Сенсоры для устранения погрешностей

Ученые из Южно-Уральского государственного университета провели исследование в рамках актуального направления в электроэнергетике – интеллектуального мониторинга электрических сетей с помощью беспроводных датчиков. В работе принимали участие ученые кафедры электрических станций, сетей и систем электроснабжения энергетического факультета Политехнического института ЮУрГУ – доктор технических наук, профессор Ирина Кирпичникова и старший научный сотрудник Ювараджа Теекераман. Позже к ним присоединились Харипрасат Манохаран и Рамья Куппусами из Индии, Срете Николовски из Хорватии и Хамид Реза Багаи из Ирана.

Напряжение играет важную роль при передаче электроэнергии. Для его контроля обычно применяются специальные измерительные устройства, которые измеряют величину напряжения и фазовый угол всех соответствующих шин. Однако если произойдет сбой в работе данных устройств, для его устранения потребуются большие затраты времени, средств и рабочей силы. Чтобы сделать работу сети «умной» и бесперебойной, необходимо специальное сенсорное устройство, функция которого – следить за работой измерительных устройств и передавать данные в специальную систему онлайн-мониторинга.

– Обзор существующей литературы по данной тематике показал, что вопрос мониторинга сети с использованием фазовых измерительных устройств практически не изучается. Там, где такие устройства применяются, существует большая погрешность в данных, передаваемых ими в систему мониторинга состояния сетей. Нами предложен новый метод обнаружения ошибок данных – с фазовыми датчиками, с использованием бинарной логистической регрессии. Такая технология позволяет предотвратить критические ситуации в сети – например, потерю энергии. Мы сделали новый шаг в развитии «умных» сетей и системы их мониторинга, – пояснила Ирина Михайловна.

Проблема качественной работы электрических сетей имеется во всех энергосистемах мира. В исследовании принимали участие ученые из разных точек планеты, поэтому можно сказать, что использование результатов работы станет отправной точкой для дальнейшего развития направления интеллектуального мониторинга сетей в электроэнергетике разных стран.

Моделируя – оптимизируем

Работа ученых носила теоретический характер, в ней использовалось компьютерное моделирование для создания алгоритма оптимизации и двоичной логистической регрессии, специальной статистической модели для прогнозирования вероятности, на основе интеллектуальных беспроводных датчиков.

– Была разработана двоичная логистическая регрессия на основе группы интеллектуальных беспроводных датчиков. Система датчиков, интегрированных в точки фазовых измерительных устройств, сможет быстро обнаруживать неисправности и сообщать об этом в центр управления. Такая технология намного более эффективна, чем существующие системы, работает в большем диапазоне исследуемых сетей и потребляет меньше энергии как для систем передачи, так и для систем распределения энергии, – прокомментировала профессор Кирпичникова.

Ученые уже наметили направления будущей работы. Они полагают, что созданная система двоичной логистической регрессии может быть распространена на крупномасштабные электрические системы для наблюдения за результатами работы сети в режиме реального времени и для мониторинга больших территорий.

Основная проблема заключается в размещении группы датчиков и их разделении в местах, где будут установлены блоки фазовых измерительных устройств.

Рост числа отечественных разработок и патентов на изобретения предусмотрен нацпроектом «Наука», который должен быть реализован в России к 2024 году.

ЮУрГУ – участник Проекта 5-100, призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.