Коллектив научно-исследовательской лаборатории "Моделирование электроэнергетических систем" Томского политехнического университета разработал Всережимный моделирующий комплекс реального времени, позволяющий не допускать крупных аварий в ходе работы энергосистем. Российская разработка не имеет мировых аналогов и уже прошла успешную апробацию в реальных энергосистемах. Научная статья, посвященная этой разработке, вышла в научном журнале IEEE Transactions on Smart Grid.

Согласно обобщенной статистике из факторов, вызывающих крупные системные аварии в энергосистемах различных мегаполисов, государств, лишь 10% приходятся на стихийные бедствия (цунами, землетрясения, ураганы и так далее). Еще 40% аварий возникают по причине неисправного оборудования - в результате его неправильной эксплуатации или заводского брака комплектующих. Оставшиеся 50% - это ошибки диспетчерского персонала (25%) и неправильные действия релейной защиты и автоматики (25%). То есть, в половине случаев крупные аварии возникают в результате процессов, никак не связанных с внешними факторами.

Энергосистема - это совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима (работающих параллельно) в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и тепла при общем управлении этим режимом.

Энергетическую систему можно сравнить с живым организмом, внутри которого постоянно и непрерывно происходят какие-то новые процессы. Чтобы энергосистема работала качественно и без сбоев, ею необходимо управлять. Делают это сейчас с помощью моделирующих комплексов, представляющих собой виртуальные копии реальных станций или энергосистем. Если то или иное действие на них отрабатывается удачно, его применяют в реальных условиях.

"Для создания виртуальных копий реальных энергосистем сейчас используют комплексы математического моделирования, - объясняет профессор ТПУ Александр Гусев. - На них при помощи дифференциальных уравнений воспроизводятся все процессы внутри энергосистемы. Между тем, из области дифференциальных уравнений можно решить только те, которые сводятся к табличным интегралам, которых в высшей математике всего полторы странички. То есть, в реальности мы имеем дифференциальные уравнения, которые точно не решаются. Вычислительные процессы в таких моделирующих комплексах построены на грубых упрощениях. Следовательно, данные о работе энергосистемы такие комплексы выдают неточные и с опозданием, так как на вычислительные процессы требуется еще и некоторое время. Между тем, в энергосистеме будут проходить уже совершенно другие процессы, и полученные данные станут не актуальны".

Чтобы решить эту проблему ученые ТПУ разработали Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем. Суть разработки заключается в объединении для достижения высокой адекватности результатов нескольких подходов к моделированию: аналогового, цифрового и физического.

"Внутри нашего комплекса установлен специализированный гибридный цифроаналоговый процессор. Во избежание неточностей с математическим моделированием мы использовали непрерывное неявное аналоговое решение, которое решает уравнения методически точно и оперативно. Все элементы системы параллельно взаимодействуют между собой в режиме реального времени. В отличие от аналогов, у нашего комплекса нет ограничений на размерность - он может повторить даже самую крупную энергосистему. Сколько в реальной энергосистеме генераторов и трансформаторов, столько в нашем комплексе будет содержаться гибридных процессоров", - поясняет Александр Гусев.

За последние пять лет научный коллектив кафедры опубликовал по данной технологии более 200 научных статей в рецензируемых международных и российских журналах.

Источники

Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 29/06/2017
В Томске создали симулятор аварий на энергосистемах в реальном времени
События дня (inforu.news), 28/06/2017
Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени
Agentnews.ru (agentnews.ru), 28/06/2017
В Томске создали симулятор аварий на энергосистемах в реальном времени
Новости@Rambler.ru, 28/06/2017
В Томске создали симулятор аварий на энергосистемах в реальном времени
Российская газета (rg.ru), 28/06/2017
Математики из Томска разработали моделирующий комплекс реального времени
Практика (praktika.ru), 28/06/2017
Математики из Томска разработали моделирующий комплекс реального времени
123ru.net, 28/06/2017
Математики из Томска разработали моделирующий комплекс реального времени
123ru.net, 28/06/2017
Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 28/06/2017
Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени - новости на сегодня 28.06.2017
News2world.net, 28/06/2017
Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени
Profi-news.ru, 28/06/2017
Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени
Новости@Rambler.ru, 28/06/2017
Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени
РИА Новости, 28/06/2017
Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени
Международная жизнь (interaffairs.ru), 29/06/2017
В ТПУ создали моделирующий комплекс для безаварийной работы энергосистем
Научная Россия (scientificrussia.ru), 04/07/2017
В ТПУ разработали всережимный моделирующий комплекс реального времени
Цифровая подстанция (digitalsubstation.ru), 07/08/2017

Похожие новости

  • 31/03/2016

    Томские ученые математически оценят загрязнение Байкала

    ​Сотрудник Томского госуниверситета Баир Цыденов работает над созданием комплексной математической модели для исследования гидроэкологических процессов в озере Байкал, крторая позволит определять и прогнозировать уровень загрязнения в озере, а также делать выводы о качестве воды.
    681
  • 27/10/2017

    Сибирские ученые установили, что волновые свойства частиц могут проявляться при столкновениях

     Старший научный сотрудник физического факультета ТГУ Дмитрий Карловец вместе с Валерием Сербо из Института математики СО РАН показали, что наблюдать волновые свойства массивных частиц можно и при комнатной температуре, практически в любой современной физической лаборатории, нужно лишь хорошо сфокусировать пучок частиц.
    116
  • 21/06/2017

    Математики Сибири и Индии выявят сбои в промышленных системах

    ​Совместный проект ученых ММФ ТГУ и индийского колледжа гуманитарных и естественных наук в Коимбатуре (PSG College of Arts&Science, Coimbatore) получил грантовую поддержку фонда РФФИ. Проект направлен на изучение особенностей конвективного теплопереноса и генерации энтропии, что позволит рассчитывать срок службы любой, в том числе промышленной системы, и выявлять причины уменьшения этого срока.
    252
  • 12/02/2016

    Ученые ТГУ создали математическую модель для безопасного взрыва льда и горных пород

    ​Ученые НИИ Прикладной математики и механики Томского государственного университета (НИИ ПММ ТГУ) написали программу, которая способна смоделировать поведение известняка, каменного угля и льда при взрывах.
    674
  • 04/09/2017

    Томские ученые разработали новую программу «Медицина будущего»

    ​Ученые ТГУ и Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработают новую комплексную программу для технологической платформы "Медицина будущего". Такое решение было принято на форуме "Армия-2017", в рамках которого прошел круглый стол об аддитивных технологиях в медицине.
    348
  • 06/07/2016

    В Томском политехе разработали агроробота

    Ученые Юргинского технологического института (ЮТИ) Томского политехнического университета вместе со студентами разрабатывают агроробота, который сможет пахать землю, обрабатывать растения от вредителей и косить траву.
    905
  • 04/10/2016

    В Airbus Safran Launchers заинтересовались созданным в Томске наноматериалом

    ​Airbus Safran Launchers (совместное предприятие авиакосмического концерна Airbus Group и французской корпорации Safran) заинтересовалась разработанной в Томском госуниверситете технологией получения наноматериала - легкого, как алюминий, и прочного, как сталь, сообщил завлабораторией высокоэнергетических и специальных материалов ВУЗа Александр Ворожцов.
    749
  • 28/06/2016

    3D-технологии завоевывают мир

    ​Вслед за автомобилями с автопилотом на дороги выходят самоуправляемые маршрутки. Первенцем новой концепции стал микроавтобус "Olli", созданный компанией Local Motors в сотрудничестве с IBM.  Как сообщает 3Dtoday, Local Motors наиболее известна в качестве первого производителя 3D-печатных автомобилей, а IBM предоставила необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции 3D-печатного транспорта в облачный искусственный интеллект IBM Watson.
    1064
  • 24/04/2017

    В Томске объявлена аккредитация журналистов на форум U-NOVUS - 2017

    ​Для получения аккредитации журналистов на форум U-NOVUS - 2017 нужно заполнить регистрационную форму участника на сайте форума. Как сообщили НИА Томск в администрации Томской области, журналистам, планирующим освещать работу форума, при заполнении графы "Форма участия" необходимо выбрать категорию "СМИ" и указать наименование СМИ.
    420
  • 07/08/2017

    Магистрант ТПУ будет разрабатывать алгоритмы для работы с большими данными

    ​Абитуриент Томского политехнического университета Алексей Кульневич - выпускник Северного (Арктического) федерального университета имени имени М. В. Ломоносова (г. Архангельск) - стал победителем олимпиады "Прорыв".
    216