Благодаря активной поддержке государства в виде финансирования исследовательских проектов, организации профильных центров компетенции и разработки правовых норм, стимулирующих интеграцию новейших разработок, мы наблюдаем стремительное распространение интеллектуальных решений для управления энергоинфраструктурой. Такие технологии позволяют существенно повысить эффективность потребления ресурсов, минимизировать энергопотери и обеспечить надежность снабжения энергией. Важнейшими направлениями развития выступают построение цифровых платформ для взаимодействия участников рынка электричества, совершенствование механизмов аналитики, направленных на предотвращение сбоев и улучшение экологичности производства.

Одним из ярких примеров успешного сотрудничества бизнеса и науки стал совместный проект АО «Энергомера», СПбГУ, кафедры автоматизации энергетических систем и электроснабжения СКФУ, а также компании Лартех. Его результатом стало появление принципиально нового устройства — счетчика электроэнергии с элементами искусственного интеллекта. Основой для воплощения задуманных функциональных возможностей послужил недавно разработанный счетчик модели СЕ310, полностью соответствующий требованиям ключевых клиентов группы компаний «Россети».

Ключевой задачей данной цифровой энергетической системы остается борьба с незаконным майнингом. Согласно новому закону, вступившему в действие в 2024 году, деятельность с криптовалютой теперь официально разрешена исключительно зарегистрированным организациям и индивидуальным предпринимателям, включенным в специально созданный реестр. Граждане вправе осуществлять добычу лишь в пределах установленных законом ограничений по объему потребления электроэнергии. Законодательно закреплено обязательство сетевых и сбытовых предприятий пересмотреть условия технологического присоединения потребителей, занятых в майнинге. Поэтому крайне важно создать эффективные механизмы мониторинга активности пользователей, занимающихся данным видом деятельности, и оперативно реагировать на возможные перегрузки в распределительных сетях.

Новый счетчик на основе ИИ способен анализировать спектр сигнала электропитания и автоматически определять тип подключенной нагрузки, включая незаконные майнинговые установки. Полученные данные будут храниться непосредственно в самом устройстве и впоследствии направляться на обработку информационно-аналитической системой для дальнейшего реагирования.

Искусственный интеллект представляет собой компьютерные системы, способные постоянно совершенствоваться. Нейронные сети состоят из множества взаимосвязанных элементов, обрабатывающих поступающую информацию. Во время процесса обучения система выявляет определенные шаблоны и признаки разных видов нагрузок, используемых в дальнейшем для точной идентификации. Постоянное обучение нейросетей повышает точность обнаружения различных устройств, подключенных к низковольтным линиям передачи.

Применение интеллектуальных счетчиков электроэнергии вписывается в общую стратегию цифровой трансформации нашей страны и соответствует планам широкого внедрения высоких технологий в промышленность и энергетику до 2030 года. Современные компании активно стремятся применять подобные решения для увеличения своей продуктивности и снижения расходов.

Это не просто техническое устройство, а инструмент, способствующий достижению высокого уровня безопасности, прозрачности и эффективности функционирования всей инфраструктуры энергетики.

Вы когда-нибудь задумывались, сколько нюансов скрыто за словами «объекты водоснабжения и водоотведения»? Тут не просто трубу кинуть — тут и уклоны, и колодцы, и борьба с грунтовыми водами, которая порой напоминает шахматную партию с природой. Для архитекторов и инженеров проект этих систем — это не приложение к зданию, а отдельная история. Если вы собираетесь прокачать скилл в этой теме через онлайн-обучение — читайте дальше. Будет и по делу, и без занудства.

В любой проектной документации, будь то ресторан, офисное здание или производственный корпус, системы водоснабжения и водоотведения — это не «вспомогательные» разделы. Это полноценные, самостоятельные инженерные решения, от которых зависит не только комфорт и гигиена, но и безопасность, соответствие нормативам и экономическая целесообразность эксплуатации.

Объекты водоснабжения и водоотведения — это не просто трубы и колодцы. Это целая экосистема: насосные станции, очистные сооружения, ливневая канализация, резервуары, противопожарные водопроводы, коллекторы. И каждая система должна работать стабильно, независимо и при этом — в логической связке со всем инженерным комплексом здания.

Проектировщики часто сталкиваются с недооценкой значимости этих систем со стороны заказчика. Пока объект не сдан, кажется, что всё «и так понятно». Но когда выясняется, что нет нужного давления воды, канализация забивается или неправильно рассчитан объём накопительного резервуара — переделки обходятся дороже самого проекта. Особенно если строительство уже начато.

Проект начинается не с чертежей. Он начинается с вопросов: откуда будет вода, куда она будет уходить, какие объёмы, какое качество, какая интенсивность? Без полной информации ни один инженер не сможет создать работоспособное решение. Что важно собрать на старте:

Если на этом этапе закралась неточность — можно не рассчитывать, что в финале всё будет работать. Например, неправильно заданное давление в системе = неверно подобранные насосы = аварии в эксплуатации или шум в трубах.

Наиболее важные инженерные расчёты по объектам водоснабжения и водоотведения включают:

Каждый из этих расчётов влияет на выбор оборудования, трассировку, размеры помещений под насосные и колодцы. Ошибка на раннем этапе — это ошибка в смете, монтаже, эксплуатации.

И да, Excel здесь уже не помогает. Только профессиональные расчётные программы, актуальные нормы и инженерная логика.

Проект системы водоснабжения и водоотведения должен быть оформлен не только формально, но и логично, читаемо. Что входит в состав рабочей документации по ВК:

Этот раздел должен быть связан с АР, ТХ, ОВК, ПЗ, ЭОМ и конструктивом. Только в таком случае инженер может сказать, что проект — рабочий. В противном случае — это чертежи для отчётности, не более.

Если канализация пересекает несущую балку — беда. Если трассы проходят в зоне технологических трубопроводов — переделка. Увязка — это не формальность, это ежедневная инженерная задача.

Если трубопроводы проходят по неотапливаемым зонам — нужна теплоизоляция или трассировка. Если это дачный посёлок — проект должен учитывать сезонное водоснабжение, консервацию на зиму и аварийные схемы.

Технические условия от водоканала не просто «прикладываются» к проекту. Они диктуют тип подключения, давление, ограничения по объёму сброса. И если вы проектируете "по шаблону" — на этапе сдачи возникнут проблемы.

Даже на частных объектах канализация может попасть в конфликт с нормами Роспотребнадзора. Особенно если поблизости скважины, источники водоснабжения или санитарные разрывы между системами.

Одна из причин ошибок в проектировании водоснабжения и водоотведения — размытие ответственности. Архитектор «рисует» санузлы, не зная, где пойдут стояки. Технолог задаёт мойку, не уточнив объём сброса. Инженер по ВК потом получает всё это «на блюдечке» — и решает, как вписать систему туда, где для неё не предусмотрено место.

На деле проект работает, только если:

Проект — это командная работа, иначе каждый тянет в свою сторону, а система не работает.

Инженерные ошибки в системах водоснабжения и канализации — самые дорогие. Потому что большинство проблем проявляются после сдачи объекта:

Часто заказчик экономит: “это же просто трубы и колодцы”. А потом выясняется, что система не работает, потому что никто не учёл наклон, глубину заложения, гидравлический удар, санитарную защиту, особенности грунта.

Компания Инжстройтех занимается проектированием систем водоснабжения и водоотведения для объектов любого масштаба: от небольших кафе до промышленных предприятий. Мы не просто чертим, мы считаем, увязываем, проверяем. В составе команды — инженеры ВК, технологи, архитекторы, специалисты по строительной части.

Мы работаем по принципу: от исходных данных до ввода объекта в эксплуатацию. Учитываем требования местных сетевых организаций, проектируем с учётом норм и реальных условий, сопровождаем объект на всех стадиях. Используем проверенные программные комплексы и предоставляем техническую поддержку на стройке.

Если вам нужен проект, который действительно работает — обращайтесь в Инжстройтех

Качество электроэнергии (КЭЭ) оказывает большое влияние на эффективность функционирования всех отраслей экономики России. Результаты исследований КЭЭ [1–4] показывают, что в ряде регионов страны качество электроэнергии не соответствует действующим нормам. Решение вопросов построения промышленных систем электроснабжения (СЭС) с учетом факторов, влияющих на КЭЭ, является определяющим для обеспечения эффективной и безаварийной работы данных систем электроснабжения [

Вопрос повышения КЭЭ, как правило, является актуальным для сетей, к которым присоединено большое количество потребителей, имеющих резкопеременный, несимметричный и несинусоидальный режим работы.

Возникающие в сетях помехи носят случайный характер искажения напряжения и при воздействии на технологическое оборудование промышленных предприятий приводят к нарушению технологического цикла производства, вызванного неправильной работой систем автоматики, ошибкой определения режимных параметров электрической сети и нарушением режимов работы производственного оборудования.

В системах электроснабжения около 60% брака и нарушений технологического режима работы промышленных электроприемников связано с низким качеством электроэнергии, в том числе и с нарушениями, вызванными провалами (ПН) и прерываниями напряжения (ПРН). Указанные помехи могут быть причинами сбоев в системах управления и защиты электроприемников, ошибок в работе микропроцессорной техники, приводить к повреждению оборудования и возникновению нештатных режимов работы основного оборудования промышленных объектов. Сложность современных технологических процессов и высокие требования к поддержанию их стабильности при возникновении в сети ПН и ПРН приводят к появлению ущербов. В таблице 1 представлены значения ущербов от кратковременных перерывов электроснабжения в сфере информационных технологий

Причинами больших ущербов от низкого качества электроэнергии [1, 6] являются:

Несмотря на возможный ущерб, в стандартах на качество электрической энергии показатели, характеризующие ПН и ПРН, не нормируются и часто не учитываются при проектировании систем электроснабжения. Переход к интеллектуальным сетям будет способствовать еще большему числу сбоев в режимах работы технологического оборудования от данных помех, что связано с восприимчивостью цифровых элементов сетей к такого вида возмущениям.

Результаты исследований качества электрической энергии [2] показывают, что для промышленных объектов в среднем в 30% случаев контроля показателей качества показатели не соответствуют требованиям ГОСТ 32144-2013 [7], при этом:

В большинстве случаев технические проблемы, связанные с функционированием электроприемников при нарушении качества электрической энергии в РФ, вызваны:

В странах Европейского союза основными причинами сбоя в работе технологического оборудования являются:

Для США статистика отказов в работе оборудования составляет:

На основании представленных данных отметим, что наиболее частыми причинами сбоев в работе промышленного технологического оборудования и систем автоматики являются возникающие в сети помехи в виде ПН и ПРН. Данные помехи возникают в нормальном режиме работы промышленного оборудования, к которому относится технологическое оборудование предприятий: дуговые сталеплавильные печи (ДСП), различные прокатные станы, сварочные машины, электроприемники с двигательной нагрузкой. На рисунке 1 представлен график ПН, характеризующий форму провала напряжения, полученный при проведении измерений на одном из фидеров 0,4 кВ сварочного участка промышленного предприятия.

Рассмотрим уровни электромагнитных помех (ЭМП), в частности ПН, вносимые в сеть промышленными электроприемниками [8–10].

При своей работе ДСП создают нерегулярные ПН с частотой до 1 Гц и регулярные ПН частотой до 10 Гц.

Регулярные ПН при работе ДСП имеют глубину провала, как правило, не превышающую 5% от величины питающего напряжения. Нерегулярные ПН характеризуются глубиной провала, доходящей в отдельных случаях до 100%. Причинами нерегулярных ПН являются неблагоприятные условия зажигания дуг в период плавки металла, неустойчивое их горение, эксплуатационные короткие замыкания электродов с шихтой в момент пуска печи и при обвалах шихты.

Сварочные машины при своей работе создают в сети ПН, величина которых зависит от мощности машины и источника питания [11]. Машины рельефной и точечной сварки создают ПН глубиной до 7%. До 19% ПН создают при своей работе стыковые и многоточечные машины. При этом длительность провалов напряжения для точечных, рельефных, многоточечных и шовных сварочных машин составляет 0,02–1,0 с, стыковых сварочных машин — 0,2–20 с.

Величина ПН, создаваемая прокатными станами, зависит от их типа. В качестве приводов прокатных станов используются синхронные, асинхронные и двигатели постоянного тока. Прокатные станы с приводами от синхронных и асинхронных электродвигателей являются источниками колебаний и ПН. Так блюминги и слябинги в сетях 6–10 кВ создают ПН глубиной до 20% при длительности 1–5 с и средней частотой 20–40 провалов в минуту. Листовые станы горячей прокатки создают ПН величиной от 2% до 10% длительностью 1–5 с и средней частотой от 2 до 20 в мин. Величина ПН при работе стана холодной прокатки составляет от 2% до 20% с длительностью 2–20 с и средней частотой провалов от 4 до 20 в час.

Прессы и автоматические прессовые линии при своей работе создают ПН, составляющие 1–5% с частотой следования 0,17–0,2 Гц.

Транспортеры, вентиляторы и компрессоры в момент пуска оборудования являются источниками провалов, глубина которых не превышает:

Асинхронные и синхронные двигатели создают ПН глубиной от 1% до 20% и длительностью от 3 с до 10 с. Частота ПН зависит от режимов работы электродвигателей. Наибольшая частота наблюдается при повторно-кратковременном режиме работы оборудования.

Уровень влияния ПН и ПРН на промышленные электроприемники зависит от факторов, определяющих глубину ПН, длительность провала и частоту появления ПН. При этом наиболее чувствительными к данным видам помех являются системы управления и защиты промышленных электроприемников [9, 10, 12], построенных на базе микропроцессорной техники. На рисунке 2 показана область критичных ПН и ПРН, вызывающих сбой в работе микропроцессорных систем управления [13].

Для систем автоматики, включающих в свою структуру управляющие реле, магнитные пускатели, программируемые контроллеры и элементы регулируемого электропривода, определены области допустимых ПН и ПРН (рисунок 3).

Так, технические сбои в работе оборудования будут наблюдаться при следующих величинах ПН:

Сбои в работе данных устройств при ПН будут наблюдаться при длительностях провалов:

Для промышленных электроприемников, имеющих в своем составе выпрямительные блоки и блоки инверторов, границы допустимых значений ПН и ПРН представлены на рисунке 4 [14]. Следует отметить, что инверторы имеют большую чувствительность к ПН в сравнении с выпрямителями. При ПН длительностью более 6–9 мс и величине провала более 20% происходит сбой в работе выпрямителя. В блоках промышленного технологического оборудования «выпрямитель-инвертор» при ПН более 15% и длительности более 3 мс происходит его отключение.

Для оценки возможности бесперебойной работы персональных компьютеров в условиях существующих ПН и ПРН разработаны кривые ITIC (Совет индустрии информационных технологий) [15]. В соответствии с данными кривыми (рисунок 5) допускаются ПРН при длительности прерывания, не превышающей 20 мс. Также допускаются ПН величиной до 10% любой длительности, до 20% при длительности, не превышающей 10 с, и до 30% длительностью менее 0,5 с.

При оценке надежности работы технологического оборудования промышленных предприятий в условиях возникновения ПН и ПРН необходимо учитывать величину возможного ущерба от данных помех.

Определение ущербов от перерывов электроснабжения необходимо проводить по двум видам ущербов: основному и ущербу внезапности [16].

Основной ущерб связан с ущербом, возникающим при ПН или ПРН в электроснабжении промышленных предприятий при условии сохранения оборудования, технологического процесса и отсутствия брака продукции, то есть обусловлен ущербом из-за невыполнения плана по выпуску продукции. Ущерб внезапности связан с появлением фактора внезапности, в результате которого могут произойти нарушения технологического процесса, поломка оборудования и, как следствие, брак продукции. Этот ущерб зависит от типа потребителя, величины недополученной электроэнергии, наличия у потребителя резервов генерации и возможности изменения технологического процесса производства. Если величина резервов потребителя достаточна, чтобы компенсировать недовыработанную продукцию за время его ограничения по энергии, то недополученная электроэнергия за это время компенсируется системой резервного электроснабжения предприятия, тем самым обеспечивая бесперебойность технологического процесса.

В работах [14, 17] приведены значения ущербов от низкого качества электрической энергии, определенные в долях от общего ежегодного ущерба, которые составляют:

Как видно, наибольший ущерб наблюдается от помех в виде ПН и кратковременных ПРН, в то же время сложность современных технологических процессов и высокие требования к поддержанию их стабильности приводят к значительным потерям в различных отраслях промышленности, что наглядно иллюстрируется таблицей 2 [10, 18]. При этом необходимо отметить, что для помех в виде ПН и ПРН стандарт ГОСТ 32144-2014 [7] требования к уровням данных помех не определяет.

Представленная информация позволяет констатировать, что при нормировании показателей КЭЭ и разработке рекомендаций по его повышению необходимо уделять внимание показателям, определяющим глубину и длительность провалов и прерываний напряжения.

Для решения проблемы повышения КЭЭ важное значение отводится его контролю и мониторингу. Основные положения по организации и проведению контроля и мониторинга КЭЭ в РФ изложены в стандартах ГОСТ 33073-2014, ГОСТ 30804.4.7 и ГОСТ 30804.4.30 [19–21].

В работах [5, 22] показано, что применяемые в настоящее время системы мониторинга могут давать большую погрешность при измерении КЭЭ, что не соответствует условиям функционирования современных СЭС.

Причинами больших погрешностей являются:

1) дискретное преобразование Фурье, которое применяется при цифровой обработке сигналов, что дает большую точность при анализе периодических процессов (в СЭС промышленных предприятий, городов и особенно электрического транспорта изменения токов и напряжений не являются периодическими, поэтому при дискретизации их графиков происходит наложение спектров соседних гармоник друг на друга, наибольшие погрешности возникают при наличии в спектрах анализируемых сигналов постоянной составляющей, четных гармоник и интергармоник);

2) погрешности измерения амплитуды, фазового угла и времени синхронизации;

3) погрешности трансформаторов тока и напряжения.

В активных системах электроснабжения потоки мощности могут быть не только однонаправленны (от электростанций к потребителям электроэнергии), но и двунаправленными (от потребителей в распределительные сети), особенно при наличии источников распределенной генерации и систем накопления электроэнергии. Существующие системы мониторинга в таких сетях будут давать большие погрешности в измерениях активной и реактивной мощности. Проведенные расчеты [3] показывают, что ошибки в оценке активной мощности могут достигать ±290%, а реактивной ±130% и более.

Для решения задач мониторинга КЭЭ предлагается способ анализа качества электроэнергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, представленный на рисунке 6 [23]. Данный способ позволяет определить источники и степень искажения параметров КЭЭ и выработать управляющие воздействия на СЭС с целью повышения КЭЭ с учетом составляющих ущерба.

Для обеспечения функционирования предлагаемого способа реализуется предварительное имитационное моделирование СЭС, целями которого являются:

На основании предварительного имитационного моделирования формируется база данных искаженных сигналов тока и напряжения при существенных отклонениях показателей КЭ в различных режимах функционирования СЭС предприятия. Результаты имитационного моделирования вносятся в память блока хранения 5 (рисунок 6) для последующего выбора совокупных искаженных токов и напряжений в определенном режиме работы СЭС.

В модуле 1 (рисунок 6) выполняется аналогоцифровое преобразование мгновенных значений фазных токов и напряжений в точках присоединения (модуль сбора данных). В модуле 2 происходит трехмерное преобразование мгновенных значений фазных токов и напряжений в пространственный вектор. Мгновенные значения комплексного вектора из модуля 2 поступают в модуль нормировки 3. В модуле 3 в скользящем окне данных, включающем, например, N комплексных отсчетов (мгновенных значений) пространственного вектора, производится их нормировка (приведение к нормированному виду) по энергии. Для этого вычисляется энергия совокупности N комплексных значений пространственного вектора в текущем скользящем окне, и каждое из комплексных мгновенных значений пространственного вектора этого скользящего окна нормируется к рассчитанной энергии.

Нормированные совокупности комплексных мгновенных значений пространственного вектора из модуля 3 поступают в блок 4 распознавания. Блок 4 решает задачу распознавания, какой из комплексных дискретных сигналов поступил на его вход. При решении задачи распознавания используется блок 5 хранения результатов имитационного моделирования. В соответствии с текущим режимом функционирования СЭС блок 5 подает на вторые входы модулей сравнения 410…41(M–1) комплексные дискретные сигналы, соответствующие текущему режиму функционирования и характеризующие возможные искажения параметров КЭЭ данной СЭС. На первые входы модулей сравнения поступает комплексный дискретный сигнал с выхода модуля 3. В модулях сравнения 410…41(M–1) блока 4 реализуется сравнение комплексного дискретного сигнала, поступившего на вход блока 4 с каждым из хранящихся комплексных дискретных сигналов в блоке 5, соответствующих текущему режиму СЭС. По результатам сравнения модулем 42 блока 4 принимается решение о том, какой комплексный дискретный сигнал действует на входе и, соответственно, какой вариант отклонений параметров КЭЭ характерен для текущего режима СЭС.

Поскольку при имитационном моделировании для текущего режима функционирования СЭС и варианта отклонений параметров КЭЭ задается степень и источник трехфазных искажений токов и напряжений, то на основе реализации процедуры распознавания можно выявить степень и источник искажений токов и напряжений в трехфазной СЭС.

Методики расчетов отдельных видов электромагнитных помех представлены в работах [8–10]. В основном методики позволяют провести оценку медленных изменений, колебаний, несинусоидальности и несимметрии напряжения. С учетом вероятностного характера возникновения помех для их расчета и прогнозирования перспективно применение имитационного моделирования СЭС с использованием программных продуктов PSCAD и MatLab Simulink.

Средства имитационного моделирования позволяют провести исследования влияния любых видов помех на промышленные электроприемники не только в нормальных режимах работы, но и при переходных процессах.

Для систем промышленного электроснабжения обеспечить электромагнитную совместимость технологического оборудования можно с использованием схемных решений, а также применением в сети специальных устройств.

Схемные пути обеспечения электромагнитной совместимости являются наиболее простыми и экономичными. Можно определить следующие технические решения:

В промышленных системах электроснабжения могут быть использованы специальные средства, включающие, например, применение [14–16]:

1. В связи с переводом электроэнергетики на технологии интеллектуальных систем в промышленных системах электроснабжения может наблюдаться тенденция к увеличению ущербов от ПН и ПРН, что должно быть учтено при рассмотрении вопросов помехоустойчивости промышленного оборудования к воздействию такого рода помех.

2. Для повышения устойчивости технологического оборудования к ПН и ПРН, а также снижения ущербов, необходимо введение нормирования ПН и ПРН в составе стандарта ГОСТ 32144-2013 и их учета при рассмотрении вопросов проектирования и эксплуатации систем промышленного электроснабжения.

3. В системах электроснабжения промышленных предприятий для снижения влияния электроприемников, создающих помехи в виде ПН и ПРН на других промышленных потребителей, следует разделять их питание или внедрять в систему электроснабжения ответственных электроприемников источники бесперебойного питания.