Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Ермаков Владимир Филиппович
МЕТОДЫ, МОДЕЛИ И УСТРОЙСТВА
СТАТИСТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Специальность 05.14.02 Ц Электростанции и электроэнергетические системы
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени доктора технических наук
НОВОЧЕРКАССК 2009
Работа выполнена на кафедре "Электроснабжение промышленных
предприятий и городов" ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный
технический университет" (Новочеркасский политехнический институт)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Ксенз Николай Васильевич,
доктор технических наук, профессор
Салтыков Валентин Михайлович,
доктор технических наук, профессор
Тропин Владимир Валентинович,
Ведущая организация: ОАО Всероссийский научно-исследовательский институт
электроэнергетики (ВНИИЭ)
Защита диссертации состоится "25" декабря 2009 г. в 10 часов в 107 ауд. главного корпуса на заседании диссертационного Совета Да212.304.01 Южно-Российского государственного технического университета по адресу:
346428, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Российского государственного технического университета.
Автореферат разослан " " 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного Совета
Да212.304.01,
доктор технических наук, доцент Колпахчьян П.Г.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Экспериментальные исследования показывают, что требования ГОСТ 13109-97 на качество электроэнергии часто не выполняются. Это приводит к перерасходу электроэнергии на 10-15% и материальному ущербу из-за отказов электрооборудования (ЭО).
В связи с несовершенством существующих методов расчета электрических нагрузок реальная загрузка трансформаторов на предприятиях составляет всего 25аЦа30а%, что приводит к неоправданному перерасходу стали и обмоточных материалов.
Наибольшие сложности возникают при исследовании резкопеременных про-цессов изменения напряжения сети и тока (мощности) нагрузки. Случайный харак-тер указанных величин требует применения статистических методов и использова-ния специализированной аппаратуры для автоматизации исследований. Однако существующие методы и средства определения параметров резкопеременных процессов недостаточно точны и оперативны.
Требования к повышению качества электроэнергии обусловлены распростра-нением сложного электронного оборудования, АСУ ТП, роботов, вычислительной техники, станков с числовым программным управлением, чувствительных к изме-нениям напряжения питающих сетей. Внедрение в производство мощных прокат-ных станов, дуговых сталеплавильных печей большой мощности, прессов, свароч-ных машин и другой резкопеременной нагрузки существенно ухудшает качество электроэнергии.
Организация совместной работы указанных электроприемников (ЭП) требует оперативного контроля показателей качества электроэнергии (ПКЭ) и исследо-вании их влияния на работу сетей и ЭО с целью выбора наиболее эффективных мероприятий по регулированию напряжения.
В связи с изложенным является актуальным решение двух проблем: создания методов и средств оперативного контроля ПКЭ, а также оценки влияния резкопеременных ПКЭ на ЭО.
Из-за несовершенства существующих методов расчета электрических нагру-зок силовые трансформаторы, кабели и другие токоведущие элементы (ТЭ) систем электроснабжения (СЭС) выбираются со значительным запасом. Повышение за-грузки трансформаторов всего на 1% в масштабах страны позволило бы отказаться от продукции целого трансформаторного завода, а эффект от такого мероприятия составил бы сотни миллионов рублей.
Существующая методика получения экспериментальных данных об электрических нагрузках и их обработки устарели; эти данные также приводят к завышению расчетной нагрузки. Поэтому актуальной является проблема как накопления новой информации о параметрах электрической нагрузки, так и проведения обследования нагрузок по новой методологии.
Эффективное исследование случайных процессов изменения различных фи-зических величин в СЭС возможно с применением методов моделирования, кото-рые начали развиваться в энергетике в конце сороковых годов. Применение теории моделирования позволяет решать задачи исследования процессов изменения пара-метров режимов в СЭС путем построения систем автоматизированного проектиро-вания (САПР), автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) и испытания и контроля объектов (АСКИО). Такой подход при решении обычно позволяяет существенно снизить трудозатраты и время получения нужных резуль-татов, а в некоторых случаях оказывается единственно возможным.
Поэтому решение проблемы моделирования в реальном масштабе времени резкопеременных процессов изменения тока, мощности нагрузки, напряжения сети приобретает особую актуальность.
Актуальность диссертационной работы также подтверждается уровнем научно-исследовательских работ (НИР), выполненных по теме диссертационной работы в соответствии с планом экономического и социального развития РСФСР на 1982 г., утвержденным Постановлением СМ РСФСР № 606 от 9.11.81 г., планом комплекс-ной научно-технической программы (КНТП) ГКНТ СМ СССР ОЦ.003 (этап И2 за-дания 03 подпрограммы 0.01.13.Ц), утвержденным Постановлением ГКНТ Госпла-на СССР № 473/249 от 12.12.80 г., планом КНТП Госстандарта СССР 1012.02.86 (задания 01.01.08 и 01.01.09 раздела 01), утвержденным Постановлением Госстан-дарта СССР № 147 от 28.11.85 г., отраслевыми планами НИР Минэнерго СССР на 1982 год (позиция 13/02069) и 1984 г. (позиция 36/02117), планом КНТП Минвуза СССР Потери энергии и их компенсация, утвержденным приказом Минвуза СССР № 443 от 28.04.80 г., планом региональной КНТП Дон на 1997 - 2000 гг. (Развитие народного хозяйства Ростовской области вузовской наукой).
Работа выполнялась в соответствии с планом НИР ЮРГТУ (НПИ) как раздел научного направления Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов и повышение эффективности работы электроэнергетических систем, утвержденного Минвузом РСФСР 22.04.86 г., в рамках раздела Теория вероятностей и математическая статистика перечня № 2727п-П8 в области приоритетных направлений фундаментальных исследований, а также раздела Системы математического моделирования перечня № 2728п-П8 в области критических технологий федерального уровня, утвержденного Правительственной комиссией по научно-технической политике России 21 июля 1996 г.
Значительный вклад в обоснование актуальности, постановку и решение ряда задач развиваемого автором научного направления внесли такие ученые как Азарь-еваД.И., АстаховаВ.И., БарканаЯ.Д., Бахвалов Ю.А., БобневаМ.П., БрагинаС.М., БудзкоаИ.А., Бусленко Н.П., ВагинаГ.Я., ВениковаВ.А., ВолобринскийаС.Д., Гладкий В.С., ГнеденкоаБ.В., ГурвичаИ.С., Гутенмахер Л.И., ДенисенкоаН.А., Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Иванов В.С., КажданаА.Э., Каялов Г.М., КонстантиноваБ.А., КудринаБ.И., КуренныйаЭ.Г., МаркушевичаН.С., МирскийаГ.Я., МузыченкоаА.Д., НикифоровааВ.Н., ОкунцоваЕ.И., ПуховаГ.Е., СазыкинаВ.Г., СалтыковаВ.М., Солдат-кинааЛ.А., СтепановаВ.П., ТропинаВ.В., ФокинаЮ.А., ЦветковаЭ.И., Четвериков В.Н., ШидловскийаА.К. и другие, зарубежные авторы AilleretаP., AroаMartti, BigiаS., DzierzanowskiаW., FenalioаP.I., GaussensаP., GlimnаA.E., Htnen Mauri, KendallаP.Y., KimuraаH., LannerаV., MartzlofаF.D., Meynaud, MissenаL.G.,SennаP., TendonаM.L., TorsekeаP.E., Van Ness J.E., WatsonаJ.F., Wehrli Berhard, ZinguziаT. и другие.
Автором продолжена работа в области разработки методов моделирования и статистического исследования случайных процессов изменения напряжения, тока и мощности в электрических сетях, причем в рамках темы диссертации решено 5 взаимосвязанных проблем.
Цель работы. Разработка методов моделирования и статистического иссле-дования случайных процессов изменения напряжения, тока и мощности в электри-ческих сетях СЭС, позволяющих повысить точность выводов при исследовании резкопеременных процессов и осуществить наиболее обоснованный выбор мероприятий по оптимизации качества электроэнергии для снижения ее расхода и повышения надежности работы ЭО, а также повысить загрузку трансформаторов и токоведущих элементов.
В диссертации рассмотрены и решены следующие взаимосвязанные проблемы:
- проблема автоматизированного контроля ПКЭ;
-апроблема накопления информации о параметрах электрической нагрузки (ПЭН);
-апроблема обобщенной оценки влияния резкопеременных изменений напряжения на режимы работы и параметры ЭО;
- проблема определения расчетной мощности резкопеременной нагрузки;
- проблема моделирования резкопеременных изменений напряжения, тока и мощности нагрузки в электрических сетях переменного и постоянного тока.
На защиту выносятся:
- методика классификации вероятностных распределений различных ПКЭ и ПЭН, которые необходимо измерять при контроле качества электроэнергии и исследованиях электрической нагрузки;
- методы автоматизированного контроля ПКЭ и ПЭН;
- методы обобщенной оценки влияния на различное ЭО колебаний напря-жения по их размаху и длительности, а также выбросов и провалов напряжения по их площади и длительности;
- метод определения срока службы ЭО по начальным вероятностным моментам соответствующего порядка напряжения сети или тока нагрузки;
- аналитический и аппаратный методы определения расчетной мощности (тока) нагрузки с учетом инерционности процесса нагрева и нелинейности параметров токоведущих элементов систем электроснабжения;
- метод многомерного статистического анализа нестационарной мощности нагрузки;
- метод моделирования случайных процессов с заданным двумерным зако-ном распределения ординаты и производной;
- метод формирования случайных равномерно распределенных двоичных чисел;
- обобщенные блок-схемы одномерных, условных и многомерных статис-тических анализаторов случайных процессов, а также устройств для аналогового и физического моделирования детерминированных и случайных процессов измене-ния напряжения, тока и мощности в сетях переменного и постоянного тока;
- комплекс устройств для моделирования и статистического анализа случай-ных процессов в электрических сетях, разработанных на базе предложенных блок-схем;
- датчики равномерно распределенных случайных двоичных чисел.
Область и объект исследований. Предметом исследований являются про-цессы изменения напряжения, тока и мощности в электрических сетях СЭС и параметры ЭО.
Методы исследований. При выполнении работы использовались методы теории вероятностей и математической статистики, аппаратурного исследования случайных процессов, математического анализа, векторной алгебры, теории конеч-ных элементов, теории планирования эксперимента, широко применялись эвристи-ческие методы синтеза микроэлектронных и гибридных устройств для моделиро-вания и статистического анализа случайных процессов в электрических сетях.
Научная новизна работы. В работе предложены:
а) методы: автоматизированного контроля ПКЭ; многомерного исследования электрических нагрузок; оценки влияния на ЭО колебаний напряжения по их раз-маху и длительности, а также выбросов и провалов напряжения по их площади и длительности; определения срока службы ЭО по начальным вероятностным момен-там соответствующего порядка напряжения сети или тока нагрузки; определения расчетной мощности (тока) нагрузки с учетом инерционности процесса нагрева и нелинейности параметров токоведущих элементов СЭС; многомерного статисти-ческого анализа нестационарной мощности нагрузки; моделирования случайных процессов; формирования случайных равномерно распределенных двоичных чисел;
б) алгоритмы получения эмпирических функций распределения ПКЭ; прове-дения многоуровневого статистического анализа площади и длительности выбро-сов и провалов напряжения; многомерного статистического анализа мощности на-грузки, усредненной на различных интервалах; разделения и многомерного статис-тического анализа стационарной и нестационарной составляющих мощности нагрузки; моделирования детерминированных и случайных процессов изменения напряжения в сети переменного тока: прямоугольных, ступенчатых, треугольных и трапециевидных изменений с варьируемыми амплитудой, крутизной, длитель-ностью возмущений и пауз между ними; получения физических моделей процессов изменения полной мощности (тока) нагрузки индивидуальных и групповых ЭП;
в) обобщенные блок-схемы одномерных, условных и многомерных статис-тических анализаторов случайных процессов, а также устройств для аналогового и физического моделирования детерминированных и случайных процессов изме-нения напряжения, тока и мощности в сетях переменного и постоянного тока;
Практическая полезность. На основе проведенных теоретических исследо-ваний для реализации предложенных методов созданы:
а) комплекс приборов для автоматизированного контроля ПКЭ: статисти-ческие анализаторы отклонений напряжения АОН, колебаний напряжения АКОН, коэффициента несимметрии АКН, длительности провалов напряжения АДПН, отклонений частоты АОЧ, колебаний частоты и фазы АКЧФ, параллельный статис-тический анализатор отклонений и колебаний напряжения АОКН-П; анализаторы позволяют автоматически получать гистограммы и функции распределения (ФР) измеряемых ПКЭ и предназначены для контроля соответствия качества электро-энергии в сетях промышленных предприятий и энергосистем нормативам ГОСТ 13109-97; применение приборов существенно снижает трудоемкость контроля ПКЭ, повышает его оперативность, точность, позволяет снизить потери электро-энергии в сетях и повысить надежность работы электрооборудования СЭС;
б) многомерный статистический анализатор усредненной мощности на-грузки АМН-МУ, предназначенный для получения семейств ФР усредненной на различных интервалах мощности нагрузки; его применение позволяет в результате обследования электрических нагрузок уточнить значения коэффициента максиму-ма, учитывая различный сглаживающий эффект процесса нагрева выбираемых токопроводов в зависимости от их сечения, а также определить фактический коэф-фициент загрузки токоведущих элементов, установленных в действующих СЭС;
в) устройства для моделирования резкопеременных процессов изменения на-пряжения и полной мощности (тока) в сетях переменного и постоянного тока; мощ-ные имитаторы перерывов питающего напряжения, циклических выбросов и прова-лов напряжения с заданными параметрами, выбросов, провалов и колебаний напря-жения с монотонно изменяющимися параметрами; прецизионные имитаторы для поверки статистических анализаторов колебаний, выбросов и провалов напряже-ния, а также колебаний частоты и фазы; аналоговые и гибридные моделирующие устройства, используемые в составе САПР и АСНИ, позволяют решить ряд проект-ных и научно-исследовательских задач СЭС, мощные имитаторы используются для исследования влияния изменений напряжения сети на ЭО, прецизионные имитато-ры предназначены для метрологического обеспечения анализаторов АКОН, АДПН, АКЧФ, средства поверки которых серийно не выпускаются.
Всего для практического использования по теме работы разработано 40аустройств различного назначения.
Внедрение. По выполненным под руководством автора 10 хоздоговорам в эксплуатацию ОАО "Ростовэнерго", ПО "Атоммаш", "Ростсельмаш", "Каменский машзавод", и других промышленных предприятий внедрено 9 комплексов приборов для контроля качества электроэнергии, отдельных приборов комплекса и ряд других устройств. Всего в производство внедрено 14 изобретений с суммарным экономическим эффектом по данным ЦСУ СССР -1,4 млн. руб. (в ценах 1990 года).
Авторское свидетельство № 455489 в 1978 году внедрено по отрасли в серийное производство п/я А-3283. Частотомер промышленного напряжения Ч3-90 производится серийно Хозрасчетным центром Интеграл; сертификат соответст-вия выдан Российской Академией наук.
С 1994 г. по 2008 г. по данным Роспатента РФ использовано 33 изобретения.
Результаты диссертации внедрены в проектную практику ОАО ВНИПИ Тяжпромэлектропроект, а также нашли применение в учебном процессе Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского поли-технического института) при разработке и совершенствовании лекционных курсов "Качество электроэнергии в промышленных сетях" и "Вероятностно-статистичес-кие методы в электроэнергетике" и при создании учебных лабораторий с аналогич-ными названиями. В учебный процесс кафедры "Электроснабжение промышлен-ных предприятий и городов" ЮРГТУ (НПИ) внедрено 11 изобретений автора.
Апробация. Результаты работы прошли апробацию на научно-технических конференциях (НТК), ВДНХ, ВВЦ, в конкурсах научных работ:
а) докладывались и обсуждались на 76 НТК, симпозиумах и семинарах (всего опубликовано 117 докладов), в том числе на 17 международных, 35 всесоюзных, 3 республиканских, 7 региональных, 3 областных и 11 внутривузовских: Между-народных НТК "Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики", Новочеркасск, ЮРГТУ, 2000, 2001, 2002, 2006, 2008 гг.; "Моделирование. Теория, методы и средства", Новочеркасск, ЮРГТУ, 2001, 2002, 2008, 2009 гг.; "Совре-менные энергетические системы и комплексы и управление ими", Новочеркасск, ЮРГТУ, 2001, 2002, 2003, 2006, 2008, 2009 гг.; "Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах", Новочеркасск, ЮРГТУ, 2001, 2008 г.; "Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проекти-рование и схемотехника, теория и вопросы применения", Новочеркасск, ЮРГТУ, 2005 г.; Энергосбережение, энергетическое оборудование и системы технической диагностики, Ростов на-Дону, В - ВертоЭкспо, 2008; Релейная защита и автоматика энергосистем, Москва, ВВЦ, 2008; III Всесоюзном симпозиуме "Проб-лемы создания пре-образователей формы информации", Киев, институт кибернети-ки АН УССР, 1976 г.; Всесоюзных научных семинарах "Кибернетика электричес-ких систем", Москва, МЭИ, 1976, 1981, 1987, 1988 гг.; "Кибернетика электрических систем: Электроснабжение промышленных предприятий", Гомель, ГПИ, 1991 г.; Донецк, ДПИ, 1983 г.; Ростов-на-Дону, РИИЖТ, 1973 г.; Киев, КПИ, 1982 г.; Новочеркасск, НПИ, 1980, 1981,1984, 1987,1988, 1992,1993, 1995,1996, 1998, 2000, 2002 гг.; на Всесоюзных НТК и семинарах, проводимых в Москве МДНТП: "Новая техника в электроснабжении и электрооборудовании промышленных предприятий 1975 г.; "Новые электронные приборы и устройства", 1976, 1982 гг.; "Качество электрической энергии в сетях промышленных предприятий и меропрятия по его обеспечению", 1977 г.; "Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в промышленности", 1981 г.; "Электрические нагрузки и электропотребление в новых условиях хозяйствования", 1989 г.; Всесоюзных НТК "Моделирование электро-энергетических систем", Баку, Азинефтехим, 1982 г.; Рига, ФЭИ АН Лат. ССР, 1987 г.; "Бенардосовские чтения", Иваново, ИЭИ, 1985, 1992 гг.; "Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотреб-ления промышленных предприятий", Челябинск, УДНТП, 1984, 1991 гг.; "Эффек-тивность и качество электро-снабжения промышленных предприятий", Жданов, ЖдМИ, 1983 г.; "Электробезопасность и надежность эксплуатации электрообору-дования", КалининградЦСветлогорск, фирма "Балтик легис интернешнл", 1991 г.; Республиканских НТК "Методы и средства повышения качества электрической энергии", Киев, ИЭД АН УССР, 1976 г.; "Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике", Иваново, ИЭИ, 1991 г.; Всероссийских семинарах "Пути повышения надежности электроснабжения потребителей", Москва, ОРГРЭС, 1996 г. и других НТК;
б) демонстрировались на Международных выставках "Метрология-86", Москва, 1986 г.; "Телеком-87", Женева, 1987 г.; ВДНХ СССР, Москва, 1981-1983, 1985, 1986, 1990, 1991 гг.; ВВ - РФ, Москва, 1993 - 1996 гг.;
в) представлялись на Всесоюзные конкурсы научных работ, проводимые Центральным правлением НТОЭ и ЭП, Ленинград, 1981, 1985 гг.
По результатам апробации и внедрения работы автор награжден серебряной и 2 бронзовыми медалями ВДНХ СССР, 3 медалями "Лауреат ВВЦ" РФ, стал лауреатом I и III премий Центрального правления НТОЭ и ЭП, в 1986 г. ему присвоено звание заслуженного изобретателя РСФСР.
Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 1 научной монографии, 37 статьях в ведущих рецензируемых научных журналах и 38 патентах на изобретения.
Всего по теме опубликовано 267 работ, создано 145 изобретений, защищенных авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ; 94 работы выполнены само-стоятельно и опубликованы без соавторов; выпущено 10 отчетов о НИР; подано 10 заявок на выдачу патента на изобретение, в которых представлены группами 40 изобретений.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четы-рех глав и списка литературы, приложений. Объем работы - 385 страниц, включая 93 рисунка и 8 таблиц. Список литературы содержит 581 наименование.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении и предисловии обоснована актуальность работы, дана ее общая характеристика, сформулированы цели и задачи.
Блок-схема рассмотренных в диссертации проблем, разработанный методологический и аппаратный инструментарий приводятся на рис.1.
Рис. 1
В первом разделе работы приводится описание и анализ методов и средств автоматизированного эксплуатационного контроля ПКЭ.
Методическими указаниями Минэнерго СССР РД 153-34.0-15.501-00 по контролю и анализу качества электрической энергии, а также в соответствии с требованиям ГОСТ 13109-97, рекомендуется выполнение статистического анализа контролируемых ПКЭ.
Первым прибором, пригодным для решения этой задачи, был выпускавшийся Рижским опытным заводом ПО "Союзэнергоавтоматика" с 1971 г. статистический анализатор качества напряжения САКН, позволяющий получать гистограмму отклонений напряжения. Недостатками анализатора САКН были значительная погрешность, низкая надежность, большой вес, ограниченное число и малая емкость канальных счетчиков, сложность подготовки и неудобство в эксплуатации.
Выпускаемые Житомирским ПО "Электроизмеритель" с 1987 г. измерители отклонений 43203, несимметрии 43204 и несинусоидальности 43250 напряжения в сочетании с измерителем статистических характеристик 43401 позволяли получать статистические распределения ПКЭ. Недостатками этих приборов являлись боль-шие размеры, вес, стоимость, что было связано с их многомодульным исполнением. Приборы 43203 и 43204 за счет применения аналоговых активно-емкостных фильтров симметричных составляющих имели значительную погрешность, возникавшую при отклонении и колебании частоты контролируемого напряжения.
На основании анализа нормативов ГОСТ 13109-97, рекомендаций Методи-ческих указаний РД 153-34.0-15.501-00, а также систематизации сведений о влия-нии ПКЭ на различные ЭП, в диссертации предложена следующая классификация вероятностных распределений различных ПКЭ, которые необходимо измерять при контроле качества электроэнергии:
1) плотность распределения вероятностей f(x) (где x - обобщенное обозна-чение различных ПКЭ), описывающую случайные отклонения напряжения δUу и
частоты Δf (рис.2, где xд1, xд2 - допустимые пределы ПКЭ, Рнд1, Рнд2 - вероятность
выхода ПКЭ за допустимые пределы);
2) дополнительные функции распределения вероятностей F1(x) (где F1= 1 - F, F - основная ФР), где в качестве переменной x могут выступать: уровень фликера P; коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU; коэффициент n-ной гармонической составляющей КU(n); коэффициенты обратной К2U и нулевой К2U последовательности напряжений (рис.3, где F1д = P(x > xд) - интегральная вероятность выхода ПКЭ за допустимый предел xд; x ={ P; КU; КU(n); К2U; К2U}); в
данном случае функция F1(x) является характеристикой непрерывных случайных процессов;
3) дополнительные функции распределения вероятностей F1(x) колебаний частоты δf, длительности выбросов Δtв и провалов Δtп напряжения, являющиеся ха-
рактеристиками импульсных случайных процессов; по измеренной ФР может быть получена зависимость значений ПКЭ от средней частоты превышения fд уровней
анализа, которой удобнее пользоваться на практике (рис.4, где fд - средняя частота
превышения допустимого значения ПКЭ xд, полученная по экспериментальной за-висимости 1; x = {δf; Δtв; Δtп}).
Рис. 2 Рис. 3
Поскольку по ГОСТ 13109-97 интервал между соседними колебаниями на-пряжения должен быть больше 30 мс (иначе два соседних колебания рассматрива-ются как одно), то при контроле колебаний напряжения необходимо измерять:
4) условную дополнительную функцию распределения размаха колебаний напряжения F1(δUt)|Δti,i+1 > 30 мс, являющуюся характеристикой импульсного случай-
ного процесса колебаний напряжения; для оценки используется зависимость размахов колебаний напряжения δUt от их средней частоты превышения f уровней анализа, получаемая из измеренной условной ФР (рис.4, где 2 - зависимость допустимых размахов колебаний напряжения от их частоты по ГОСТ 13109-97).
Исследования Вагина Г.Я. и Гурвича И.С. показали, что размахи колебаний, выбросы и провалы напряжения различной длительности, а также площади по-разному влияют на сварочные установки и качество электросварки, ЭВМ, системы управления тиристорными преобразователями и другие ЭП. В связи с этим целесо-образно выделить пятую группу вероятностных характеристик ПКЭ, которые следует измерять:
5) двумерную дополнительную функцию распределения вероятностей (ДФР) F1(x, y) (где x, y - обобщенные обозначения двух параметров ПКЭ: x = {δUt; Uав; Uап}; y = {tк; Δtв; Δtп}), например, размаха δUt и длительности tк колебаний напря-жения, длительности выбросов Δtв и провалов Δtп напряжения; площади выбросов Sв и провалов Sп напряжения, за различные уровни анализа Uа; в данном случае ДФР) F1(x, y) является характеристикой импульсных случайных процессов (рис.5).
Учитывая, что эксплуатационный контроль качества электроэнергии может производиться в электрических сетях с различным характером производства, в которых в общем случае ПКЭ могут подчиняться различным законам распреде-ления, для получения перечисленных выше плотности распределения вероятностей и функций распределения вероятностей ПКЭ наиболее целесообразно применять универсальный способ их определения: из эмпирических распределений - гисто-граммы и дискретной ФР.
Для получения гистограмм и одномерных дискретных ФР ПКЭ предлагается обобщенная блок-схема статистических анализаторов качества электроэнергии, изображенная на рис.6, дискретных ДФР ПКЭ - на рис.7.
x | y |
Ut | tк |
tв | Uав |
tп | Uап |
Sв | Uав |
Sп | Uап |
Рис. 4 Рис. 5
Блок-схема, изображенная на рис.6, реализует следующий алгоритм.
Исследуемое переменное напряжение сети u(t) преобразуется входным пре-образователем (ВП) в постоянное напряжение, пропорциональное действующему значению контролируемого напряжения U(t). Блок выделения (БВ) показателя качества электроэнергии непрерывно выделяет контролируемый ПКЭ x(t), который с помощью квантователя (К) подвергается равномерному амплитудному кванто-ванию и превращается им в последовательность дискретных случайных величин X(t). Значение числа X определяет номер канала блока памяти (БП); в каждом из каналов БП накапливаются статистики контролируемого ПКЭ, соответствующие определенному разряду измеряемых статистических распределений, всего в БП накапливается статистический ряд из I элементов (по числу разрядов измеряемых гистограмм и ФР).
Рис. 6
Блоком управления (БУ) осуществляется синхронизация работы всех блоков схемы, а также производится выборка; причем при исследовании непрерывных слу-чайных процессов изменения ПКЭ интервал выборки задается постоянным ΔTа=аT0, а при исследовании импульсных случайных процессов изменения ПКЭ выборка формируется через произвольные интервалы времени ΔT самим анализируемым процессом - в моменты появления, прохождения или окончания импульсного ПКЭ (колебания напряжения и частоты, выброса и провала напряжения).
После окончания времени Tа статистического анализа (которое может быть равным часу, смене, суткам, неделе) по данным БП формируются гистограммы и дискретные ФР контролируемых ПКЭ. По дискретным статистическим распреде-лениям, используя известные методы аппроксимации опытных распределений теоретическими (по критериям Колмогорова, 2 и др.), получают вероятностные распределения ПКЭ, изображенные на рис. 2 - 4.
Блок-схема, изображенная на рис.7, работает по следующему алгоритму.
Рис. 7
Исследуемое переменное напряжение u(t) преобразуется ВП в постоянное U(t). Напряжение U(t) преобразуется равномерным квантователем К1 в величину Y(t), пропорциональную одной из характеристик измеряемого распределения ПКЭ (например, уровням анализа U). Совокупность элементов БВ ПКЭ и К2 (равномер-ный квантователь) формирует величину X(t), пропорциональную другой характе-ристике исследуемого распределения (например, длительности выбросов Δtв за различные уровни анализа). Совокупность чисел X и Y определяет конкретные каналы БП, в которых накапливаются статистики при очередной выборке ПКЭ. Блок памяти БП содержит матрицу каналов из K х I элементов, по содержимому которых после окончания статистического анализа строятся дискретные ДФР контролируемых ПКЭ. По дискретным статистическим распределениям путем аппроксимации получаются вероятностные распределения, изображенные на рис.5.
На базе предложенных обобщенных блок-схем, используя методы теории аппаратурного исследования случайных процессов, разработанной Мирским Г.Я., и эвристические методы, для контроля качества электроэнергии были разработаны: статистические анализаторы отклонений напряжения АОН, колебаний напряжения АКОН, отклонений частоты АОЧ, колебаний частоты и фазы АКЧФ, коэффициента несимметрии АКН, параллельный статистический анализатор отклонений и колеба-ний напряжения АОКН-П; статистический анализатор размаха и длительности колебаний напряжения АКОН-РД; многоуровневые статистические анализаторы длительности выбросов и провалов напряжения АВПН-МД, а также площади выбросов и провалов напряжения АВПН-МП за различные уровни анализа.
Анализаторы позволяют автоматически получать гистограммы установив- шихся отклонений напряжения δUу, отклонений частоты Δf, одномерные функции
распределения коэффициента обратной К2U последовательности, колебаний часто-ты δf и фазы δφ, условную ФР размахов колебаний напряжения δUt, двумерные функции распределения размаха δUt и длительности tк колебаний напряжения, уровня U и длительности Δt выбросов и провалов напряжения, а также уровня U и площади S выбросов и провалов напряжения. Приборы предназначены для конт-роля соответствия качества электроэнергии в сетях промышленных предприятий и энергосистем нормативам ГОСТ 13109-97, оценки влияния ПКЭ на ЭО, выбора мероприятий по регулированию напряжения; их применение существенно снижает трудоемкость контроля ПКЭ, повышает его оперативность и точность. Анализато-ры изготовлены на микроэлектронной элементной основе в портативном исполне-нии, имеют малые размеры и массу. Погрешность не превышает 2 %; погрешность АОЧ равна а0,001 Гц (0,002 %). Анализатор АОКН-П позволяет одновременно контролировать два ПКЭ - отклонения и колебания напряжения.
В таблице приведены примеры экспериментального исследования ПКЭ с помощью разработанных приборов.
Таблица - Примеры экспериментального исследования ПКЭ в действующих СЭС
| Гистограмма отклонений напряжения U (%) - прибор АОН - Каменский машзавод - п/ст № 12 - 11 ноября 1990 года | lgf Зависимость размахов изменений напряжения Ut (%) в функции от средней частоты - прибор АКОН - общежитие № 8 НПИ (г.аНовочеркасск) - п/ст № 5 - 9 ноября 1987 года |
f, Гц Гистограмма отклонений частоты - прибор АОЧ - РДУа(г.аРостов-на-Дону) - 28 января 2002 года | Двумерная функция распределения уровня Uа и длительности tп провалов напряжения Цаприбор АВПН-МД - Новочеркасский станкостроительный завод - 19 - 20 мая 1992 года |
На основании предложенной в диссертации методологии (методики класси-фикации и обобщенных блок-схем статистических анализаторов ПКЭ) рядом организаций выполнены разработки последних лет (Ресурс-UF, Эрис-КЭ.02, Парма РК6.05, ОМСК, ППКЭ-1-50 и др.), представляющие собой измерители и регистра-торы ПКЭ. Для статистической обработки информации в них предусмотрено подключение к ПЭВМ через последовательный порт. Это позволяет существенно улучшить сервис и увеличить объем информации о ПКЭ.
Во втором разделе предлагаются методы и средства автоматизированного исследования ПЭН.
В соответствии с Методическими указаниями по обследованию электричес-ких нагрузок промышленных предприятий ЦЕНТОЭП, разработанными под руко-водством Каялова Г.М. и утвержденными в 1964 г., предписывается проводить исследования электрических нагрузок, используя счетчики активной и реактивной энергии с фиксацией их показаний через 30 минут. После обработки результатов измерений строится упорядоченная диаграмма (УД) мощности Р30, усредненной на получасовых интервалах времени, следующих друг за другом. В качестве расчетной принимается максимальная получасовая мощность Рм, полученная из УД.
Как показано в работах Кудрина Б.И., определение расчетной мощности нагрузки о методу упорядоченных диаграмм дает завышенные результаты от 20 до 350 %. Объясняется это тем, что в качестве расчетной принимается максимальная мощность графика нагрузки с нарастающими ординатами. Действительная расчет-ная мощность нагрузки Рд из-за неупорядоченного следования ординат в реальном процессе изменения мощности нагрузки, а также инерционности тепловых процессов в ТЭ СЭС, практически всегда оказывается ниже расчетной мощности Рp, определенной по методу УД. В редких случаях Рp может оказаться заниженной,
поскольку значения усредненной мощности нагрузки Р30 для резкопеременных процессов сильно зависит от того, как расположены на временной оси границы получасовых интервалов усреднения. Второй причиной завышения (возможно, занижения) Рр является тот факт, что токопроводы различного сечения имеют пос-
тоянную нагрева от 2 до 90 минут и поэтому лишь в частном случае для постоянной нагрева τ ≈10 мин можно считать существующий метод точным.
Снижения погрешности определения расчетной мощности можно достигнуть за счет использования метода многомерного экспериментального статистического исследования нагрузки.
На рис.8 приводится блок-схема многомерного статистического анализатора усредненной мощности нагрузки АМН-МУ, реализующего предложенный метод.
Блок-схема на рис. 8 реализует следующий алгоритм.
Датчиком мощности (ДМ), в качестве которого используется счетчик элект-роэнергии с телеметрическим выходом, вырабатываются импульсы, частота f(t) ко-торых пропорциональна текущей мощности P(t) нагрузки. На выходе усреднителя (У) появляется код РΔt, который пропорционален мощности нагрузки, усредненной на небольшом (продолжительностью в несколько секунд) промежуточном интерва-ле усреднения Δt (см. рис.а9). В блоке выделения параметра (БВП) осуществляется выделение исследуемого параметра мощности нагрузки, например, мощности Рт, усредненной на интервале T. Блоком управления-таймером (БУ-Т) осуществляется синхронизация работы всех блоков, а также формируется ряд значений интервала усреднения T. Совокупность чисел Рт и T определяет каналы блока памяти БП, в которых накапливаются статистики при очередной выборке исследуемого парамет-ра, выполняемой через промежуточный интервал усреднения Δt. Блок памяти БП содержит матрицу каналов из KI элементов, по содержимому которых после окон-чания статистического анализа строится дискретная ДФР исследуемого параметра электрической нагрузки, а также определяется среднее значение нагрузки Рc .
Рис.а8
Предложенный метод автоматизированного исследования параметров элект-рической нагрузки состоит в следующем.
Выбирают наиболее загруженную смену и проводят исследование параметров нагрузки одного электроприемника (ЭП) или группы однородных ЭП. С помощью двух многомерных статистических анализаторов усредненной мощности нагрузки АМН-МУ параллельно проводят статистический анализ активной Pтк и реактивной Qтк мощностей нагрузки, усредненных на различных интервалах времени Tк (где ка=а116 - номер интервала усреднения T) длительностью от нескольких минут до нескольких часов.
Рис.а9
После длительного накопления информации и получения репрезентативной выборки по содержимому каналов блока памяти анализаторов определяется сред-нее значение активной Pc и реактивной Qc мощностей нагрузки ЭП, а также стро-ится семейство из "2к" дискретных одномерных ФР мощностей нагрузки Ртк и Qтк. Каждая дискретная ФР аппроксимируется одним из известных методов наиболее близким теоретическим законом распределения (исследования показывают, что электрические нагрузки различных производств подчиняются нормальному, равномерному или релеевскому законам). После этого определяют максимальные значения усредненной мощности нагрузки Рмк и Qмк, которые могут быть превышены с заданной допустимой вероятностью Pдоп (например, Pдоп = 0,05). Затем по известным формулам определяются среднее значение Sc, а также ряд максимальных значений Sмк полной мощности группы ЭП.
По точкам Sмк, используя известные методы аппроксимации (например, метод наименьших квадратов), строят зависимость Sм (Т). Так на рис.10 приведены две зависимости Sм1 и Sм2, соответствующие различным группам ЭП. Зависимостям Sм1 и Sм2 соответствуют различные средние мощности Sc1 > Sc2. По справочным данным определяется зависимость постоянной нагрева τ от номинальной мощности ЭП Рн. Кроме того, в работах Куренного Э.Г. показано, что с приемлемой для выполнения расчетов точностью выполняется соотношение Т 2,25 τ. С учетом этого строим обратные зависимости Sн1(Т) и Sн2(Т), соответствующие различным типам ТЭ СЭС (рис.10). По точкам пересечения зависимости Sн1(Т) и кривых Sм1(Т), Sм2(Т) находят значения расчетной мощности Sp1аиаSp2, соответствующие од-
ному типу ТЭ и разным нагрузкам.
Аналогично могут быть получены значения расчетной мощности нагрузки для ТЭ другого типа.
Коэффициент максимума полной мощности нагрузки одного ЭП или группы однородных ЭП определяют по формуле
Hм = . (1)
После накопления достаточно большого объема экспериментальных данных для определенного производства и определенной группы однородных ЭП могут быть получены значения коэффициента максимума полной мощности нагрузки в виде регрессионных зависимостей Hм(Sс) для ТЭ различных типов (рис.11).
Рис.а10 Рис.а11
При исследовании нестационарной нагрузки используется метод разделения и многомерного статистического анализа стационарной и нестационарной составляющих, а также разработанный многомерный статистический анализатор нестационарной мощности нагрузки АМН-МУН. При этом диапазон интервалов усреднения стационарной составляющей мощности нагрузки задается равным ΔT16ΔT (см. рис.8), а нестационарной - 16ΔT16х16ΔT.
Анализ причин завышения расчетной мощности нагрузки, проведенный Куренным Э.Г. и Шидловским А.К., а также автором, показывает, что в наблю-даемом диапазоне погрешности от -20 до +180 % её основной причиной является неучет инерционности процесса нагрева проводника.
Как показывает практика, моделирование процесса изменения температуры проводника на стадии расчета приводит к необходимости учета ряда ограничений: по типу корреляционной функции, спектру нагрузки и т.ад.
Предложенный автором аналитический метод определения расчетной мощ-ности нагрузки предполагает проведение моделирования и статистического анализа процесса изменения температуры ТЭ на стадии обследования электрических нагрузок, что позволяет снять ряд ограничений, возникающих на стадии расчета, а также повысить его точность.
Расчет выполняется следующим образом.
1) По известной формуле определяют среднее значение полной мощности нагрузки группы ЭП ScΣ
. (2)
2) В том случае, если вся группа состоит из однородных ЭП, то расчетная групповая полная мощность определяется по формуле
Sp = Hм(ScΣ) ScΣ, (3)
где Hм(ScΣ) - значение коэффициента максимума, определяемое по рис.10 для данного типа ЭП в зависимости от суммарной средней мощности.
3) В том случае, если вся группа ЭП является разнородной, то вначале по рис.11 находят соответствующие значения КМ Hм в зависимости от суммарной средней полной мощности нагрузки всех ЭП - Hм1(ScΣ), Hм2(ScΣ), ...
4) Затем определяют расчетную мощность нагрузки по формуле
Sp = Hм1(ScΣ) Sc1+ Hм2(ScΣ) Sc2 + ... + Hмj(ScΣ) Scj , (4)
где Sc1, Sc2,..., Scj - соответственно, суммарные мощности 1-й, 2-й, ..., j-й групп однородных ЭП;
.- суммарная мощность всех групп ЭП.
Формула (4) является приближенной, поскольку в ней не учтено различное направление векторов расчетных мощностей 1-й, 2-й,..., j-й групп однородных ЭП (см. рис. 12), модули которых определяются по формулам:
Sp1 = Hм1(ScΣ) Sc1; Sp2 = Hм2(ScΣ) Sc2; Spj = Hмj(ScΣ) Scj. (5)
В общем случае расчет выполняется по следующей точной формуле (ее целесообразно использовать при размахе значений углов φ для различных групп однородных ЭП более 30; при размахе значений углов φ < 30 погрешность формулы (4) не превышает 4 %)
Sp = Sp1cos(φ1-φ) + Sp2cos(φ2-φ) +...+Spjcos(φj-φ) , (6)
где φ - угол расчетной мощности Sp, определяемый, как средневзвешенный угол по
формуле
. (7)
Рис. 12
Для расчета по формулам (6) и (7) необходимо знать углы φi, соответ-ствующие расчетным мощностям Spi; в случае, когда такой информации нет, можно
выполнять расчет по их средним или номинальным значениям.
Значения мощности Sp, а также угла φ могут быть определены по ортогональ-
ным составляющим Spi по формулам
; (8)
. (9)
Метод не требует учета каких-либо ограничений, для его реализации должны быть лишь накоплены данные о Hм(Sс) для различных производств и ЭП.
При известных графиках нагрузки ЭП для определения расчетной мощности в работе предложено использовать аппаратный метод и реализующий его автомат для выбора ТЭ СЭС по нагреву, который работает следующим образом.
Устройством, входящим в автомат, моделируется процесс изменения суммар-ного полного тока I(t) группы ЭП. С помощью набора инерционных звеньев с различными постоянными времени τi и коэффициентами усиления КУi процесс изменения тока нагрузки I(t) преобразуется в процесс изменения температуры ϑ нагрева ТЭ. Автомат методом конечных разностей реализует решение нелинейного дифференциального уравнения нагрева, учитывающего зависимость постоянной нагрева τ и сопротивления тоководущих элементов R от температуры ϑ:
, (10)
где ;
KR(ϑ) = 1 + α(ϑ - ϑн);
α - температурный коэффициент сопротивления ТЭ;
ϑн - длительно допустимая температура ТЭ;
Iн - номинальный ток i-того ТЭ.
При запуске автомата моделируемый процесс изменения тока нагрузки I(t) поочередно пропускается через инерционные звенья с различными постоянными времени τi до получения решения.
Поскольку моделирование может выполняться ускоренно в режиме сжатия времени, то выбор соответствующего ТЭ СЭС осуществляется за несколько секунд.
Третий раздел посвящен разработке и аппаратной реализации методов моделирования процессов изменения напряжения, тока, мощности в СЭС.
Предложенные методы моделирования процессов изменения напряжения, то-ка, мощности в СЭС могут быть использованы для решения основных поставлен-ных задач: моделирования электрических нагрузок и процесса изменения темпера-туры токопроводов с целью выбора по нагреву элементов СЭС на стадии проекти-рования; моделирования искажений напряжения сети с целью исследования влия-ния качества электроэнергии на параметры ЭО, а также с целью поверки приборов для контроля ПКЭ и т.д. В зависимости от решаемой задачи могут использоваться методы детерминированного или вероятностного моделирования процессов.
Методы цифрового моделирования имеют недостатки: 1) параметры процес-сов, протекающих в реальной СЭС параллельно во времени, на ЦВМ рассчитыва-ются последовательно; 2) из-за взаимного влияния процессов друг на друга с целью достижения необходимой точности моделирования приходится прибегать к ряду итераций. В результате, несмотря на высокое быстродействие ЦВМ, время расчета каждой ординаты процесса столь сильно возрастает, что моделирование в реальном масштабе времени оказывается неприемлемым из-за больших затрат времени.
Аналоговое моделирование позволяет существенно повысить быстродейст-вие имитации параллельно протекающих процессов, что дает возможность решить ряд задач в реальном масштабе времени.
Следует, однако, отметить, что при использовании цифрового и аналогового методов моделирования невозможно решение ряда задач, например, задачи поверки статистических анализаторов контроля ПКЭ.
Для решения многих задач удобно использовать физическое моделирование. В работах Азарьева Д.И. и Веникова В.А. широко используется физическое моде-лирование энергетических систем и их элементов (электрических генераторов и двигателей, трансформаторов, линий электропередачи). Актуальным является раз-работка методов и средств физического моделирования процессов в электрических сетях, поскольку известные технические решения имеют узкие функциональные возможности, невысокую точность и ограниченное быстродействие.
Как показано в работах Пухова Г.Е., наиболее перспективным в энергетике является гибридное моделирование, при котором используются принципы цифро-вого, аналогового и физического моделирования. Гибридные вычислительные системы (ГВС) и цифро-аналого-физические комплексы (ЦАФК) имеют широкие функциональные возможности, обеспечивают высокие быстродействие и точность.
Как один из вариантов цифро-аналоговой ГВС в работе описывается обобщенная блок-схема устройств для моделирования процессов изменения напряжения, тока, мощности в СЭС.
Схема на рис.13 содержит следующие блоки. Блок управления БУ, который осуществляет запуск устройства и, если оно имеет циклический режим работы, его остановку. Генератор (Г), в качестве которого может использоваться прецизионный генератор синусоидальных колебаний напряжения, силовая сеть напряжением 220 В частотой 50аГц, в частном случае источник постоянного напряжения. Цифровой блок (БЦ), в качестве которого используется цифровой конечный автомат, постоян-ное запоминающее устройство (ПЗУ), персональная ЭВМ. Цифро-аналоговый пре-образователь (ЦАП), вариантами которого могут выступать: гибридное устройство с использованием цифровых элементов и операционных усилителей; ЦАП в интег-ральном исполнении; ЦАП, весовые разрядные сопротивления которого выбирают-ся достаточно мощными, чтобы обеспечить использование в сети 220 В, и коммути-руются тиристорами. Исполнительным элементом (ИЭ) является трансформатор.
Рис. 13
На базе обобщенной блок-схемы (рис.13) разработаны и реализованы моделирующие устройства, которые условно можно разбить на 5 групп:
1) мощные имитаторы перерывов питающего напряжения, циклических выбросов и провалов напряжения с заданными параметрами, выбросов, провалов и колебаний напряжения с монотонно изменяющимися параметрами (прямоуголь-ных, ступенчатых, треугольных и трапециевидных изменений напряжения с варьи-руемыми амплитудой, крутизной, длительностью возмущений и пауз между ними);
2) прецизионные имитаторы колебаний, выбросов и провалов напряжения, а также колебаний частоты и фазы напряжения;
3) цифро-аналоговое устройство для моделирования напряжения, тока, мощности;
4) устройства для моделирования процессов изменения полной мощности и тока нагрузки в сетях постоянного и переменного тока.
5) имитаторы случайных процессов изменения напряжения в сетях посто-янного и переменного тока.
Мощные имитаторы в составе АСКИО используются для исследования влия-ния изменений напряжения сети на ЭО. Прецизионные имитаторы предназначены для метрологического обеспечения анализаторов АКОН, АВПН, АКЧФ, средства поверки которых серийно не выпускаются. Устройства, относящиеся к третьей и четвертой группам, при использовании их в составе САПР и АСНИ, позволяют решить ряд проектных и научно-исследовательских задач СЭС (например, автоматический выбор токоведущих элементов по нагреву, исследование работы регуляторов реактивной мощности и др.).
Моделирующие устройства работают в следующих режимах:
- однократном - в этом случае при запуске вырабатывается единичное изменение параметра;
- циклическом - в этом случае параметры процессов обычно изменяются монотонно в каждом цикле до заданного максимального значения;
- по любому другому алгоритму, заложенному в ПЗУ, в том числе по случайному закону.
Предложен метод моделирования реализаций случайных процессов по дву-мерной функции распределения уровня и производной ординат, позволяющий учесть в процессе-модели не только статические (как в традиционных методах), но и динамические свойства процесса-оригинала. Для сбора информации о процессе-оригинале разработан и реализован статистический анализатор уровня и производной напряжения. Для обеспечения возможности моделирования случайных процессов предложен метод формирования последовательностей случайных двоичных чисел путем суммирования по модулю два разрядов чисел исходных последовательностей. Разработано несколько вариантов реализующих данный метод датчиков случайных чисел, которые используются в устройствах для моделирования случайных процессов.
При имитации и моделировании процессов в сети переменного тока осущест-вляется модуляция синусоидального напряжения (сетевой или любой другой часто-ты, например, при ускоренном моделировании процессов) по закону, заложенному в БЦ. Процесс модуляции достигается различными методами. В мощных имитато-рах изменений напряжения в качестве исполнительного элемента используются трансформаторы с управляемым коэффициентом трансформации. В прецизионных маломощных имитаторах модуляция входного синусоидального напряжения посто-янной амплитуды осуществляется с помощью стандартного ЦАП, на цифровой вход которого с выхода ПЗУ последовательно подаются коды модуляции. При моделировании полной мощности нагрузки имитация ее ортогональных составляю-щих осуществляется с помощью двух специальных ЦАП, весовые сопротивления двоичных разрядов одного из этих ЦАП имеют активный характер, другого - реактивный.
Четвертый раздел посвящен разработке многомерных методов оценки влияния на электрооборудование резкопеременных изменений напряжения.
Исследования, проведенные Вагиным Г.Я., Гурвичем И.С., Тэндоном М.Л. и другими учеными, показали, что колебания, выбросы и провалы напряжения раз-личной длительности и площади по-разному влияют на ЭО. Поэтому актуальным является продолжение работ в этом направлении с целью выявления спектра ЭО, на которое отрицательно влияют указанные характеристики изменяющегося напряже-ния, а также исследование влияния на параметры ЭО других характеристик напря-жения сети (крутизны изменений напряжения, возмущений напряжения различной формы, амплитуды и т.п.), исследование влияния на ЭП серии возмущений и т. п.
Для проведения таких исследований предложено использовать метод автома-тизированного определения критических значений характеристик резкопеременных изменений напряжения, приводящих к нарушению нормального режима работы единичных ЭП различного типа. Сущность метода заключается в том, что на зажимах исследуемого ЭП (или его физической модели) с помощью мощных имитаторов моделируются возмущения напряжения определенной формы с монотонно изменяющимся значением исследуемой характеристики (амплитуды выброса или провала; размаха колебания; площади и длительности этих изменений напряжения и т.д.) до тех пор, пока не нарушится его работоспособность, после чего процесс моделирования возмущений прекращается, а критическое значение характеристики отображается на цифровом табло имитатора.
Этот метод, являясь методом активного эксперимента, по сравнению с мето-дом пассивного эксперимента (при котором исследования проводятся в действую-щих электрических сетях с пассивным длительным ожиданием требуемых значений характеристик возмущений напряжения) позволяет значительно быстрее накопить необходимую статистику. Метод позволяет исследовать влияние резкопеременных изменений напряжения на ЭП, имеющие пороговую (релейную) чувствительность к этим возмущениям. К таким ЭП относятся устройства релейной защиты и автома-тики, элементы систем управления и т.п. В то же время метод можно использовать и для оценки влияния напряжения сети на интегральные характеристики ЭП (на-пример, срок службы). В этом случаев в цифровой блок имитаторов закладываются алгоритмы циклических или случайных изменений моделируемого напряжения с известными вероятностными характеристиками законов распределения, а испыта-ния, в которых одновременно участвует большое количество ЭП, проводятся достаточно длительное время.
Для оценки влияния на различное ЭО реальных возмущений напряжения действующей электрической сети предлагаются следующие обобщенные методы.
Обобщенный многомерный метод дифференцированной оценки влияния на ЭО колебаний напряжения, имеющих различные размах δUt и длительность tк. Реализация метода предполагает учет следующих особенностей.
1) С помощью статистического анализатора АКОН-РД определяется характе-ристика напряжения контролируемой сети в виде дополнительной ДФР размаха δUt и длительности tк колебаний напряжения F1(δUt, tк).
2) С помощью известных экспериментальных данных, а также, в случае необ-ходимости, с использованием метода автоматизированного определения критичес-ких значений характеристик резкопеременных изменений напряжения, определяет-ся характеристика подключенного к сети ЭО в виде критической длительности размаха tкi для каждой i-той группы ЭО, имеющего одинаковую длительность tкi.
3)аВыполняется совместное рассмотрение характеристик сети и ЭО (рис.14): осуществляется сечение поверхности ДФР F1 плоскостью, перпендикулярной оси 0tк пересекающей ее в точке tкi; в результате определяется условная дополнительная ФР F1i(δUt)|tк>tкi, по которой может оцениваться влияние размахов колебаний напряже-
ния на i-тую группу ЭО. При этом автоматически исключаются из рассмотрения все
размахи колебаний, длительность которых меньше tкi.
Такую операцию повторяют для всех типов ЭО, подключенного к сети.
Рис. 14
Метод назван обобщенным потому, что по одной вероятностной характерис-тике напряжения питающей сети оказывается возможным выполнить оценку влияния колебаний напря-жения различной длительности на весь спектр подключенного к сети ЭО.
В работе также предложен обобщенный многомерный метод дифференцированной оценки влия-ния на ЭО выбросов и провалов напряжения различной площади.
Суть метода состоит в сле-дующем.
1) С помощью многоуровне-вого статистического анализатора АВПН-МП одновременно измеряются две характеристики напряжения питающей сети: дополнительные ДФР площади выбросов Sв и провалов Sп напряжения за различные уровни анализа U - F1 (Sв, U) и F1 (Sп, U).
2) С помощью известных экспериментальных данных и метода автоматизи-рованного определения критических значений характеристик резкопеременных изменений напряжения определяются характеристики подключенного к сети ЭО - критический уровень Uкi питающего напряжения и критическую площадь выброса Sвкi (или провала Sпкi) питающего напряжения за критический уровень Uкi для каждой i-той группы однородного ЭО.
3) Характеристики сети и ЭО рассматриваются совместно (см. рис.15, на котором приведена ДФР F1(Sв,U); при рассмотрении ДФР F1(Sп,U) порядок расчета аналогичный), в результате чего определяется ожидаемая частота отказов i-той группы ЭО из-за воздействия на него выбросов напряжения по формуле
νоткi = νmax F1(Sвкi, Uкi), (11)
где νmax - частота превышения выбросами напряжения нулевого уровня U с нулевой площадью Sв.
По аналогичной формуле оценивается воздействие на ЭО провалов напря-жения различной площади.
Аналогичным образом строится обобщенный многомерный метод дифференцированной оценки влияния на ЭО выбросов и провалов напряжения различной длительности, который состоит в следующем:
1) С помощью многоуровневого статистического анализатора АВПН-МД одновременно измеряют дополнительные ДФР длительности выбросов Δtв и провалов Δtп за различные уровни анализа U - F1(Δtв,U) и F1(Δtп,U).
2) По известным экспериментальным данным определяются критический уровень Uкi питающего напряжения и критическая длительность выброса Δtвкi (или провала Δtпкi) питающего напряжения за критический уровень.
3) В результате совместного рассмотрения характеристик сети и ЭО определя-
ются ожидаемая частота отказов i-той группы однородного ЭО из-за воздей-ствия на него выбросов напряжения по формуле
νоткi = νmax F1(Δtвкi, Uкi), (12)
где νmax - частота превышения выбро-сами напряжения нулевого уров-ня U с нулевой длительностью Δtв.
Аналогичным образом оценива-ется воздействие на ЭО провалов напряжения различной длительности.
Интегральная оценка влияния изменяющегося случайным образом напряжения сети на срок службы отдельных типов ЭО может быть выполнена по начальному вероятностному моменту напряжения соответствующего порядка с помощью предложенного в работе устройства для определения начальных моментов любого порядка, а на весь спектр подключенного к сети ЭО - аналогичным образом по функции моментов случайных процессов, получаемой с помощью предложенного в работе статистического анализатора функции моментов случайных процессов.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Предложена классификация вероятностных распределений различных ПКЭ, которые необходимо измерять при контроле качества электроэнергии.
2. Предложены обобщенные блок-схемы статистических анализаторов качества электроэнергии, предназначенных для формирования гистограмм, а также одномерных, условных и двумерных функций распределения ПКЭ.
3. На базе обобщенных блок-схем разработаны статистические анализаторы: а) одномерных распределений: отклонений напряжения АОН, колебаний напряже-ния АКОН, коэффициента несимметрии АКН, отклонений частоты АОЧ, колеба-ний частоты и фазы АКЧФ; б) двух одномерных распределений: параллельный ста-тистический анализатор отклонений и колебаний напряжения АОКН-П; в) дву-мерных распределений: размаха и длительности колебаний напряжения АКОН-РД; длительности выбросов и провалов напряжения АВПН-МД; площади выбросов и провалов напряжения АВПН-МП за различные уровни анализа; г) многомерных распределений: функции моментов случайного процесса САФМ.
4. Разработанные статистические анализаторы обеспечивают аппаратную реа-лизацию предложенных в диссертации: а) метода автоматизированного контроля ПКЭ и б) обобщенных многомерных методов дифференцированной оценки влияния на ЭО колебаний напряжения по их размаху и длительности; выбросов и провалов напряжения по их длительности и площади; интегральных характеристик ЭО (например, срока службы) по начальным вероятностным моментам напряжения сети или тока нагрузки. Преимущество разработанных методов состоит в том, что они дают возможность оценки соответствия ПКЭ нормативам ГОСТ 13109-97, оценки влияния колебаний, выбросов и провалов на весь спектр подключенного к сети ЭО по единичному измерению соответствующей вероятностной характерис-тики изменений напряжения сети или тока нагрузки.
5. Предложен метод многомерного статистического обследования электри-ческих нагрузок, который позволяет накопить для каждого конкретного производ-ства и определенной группы однородных ЭП регрессионные зависимости коэффициента максимума полной мощности нагрузки Hм в зависимости от средней мощности Sс для ТЭ различных типов. Для реализации метода разработаны многомерные статистические анализаторы: АМН-МУ, который предназначен для получения ДФР мощности нагрузки, усредненной на различных интервалах времени; АМН-МСЭ, который предназначен для получения ДФР эффективной мощности нагрузки, сглаженной с различными постоянными инерции.
6. Предложен метод многомерного статистического анализа нестационарной мощности нагрузки, при котором получают ДФР стационарной и нестационарной составляющих мощности нагрузки, усредненной на различных интервалах времени.
Для реализации метода разработан многомерный статистический анализатор усред-ненной мощности нестационарной нагрузки АМН-МУН.
7. Разработан аналитический метод определения расчетной мощности на-грузки, учитывающий инерционность процесса нагрева и нелинейность токоведу-щих элементов. Предложенный подход базируется на оригинальном многомерном методе обследования электрических нагрузок, отличается простотой, позволяет оценить реальную расчетную мощность без существенного завышения, исключив ряд ограничений, используемых ранее. Особенно эффективным оказывается приме-нение метода при расчете резкопеременной нагрузки.
8. Предложен аппаратный метод и разработан автомат для выбора токоведу-щих элементов по нагреву, который путем решения нелинейного дифференциаль-ного уравнения нагрева ТЭ методом конечных разностей и в результате перебора за несколько секунд выбирает нужное сечение.
9. Разработан и реализован метод моделирования случайных процессов на базе обратной функции ДФР уровня и производной ординат. Метод обеспечивает высокую точность имитации за счет учета в модели двух взаимосвязанных парамет-ров процесса-оригинала - ординаты и скорости ее изменения, а также генерации двоичных случайных чисел встроенным ДСЧ.
10. Реализован двумерный анализатор уровня и производной напряжения АУПН, позволяющий накапливать и хранить исходную информацию о процессе-оригинале для реализации предложенного метода моделирования случайных изме-нений напряжения в электрических сетях. Выполнены аппаратная и программная реализации АУПН.
11. Предложен метод формирования двоичных равномерно распределенных случайных чисел на основе применения операции сложения по модулю 2 исходных последовательностей двоичных чисел (как случайных, так и детерминированных). Метод характеризуется повышенным качеством последовательностей получаемых псевдослучайных двоичных чисел по равновероятности и некоррелированности.
Разработано несколько запатентованных вариантов датчиков случайных дво-ичных чисел, реализующих предложенный метод их формирования.
12. Предложена обобщенная блок-схема устройств для моделирования процессов изменения напряжения, тока, мощности в электрических сетях.
13. На базе разработанной обобщенной блок-схемы реализованы:
- мощные имитаторы перерывов питающего напряжения, циклических вы-бросов и провалов напряжения с заданными параметрами; выбросов, провалов и колебаний напряжения с монотонно изменяющимися параметрами (прямоуголь-ных, ступенчатых, треугольных и трапециевидных изменений напряжения с варьи-руемыми амплитудой, крутизной, длительностью возмущений и пауз между ними);
- прецизионные имитаторы колебаний, выбросов и провалов напряжения, а также колебаний частоты и фазы, предназначенные для метрологического обес-печения анализаторов АКОН, АВПН и АКЧФ, средства поверки которых серийно не выпускаются;
- гибридные цифро-аналоговые устройства для моделирования процессов из-менения напряжения, а также получения физических моделей процессов изменения полной мощности и тока нагрузки в сетях переменного и постоянного тока, кото-рые используются в составе САПР и АСНИ и позволяют решить ряд проектных и научно-исследовательских задач СЭС, например, осуществить выбор токоведущих элементов СЭС по нагреву и т.д.
- имитаторы случайных процессов изменения напряжения в сетях постоян-ного и переменного тока.
14. Предложены алгоритмы моделирования процессов изменения напряже-ния (прямоугольных, ступенчатых, треугольных и трапециевидных изменений с варьируемыми амплитудой, крутизной, длительностью возмущений и пауз между ними), а также методики построения физических моделей процессов изменения полной мощности (тока) нагрузки индивидуальных и групповых электроприем-ников в сети переменного тока.
14. В результате выполнения диссертационной работы в рамках научного направления по автоматизации статистических исследований случайных процессов в электрических сетях решено 5 проблем, связанных с комплексным контролем и накоплением информации о ПКЭ и ПЭН, обобщенной оценкой влияния резкопере-менных изменений напряжения на режимы работы и параметры ЭО, определением расчетной мощности резкопеременной нагрузки с учетом инерционности нагрева, моделированием резкопеременных изменений напряжения, тока и мощности нагрузки в электрических сетях переменного и постоянного тока; предложено 11 методов, разработано 40 устройств различного назначения; с 1978 г. по 1990 г. по данным ЦСУ СССР внедрено 25 изобретений, в том числе 1 - в серийное производ-ство, с суммарным экономическим эффектом 1,4 млн. рублей (в ценах 1990 г.). Серийно производится частотомер Ч3-90, который сертифицирован Российской Академией наук. С 1994 г. по 2009 г. использовано 33 изобретения.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО
В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Ермаков В.Ф. Устройство для статистического контроля колебаний напряжения в электрических сетях //Проблемы создания преобразователей формы информации: Материалы III Всесоюз. симпозиума. - Киев: Наукова думка, 1976. - Ч. 1. - С. 180 - 186.
2. Ермаков В.Ф. Статистический анализатор колебаний напряжения //Изв. вузов. Электромеханика. - 1976. - № 3. - С. 334 - 338.
3. Ермаков В.Ф., Каялов Г.М. Измерение дисперсии случайного физического процесса //Изв. вузов. Электромеханика. - 1976. - № 12. - С. 1394 - 1395.
4. Ермаков В.Ф. Устройство для выделения нарастающих и спадающих колебаний напряжения в электрических сетях //Изв. вузов. Электромеханика. - 1976. - № 3. - С. 334 - 338.
5. А.с. 662944 СССР, МКИ G06F 15/36. Анализатор качества напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1979, Бюл. № 18.
6. Ермаков В.Ф. Устройство для статистического контроля колебаний напря-жения //Промышленная энергетика. - 1981. - № 1. - С. 35 - 36.
7. Ермаков В.Ф., Каждан А.Э. Анализ систематической погрешности анализатора колебаний напряжения АКОН-2 //Промышленная энергетика. - 1981. - № 2. - С. 29 - 30.
8. Ермаков В.Ф. Получение группового графика нагрузки на электронной модели //Изв. вузов. Электромеханика. - 1981. - № 2. - С. 221 - 224.
9. Ермаков В.Ф., Теребаев В.В. Быстродействующий преобразователь пере-менного напряжения в постоянное //Изв. вузов. Электромеханика. - 1981. - № 8. - С. 934 - 935.
10. А.с. 903911 СССР, МКИ G06G 7/62. Устройство для моделирования мощности нагрузки электроприемников /В.Ф.Ермаков. - 1982, Бюл. № 4.
11. А.с. 920741 СССР, МКИ G06F 15/36. Статистический анализатор величины и длительности колебаний напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1982, Бюл. № 14.
12. А.с. 928627 СССР, МКИ H03K 5/156. Устройство для формирования пе-рерывов питающего напряжения /В.Ф.Ермаков и В.И.Черепов. - 1982, Бюл. № 18.
13. Ермаков В.Ф. Анализатор гистограммы производной напряжения //Изв. вузов. Энергетика. - 1982. - № 8. - С. 109 - 112.
14. А.с. 959270 СССР, МКИ H03K 5/00. Устройство для определения параметров выбросов напряжения /В.Ф.Ермаков и В.И.Черепов. - 1982, Бюл. № 34.
15. Ермаков В.Ф., Черепов В.И. Устройство для моделирования циклических выбросов и провалов напряжения с монотонно нарастающей длительностью //Изв. вузов. Электромеханика. - 1982. - № 9. - С. 1113 - 1114.
16. А.с. 993469 СССР, МКИ H03K 13/20. Статистический анализатор отклонений напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1983, Бюл. № 4.
17. Ермаков В.Ф., Черепов В.И. Статистический анализатор выбросов и провалов напряжения //Изв. вузов. Электромеханика. - 1983. - № 3. - С. 97-100.
18. Ермаков В.Ф. Помехоустойчивый анализатор колебаний напряжения //Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. науки. - 1983. - № 2. - С. 70-72.
19. А.с. 1064439 СССР, МКИ H03K 5/00. Устройство для моделирования выбросов и размахов напряжения с монотонным изменением параметров /В.Ф.аЕрмаков и В.И.Черепов. - 1983, Бюл. № 48.
20. А.с. 1076913 СССР, МКИ G06F 15/36. Параллельный статистический анализатор отклонений и колебаний напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1984, Бюл. № 8.
21. А.с. 1092423 СССР, МКИ G01R 23/16. Статистический анализатор услов-ной функции распределения размахов колебаний напряжения/В.Ф.Ермаков. Ц 1984, Бюл. № 18.
22. А.с. 1104530 СССР, МКИ G06F 15/36. Анализатор гистограммы откло-нений напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1984, Бюл. № 27.
23. А.с.1111184 СССР, МКИ G06G 7/62. Устройство для моделирования мо-щности нагрузки электроприемников/В.Ф.Ермаков, А.М.Романов.Ц1984, Бюл. №32.
24. А.с. 1114965 СССР, МКИ G01R 21/00. Устройство для измерения избы-точной мощности энергопотребителя /В.Ф.Ермаков. - 1984, Бюл. № 32.
25. А.с. 1262524 СССР, МКИ G06F 15/36. Статистический анализатор откло-нений напряжения сети /В.Ф.Ермаков. - 1986, Бюл. № 37.
26. А.с. 1322331 СССР, МКИ G06G 7/62. Устройство для получения физической модели тока нагрузки группы электроприемников /В.Ф.Ермаков. - 1987, Бюл. № 25.
27. А.с. 1365096 СССР, МКИ G06F 15/36, G01R 23/16. Статистический анализатор условной функции распределения размахов колебаний напряжения /В.Ф.Ермаков, Э.И.Хамелис. - 1988, Бюл. № 1.
28. А.с. 1394367 СССР, МКИ H02M 5/14. Электронный преобразователь числа фаз многофазного напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1988, Бюл. № 17.
29. А.с. 1443143 СССР, МКИ H03K 5/00. Устройство для поверки статисти-ческих анализаторов колебаний, выбросов и провалов напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1988, Бюл. № 45.
30. А.с. 1478161 СССР, МКИ G01R 29/16. Устройство для определения напряжения прямой и обратной последовательности /В.Ф.Ермаков, Е.И.Окунцов. - 1988, Бюл. № 1.
31. Ермаков В.Ф. Анализ составляющих погрешности определения расчетной электрической нагрузки /Электрические нагрузки и электропотребление в новых условиях хозяйствования: Материалы семинара. - М.: МДНТП, 1989. - С. 93 - 96.
32. А.с. 1485145 СССР, МКИ G01R 23/02. Система для измерения откло-нений частоты промышленного напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1989, Бюл. № 21.
33. Ермаков В.Ф., Хамелис Э.И. Быстродействующий преобразователь пере-менного напряжения в постоянное //Изв. вузов. Электромеханика. - 1989. - № 11. - С. 64 - 68.
34. А.с. 1633427 СССР, МКИ G06F 15/36. Статистический анализатор коле-баний частоты и фазы напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1991, Бюл. № 9.
35. А.с. 1667105 СССР, МКИ G06F 15/36. Многоуровневый статистический анализатор площади выбросов и провалов напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1991, Бюл. № 28.
36. А.с.1674156 СССР, МКИ G06F 15/36. Анализатор длительности выбросов и провалов напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1991, Бюл. № 32.
37. Патент 1730641 СССР, МКИ G06F 15/36. Многомерный статистический анализатор мощности нагрузки /В.Ф.Ермаков. - 1992, Бюл. № 16.
38. Ермаков В.Ф. Автомат для выбора токопроводов по нагреву //Промыш-ленная энергетика. - 1992. - № 7. - С. 30 - 32.
39. Патент 1780048 РФ, МКИ G01R 29/16. Устройство для определения ко-эффициента несимметрии трехфазного напряжения/В.Ф.Ермаков и В.В.Скворцов. - 1992, Бюл. № 45.
40. Ермаков В.Ф. Обобщенный метод оценки интегральных характеристик электрооборудования по параметрам напряжения и тока сети //Изв. вузов. Электро-механика. - 1992. - № 6. - С. 73-74.
41. Патент 1836692 СССР, МКИ G06F 15/36. Многомерный статистический анализатор сглаженной эффективной мощности нагрузки /В.Ф.Ермаков. - 1993, Бюл. № 31.
42. Ермаков В.Ф. Классификация вероятностных распределений показателей качества электроэнергии //Изв. вузов. Электромеханика. - 1993. - № 6. - C. 39 - 41.
43. Ермаков В.Ф., Хамелис Э.И. Статистический анализ выбросов и провалов напряжения при наличии нестационарных составляющих исследуемого процесса //Изв. вузов. Электромеханика. - 1993. - № 6. - С. 59 - 60.
44. Ермаков В.Ф., Хамелис Э.И. Статистический анализатор условной функ-ции распределения размахов колебаний напряжения //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1994. - № 1-2. - С. 81 - 88.
45. Ермаков В.Ф., Окунцов Е.И. Получение условной функции распределе-ния выбросов и провалов напряжения сети //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1994. - № 1-2. - С. 88 - 94.
46. Ермаков В.Ф. Метод статистического анализа нестационарных случайных процессов //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1994. - № 3-4. - С. 12 - 15.
47. Ермаков В.Ф. Гудзовская В.А. Метод моделирования случайных равно-мерно распределенных двоичных чисел //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1994. - № 3-4. - С. 15 - 18.
48. Ермаков В.Ф. Гудзовская В.А. Сравнительный анализ аппаратурного моделирования равномерно распределенных случайных двоичных чисел //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1994. - № 3-4. - С. 18 - 28.
49. Ермаков В.Ф. Обобщенные блок-схемы статистических анализаторов ка-чества электроэнергии //Изв. вузов. Электромеханика. - 1995. - № 1-2. - С.124Ц125.
50. Патент 2028725 РФ, МПК H03K 12/00. Устройство для поверки статисти-ческих анализаторов колебаний частоты и фазы напряжения /В.Ф.Ермаков. - 1995, Бюл. № 4.
51. Патент 2036513 РФ, МПК G06G 7/62.Устройство для моделирования изменения мощности нагрузки и температуры токоведущих элементов систем электроснажения /В.Ф.Ермаков. - 1995, Бюл. № 15.
52. Патент 2041496 РФ, МПК G06F 17/18. Устройство для определения начальных моментов любого порядка /В.Ф.Ермаков. - 1995, Бюл. № 22.
53. Ермаков В.Ф. О целесообразности определения вероятностных моментов в электроэнергетике//Изв.вузов.Сев.-Кавк.регион.Техн.науки.Ц1996. - № 1.ЦС.38Ц43.
54. Ермаков В.Ф. Обобщенный метод дифференцированной оценки влияния выбросов и провалов напряжения на различное электрооборудование //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1996. - № 1. - С. 164 - 167.
55. Патент 2053550 РФ, МПК G06F 17/18. Двумерный статистический анали-затор уровня и производной напряжения /В.Ф.Ермаков, В.А.Гудзовская. - 1996, Бюл. № 3.
56. Ермаков В.Ф. Метод расчета электрических нагрузок //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1996. - № 2. - С. 85 - 92.
57. Ермаков В.Ф., Гудзовская В.А. Метод моделирования случайных функ-ций и его реализация (Часть 1: Метод и средства получения исходной информации о процессе-оригинале) //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1996. - № 2. - С. 93 - 101.
58. Ермаков В.Ф., Черепов В.В. Обобщенный метод дифференцированной оценки влияния колебаний напряжения на различное электрооборудование //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1996. - № 2. - С 178 - 180.
59. Патент 2060542 РФ, МПК G06F 17/18. Многомерный статистический анализатор усредненной мощности нестационарной нагрузки /В.Ф.Ермаков. - 1996, Бюл. № 14.
60. Ермаков В.Ф., Гудзовская В.А. Метод моделирования случайных функ-ций и его реализация (Часть 2: Средства реализации метода для получения про-цесса-модели) //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн.науки. - 1996. - № 3. - С.80Ц92.
61. Ермаков В.Ф. Обобщенный метод дифференцированной оценки влияния выбросов и провалов напряжения на электрооборудование по их площади //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1996. - № 3. - С. 117 - 120.
62. Ермаков В.Ф., Гудзовская В.А. Датчики случайных чисел с равномерным распределением//Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн.науки. - 1996. - № 4. - С. 28Ц32.
63. Патент 2074396 РФ, МКИ G01R 19/22. Быстродействующий преобразова-тель переменного напряжения в цифровой код отклонения /В.Ф.Ермаков, Э.И.Ха-мелис. - 1997, Бюл. № 6.
64. Ермаков В.Ф., Черепов В.В. Экспериментальное исследование влияния провалов напряжения питающей сети на работу электроприемников // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. - № 1. - С 38 - 41.
65. Патент 2092859 РФ, МПК G01R 21/00. Способ автоматизированного исследования параметров электрической нагрузки /В.Ф.Ермаков. Ц1997, Бюл. № 28.
66. Патент 2092897 РФ, МПК G06F 17/18. Статистический анализатор функции моментов Ермакова В.Ф. /В.Ф.Ермаков. Ц1997, Бюл. № 28.
67. Патент 2099785 РФ, МПК G06G 7/52. Прецизионный имитатор реали-заций случайных изменений постоянного напряжения /В.Ф.Ермаков и В.А.Гудзовс-кая. - 1997, Бюл. № 35.
68. Патент 2099863 РФ, МПК H03K 12/00. Имитатор реализаций случайных изменений переменного напряжения /В.Ф.Ермаков и В.А.Гудзовская. Ц1997, Бюл. №а35.
69. Патент 2103725 РФ, МПК G06F 7/58. Датчик случайных чисел с равномерным распределением /В.Ф.Ермаков, В.А.Гудзовская. - 1998, Бюл. № 3.
70. Патент 2103726 РФ, МПК G06F 7/58. Датчик случайных чисел с равно-мерным распределением повышенной точности /В.Ф.Ермаков, В.А.Гудзовская. - 1998, Бюл. № 3.
71. Патент 2178202 РФ, МПК G06F 17/18. Статистический анализатор функ-ций моментов случайных процессов /В.Ф.Ермаков. - 2002, Бюл. № 1.
72. Ермаков В.Ф. Обобщенная блок-схема устройств для моделирования детерминированных и случайных процессов в электрических сетях //Материалы II Междунар. науч.-практ. конф. "Моделирование. Теория, методы и средства", г. Но-вочеркасск, 5 апреля 2002 г.: В 4 частях /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ООО "ТЕМП", 2002. - Ч. 4. - С. 20 - 23.
73. Ермаков В.Ф., Черепов В.И. Метод автоматического определения критических значений характеристик резкопеременных изменений напряжения, приводящих к отказу электрооборудования //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2002. - Спецвыпуск. - С. 115 - 116.
74. Ермаков В.Ф. Средства получения физических моделей тока и мощности резкопеременной нагрузки //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2002. - Спецвыпуск. - С. 116.
75. ЕрмаковаВ.Ф. Исследование процессов в электрических сетях: методы, средства, детерминированные и вероятностные модели. - Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 2003. - 288 с.
76. ЕрмаковаВ.Ф., Федоров В.С. Экспериментальные исследования мгновен-ных значений частоты промышленного напряжения в электрических сетях различ-ных энергосистем //Изв.вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн.науки.Ц2005.Ц№а3. - С.25Ц31.
77. ЕрмаковаВ.Ф., Федоров В.С. Частотомер промышленного напряжения //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2007. - №а1. - С. 63 - 64.
78. ЕрмаковаВ.Ф., Федоров В.С. Экспериментальные исследования мгновен-ных значений частоты промышленного напряжения в электрических сетях авто-номной энергосистемы //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2007. - №а5. - С. 112 - 114.
79. ЕрмаковаВ.Ф., Федоров В.С. Экспериментальные исследования частоты в электрических сетях сельскохозяйственных районов и агропромышленных комп-лексов //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2008. - №а3. - С. 102 - 104.
80. Патент 2326391 РФ, МПК G01R 23/02. Частотомер промышленного напряжения /В.Ф.Ермаков, В.С.Федоров. - 2008, Бюл. № 16.
ИЧНЫЙ ВКЛАД. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соис-кателю принадлежит: в 3 - идея вычитания из исследуемого процесса задаваемого среднего значения, уточняемого в конце анализа; в 7 - расчет погрешности на ЭВМ; в 9, 12, 14, 15, 17, 19, 23, 27, 30, 33, 39, 44, 45, 55, 62, 63, 67 - 70, 77, 80 - постановка задачи, разработка блок-схемы устройства, идеи технических решений; в 58, 73 - постановка задачи, участие в разработке методов; в 48 - обоснование методики сравнения качества моделирования двоичных чисел; в 43, 47, 57, 60 - постановка задачи исследований, разработка основных положений методов; в 64 - обоснование методики проведения экспериментов, аппроксимация опытных данных; 76, 78, 79 - постановка задачи исследований.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям