Научная деятельность кафедры АЭС

Зарождение Уральской научной школы в области управления развитием и функционированием электроэнергетических систем связано с именем выдающихся ученых профессоров Д.А. Арзамасцева и В.Е. Полякова. Основные работы были связаны с задачами проектирования, расчетов оптимальных и нормальных режимов больших энергосистем, теории и анализа логических и цифровых систем релейной защиты и автоматики. Кафедра была инициатором и постановщиком преподавания в вузах страны двух дисциплин "Модели оптимального развития ЭЭС", "АСУ и оптимизация режимов ЭЭС". Два учебника (изд. Высшая школа, Москва) с аналогичными названиями были выпушены в 1983 и 1987 гг.

В 80-е годы ведущее место в математическом обеспечении ЭЭС страны занимал программный комплекс КУРС-1000 разработанный на кафедре АЭС совместно с ЦДУ ЕЭС СССР (П.И.Бартоломей, С.К.Окуловский). В настоящее время в РАО ЕЭС России и его структурных подразделениях приоритетное использование имеет программный комплекс РАСТР, алгоритм и программные модули которого разработаны на кафедре (А.В.Липес, В.Г.Неуймин).

За последние пять лет достигнуты наибольшие результаты в следующих направлениях:

  • энергетическая безопасность регионов России;
  • информационное обеспечение задач управления ЭЭС в условиях конкурентного рынка;
  • моделирование распределения потоков электрической энергии и расчет потерь;
  • разработка и анализ схем электрических сетей;
  • измерение и анализ показателей качества электрической энергии.

Кафедра принимала участие в выполнении государственной целевой программы "Топливо и энергия", разработав систему мониторинга энергетической безопасности территорий России. Результатом работы явилась диагностическая критика состояния 79 субъектов Федерации, 11-ти экономических районов и 7-ми федеральных округов по энергетической безопасности. Ежегодно с 1998-го года в Совет Безопасности РФ предоставляется аналитический доклад о состоянии энергетической безопасности регионов России, содержащий также рекомендации по нейтрализации действия угроз энергетической безопасности (Л.Л.Богатырев, А.Л.Мызин).

В 2001-2002 гг по заданию Минэнерго России выполнялась работа по анализу состояния надежности топливо- и энергоснабжения регионов России, живучести их систем энергетики.

Выполнена работа в рамках программы Минобразования России по интеграции высшей школы и академической науки "Анализ и диагностика состояния высшей школы и научно-технологической безопасности территорий Уральского федерального округа", в которой разработан метод диагностирования состояния научно-технической безопасности территорий России регионального уровня.

Кафедра принимала участие в выполнении работ по анализу и разработке направлений эффективности интеграции России и республики Беларусь в рамках создания союзного государства, включая эффективность интегрирования энергетики. Разработан подход к оценке действия к оценке действия центробежных сил, создающих угрозы энергетической и экономической безопасности союзных государств.

Результаты выполненных работ внедрены в Минэнерго России ВНИИ ЭПРАНТ (г. Москва), правительстве Свердловской области.

Выполненные работы проводились в тесном сотрудничестве со следующими институтами РАН: Институт экономики УрО РАН; Институт теплофизики УрО РАН; Институт систем энергетики им. Л.А. Меленьтьева СО РАН, г. Иркутск; Институт энергетических исследований РАН, г. Москва; Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН, г. Москва; Институт экономики академии наук Беларуси, а также Белорусский государственный технический университет; Институт энергетической стратегии Минэнерго России.

Результаты исследований за последние пять лет опубликованы в девяти монографиях, сорока статьях и препринтах, в том числе в двух международных; были доложены на трех международных и шести всероссийских конференциях.

В области информационного обеспечения и решения задач управления ЭЭС впервые определены подходы и разработаны алгоритмы достоверизации информации о режимах и параметрах схемы электрических соединений ЭЭС по данным телеизмерений на основе многомерных статических и динамических фильтров. Соответствующая работа выполнена по заказу ОДУ Урала и Департамента стратегии и развития научно-технической политики РАО ЕЭС России (1999-2000 гг.).

Совместно с Коми научным центром РАН выполнен ряд исследований по новым информационным технологиям в задачах оперативного управления ЭЭС. Выпущена монография (2002 г.), в которой профессор П.И. Бартоломей является научным редактором.

Начиная с 90-х годов XX века сформировалось направление по исследованию распределения потоков электроэнергии в электрических сетях, анализу потерь и диагностики систем учета. С 1998 года сотрудники кафедры АЭС УГТУ?УПИ принимали участие в проведении энергетических обследований и расчете потерь электроэнергии в ряде предприятий Уральского региона. Энергетические обследования проводились в соответствии с утвержденной РАО ?ЕЭС России? ?Типовой программой проведения энергетических обследований подразделений электрических сетей АО?энерго?, ориентированной на расчет и анализ потерь электрической энергии и оценку состояния систем технического и коммерческого учета. Такие обследования электросетевых организаций выполняются с целью оценки эффективности передачи и распределения электроэнергии по электрическим сетям, определения нормативного уровня потерь электроэнергии, разработки энергосберегающих мероприятий. Кафедра АЭС по заданию Министерства Энергетики РФ ежегодно осуществляет расчет и экспертизу нормативов на потери электроэнергии в региональных сетевых компаниях. Руководство данным направлением осуществляет заведующий кафедрой ?Автоматизированные электрические системы?, проф., д.т.н. Паздерин А.В.

В настоящее время совместно с ЦДУ ЕЭС России и ОДУ Урала ведутся научные исследования по разработке программного обеспечения оптимизации (программа ЛИНКОР, руководитель П.И.Бартоломей) и оперативного управления режимами в условиях конкурентного рынка. С этой целью по линии магистратуры разработаны и уже реализуются программы целевой подготовки специалистов высокой квалификации.
В части вопросов качества электрической энергии выполнялись измерения параметров электрических режимов, анализ и оценка их соответствия требованиям нормативных документов. Производилась разработка методов и алгоритмов для информационного обеспечения задач управления энергосистемами.

С участием сотрудников кафедры выполняются исследования по разработке схем внешнего электроснабжения, предпроектные работы по разработке схем выдачи мощности электростанций, анализы балансов реактивной мощности, расчеты режимов и проекты реконструкции подстанций. Руководство данным направлением осуществляет доцент, к.т.н. Кокин С.Е.

Методики и программа анализа структурной надежности "Струна", разработанные на кафедре, используются для обоснования вариантов развития электрических сетей и реконструкции подстанций. Руководство данным направлением осуществляют профессор, д.т.н. Обоскалов В.П. и доцент, к.т.н. Котов О.М.

Среди наиболее значимых хоздоговорных работ по всем указанным направлениям можно выделить следующие:

  • обследование электросетевых предприятий ОАО ?Тюменьэнерго?, в том числе Нижневартовских, Урайских, Сургутских, Тобольских, Ишимских, Тюменских, Ноябрьских электрических сетей и НП ?Энергокомплекс?, энергообследование ОАО ?Свердловэнерго? и ОАО ?Екатеринбургская электросетевая компания?; 
  • расчет и анализ потерь электроэнергии в ряде муниципальных предприятий Свердловской и Тюменской областей, на Тюменской ТЭЦ-1, в ОАО ?Удмуртэнерго?, ОАО ?ЕЭСК?, филиале концерна ?Росэнергоатом? ?Белоярская атомная станция? и др.;
  • экспертиза нормативов технологических потерь электрической энергии при ее передаче и распределении в сетях ОАО ?Екатеринбургская электросетевая компания?, ОАО ?Бурятэнерго? и др.;
  • определение показателей качества электрической энергии в системах электроснабжения промышленных предприятий и городов (ОАО ?Уралэлектромедь?, ЗАО СП ?Катур?Инвест? и др.);
  • разработка информационного и программного обеспечения прогнозирования графиков потребления электрической энергии (ОАО ?ФСК ЕЭС?, ОАО ?СО ? ЦДУ ЕЭС?);
  • предпроектная проработка внешнего электроснабжения ?медно-цинкового производства? ОАО ?Уралэлектромедь? и развития сети 110-220 кВ Кировградского узла;
  • расчет режимов с рекомендациями по повышению надежности работы системы электроснабжения Бованенского НГКМ;
  • реконструкция ПС 220 кВ ?Титан? с заходами ВЛ 220 и 110 кВ. Расчет нагрузок, режимов и устойчивости. Определение компенсации реактивной мощности;
  • реконструкция ПС 110 кВ ?Алмазная? ОАО ЕЭСК;
  • предпроектная проработка схемы выдачи мощности Серовской ГРЭС.