Наукові дослідження кафедри
Кафедра електричних станцій та систем проводить плідну науково-дослідну роботу, направлену на розвиток загальної теорії систем оптимального передавання та розподілу електричної енергії.
Основні напрями наукової діяльності кафедри склалися завдяки багаторічній діяльності наукових шкіл професора Лежнюка П.Д., а також професора Рубаненка О.Є.
Наукові школи
Дослідження наукової школи Лежнюка П.Д. присвячені автоматизації оптимального керування нормальними режимами електроенергетичних систем (детальніше).Внаслідок багаторічної праці отримано вагомі наукові результати за такими напрямками:
- оперативне діагностування високовольтного обладнання в задачах оптимального керування нормальними режимами електроенергетичних систем (проф. Лежнюк П.Д., доц. Рубаненко О.Є.);
- інтегрування відновлювальних джерел електричної енергії в електричні мережі електроенергетичних систем (проф. Лежнюк П.Д., доц. Кулик В.В., проф. Рубаненко О.О.);
- інтегральне оцінювання якості функціонування електричних мереж (проф. Лежнюк П.Д., доц. Комар В.О., доц. Собчук Н.В., ас. Сікорська О.В.);
- оптимальне керування транзитними потоками електричної енергії в електроенергетичних системах (проф. Лежнюк П.Д., доц. Бурикін О.Б.);
- оптимізація сумісного використання ВДЕ в локальних електричних системах (проф. Лежнюк П.Д., доц. Гунько І.О.);
- аналіз і оцінювання чутливості оптимальних рішень в електроенергетичних системах (проф. Лежнюк П.Д., доц. Лесько В.О.);
- оцінювання чутливості оптимального керування режимами електроенергетичних систем критеріальним методом (проф. Лежнюк П.Д., доц. Остра Н.В.);
- оптимальне керування нормальними режимами електроенергетичних систем критеріальним методом з застосуванням нейронечіткого моделювання (проф. Лежнюк П.Д., проф. Рубаненко О.О.);
- оптимізація електроенергетичних системз неоднорідними електричними мережам на основі принципу найменшої дії (проф. Лежнюк П.Д., доц. Кулик В.В., доц. Нетребський В.В., доц. Тептя В.В.);
Дослідження наукової школи Рубаненка О.Є., яка створена на базі наукової школи Кутіна В.М., присвячені технічному діагностуванню електрообладнання (детальніше).
Завдяки проведеним дослідженням отримано низку наукових результатів за такими напрямками:
- технічне діагностування ізоляції в електричних розподільних мережах напругою 6-10 кВ (проф. Рубаненко О.Є.);
- діагностичне забезпечення процесу пошуку пошкоджень в повітряних лініях електропередач напругою 6-35 кВ (проф. Рубаненко О.Є., доц. Гунько І.О.);
- розробка методів розрахунку електричного поля в зоні обслуговування електрообладнання підстанції 220-750 кВ (проф. Рубаненко О.Є.).
Напрями досліджень відповідають спеціальності 141 - Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка та освітнім програмам "Електричні станції" та "Електричні системи і мережі". Тому у науково-дослідній роботі приймають активну участь магістранти та аспіранти кафедри.
За результатами наукових досліджень, що провадяться на кафедрі захищено близько 50 кандидатських та 5 докторських дисертацій (детальніше).
Наукові дослідження співробітників кафедри
| Комар Вячеслав Олександрович, д.т.н., професор Науковий напрям: Оцінювання якості функціонування локальних електричних систем в умовах розбудови відновлюваних джерел енергії та модернізації електричних мереж Мета досліджень: створення теорії та методів оцінювання якості функціонування електричних мереж з відновлюваними джерелами енергії для підвищення ефективності проектних та експлуатаційних рішень, що створює умови для вибору стратегії розбудови мереж на основі системного аналізу процесів в них. |
Основні наукові результати
Проведений комплекс досліджень дозволяє здійснити теоретичне узагальнення і розв’язати науко-технічну проблему, яка полягає у розробленні методів і засобів для оцінювання якості функціонування електричних мереж з відновлюваними джерелами енергії для розбудови їх з більшою енергоефективністю та інвестиційною привабливістю.
- Вперше розроблено теоретичні основи і принципи оцінювання якості функціонування електричних мереж з відновлюваними джерелами енергії, що дозволило отримати інтегральний показник якості функціонування для оцінювання готовності мереж забезпечувати необхідний рівень енергоефективності електропостачання.
- Запропоновано підхід для математичного опису функціонування електричних мереж з відновлюваними джерелами енергії за рахунок поєднання теорії подібності та теорії марковських процесів, що дозволило отримати інтегральний показник якості функціонування електричних мереж.
- Розроблено методи оцінювання складових інтегрального показника якості функціонування електричних мереж, які ґрунтуються на застосуванні принципу найменшої дії і дозволяють визначати відхилення показників від оптимального їх значення, завдяки чому можуть порівнюватись електричні мережі з відновлюваними джерелами енергії різних конфігурацій та особливостей об’єктів генерування і споживання
- Обґрунтовано принципи розпізнавання конкурентоспроможних стратегій розвитку електричних мереж, що ґрунтуються на використанні інтегрального показника якості функціонування. Використання цих принципів створює основу для побудови методів пошуку оптимальних стратегій розвитку електричних мереж, придатних для розв’язання практичних задач.
- Розвинуто метод визначення оптимальних встановленої потужності та точки приєднання відновлюваних джерел енергії з використання інтегрального показника якості функціонування електричної мережі та аналізу його чутливості до зміни параметрів електричних мереж, що, на відміну від існуючих, дозволяє забезпечити покращання функціонування електричних мереж за рядом показників.
- Розвинуто метод визначення потужності резерву в електроенергетичній системі шляхом узгодження графіків електричних навантажень і генерування відновлюваних джерел енергії в ній за умови забезпечення заданого рівня якості електропостачання.
- Розроблено принципи розпізнавання конкурентоспроможних стратегій розвитку електричних мереж з ВДЕ, що дають змогу зменшити кількість станів, які слід розглядати під час формування оптимальної стратегії розвитку. Таким чином вдосконалено метод визначення оптимальної стратегії розвитку електричної мережі, який ґрунтується на побудові динамічної моделі та враховує часові і просторові зв’язки.
Практичні результати
За результатами виконаних досліджень вирішено актуальну задачу підвищення якості функціонування електричних мереж з відновлюваними джерелами, що проявляється у розробленні засобів вибору оптимальних стратегій їх розвитку, алгоритмів та програмної реалізації методів вибору оптимальних потужностей ВДЕ з точки зору балансової надійності.
- Розроблено методичне забезпечення для аналізу впливу відновлюваних джерел енергії на якість функціонування електричних мереж, що дозволяє розв’язати вказану задачу в умовах обмеженості і невизначеності інформації.
- Розроблено алгоритми узгодження електроспоживання та генерування в локальній електричній системі, які реалізовано в програмних продуктах для визначення складових інтегрального показника якості функціонування і передані для дослідної експлуатації в енергопостачальні компанії для прийняття рішень під час стратегічного планування.
- Створено методи і алгоритми визначення оптимальної стратегії розвитку електричних мереж в умовах розбудови розосередженого генерування з різними характеристиками, а також електричних схем мереж для аналізу і обґрунтування технічних умов на приєднання джерел генерування.
- Запропоновано методику кількісного оцінювання інтегрального показника якості функціонування електричних мереж з відновлюваними джерелами енергії, яка реалізована в програмному продукті, призначеному для розв’язання задач аналізу і синтезу локальних електричних систем, зокрема доцільності об’єму інвестицій.
На розроблені програмні засоби отримано документи щодо захисту авторських прав на твір.
| Кулик Володимир Володимирович, д.т.н., доцент Науковий напрям: Оптимізація електроенергетичних систем з неоднорідними електричними мережами на основі принципу найменшої дії Мета досліджень: підвищення ефективності керування потоками потужності в електроенергетичних системах та електричних мережах з розосередженим генеруванням шляхом подальшого розвитку теорії оптимізації нормальних режимів таких систем в частині розроблення методів моделювання та аналізу оптимальних режимів на основі принципу найменшої дії. |
Основні наукові результати
- Запропоновано нову узагальнену математичну модель усталених режимів ЕЕС, що, на відміну від відомих, поєднує рівняння стану з зосередженими параметрами та хвильові рівняння стану ЛЕП і дозволяє адекватно враховувати особливості транспортування електроенергії довгими ЛЕП у задачах моделювання оптимальних станів електроенергетичних систем для оперативного керування потоками потужності. Теоретично доведено, що у контурах ЕЕС з довгими ЛЕП 330 кВ і вище за умови зрівноважених коефіцієнтів трансформації можуть виникати контурні е.р.с., що зумовлює потребу в коригуванні зрівнювальних е.р.с. для підвищення ефективності керувальних впливів окремих регулювальних пристроїв.
- Запропоновано нову математичну модель зрівнювальних е.р.с. у контурах електричних мереж з високим ступенем неоднорідності, яка, на відміну від відомих, враховує вплив незрівноважених коефіцієнтів трансформації, а також довгих ліній електропередачі на режими ЕЕС, що дає змогу обґрунтовано розміщувати пристрої коригування режиму в електричних мережах та визначати необхідний діапазон їх керуючих впливів.
- Вперше запропоновано математичну модель «ідеального» за втратами електроенергії усталеного режиму неоднорідної електричної мережі ЕЕС на основі принципу Гамільтона-Остроградського, що дозволяє побудувати процес керування режимами ЕЕС від розрахованого «ідеального» (економічного) режиму до оптимального з урахуванням активних обмежень. Вдосконалено підхід до визначення економічних опорів джерел електричної енергії ЕЕС для характерних розрахункових умов, використання яких у моделі «ідеального» режиму системи дозволило спростити розв’язання задачі комплексної оптимізації її нормального режиму за критерієм мінімуму сукупних витрат, шляхом зведення її до задачі оптимізації потокорозподілу в ЕЕС за критерієм мінімуму втрат електроенергії.
- Вперше розроблено математичну модель оптимальних незрівноважених е.р.с. у неоднорідних електричних мережах з урахуванням впливу джерел енергії, опорних за частотою і напругою, хвильових властивостей та температурної нестабільності активних опорів ЛЕП, а також характеристик електричних навантажень, використання якої дозволяє формувати ефективніші керувальні впливи на режими ЕЕС. Набув розвитку підхід до формування законів оптимального керування трансформаторами з поздовжньо-поперечним регулюванням, що проявляється у врахуванні наведених факторів та дозволяє автоматично визначати й здійснювати керувальні впливи для забезпечення умов оптимальності нормальних режимів EEC за критерієм мінімуму втрат електроенергії.
- Вперше, використовуючи принцип максимуму інтегральних функцій Понтрягіна, теоретично доведено доцільність розв’язання задач оптимізації функціонування розосереджених джерел енергії в електроенергетичних системах з використанням принципу найменшої дії, що дозволило побудувати процес оптимального керування нормальними режимами ЕЕС з розосередженим генеруванням на єдиній концептуальній базі – від «ідеального» стану системи до оптимального.
Практичні результати
- Розроблено алгоритм та програму аналізу неоднорідності електричних мереж ЕЕС з довгими лініями електропередачі за загальносистемними показниками, що дозволило забезпечити адекватність оцінювання неоднорідності, а також підвищити ефективність рішень щодо впровадження заходів зі зменшення втрат електроенергії та оснащення мереж регулювальними пристроями.
- Розроблено алгоритми та програму формування законів оптимального керування локальних адаптивних САК нормальними режимами ЕЕС та керувальних впливів для окремих регулювальних пристроїв з урахуванням динамічності та інтегрального характеру процесів транспортування та розподілу електроенергії в ЕЕС, хвильових властивостей довгих ЛЕП, статичних характеристик навантаження та температурної нестабільності активних опорів ЛЕП.
- Розроблено алгоритми та програму аналізу втрат електроенергії в розподільних електричних мережах 110-10(6) кВ, а також інтелектуальної підтримки процесу планування електроощадних заходів в них з урахуванням взаємовпливу з магістральними електричними мережами.
- Розроблено алгоритми та програму оцінювання впливу розосереджених джерел електроенергії на режими розподільних електричних мереж 110-10(6) кВ та оптимізації їх впливу на параметри режиму мережі шляхом визначення відповідних місць приєднання РДЕ, а також графіків ведення їх режиму.