УДК 621.3.011.72+621.3.013+621.314: 621.391

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ У ВУЗЛАХ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ТА ЇХ ВИКОРИСТАННЯ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЙОГО НАДІЙНОСТІ

Протягом 2014 року у відділі теоретичної електротехніки Інституту електродинаміки НАН України було проведено такі роботи. Розглянуто теоретичні підходи створення сучасних математичних моделей, методів, алгоритмів та апаратних засобів, спрямованих на підвищення безпеки та надійності функціонування електроенергетичного обладнання. Для подальшого підвищення ефективності аналізу та оптимізації перехідних електромагнітних процесів у параметричних колах продемонстровано можливість точного розв’язку диференціального рівняння, яке описує перехідний процес у послідовному RLC-колі для випадку представлення параметричної залежності опору сумою експонент. Отримано точний аналітичний розв’язок задачі розрахунку електромагнітного поля просторового контура зі струмом над плоскою поверхнею провідного тіла з сильним скін-ефектом. Показано, що в загальному випадку для вихідного контура просторової конфігурації джерелами електромагнітного поля, окрім струму контуру і поверхневого струму є також електричні заряди, поверхнева щільність яких визначається нормальною по відношенню до межі складовою векторного потенціалу початкового струму контура. Наведено загальну структуру багаторівневої системи технічної діагностики і моніторингу стану електричних машин, особливістю якої є відповідність вимогам «інтелектуальних мереж». Система забезпечує вимірювання та передачу діагностичної інформації без необхідності залучення оператора і здійснює виявлення, локалізацію та класифікацію критичності дефектів з урахуванням ієрархічної структури електроенергетичних об’єктів. Описано основні функції компонентів, що виконуються на різних ієрархічних рівнях цієї системи. Описано ключові функції та комплекс програмних засобів для дослідного зразка програмного комплексу помічника диспетчера з регулювання рівнів напруги у вузлах об’єднаної енергосистеми з використанням регулювальних системних елементів. Бібл. 17, рис. 3.
Ключові слова: електричне коло з параметричним навантаженням, електромагнітне поле просторового контура зі струмом, надійність електроенергетичного устаткування, радник диспетчера.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В УЗЛАХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО НАДЕЖНОСТИ

На протяжении 2014 года в отделе теоретической электротехники Института электродинамики НАН Украины была проведена следующая работа. Рассмотрены теоретические подходы создания современных математических моделей, методов, алгоритмов и аппаратных средств, направленных на повышение безопасности и надежности функционирования электроэнергетического оборудования. Для дальнейшего повышения эффективности анализа и оптимизации переходных электромагнитных процессов в параметрических цепях продемонстрирована возможность точного решения дифференциального уравнения, которое описывает переходный процесс в последовательной RLC-цепи для случая представления параметрической зависимости сопротивления суммой экспонент. Получено точное аналитическое решение задачи расчета электромагнитного поля пространственного контура с током над плоской поверхностью проводящего тела с сильным скин-эффектом. Показано, что в общем случае для исходного контура пространственной конфигурации источниками электромагнитного поля, помимо тока контура и поверхностного тока являются также электрические заряды, поверхностная плотность которых определяется нормальной к границе составляющей векторного потенциала исходного контура. Приведена общая структура многоуровневой системы технической диагностики и мониторинга состояния электрических машин, особенностью которой является соответствие требованиям «интеллектуальных сетей». Система обеспечивает измерение и передачу диагностической информации без необходимости привлечения оператора и осуществляет выявление, локализацию и классификацию критичности дефектов с учетом иерархической структуры электроэнергетических объектов. Описаны основные функции компонентов, выполняющиеся на разных иерархических уровнях этой системы. Описаны ключевые функции и комплекс программных средств опытного образца программного комплекса помощника диспетчера по регулированию уровней напряжения в узлах объединенной энергосистемы с использованием регулировочных системных элементов. Библ. 17, рис. 3.
Ключевые слова: электрическая цепь с параметрической нагрузкой, электромагнитное поле пространственного контура с током, надежность электроэнергетического оборудования, советчик диспетчера.

INVESTIGATION OF ELECTROMAGNETIC PROCESSES IN THE PARTS OF ELECTRIC POWER EQUIPMENT AND ITS USE FOR IMPROVING OF THE EQUIPMENT RELIABILITY

Theoretical approaches of creation of modern mathematical models, methods, algorithms and hardware aimed at improving the safety and reliability of an electric power equipment are considered. To further improve the efficiency of the analysis and optimization of transient electromagnetic processes in parametric circuits, it was demonstrated that the exact solution exists for the differential equation which describes the transition process in a series RLC-circuit for the case when parametric dependence of the resistance is represented by a sum of exponentials. An exact analytical solution is received for the electromagnetic field calculation problem of the spatial current loop located above the flat surface of the conductive body with a strong skin effect. It is shown that in the general case for the initial contour of the spatial configuration the sources of electromagnetic fields, in addition to the loop current and surface current, are also electrical charges, the surface density of which is determined by the component of the vector potential which is normal to the boundary of the initial contour. The general structure of a multilevel system of technical diagnostics and status monitoring of electrical machines is described. The peculiarity of this system is its compliance to “smart grid” requirements. The system provides the measurement and transmission of diagnostic information without the need for the operator and provides detection, classification and localization of critical defects while accounting for the hierarchical structure of electric power facilities. The main functions of the system components are described, which are performed on different hierarchical levels of the system. The key features and software for prototype of dispatcher advisor system are described. The advisor system will help dispatcher in regulation of the voltage levels at the nodes of the interconnected power system with usage of adjustment elements. References 17, figures 3.
Key words: electrical circuit with a parametric load, electromagnetic field of a spatial current loop, reliability of electric power equipment, dispatcher advisor.