему частих виходів з ладу топких запобіжників у режимі однофазних замикань на землю, а також може суттєво знизити пошкоджуваність вимірювальних трансформаторів напруги з литою ізоляцією, що заземлюються, в електричних мережах середньої напруги 6–35 кВ із ізольованою нейтраллю.

Застосування штучних нейронних мереж у системах релейного захисту електропостачання для розпізнавання аварійних режимів

2025-12-23T11:57:59+02:00

У статті досліджено можливість застосування штучних нейронних мереж у системах релейного захисту електропостачання з метою підвищення надійності, швидкодії та адаптивності розпізнавання аварійних і передаварійних режимів роботи електричних мереж. Показано, що традиційні пристрої релейного захисту, побудовані на основі фіксованих уставок і логічних алгоритмів, мають обмежені можливості щодо адаптації до зміни параметрів системи електропостачання, топології мережі та режимів навантаження, що може призводити до помилкових або надлишкових спрацювань. Для розв’язання зазначеної проблеми запропоновано використання нейромережевого підходу, заснованого на аналізі миттєвих значень фазних струмів і напруг. Імітаційну модель системи електропостачання реалізовано в середовищі MATLAB/Simulink із використанням стандартних бібліотек електротехнічних компонентів. У процесі моделювання відтворювалися нормальні та аварійні режими роботи, зокрема режими, спричинені однофазними короткими замиканнями, що дозволило сформувати репрезентативні навчальні та тестові вибірки. У роботі наведено структуру штучної нейронної мережі, описано процес її навчання з використанням алгоритму зворотного поширення похибки та виконано аналіз збіжності навчального процесу за середньоквадратичною похибкою. Проведено тестування навченої нейромережевої моделі та досліджено процес її перенавчання за умов зміни параметрів системи електропостачання. Отримані результати підтверджують здатність нейронної мережі ефективно розпізнавати режими роботи системи та зберігати коректність функціонування після повторного навчання. Зроблено висновок про доцільність застосування штучних нейронних мереж як інтелектуального елемента систем релейного захисту електропостачання з метою підвищення їх адаптивності, зменшення ймовірності помилкових спрацювань та забезпечення стійкої роботи електроенергетичних систем за змінних умов експлуатації.

Аналіз перспектив розвитку відновлюваної енергетики в Україні

2025-09-18T07:46:14+03:00

У статті проведено ґрунтовний аналіз Національного плану дій з розвитку відновлюваної енергетики до 2030 року, що визначає стратегічні орієнтири переходу України на нову модель енергетичного сектору. Особлива увага приділяється розгляду динаміки зростання частки відновлюваних джерел у різних секторах енергетики: електроенергетиці, теплопостачанні та охолодженні, а також у транспорті. В роботі показано, що саме тепловий сектор має стати головним рушієм досягнення цільового показника у 27 % частки відновлювальних джерел енергії у валовому кінцевому споживанні енергії, головним чином завдяки широкому використанню біомаси. Разом із тим, відзначено зростаючу роль вітрової та сонячної енергетики у виробництві електроенергії, що відповідає глобальним трендам швидкого зниження вартості цих технологій. У статті наголошується, що реалізація поставлених завдань потребує врахування низки викликів, серед яких сталий розвиток біоенергетики без загрози для довкілля, інтеграція нестабільних відновлюваних потужностей у мережу, необхідність розвитку систем накопичення енергії та інфраструктури для електротранспорту. Також проаналізовано прогнози внеску окремих технологій у секторальному вимірі: теплові насоси, сонячні колектори та геотермальна енергія розглядаються як додаткові інструменти диверсифікації, які підвищують стійкість системи. Результати дослідження свідчать, що успіх енергетичної трансформації залежатиме не лише від досягнення кількісних показників, але й від здатності забезпечити збалансований розвиток усіх сегментів, створити належні інституційні умови та залучити інвестиції у критично важливі сфери. Таким чином, виконання положень Національного плану дій з відновлювальної енергетики є не лише завданням енергетичної політики, а й важливим кроком у напрямку підвищення енергетичної безпеки, економічної стійкості та екологічної відповідальності України в умовах сучасних викликів. Водночас у статті підкреслюється, що довгостроковий успіх можливий лише за умови узгодження державної стратегії з реальними ресурсними можливостями, розвитком локальних ринків біопалива та технологій зберігання енергії, а також активної участі громад та бізнесу у процесі енергетичної модернізації. Такий підхід дає змогу не лише реалізувати формальні цілі, але й закласти підґрунтя для сталого розвитку економіки та підвищення конкурентоспроможності країни у європейському енергетичному просторі.

Вибір технології зшивання ізоляції для кабелів на напругу понад 6 кВ

2025-12-17T11:30:46+02:00

У статті розглянуто питання вибору оптимальної технології зшивання ізоляції силових кабелів із зшитого поліетилену на напругу понад 6 кВ, що є критично важливим аспектом проєктування та експлуатації кабельних ліній середньої, високої та надвисокої напруги. Проведено детальний аналіз двох промислових методів – пероксидного та силанольного зшивання поліетилену. Показано, що хоча обидві технології формують тривимірну зшиту структуру, їхня молекулярна природа, механізми хімічних реакцій, рівномірність зшивки, енергія міжмолекулярних зв’язків і термічна стабільність принципово відрізняються. Особливу увагу приділено порівнянню структурних формул і характеристик матеріалів, зокрема енергії зв’язків, ступеня зшивки, кількості макромолекул у вузлах зшивки та впливу побічних продуктів на однорідність ізоляції. Проаналізовано міжнародний досвід використання кабелів із зшитого поліетилену, включно з вимогами європейських енергетичних компаній та результатами багаторічної експлуатації. Наведені дані показують, що силанольна зшивка не забезпечує необхідної довговічності та стійкості ізоляції при напругах понад 6–10 кВ, що підтверджується випадками масових відмов у різних країнах, зокрема й в Україні. Розкрито причини прискореного старіння силанольної ізоляції, пов’язані з проникненням вологи, нерівномірністю зшивки та виникненням водних і електричних триінгів. Окремо підкреслено важливість комплексних електричних випробувань кабелів із зшитого поліетилену, зокрема контролю часткових розрядів із чутливістю 0,5 пКл, наявності ресурсних випробувань за HD 620 та сертифікації у незалежних лабораторіях. Узагальнивши результати численних досліджень і світового досвіду, автор робить висновок про беззаперечну перевагу пероксидної технології зшивання для кабелів напругою понад 6 кВ і необхідність закріплення цієї вимоги в національних нормативних документах України.

Оцінювання технологій накопичення електричної енергії з використанням методу аналізу ієрархії

2025-12-04T09:38:46+02:00

Дослідження спрямоване на обґрунтування вибору технологій накопичення електричної енергії для мережевих та промислових систем із використанням методу аналізу ієрархій. Побудовано багаторівневу модель оцінювання, що охоплює шість ключових критеріїв (вартість системи, коефіцієнт корисної дії повного циклу, циклічний ресурс, екологічність, масштабованість, технологічну зрілість) та п’ять альтернатив на базі актуальних технологій: літій-іонних батарей, гідроакумулюючих електростанцій, маховикових накопичувачів, водневих систем і суперконденсаторів. Експертне оцінювання виконано за участі десяти галузевих фахівців; порівняльні судження опрацьовано методом геометричного агрегування матриць парних порівнянь, сформованих відповідно до фундаментальної шкали Сааті. Додатково здійснено перевірку узгодженості суджень, значення коефіцієнта узгодженості CR = 0,07 підтверджує достатній рівень надійності та валідність отриманих результатів. Встановлено, що провідний вплив на вибір технології мають критерії вартості (0,28) та коефіцієнт корисної дії (0,24), що відображає практичні пріоритети операторів систем та промислових підприємств. За інтегральним пріоритетом найвищі позиції отримали гідроакумулюючі елкетростанції (0,233) та Li-ion батареї (0,226) завдяки поєднанню високої технологічної усталеності, гнучкості застосування та економічної ефективності на різних масштабах. Маховикові накопичувачі (0,215) демонструють суттєві переваги у циклічному ресурсі й екологічній безпечності, однак залишаються обмеженими щодо масштабованості та капітальних витрат. Водневе зберігання є перспективним для довготривалої акумуляції, проте поступається за коефіцієнтом корисної дії, тоді як суперконденсатори ефективні лише в короткочасних імпульсних режимах. Отримані результати підтверджують релевантність та адаптивність методу аналізу ієрархії як інструменту багатокритеріальної підтримки рішень із можливістю гнучкого коригування ваг критеріїв залежно від конкретних техніко-економічних сценаріїв.

Оцінювання ризиків зниження ефективності систем з відновлюваними джерелами енергії на основі кластерного аналізу

2025-12-10T21:16:36+02:00

В статті розглянуто проблему виникнення ризиків зниження ефективності електроенергетичних систем внаслідок неточних прогнозів погодинних графіків електричної енергії відновлюваних джерел енергії. В роботі виконано аналіз літературних джерел, в яких досліджується проблема низької точності прогнозів. Також проведено аналіз фактичних графіків генерування фотоелектричної станції встановленою потужністю 2000 кВт, яка розташована у Вінницькій області. Одразу наголосимо, що запропонований авторами підхід не обмежується встановленою потужністю та географічним розташуванням об’єкта. Аналіз можливих ризиків від низької точності прогнозів ґрунтується на результатах кластерного аналізу методом DBSCAN. Проведене дослідження дозволило виділити чотири кластери, які мають свої особливості, однак можуть бути описані засобами машинного навчання, і окремий кластер, так званий шум. Шум зумовлений певними технічними особливостями об’єкту дослідження, режимними обмеженнями, які зумовлені ситуацією в Об’єднанні електроенергетичній системі, деградаційними процесами в основному обладнанні станції. За результатами аналізу авторами зроблені висновки щодо можливих шляхів покращення прогнозу погодинних графіків генерування. Запропоновано ризики, зумовлені низькою точністю прогнозів, розділити на три групи: технічні, економічні та операційні. Залежно від пріоритетів наданих певній групі ризиків впроваджувати додаткові заходи для зменшення негативних наслідків недостатньої точності прогнозів: вдосконалення алгоритмів прогнозування, застосування систем накопичення енергії, оптимальне керування резервами, розроблення систем раннього попередження, вдосконалення системи діагностування основного обладнання станції, тощо.

Математична модель коронного розряду для оцінювання впливу на резонансні перенапруги

2025-12-07T17:04:25+02:00

У статті представлено математичну модель коронного розряду, спрямовану на кількісну оцінку його впливу на резонансні перенапруги в повітряних лініях електропередавання надвисокої напруги під час паузи однофазного автоматичного повторного вмикання. Запропоновано математичну модель, в якій корона описується через нелінійну ємність Ccor(V) та нелінійну провідність Gcor(V), що враховують амплітудно-частотні властивості коронних процесів, а також вплив атмосферних умов (щільність повітря, вологість, дощ, туман) та стан поверхні проводу. На основі моделі визначено зміну хвильових параметрів лінії — еквівалентної ємності, шунтувальної провідності, власної частоти та добротності в умовах коронування. Показано, що коронний розряд відіграє роль нелінійного демпфуючого елемента, знижуючи значення резонансних перенапруг з 1,6–1,8 до 1,3–1,4 Un, але не усуває самих умов виникнення резонансу. Встановлено фізичні причини зсуву власної частоти коливального контуру «лінія – автотрансформатор – шунтувальний реактор» та визначено діапазони напруг та погодних умов, за яких корона суттєво змінює динаміку перехідних процесів. Результати моделювання демонструють необхідність обов’язкового врахування корони при аналізі електромагнітних перехідних процесів в паузі однофазного автоматичного повторного вмикання 330–750 кВ. Встановлено, що корона утворює додатковий дисипативний канал розсіювання енергії, який знижує добротність резонансного контуру та суттєво впливає на протікання перехідних процесів. Корона виконує подвійну роль: гасіння коливання та зниження рівня перенапруг, але водночас спричиняє небажані втрати активної потужності. Запропонована модель може бути інтегрована в середовище MATLAB/Simscape для детального аналізу процесів під час паузи однофазного автоматичного повторного вмикання.

Оптимізація режимів роботи установок зберігання енергії на основі аналізу цін на ринку електроенергії України

2025-12-04T10:14:34+02:00

Стрімкий розвиток відновлюваних джерел енергії та масовані ракетні та удари рф дронами на енергетичну структуру України створюють значні виклики для стійкості об’єднаної енергетичної системи України, вимагаючи впровадження ефективних інструментів балансування, зокрема установок зберігання енергії. Метою статті є розробка та наукове обґрунтування комплексного оптимізаційного підходу до управління режимами роботи установок зберігання енергії, який передбачає інтеграцію методів статистичного аналізу та прогнозування часових рядів цін для визначення економічно оптимальних графіків заряду та розряду установок. Для аналізу використовувалися погодинні цінові ряди на ринку «на добу наперед» за період з 1 січня до 13 листопада 2025 року із застосовуванням методу дескриптивної статистики, візуалізація даних за допомогою коробчастих діаграм (Box Plots) для оцінки розподілу, мінливості та виявлення аномалій у цінових рядах з акцентом на порівнянні періодів до та після підвищення граничних цін (прайскепів). Аналіз показав, що підвищення прайскепів суттєво змінило ціновий розподіл, забезпечивши ринку простір для відображення реального дефіциту. Медіанний рівень цін у вечірній пік (19:00–22:00) зріс на 20–30 % (до 10000–12000 грн/МВт·год), а волатильність зросла до екстремально високого рівня, причому ціни часто досягали нової регуляторної стелі 15000 грн/МВт·год. Цінові профілі також значно залежать від дня тижня: у вихідні дні спостерігається глибший денний провал, що забезпечує найдешевший заряд, тоді як у робочі дні фіксуються вищі пікові ціни, що забезпечує максимальний дохід від розряду. Зроблено висновок, що управління установками зберігання енергії має бути адаптивним, використовуючи прогнозований день тижня як ключовий вхідний параметр для оптимізаційної задачі. Стратегія для робочих днів повинна бути агресивно орієнтована на дохід, а для вихідних днів – на маржу. Це вимагає використання сучасних прогностичних моделей глибокого навчання, здатних захоплювати складну нелінійну волатильність піків. Метою подальших досліджень є вирішення оптимізаційної задачі, яка полягає у визначенні оптимального графіка потужності заряду та розряду установок зберігання енергії, що максимізує сукупний прибуток від арбітражних операцій на ринку на добу наперед з урахуванням технічних та ринкових обмежень.

Енергоефективне керування безінерційним джерелом освітлення з використанням IoT-технології

2025-12-09T21:04:41+02:00

У статті розглянуто підхід до енергоефективного керування безінерційними світлодіодними джерелами освітлення, інтегрованими в локальну інформаційно-керуючу мережу на основі технологій Інтернету Речей. Показано, що світлодіоди, як безінерційні об’єкти, миттєво реагують на зміни керуючого сигналу, тому у разі наявності шумів сенсора та стохастичних затримок передавання даних у мережі виникає нестійка динаміка освітленості, мерехтіння та зниження комфортності сприйняття світлового середовища. Для усунення зазначених недоліків запропоновано алгоритм стабілізації світлового потоку, що ґрунтується на методі прямого порівняння виміряного значення освітленості з уставкою з подальшим удосконаленням регулювання за рахунок фільтра низьких частот та інтегруючої ланки. Такий підхід дозволяє одночасно пригнічувати шумові компоненти, компенсувати статичну похибку, підвищувати плавність перехідних процесів і зменшувати вплив затримок у каналах зв’язку. Алгоритм реалізовано у серверній частині системи за допомогою Node-RED з використанням мови JavaScript, що забезпечує можливість адаптації параметрів регулятора, ведення архівів і передачу керуючих дій на модуль Інтернету Речей через протокол ModBus TCP. Останній формує сигнали широтно-імпульсної модуляції для світлодіодного освітлювача та забезпечує апаратну частину керування. Для оцінювання роботи алгоритму створено модель у MATLAB Simulink, яка враховує нелінійні спотворення сенсора, зовнішні збурення, випадкові мережеві затримки та безінерційність світлодіодного пристрою. Результати моделювання демонструють стійку роботу системи, відсутність мерехтіння, плавну динаміку регулювання та незначну статичну похибку. Імплементація на реальному стенді підтвердила ефективність запропонованого підходу та його придатність до впровадження в системах автоматизованого керування освітленням у побутових, комерційних і виробничих приміщеннях.

Застосування сонячних електростанцій та систем зберігання енергії для балансування потужності електричних мереж

2025-11-16T11:32:49+02:00

Сучасний розвиток відновлюваних джерел енергії створює проблеми при балансуванні електроенергетичної системи. Одним із ефективних рішень цієї проблеми є впровадження мережевих систем накопичення енергії на основі акумуляторних батарей, які можуть встановлюватися безпосередньо біля споживачів або на підстанціях у вузлових точках навантаження. Перевагами таких накопичувачів є модульна структура, компактність, висока функціональна гнучкість, широкі можливості автоматизації управління, а також простота інтеграції в інтелектуальні електричні мережі. При дослідженні проблеми балансування енергетичної системи за умов значної частки відновлювальних джерел енергії встановлено, що нестабільність їхньої генерації може компенсуватися за допомогою систем накопичення енергії. Підтримка баланcу попиту та генерації є необхідною умовою для забезпечення надійної та стабільної роботи мереж. Підключення потужних відновлювальних джерел енергії може впливати на втрати в електричних мережах - зазвичай зростають втрати електроенергії при передачі та погіршується її якість. Тому ці аспекти повинні ретельно враховуватися вже на етапі формування технічних умов в локальних електричних мережах. Рекомендується паралельно з будівництвом нових відновлювальних джерел енергії та систем накопичення енергії проводити модернізацію відповідних електричних мереж із впровадженням інтелектуальних технологій, наближаючи їх до концепції «Smart Grid». Основний ефект від впровадження накопичувачів у мережах полягає у забезпеченні безперебійного живлення споживачів, які потребують підвищеної надійності, у зменшенні втрат електроенергії та потужності, у скороченні інвестицій на розвиток генерації та мережевої інфраструктури, у розвантаженні мереж від реактивної потужності, підвищенні пропускної здатності та стабілізації напруги в ключових вузлах.

Методи класифікації та моделювання малосигнальної стійкості енергосистеми в умовах високого проникнення відновлюваної енергії

2025-12-03T09:53:26+02:00

Проведено уточнення межі та структури малосигнальної стійкості в загальній класифікації стійкості енергосистем. Запропоновано розширену класифікацію малосигнальної стійкості, що дозволяє більш точно та структуровано оцінювати реакцію енергосистеми на малі збурення в умовах високого проникнення відновлюваних джерел енергії. Нова класифікація допомагає систематизувати різні типи малосигнальних відхилень і визначити їхній вплив на статичну стійкість, що підвищує точність аналізу та полегшує вибір адекватного інструментарію для моделювання. Проведено детальний порівняльний аналіз сучасних підходів до моделювання статичної та малосигнальної стійкості, включно з класичними математичними методами, статистичними техніками та інструментами штучного інтелекту. Встановлено, що методи Стохастичного поверхневого відгуку, імітаційного моделювання Монте-Карло та глибинного навчання (Long Short-Term Memory, Convolutional Neural Network, Transformers) демонструють найвищу ефективність за умов зростання частки відновлюваних джерел енергії, оскільки здатні працювати з нелінійними режимами та невизначеністю, що притаманна таким системам. Застосування інтелектуальних методів у поєднанні з традиційними математичними моделями створює більш повну картину поведінки енергосистем за малих збурень та дозволяє отримати значно точніші результати оцінки стійкості. Запропонована класифікація малосигнальної стійкості разом із проведеним аналізом методів моделювання формує цілісний підхід, який може бути використаний для покращення діагностики, прогнозування та оцінювання стабільності сучасних енергосистем із високим рівнем інтеграції відновлювальних джерел.

Системи резервного живлення промислових підприємств з мікрогенерацією від мобільних електростанцій альтернативної енергетики

2025-12-22T09:59:01+02:00

Стаття присвячена питанню розробки удосконаленої структури для системи резервного живлення споживачів промислових підприємств, що є дуже актуальним для сьогодення електроенергетичної галузі України. В умовах нестабільного електропостачання, пов’язаного з руйнуванням енергетичної інфраструктури країни, системи резервного живлення все частіше починають використовуватись для забезпечення гарантованого та безперебійного живлення різних груп споживачів електричної енергії. Найбільш критичним це питання є для промислових підприємств, оскільки воно потребує дієвого вирішення через тяжкі і небезпечні наслідки від вимушених перерв електропостачання. В статті обґрунтовано, що запобіганню таких ситуацій сприяє впровадження систем резервного живлення до наявних систем електропостачання промислових підприємств, яке додатково сприяє вирішенню питань спрощення інтеграції відновлюваних джерел розосередженої генерації в електричну мережу підприємства, а також забезпеченню резервування та покращенню балансування потужності у досліджуваних системах електропостачання. Проведений аналіз наявних та найбільш поширених на сьогоднішній день схем реалізації систем резервного живлення у складі систем електропостачання промислових підприємств. Спільне застосування систем резервного живлення та джерел альтернативної енергетики при інтелектуалізації процесу керування режимами таких об’єктів є основою реалізації технології мікромереж у електропостачанні сучасних промислових підприємств. Модернізація систем електропостачання за рахунок побудови мікромережевої структури підвищує надійність енергозабезпечення як окремих, так і групових споживачів промислового підприємства. На основі проведеного аналізу особливостей виконання систем резервного живлення авторами запропоновано виконання локальної мікромережевої сітки низької напруги 0,4 кВ з використанням у якості джерел розосередженої генерації стаціонарних сонячних електростанцій та мобільних гібридних електростанцій з метою забезпечення додаткової мікрогенерації та балансування потужності у різних точках системи електропостачання промислового підприємства. Отримані результати дослідження режимів експлуатації розробленої гібридної системи резервного живлення з мікрогенерацією від мобільних електростанцій альтернативної енергетики показують доцільність та енергоефективність запропонованого рішення, що доводить перспективність подальшого розвитку та впровадження сучасних технологічних рішень при реалізації систем резервного живлення на промислових підприємствах.

Оптимізація електроприводів насосних агрегатів систем водопостачання на основі частотного регулювання

2025-07-29T12:34:01+03:00

У статті досліджено питання підвищення енергоефективності насосних станцій шляхом модернізації їх електроприводів із застосуванням частотного та комбінованого регулювання. Актуальність проблеми обумовлена зростанням вартості енергоресурсів, підвищенням вимог до ефективності технологічних процесів, а також значною часткою електроенергії, що споживається насосним обладнанням у промисловості та комунальному господарстві. Обґрунтовано доцільність переходу від нерегульованих асинхронних електродвигунів до частотно-регульованих систем керування, що дозволяє адаптувати роботу насосів до змін водоспоживання, зменшити енергоспоживання, покращити стабільність тиску в мережі, продовжити термін служби обладнання, а також знизити витрати на технічне обслуговування та ремонт. У роботі наведено результати математичного моделювання режимів роботи насосної станції з урахуванням законів подібності та проведено аналіз добових графіків роботи для різних режимів керування. Підтверджено зниження питомої енергоємності при частотному регулюванні до 0,32 кВт·год/м³, а також ефективність комбінованої схеми керування на базі трьох насосних агрегатів, один з яких працює з частотним перетворювачем. Такий підхід забезпечив мінімальний показник питомої енергоємності – 0,06 кВт·год/м³, що відповідає до 60 % енергозбереження порівняно з традиційними схемами без регулювання. Дослідження підтвердило, що впровадження частотного та комбінованого регулювання дає змогу значно підвищити енергоефективність насосних установок в умовах змінного навантаження, зменшити гідравлічні удари, знизити пускові струми та підвищити надійність обладнання. Розроблені рекомендації можуть бути використані під час модернізації існуючих насосних станцій, планування інвестиційних проектів у сфері водопостачання, а також при впровадженні автоматизованих систем керування для промислових і муніципальних об’єктів.

Дослідження коефіцієнту потужності побутових приладів

2025-11-27T09:41:01+02:00

Упродовж останніх років у електроенергетичних мережах фіксуються зміни у перетоках реактивної потужності. Частково такі зміни пов’язані з особливостями роботи сучасних побутових електроприладів, насамперед у контексті зростаючого використання світлодіодних (LED) джерел освітлення, пристроїв відображення таких як LED-телевізори, LED-монітори та акумуляторних приладів, обладнаних імпульсними джерелами живлення. У рамках цього дослідження здійснено аналіз електричних характеристик 29 зразків сучасних побутових приладів, які зустрічаються у більшості приватних осель. Отримані результати засвідчують суттєві відмінності в електричних характеристиках побутових приладів, зокрема вказуючи на те, що застосування LED-технологій та імпульсних джерел живлення ймовірно спричиняє збільшення обсягів споживання реактивної потужності у побутових електромережах. Розширення застосування зазначених вище технологій в побутових приладах, призведе до подальшого зростання споживання реактивної потужності. Проблема компенсації реактивної потужності займає важливе місце в загальному комплексі питань підвищення ефективності передачі, розподілу та споживання електричної енергії. Таким чином, дослідження перетоків реактивної потужності має важливе значення для підвищення надійності електропостачання в міських електричних мережах. Для мінімізації негативних наслідків пропонуються такі заходи, як запровадження нормативної вимоги до виробників щодо зазначення коефіцієнта потужності на маркуванні продукції та розробка пристроїв із вбудованими системами корекції коефіцієнта потужності. Загалом результати дослідження показують, що державні програми, спрямовані на підвищення енергоефективності та сталого енергоспоживання, можуть супроводжуватися побічними ефектами для інших елементів електроенергетичної системи, які необхідно враховувати задля забезпечення надійності електрозабезпечення.

Комп’ютерна модель для дослідження розміщення пристроїв компенсації реактивної потужності в електричних мережах

2025-12-06T15:57:43+02:00

Стаття присвячена дослідженню режимів компенсації реактивної потужності в електроенергетичній системі за допомогою комп’ютерного моделювання електромагнітних процесів. Розглядається електрична мережа в симетричному режимі в однолінійному варіанті топології системи. Живлення забезпечується від джерела змінної синусоїдальної напруги стандартної промислової частоти. Параметри системи про нормовані і вважаються заданими. До числа вихідних даних віднесені комплексні опори ліній електропостачання та навантаження у вузлах відбору електричної енергії. Для компенсації реактивної потужності передбачені батареї косинус них конденсаторів, які умикаються у вузлах електроспоживання. Для моделювання процесів в мережі складена комп’ютерна модель в системі MATLAB/Simulink/SimPowerSystem. Для інтегрування диференціальних рівнянь моделі використовуються чисельні методи, які здібні з явищем жорсткості досліджуваних систем. В моделі встановлені віртуальні вимірювачі напруг і струмів в елементах системи, до дозволяє оцінювати кількісні показники споживання електроенергії навантаженнями, самою мережею і джерелом. Вимірювання віртуальним приладом активної і реактивної потужностей джерела дає змогу контролювати коефіцієнт потужності. Крім того, при прогоні моделі протягом періоду забезпечує обчислення цільової функції для проведення оптимізації варіантів режимів з компенсацією реактивної потужності за допомогою косинус них конденсаторів, встановлених у вузлах споживання. Оптимізація здійснюється спеціальною програмою на мові MATLAB із застосуванням вбудованих функцій оптимізації. Проведення комп’ютерних експериментів за допомогою розробленої моделі з використанням оптимізації дозволило провести порівняльний аналіз варіантів компенсації і знайти оптимальні режими функціонування електричної мережі з точки зору коефіцієнта потужності.