Перейти к списку статей номера

Краткосрочное прогнозирование электропотребления на основе устойчивых моделей

One day ahead short term electricity consumption forecasting by persistence models

 

Автор: А.В. Кычкин, к.т.н., Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики, филиал в г. Пермь (НИУ ВШЭ – Пермь)

Author: A.V. Kychkin, ph. d., National research university «Higher school of economics»

Ключевые слова: машинное обучение; управление спросом на электроэнергию; электропотребление; краткосрочное прогнозирование; устойчивые модели; авторегрессионные модели; модель Хольта — Вин‑ терса; сезонные модели.

Key words: machine learning; demand response; electricity consumption; short term load forecasting; persistence models; autoregressive models; Holt — Winters model.

 

Аннотация: Важной задачей в рамках управления спросом на электроэнергию является формирование точных прогнозов профилей электрических нагрузок как для отдельных потребителей, так и для их агрегированных групп. Для решения задачи прогнозирования электрической нагрузки на одни сутки вперед предложено использовать методы машинного обучения. Для формирования подобных прогнозов используются исторические данные энергопотребления, представленные в виде временных рядов с фиксированным временным интервалом. В статье рассмотрены существующие методы прогнозирования, включая:

а) модели на основе базовых линий;

б) авторегрессионные модели (например, AR и SARIMA);

в) тройное экспоненциальное сглаживание (метод Хольта — Винтерса);

г) комбинации моделей на основе базовых линий и авторегрессионных моделей (PAR).

Предложена новая модель прогнозирования — сезонная устойчивая регрессионная модель (SPR), обеспечивающая оптимальный выбор между низкочастотными и высокочастотными временными зависимостями, характерными для профиля нагрузки в зданиях. Поскольку предлагаемый метод прогнозирования сводится к задаче оптимизации при построении регрессии, для обучения модели используется рекурсивный метод наименьших квадратов (МНК), обеспечивающий вычислительную эффективность.

Проведенные эксперименты демонстрируют высокую точность прогнозирования предложенного метода по сравнению со стандартными методами прогнозирования.

Abstract: In the context of electricity demand response, an important task is to generate accurate forecasts of energy loads for individual consumers as well as groups of objects. The machine learning approach is proposed for the solving the problem of short‑term (one day ahead) forecasting of the electricity consumption. In order to generate such forecasts, historical energy consumption data is used, presented in the form of a time series with a fixed time step. In this paper, the existing (one day ahead) forecasting methodologies are proposed, including:

  1. baseline persistence models,
  2. autoregressive‑based models (e. g., AR and SARIMA),
  3. triple exponential smoothing (Holt‑ Winters) model, and
  4. combinations of baseline persistence and auto‑ regressive‑based models (PAR).

We then introduce a novel forecasting methodology, namely seasonal persistence based regressive

model (SPR) that optimally selects between lower‑ and higher‑frequency persistence and temporal dependencies that are specific to the buildings electricity load profiles.

Given that the proposed forecasting method equivalently translates into a regression optimization problem, recursive‑least‑squares is utilized to train the model in a computationally efficient manner. This method demonstrate the forecasting accuracy in comparison with the standard forecasting techniques (a)-(d) through.

Скачать статью

 

Влияние эпидемии 2020 г. на режимы электропотребления

 

Автор: Б.И. Макоклюев, д.т.н., «НТЦ Россети ФСК ЕЭС»

Ключевые слова: электропотребление; объединенные энергосистемы; суточные графики; режимы электропотребления; эпидемия коронавируса.

 

Аннотация: Пандемия COVID-19 ураганом прошлась по всем мировым энергорынкам. Режим самоизоляции привел к снижению энергопотребления в России. В апреле этого года потребление электроэнергии, по данным «Россетей», уменьшилось в зависимости от региона от 5 до 15%. Однако в декабре впервые в этом году был зафиксирован рост потребления электроэнергии, по-видимому, за счет более холодной погоды.

Скачать статью

 

 

Рынок силовой электроники (динамика и тенденции развития)

Dynamics and trends of the power electronics market

 

Автор: Р.Н. Шульга, к.т.н. ВЭИ–Филиал ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ»

Author: R.N. Shulga, ph. d., VEI-Branch of RFNC–VNIITF

Ключевые слова: рынок; силовая электроника; полевой МОП-транзистор; IGBT-прибор; SiC-прибор; GaN-прибор.

Key words: market; power electronics; MOSFET; IGBT device; SiC device; GaN device.

 

Аннотация: Выполнен анализ динамики и тенденций развития рынка силовой электроники (СЭ) за последние 20 лет и в ближайшей перспективе. Отмечено, что наиболее растущими направлениями рынка СЭ являются электроприводы, источники питания и зарядные устройства, а также электромобили и центры обработки данных. Главными направлениями развития на основе кремния остаются полевые МОП-транзисторы и IGBT-приборы, занимающие 23% рынка. Перспективные технологии на основе SiC и GaN в последние пять лет стали использоваться в промышленном производстве, становясь приоритетными для радиолокации, лидаров, беспилотного транспорта.

Abstract: The analysis of the dynamics and trends of the power electronics (SE) market over the past 20 years and in the near future is performed. It is noted that the most growing areas of the SE market are electric drives, power supplies and chargers, as well as electric vehicles and data centers. The main areas of development based on silicon remain MOSFET field-effect transistors and IGBT devices, which occupy 23 % of the market. Promising technologies based on SiC and GaN over the past 5 years are coming to an industrial basis, becoming a priority for radar, lidar, and unmanned vehicles.

Скачать статью

 

 

Мониторинг параметров электрической сети административного здания

Monitoring of electricity parameters on the example of a facility of the ministry of justice

 

Авторы: А.А. Глушаков, УФССП России по Омской области, О.И. Гордеев, ООО «Фирма «Алекто-электроникс»

Authors: A.A. Glushakov, «Federal bailiffs service», O.I. Gordeev, «Alekto-electronics»

Ключевые слова: мониторинг параметров электроэнергии; измерительный преобразователь; анализ состояния электросети.

Key words: electricity parameters monitoring; measuring transducer; electrical network state analysis.

 

Аннотация: В статье представлены результаты многомесячного непрерывного измерения параметров электрической сети на вводе административного здания, в котором неоднократно наблюдались отказы электрооборудования. Показано, что постоянный мониторинг параметров электроэнергии позволяет своевременно фиксировать их выход за допустимые пределы, а также обнаруживать и устранять как ошибки, допущенные при проектировании или подключении здания к электросети, так и различные негативные изменения состояния проводников, нагрузок и контактных соединений.

Abstract: The article presents the results of a multi-month continuous measurement of the electrical network parameters at the service entrance of an administrative building, in which electrical equipment failures were repeatedly observed. It is shown that constant monitoring of electric power parameters makes it possible to timely record their exceeding the permissible limits, as well as to detect and eliminate both errors made during the design or connection of a building to the power grid, and various negative changes in the state of conductors, loads and contact connections.

Скачать статью

 

Коммутации в гибридных генераторных выключателях

The processes at commutation in a hybrid generator circuit breakers

 

Авторы: Р.Н. Шульга, к.т.н., Т.С. Смирнова, ВЭИ–Филиал ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ»

Authors: R.N. Shulga, T.S. Smirnova, VEI-Branch of RFNC–VNIITF

Ключевые слова: коммутация; гибридный генераторный выключатель; главный контакт; вакуумный выключатель.

Key words: commutation; hybrid generator circuit breaker; main contact; vacuum circuit breaker.

 

Аннотация: Проблема создания современных генераторных выключателей (ГВ) больших разрывных мощностей для генераторов мощностью свыше 1000 МВт имеет комплексный характер и связана с освоением новых материалов, технологий, конструкций, производства и испытаний. Одним из перспективных направлений является разработка гибридных ГВ (ГГВ), для которых анализируются процессы при коммутации, определяющие возможности отключения номинальных и аварийных токов. Рассмотрены реализация главных контактов (ГК) и перевод тока на замкнутые контакты шунтирующего вакуумного выключателя, а также мероприятия по снижению потерь и перегрева контактов ГК путем добавки дополнительных втычных контактов из твердосплавных сплавов. Приведен опыт эксплуатации генераторных выключателей КАГ-24.

Abstract: The problem of creating modern generator circuit breakers (GB) of large breaking capacity for generators with a capacity of more than 1000 MW is complex and is associated with the development of new materials, technologies, designs, production and testing. One of the promising areas is the development of hybrid HGB, for which switching processes are analyzed, which determine the possibility of disconnecting rated and emergency currents. The implementation of the main contacts of the GC and the transfer of current to the closed contacts of the shunt vacuum circuit breaker, as well as measures to reduce losses and overheating of the GC contacts by adding additional plug contacts made of hard-alloy alloys, are considered. The experience of operation of generator switches KAG-24 is given.

Скачать статью

 

 

Цифровое моделирование электромагнитных и электромеханических переходных процессов в электроэнергетических системах

On digital simulation of electromagnetic and electromechanical transients in electrical power systems

 

Автор: Ю.П. Галишников, ООО «ИПЦ «Учебная техника»

Author: Y.P. Galishnikov, Engineering-and-production center «Uchebnaya tekhnika» LTD

Ключевые слова: метод собственных (фазовых) координат; сложные аварийные режимы турбогенераторов.

Key words: method of proper (phase) coordinates; faults in turbinegenerators.

 

Аннотация: Описан подход к цифровому моделированию электромагнитных и электромеханических переходных процессов в цепях переменного тока, содержащих электрические машины, трансформаторы, линии электропередачи и электронные устройства, с использованием универсального метода собственных (фазовых) координат, основанного на принципах тензорного анализа. Представлен соответствующий этому методу базовый алгоритм расчета на ЭВМ процессов в моделируемых цепях. Кратко охарактеризованы результаты исследования внезапных внутренних и неодновременных (последовательных) коротких замыканий, а также крутильных колебаний валопроводов турбогенераторов. Представлена компьютерная модель асинхронизированного турбогенератора.

Abstract: An approach to digital simulation of electromagnetic and electromechanical transients in AC circuits containing electrical machines, transformers, power lines, and electronic devices is described using a universal method of proper (phase) coordinates based on principles of tensor analysis. For computer calculating Basic algorithm for computer calculation of processes in simulated circuits corresponding to the method is presented. Results of the study of instantaneous internal and nonsimultaneous (sequential) short circuits of turbine-generators, as well as torsional oscillations of turbine unit shafts are briefly described.

Скачать статью

 

Методы искусственного интеллекта для диагностики оборудования подстанций

Methods of artificial intelligence for diagnostics of substation equipment

 

Автор: Ю.Я. Любарский, д.т.н., «НТЦ Россети ФСК ЕЭС»

Author: Yu.Ya. Lyubarsky, Joint Stock Company «Research and development center at federal grid company of unified energy system»

Ключевые слова: высоковольтное оборудование; диагностика; цифровизация; искусственный интеллект; нейронные сети.

Key words: high-voltage equipment; diagnostics; digitalization; artificial intelligence; neural networks; expert systems.

 

Аннотация: Приведена структура диагностической системы, даны рекомендации по применению искусственного интеллекта в различных модулях этой структуры. Статья адресована разработчикам диагностических систем для оборудования подстанций с использованием методов искусственного интеллекта.

Abstract: The structure of the diagnostic system is given, recommendations are given on the use of artificial intelligence in various modules of this structure. The article is addressed to developers of diagnostic systems for substation equipment using artificial intelligence methods.

Скачать статью 

 

Определение поврежденного участка воздушной линии с помощью геоинформационной системы грозовой активности

Determination of the damaged section of the overhead line using a geoinformation system of thunderstorm activity

 

Автор: А.А. Кучерявенков, ООО МНПП «Антракс»

Author: A.A. Kucheryavenkov, «Antraks», R&D, LLC

Ключевые слова: геоинформационная система; воздушная линия электропередачи; повреждение; мониторы электрической сети.

Key words: geographic information system; overhead power line; damage; electrical network monitors.

 

Аннотация: В статье рассматривается создание геоинформационной системы (ГИС) грозовой активности на базе комплекса распределительных сетей 6–110 кВ с использованием современных устройств определения места повреждения воздушной линии (ВЛ): мониторов электрической сети и топографических указателей поврежденного участка ВЛ. Линии электропередачи являются хорошей антенной, передающей грозовые импульсы вдоль линии путем возникновения возмущений тока и напряжения. Линии электропередачи могут стать удобной базой для создания информационной системы знаний о грозовой активности. Анализ информации с приборов, расположенных на одной линии, дает возможность оценить продвижение грозового фронта, частоту возникновения грозовых импульсов, диапазон скачков тока и напряжения.

Abstract: The article discusses the creation of a geographic information system (GIS) of thunderstorm activity on the basis of a complex of 6–110 kV distribution networks using modern devices for determining the location of an overhead line (OHL) damage: electrical network monitors and topographic indicators of the damaged section of the OHL. Power lines are a good antenna for transmitting lightning impulses along the line by generating current and voltage disturbances. Power lines can become a convenient basis  for creating an information system of knowledge about lightning activity. Modern devices for determining the damaged section of overhead lines with high accuracy conduct oscillography of the processes occurring in overhead lines, which will allow you to get a complete picture of currents, voltages, frequency and duration of pulses, waveforms and amplitude in overhead transmission lines. Analysis of information from several devices located on one line, in real time, makes it possible to assess the progress of the lightning front, the frequency of occurrence of lightning impulses, the range of current and voltage surges.

Скачать статью