Научный журнал Байкальского государственного университета
System Analysis &
Mathematical Modeling
Издается с 2019 года
Menu
РусскийEnglish

Информация о статье

Название статьи:

Моделирование динамики плавки гололеда на проводах воздушных линий электропередачи и контактных подвесок тяговых сетей

Авторы:
Закарюкин В.П., доктор технических наук, доцент, консультант, ООО «Smart grid», г. Иркутск, Российская Федерация, zakar49@mail.ru,

Крюков А.В., доктор технических наук, профессор Иркутского государственного университета путей сообщения; профессор Иркутского национального исследовательского технического университета, Иркутский государственный университет путей сообщения; Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Российская Федерация, and_kryukov@mail.ru
В рубрике:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Год: 2022 Том: 4 Номер журнала: 1
Страницы: 11-37
Тип статьи: Научная статья
УДК: 621.311
DOI: 10.17150/2713-1734.2022.4(1).11-37
Аннотация:
Отложения гололеда на проводах линий электропередачи могут приводить к их разрегулировке, сближению, «пляске» и разрыву, а также к разрушению траверс, консольных конструкций, кронштейнов и даже самих опор. Освобождение проводов от накопившегося на них льда можно выполнить механическими, тепловыми и химическими методами. Нагрев проводов в целях профилактики, а также плавление льда на их поверхности относят к тепловым способам. В условиях цифровизации электроэнергетики для выбора наиболее рациональных схем плавки должны применяться математические модели, учитывающие все факторы сложных процессов нагрева и плавки гололедных отложений, а также современные компьютерные технологии. Такие математические модели могут быть реализованы на основе методов моделирования электроэнергетических систем и тяговых сетей железных дорог, разработанные в Иркутском государственном университете путей сообщения. В статье представлены результаты исследований, направленных на разработку математических методов и программного обеспечения для моделирования динамики плавки гололеда на проводах воздушных линий электропередачи и контактных подвесок тяговых сетей. Результаты проведенных исследований позволили включить в программный комплекс Fazonord модуль расчета плавки гололеда на проводах воздушных ЛЭП и тяговых сетей. В нем определяются токи контролируемых проводов, их температуры и толщина остающейся гололедной части над проплавляемой канавкой. Эти параметры вычисляются для начала и конца контролируемого провода. На этой основе реализуется системный подход к решению задачи моделирования процессов плавки гололеда, так как расчеты тепловых процессов базируются на определении режимов сложной электроэнергетической системы или системы тягового электроснабжения. Использование разработанных методов и программного обеспечения на практике позволит более обоснованно планировать мероприятия по устранению гололедообразований с проводов ЛЭП и контактных подвесок.
Ключевые слова: плавка гололеда на проводах воздушных линий электропередачи и контактных подвесок тяговых сетей, компьютерные модели
Скачать полный текст статьи
Список цитируемой литературы:
  • Бургсдорф В.В. Расчет тока и времени плавления гололеда на линиях электропередачи / В.В. Бургсдорф // Электричество. - 1946. - № 2. - С. 69-72.
  • Закарюкин В.П. Моделирование режимов плавки гололеда в тяговых сетях / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков, Н.С. Лагунова // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2016. - № 2 (54). - С. 167-174.
  • Дьяков А.Ф. Предотвращение и ликвидация гололедных аварий в электрических сетях энергосистем / А.Ф. Дьяков, А.С. Засыпкин, И.И. Левченко. - Пятигорск : Южэнерготехнадзор, 2000. - 284 с.
  • Василенко Я.В. Цифровизация российской электроэнергетики: современное состояние и перспективы развития / Я.В. Василенко // Проблемы российской экономики на современном этапе : материалы всерос. науч.-практ. конф. - Москва, 2020. - С. 105-111.
  • Воротницкий В.Э. О цифровизации в экономике и электроэнергетике / В.Э. Воротницкий // Энергетик. - 2019. - № 12. - С. 6-14.
  • Уточнения к основам теории нагревания проводов воздушных линий электропередачи / Е.П. Фигурнов, Ю.И. Жарков, Т.Е Петрова, А.Б. Кууск // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2013. - № 1. - С. 36-40.
  • Фигурнов Е.П. Условия успешной плавки гололеда на неизолированных проводах воздушных линий / Е.П. Фигурнов, Ю.И. Жарков, Т.Е Петрова // Электричество. - 2013. - № 8. - С. 21-27.
  • Левченко И.И. Нагрузочная способность и мониторинг воздушных линий электропередачи в экстремальных погодных условиях / И.И. Левченко, Е.И. Сацук // Электричество. - 2008. - № 4. - С. 2-8.
  • Егоров К.С. Исследование режимов плавки для удаления гололедных образований на грозозащитных тросах с оптоволоконным кабелем / К.С. Егоров, С.И. Каськов // Инженерный журнал: наука и инновации. - 2013. - № 5. - URL: http://engjournal.ru/catalog/ machin/criogen/725.html.
  • Диагностика, реконструкция и эксплуатация воздушных линий электропередачи в гололедных районах / И.И. Левченко, А.С. Засыпкин, А.А. Аллилуев, Е.И. Сацук. - Москва : ИД МЭИ, 2007. - 494 с.
  • Сацук Е.И. Программно-технические средства мониторинга воздушных линий электропередачи и управления энергосистемой в экстремальных погодных условиях : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.14.02 / Е.И. Сацук. - Новочеркасск, 2011. - 32 с.
  • Анализ параметров режима плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи / Н.Ю. Шевченко, Г.Г. Угаров, С.Н. Кириллова, О.И. Елфимова // Вопросы электротехнологии. - 2019. - № 2 (23). - С. 65-73.
  • Исаев В.В. Релейная защита установок плавки гололеда / В.В. Исаев, И.А. Никитин // Релейная защита и автоматизация. - 2011. - № 1 (2). - С. 44-45.
  • Интеллектуальная система плавки гололеда на проводах и грозозащитных тросах воздушных линий электропередачи ПАО «МРСК Юга» / И.И. Левченко, П.В. Гончаров, Е.И. Сацук, С.С. Шовкопляс // Электроэнергия. Передача и распределение. - 2018. - № 1 (46). - С. 72-82.
  • Levchenko I.I. Intellectual Ice Melting System on Wires of Overhead Transmission Lines of Distribution Electric Networks / E.I. Levchenko, S.S. Satsuk // International Russian automation conference, Rusautocon 2019. - Sochi, 2019. - P. 8867692.
  • Применение вольтодобавочных устройств для плавки гололеда / Е.В. Добрынин, Т.В. Бошкарева, О.В. Табаков, К.В. Титоренко // Наука и образование транспорту. - 2019. - № 1. - С. 365-368.
  • Федяй О.В. Методы плавки гололеда, наиболее приемлемые для сетей 6-10 кВ, проходящих в сельской местности // Научный и человеческий капитал как движущая сила прогресса информационного общества : сб. науч. тр. - Смоленск, 2019. - С. 49-50.
  • Вавилова И.В. Программная реализация расчета времени плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи / И.В. Вавилова, А.В. Гусаров, В.С. Лукманов // Электротехнические комплексы и системы : межвуз. науч. сб. - Уфа, 2014. - С. 19-24.
  • Мясоедов Ю.В. Плавка гололеда на линиях электропередачи: методы, инновации, эксплуатация / Ю.В. Мясоедов, О.Н. Коржова // Вестник Амурского государственного университета. Серия: Естественные и экономические науки. - 2019. - № 87. - С. 65-66.
  • Комиссар А.Ю. Режим плавки гололеда без отключения потребителей / А.Ю. Комиссар, Е.Е. Тен // Научные исследования XXI века. - 2020. - № 6 (8). - С. 70-73.
  • Елизарьев А.Ю. Плавка гололеда на воздушных линиях электропередачи без отключения потребителей / А.Ю. Елизарьев, А.Р. Валеев // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2015. - Т. 19, № 4 (70). - С. 59-65.
  • Молошная Е.С. Анализ методов плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи в условиях южного региона / Е.С. Молошная, И.В. Мельников, В.Н. Козоброд // Глобальная ядерная безопасность. - 2020. - № 2 (35). - С. 92-99.
  • Засыпкин А.С. Выбор очередности плавок гололеда в районе электрических сетей с учетом ответственности ВЛ / А.С. Засыпкин, А.Н. Щуров // Электроэнергия. Передача и распределение. - 2019. - № 1 (52). - С. 72-77.
  • Засыпкин А.С. Стадиальный алгоритм выбора очередности плавок гололеда на магистральных линиях электропередачи / А.С. Засыпкин, А.Н. Щуров // Электроэнергия. Передача и распределение. - 2019. - № 6 (57). - С. 42-48.
  • Дайчман Р.А. Снижение расхода энергии на плавку гололеда при увеличении тока до максимально допустимого / Р.А. Дайчман // Вестник современных исследований. - 2018. - № 9.3 (24). - С. 243-246.
  • Новые решения в системах плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения 220 и 330 кВ / А.В. Кольцов, Г.Н. Ковтун, Ю.А. Горюшин [и др.] // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2016. - Т. 12, № 4. - С. 21-27.
  • Куликова Н.А. Плавка гололеда на проводах и тросах воздушных линий электрических сетей / Н.А. Куликова, О.Н. Титаренко // Энергетические установки и технологии. - 2017. - Т. 3, № 3. - С. 45-50.
  • Real-time On-line Anti-icing and Ice-melting Power Calculation Method for Transmission Lines Based on Self-ice-melting Conductors / Bo Li, Site Mo, Yanjun Tan, Siguo Zhu. - DOI 10.1109/EI247390.2019.9061823 // 2019 IEEE 3rd Conference on Energy Internet and Energy System Integration.
  • Design Method of Modular Multilevel Real-time On-line Anti-icing and Ice-melting Equipment Based on Self-ice-melting Conductors / Fang Zhen, Mo SiTe, Li Bo [et al.]. - DOI: 10.1109/EI247390.2019.9061959 // 2019 IEEE 3rd Conference on Energy Internet and Energy System Integration.
  • Research on Melting and De-icing Methods of Lines in Distribution Network / Yuan Zhu, Yanjun Tan, Qingjun Huang [et al.] // 2019 IEEE 3rd Conference on Energy Internet and Energy System Integration. DOI:10.1109/EI247390.2019.9062235.
  • Zasypkin A. Centralize ice melting controlled system / Zasypkin, A. Shchurov // 2016. 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. - Chelyabinsk, 2016. - P. 564-569.
  • Korovkin N. Ice-Melting process modeling on transmission lines / N. Korovkin, V. Goncharov, N. Silin // 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). - Chelyabinsk, 2017. - P. 8076411.
  • Михеев М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. - Москва : Энергия, 1977. - 344 с.
  • Теоретические основы хладотехники / под ред. Э.И. Гуйго. - Москва : Агроиздат, 1986. - Ч. 2 : Теплообмен. - 320 с.
  • Закарюкин В.П. Расчет динамики изменения температуры токоведущих частей при имитационном моделировании систем тягового электроснабжения / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков, Е.Ю. Литвинов // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте : материалы Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием. В 2 т. Красноярск, 2005. - Т. 1. - С. 221-225.
  • Закарюкин В.П. Сложнонесимметричные режимы электрических систем / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков. - Иркутск : Изд-во Иркут. ун-та, 2005. - 273 с.