Разработки ученого МарГУ и его аспирантов успешно применяются в электроэнергетике.
Каждый из нас сталкивался с ситуацией падения напряжения в электросетях. Каково это – ждать момента, когда, наконец, включится свет и заработают электроприборы, мы знаем не понаслышке. Для бесперебойной и безопасной работы сетей трудятся специалисты профильных предприятий и целые группы ученых. Среди них заведующий кафедрой электромеханики электроэнергетического факультета МарГУ, кандидат технических наук, доцент Александр Орлов. С аспирантами и коллегами он исследует алгоритмы управления электрическими сетями, разрабатывает технические устройства, занимается математическим и компьютерным моделированием в сфере электроэнергетики и электротехники.
Инновацию оценили
Одна из разработок Александра Орлова и его аспиранта, а теперь выпускника университета Алексея Савельева – устройство выравнивания нагрузки для распределительных электрических сетей 0,4 кВ. Оно позволяет выполнять круговую перестановку фаз фидера нагрузки распределительного трансформатора и, таким образом, выравнивать нагрузку по фазам и снижать потери.
– Эта тема в свое время понравилась нижегородскому филиалу «Россетей», – рассказывает завкафедрой. – Мы приняли участие в конкурсе на разработку подобного устройства, выиграли грант и успешно завершили проект.
Образцы устройства прошли опытно-промышленную эксплуатацию, получены сертификат и заключение безопасности.
– Несмотря на то, что в целом в стране небольшой процент продуктов и разработок доходит до внедрения, хотя темы, связанные с инновациями, поддерживает государство, наши устройства внедрены в нескольких регионах Приволжского округа, – говорит Александр Орлов. – В этом заслуга Алексея Савельева, который сейчас занимает должность начальника управления технологического развития и инноваций филиала ПАО «Россети Центр и Приволжье» – «Мариэнерго».
Электроэнергетический факультет. Лекция заведующего кафедрой от общества «Знание».
Автомат вместо человека
Разработка представляет собой кейс с шинопроводами, системой управления и коммутационными устройствами. Устанавливается он на подстанциях линий, где выражена так называемая несимметрия в нагрузке на фазы в электросетях, что характерно для сельской местности.
– Откуда вообще эта проблема? Дело в том, что в сельской местности потребители электроэнергии, как правило, однофазные. Это домохозяйства. А сама система электроснабжения трехфазная, – объясняет научный руководитель проекта. – И эти все однофазные потребители включаются в разное время. Скажем, когда человек захотел, тогда и включил свою стиральную машину. Энергоснабжающая организация потребностями человека не управляет.
По мере развития, допустим, коттеджного поселка, сеть расширяется. Со временем может возникнуть та самая несимметрия, когда одни фазы систематически перегружаются, другие недогружаются.
Проблема, как правило, решалась, а где-то и решается по жалобам потребителей. Приезжает бригада электромонтеров и вручную распределяет потребителей по фазам. Причем случается это, не чаще, чем раз в полгода. Устройство же, созданное в МарГУ, позволяет перераспределять нагрузку автоматически хоть каждые сутки. Так, чтобы соответствовать актуальному состоянию потребления.
– По своей сути наша разработка не является чем-то сложным. Инновация заключается в системе управления устройством, в алгоритмах того, когда и какую установку выбрать, – отмечает Орлов.
В университет едет вся страна
Электроэнергетический факультет, где работает Александр Орлов, возглавляет кандидат технических наук, доцент Сергей Волков. Коллектив факультета активно сотрудничает со многими организациями, в частности, компанией «Россети Центра и Приволжья», Центром стандартизации и метрологии. Испытательная база факультета включает генератор импульсных напряжений 800 кВ. Это уникальное для нашего региона оборудование. Высоковольтные испытания возглавляет заведующий кафедрой электроснабжения и технической диагностики Ильсур Гарипов. В лабораториях проходят испытания электрооборудования предприятий со всей страны – вплоть до оборудования атомных электростанций и метрополитенов.
Завкафедрой электроснабжения и технической диагностики Ильсур Халилевич Гарипов, завкафедрой электромеханики Александр Игоревич Орлов и декан электроэнергетического факультета Сергей Владимирович Волков.
Факультет сотрудничает с предприятиями реального сектора экономики, в частности, в области автоматизированного электропривода и другого промышленного оборудования. Так, сотрудниками факультета реализован проект автоматизации агрегата предварительной подготовки трикотажа для АО «Искож».
Двойная выгода
Сегодня Александр Орлов, его аспиранты и коллеги продолжают изучать алгоритмы управления, в частности, накопителями электроэнергии. Это особенно актуально для коммерческих потребителей нашей республики, где стоимость электроэнергии выше относительно, скажем, Татарстана и Чувашии.
Суть накопителя проста и изящна одновременно.
– Для организаций, имеющих установленную мощность выше 670 кВт, применяется сложная система оплаты электроэнергии, – вводит в курс дела ученый. – Например, взимается плата за объем электроэнергии по почасовому тарифу, когда тариф меняется каждый час, и плата за мощность в определенные контрольные часы. Эти часы называются часами максимального совокупного потребления в регионе.
Проблема в том, что контрольные часы заранее неизвестны. Они определяются постфактум. Как сложится в регионе потребление, так и будут назначены часы. И, что интересно, почасовые тарифы тоже заранее неизвестны. Так вот мой аспирант при помощи нейронных сетей прогнозирует и цену, и контрольные часы. Он предлагает разработать алгоритм управления накопителями электроэнергии, которые будут устанавливаться у крупных потребителей. В контрольные часы эти накопители будут питать потребителя фактически автономно, чтобы он не потреблял электроэнергию из сети. А в часы минимальной стоимости – заряжать накопитель.
По словам Александра Орлова, идея в том, чтобы накопитель сыграл роль балансира. В контрольные часы он уменьшит нагрузку на сети системы электроснабжения, а потребитель получит снижение стоимости энергии.
А тем временем школьница из Марий Эл представит Россию на чемпионате мира в Тунисе.
Фото предоставлены Александром Орловым.
