автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Определение рациональных конфигураций сети электроснабжения с электродвигательной нагрузкой

На правах рукописи □□34В2134

У Негадаев Владислав Александрович

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНФИГУРАЦИЙ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 д ОЕ0 1ССЭ

Кемерово - 2009

003462134

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Ещин Евгений Константинович

Официальные оппоненты -

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Разгильдеев Геннадий Иннокентьевич кандидат технических наук Гришин Михаил Викторович

Ведущая организация: ОАО «Сибирская угольная энергетическая компания»

Защита состоится 5 марта 2009 г. в 13С0 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс: (3842) 36-16-87

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан Ц февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.Г. Захарова

Актуальность работы. С увеличением производственных мощностей промышленных предприятий увеличиваются мощности и количество электроприемников, возрастает потребление электроэнергии. В частности, в связи с повышением уровня механизации процессов добычи угля, внедрением новых более мощных и производительных угледобывающих машин непрерывно растет электропотребление угольных предприятий.

В этих условиях необходимы мероприятия, направленные на повышение рационализации систем электроснабжения (СЭС). При проектировании СЭС используется технико-экономическое сравнение ряда рассматриваемых вариантов, а качество и эффективность проекта в значительной степени зависят от опыта и интуиции проектировщика. При этом основной трудностью является необходимость соблюдения требуемых норм и показателей, обеспечивающих заданное функционирование системы, а также выполнение требований правил безопасности.

Однако в процессе развития СЭС принимают форму сложной динамической системы. В этих условиях выбор варианта СЭС на основе только технико-экономического сравнения является уже недостаточным. Поэтому рациональная с точки зрения эффективности эксплуатации СЭС может быть спроектирована лишь на основе теории динамических систем с использованием алгоритмов автоматизированного проектирования. Для решения этой актуальной задачи необходима математическая модель СЭС, представляющая совокупность моделей отдельных элементов и участков электрической сети. При этом нужно учитывать то обстоятельство, что для многих СЭС с электродвигательной нагрузкой, в качестве которой в основном используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, характерны динамические режимы работы электроприводов, когда нагрузка на исполнительных органах непрерывно изменяется, происходят процессы пуска и торможения электроприводов.

Для получения рациональных конфигураций сети электроснабжения с точки зрения эффективности эксплуатации необходимо учитывать соизмеримость мощностей электродвигателей с мощностью источника питания, значительные длины участков кабелей и их параметры, а также влияние двигателей друг на друга в различных режимах работы.

Таким образом, необходимость дальнейшего совершенствования методов расчета и автоматизированного проектирования рациональных конфигураций сети электроснабжения горных и промышленных предприятий является актуальной задачей.

Цель работы: разработка метода описания динамических процессов передачи и электромеханического преобразования энергии в СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой и построение на этой основе программного инструментария для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения.

Идея работы состоит в учете взаимного влияния компонентов (асинхронных электродвигателей) СЭС в динамических режимах работы электроприводов при разработке метода описания состояний системы, а также в использовании теории генетических алгоритмов для создания эффективного сред-

ства определения рациональных конфигураций сети электроснабжения, реализованного в виде программного инструментария.

Задачи исследований.

1. Провести анализ существующих способов описания СЭС с электродвигательной нагрузкой, используемых при исследовании динамических режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

2. Провести анализ существующих методов для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения.

3. Разработать математическую модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

4. Разработать программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения с учетом топологии местности и мест расположения электрооборудования, а также для исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

5. Провести исследование эксплуатационных режимов работы совокупности асинхронных двигателей в рациональных конфигурациях сети электроснабжения, определенных с помощью разработанного программного инструментария.

Методы исследований. При выполнении работы использовались математические методы теории обобщенной электрической машины для анализа динамических процессов, протекающих в асинхронных двигателях. Вопросы моделирования динамических систем высокого порядка решались на основе численных методов решения систем дифференциальных уравнений, систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений. При разработке программного инструментария для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения использовался генетический алгоритм.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности, позволяет синтезировать существующие и рациональные конфигурации сети электроснабжения горных машин и промышленных установок.

2. Методы теории генетических алгоритмов применимы для создания эффективных средств определения рациональных конфигураций сети электроснабжения.

3. Программный инструментарий позволяет в автоматизированном режиме определять рациональные конфигурации сети электроснабжения, а также производить анализ процессов, связанных с передачей и электромеханическим преобразованием энергии в динамических режимах работы горных машин и промышленных установок.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

2. Разработан генетический алгоритм для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения.

3. Разработан программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения и исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена результатами вычислительных экспериментов, правомерностью принятых исходных положений и допущений, корректным применением фундаментальных положений теории электромеханического преобразования энергии и численных методов анализа, а также совпадением результатов, полученных на основе вычислительных экспериментов с использованием современных математических методов, с теоретическими и практическими результатами в других исследованиях.

Практическая ценность работы состоит в разработке математической модели СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности, и программного инструментария для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения и исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей. Результаты могут быть использованы как при проектировании новых СЭС горных машин и промышленных установок, так и при модернизации уже существующих.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на X Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» («Сибресурс 2004», г. Кемерово, 2004 г.), на Международной научно-практической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, 2005 г.), на XI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» («Сибресурс 2006», г. Кемерово, 2006 г.), на I Всероссийской научно-практической конференции «Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса» (г. Кемерово, 2007 г.), на ежегодных научных конференциях Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 2002-2008 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемой литературы из 128 наименований и приложения. Основной текст изложен на 162 машинописных страницах и содержит 82 рисунка и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель работы и задачи исследований, определены научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассмотрены существующие схемы промышленного электроснабжения, проанализированы особенности работы электрооборудования и схем электроснабжения очистных участков горно-шахтных предприятий.

Проблема рационального использования электроэнергии в последнее время становится все более актуальной. Одним из направлений ее решения является управление системами электроснабжения .путем установления рациональных параметров в процессе их работы и на стадии проектирования. Значительно облегчить реализацию этого направления можно при наличии методического и программного обеспечения для расчета и выбора рациональных конфигураций сети электроснабжения.

Вопросами совершенствования и оптимизации, а также разработкой математических моделей описания элементов СЭС занимались И.Л. Азарх, И.В. Брейдо, С.А. Волотковский, С.И. Гамазин, A.B. Докукин, Е.К. Ещин, В.Т. Заика, А.Б. Лоскутов, М.И. Озерной, З.М. Рабинович, С.А. Ставцев, Б.Я. Стариков, С.А. Цырук, В.И. Щуцкий и многие другие.

Однако до настоящего времени СЭС с электродвигательной нагрузкой не являются в достаточной мере изученными объектами с точки зрения построения рациональных конфигураций сети электроснабжения с учетом процессов, возникающих при совместной работе СЭС ограниченной мощности и электромеханических преобразователей в различных режимах работы.

Причина такого положения заключается в том, что методы расчетов СЭС базировались на усредненных статистических значениях нагрузки без учета мгновенных значений координат электроприводов и трансформатора из-за недостаточного совершенства средств вычислительной техники. Это не позволяло синтезировать рациональные конфигурации сети электроснабжения с учетом динамических процессов.

В то же время постоянно идет совершенствование уже известных, а также разработка новых методов оптимизации, более удобных при практической реализации их с помощью средств вычислительной техники, позволяющих находить оптимальное или близкое к оптимальному решение в многопараметрических задачах.

Выбор конфигурации и структуры сети электроснабжения - сложная задача, имеющая многовариантное решение. На практике широкое распространение получили две основные типовые структуры распределения электроэнергии: радиальная и магистральная. При резкопеременных нагрузках электроприводов, вызывающих значительные колебания напряжения на зажимах двигателей, применение питания по радиальной структуре позволяет уменьшить влияние этих колебаний напряжения на работу других двигателей. Однако радиальная структура имеет значительное число питающих линий.

Магистральная структура применяется для электроснабжения узлов нагрузки, представляющих собой сосредоточенные группы двигателей, расположенных в одном и том же направлении по отношению к трансформатору. В этом случае удается лучше загрузить кабели, так как питание нескольких потребителей осуществляется по одной или нескольким линиям.

Схемы электроснабжения добычных участков угольных шахт в качестве основных электроприемников обычно имеют электрооборудование забойного комбайна и забойного конвейера. При этом мощности используемых в приво-

дах этих машин асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором соизмеримы с мощностью питающего трансформатора.

В гибких кабелях, питающих электродвигатели комбайна, забойного конвейера, дробилки, перегружателя и другого горно-шахтного оборудования, длина которых остается неизменной, потери энергии определяются режимом работы потребителей и характером нагрузки.

В завершении первой главы сформулированы основные задачи, решаемые в диссертационной работе.

Во второй главе проведен анализ существующих средств и способов оптимизации систем промышленного и подземного электроснабжения, рассмотрены методы поиска оптимального решения, сформулированы задача оптимизации сети электроснабжения и экстремальная задача однокритериального выбора.

Для оптимизации СЭС используются вероятностно-статистические методы и методы математического программирования с применением линейного, нелинейного и динамического программирования.

Наиболее перспективными являются методы, которые удачно сочетают в себе элементы детерминистических и стохастических методов поиска. Одним из таких методов является эффективный в многопараметрических задачах метод оптимизации - генетический алгоритм, представляющий простую модель эволюции в природе, реализованную в виде компьютерной программы. В нем используются как аналог механизма генетического наследования, так и аналог естественного отбора. При этом применяется биологическая терминология в упрощенном виде.

На практике при подземных разработках используется оптимизация шага перемещения передвижной участковой подземной подстанции (ПУПП) и шага переноски распределительного подземного пункта (РПП).

Вместе с тем, если отказаться от идеологии использования РПП, то путем изменения мест присоединения гибких кабелей двигателей можно добиться оптимальной конфигурации сети электроснабжения для ряда критериев оптимальности.

Общая постановка задачи оптимизации подземной сети электроснабжения заключается в определении координат подключения гибких кабелей электродвигателей при заданных режимах и параметрах электроприводов горных машин, заданных координатах расположения источника питания и двигателей, а также при известной топологической схеме очистного забоя.

Аналогичным образом формулируется задача оптимизации и для промышленных установок: определить координаты подключения кабелей двигателей при заданных режимах и параметрах электроприводов промышленных установок, заданных координатах расположения источника питания и электродвигателей, а также при известном плане расположения электрооборудования на территории цеха.

В многопараметрической задаче оптимального подключения кабелей в сети электроснабжения сложно зафиксировать свойства функциональной зависимости выходных параметров от входных величин, еще сложнее привести

аналитическое описание такой зависимости. Это обстоятельство значительно затрудняет применение классических методов оптимизации, поскольку большинство из них основываются на использовании априорной информации о характере поведения целевой функции.

Для задач такого рода среди известных методов нет универсального метода, который позволял бы достаточно быстро найти абсолютно точное решение. Поэтому для решения этой задачи был выбран генетический алгоритм, так как он находит решение практически при полном отсутствии предположений о характере исследуемой функции.

При работе генетического алгоритма процесс поиска продолжается до достижения не абсолютно точного решения, а близкого к оптимальному. Поэтому такое решение вышеописанной задачи можно называть рациональным.

Эффективность генетического алгоритма в работе показана на примере поиска глобального максимума у двух тестовых функций: суммы четырех поверхностей Гаусса и седла Розенброка.

Третья глава посвящена анализу существующих математических моделей описания СЭС с электродвигательной нагрузкой и разработке модели СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника энергии ограниченной мощности, для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения.

В результате сравнительного анализа определено, что наиболее подходящим вариантом для описания асинхронных электроприводов промышленных установок и горных машин является математическая модель, синтезированная на основе уравнений электрической машины Парка-Горева, записанных в двухфазной системе координат в неподвижных осях а, /?.

При составлении математической модели СЭС с электродвигательной нагрузкой необходимо учитывать, что в реальных условиях асинхронные двигатели в приводах промышленных установок и горных машин практически всегда имеют в статорной цепи дополнительный элемент - кабель. Влияние его параметров - активного и реактивного сопротивлений - существенно из-за увеличения доли падения напряжения на сопротивлениях при увеличении длины этого кабеля.

На рис. 1 показана известная схема электроснабжения горных машин и некоторых промышленных установок, представляющая собой совокупность связанных электромеханических модулей, где: Ыт - число двигателей в мо-

( / + Ыш — 11

дуле; Ы- число двигателей в системе;_/ - номер двигателя; ш = тЦ --

\ ~Ыт )

- номер модуля (функция Ш(<выражение>) выделяет целую часть выражения в скобках); М] - двигатель; Ьй - длина общего кабеля; Ь[/и - длина кабеля модуля Ш; V - напряжение в начале общего кабеля; иа, и0 - составляющие напряжения в начале общего кабеля по осям а, /?; £/„ - напряжение в конце общего кабеля; иш - напряжение модуля Ш; иаИи, м^, - составляющие напряжения модуля Ш по осям а, /?.

М0_]

Рис. 1

Трансформатор

Учитывая достоинства магистральной схемы электроснабжения, а также то, что в большинстве случаев электроприемники территориально расположены в одном направлении по отношению к трансформатору, рациональным является переход от структуры, показанной на рис. 1, к магистральной структуре сети электроснабжения, приведенной на рис. 2. Такой переход не скажется сильным образом на надежности электроснабжения, так как электроприемники промышленного цеха или очистного участка связаны в одну технологическую цепь, и выход из строя одного двигателя часто приводит к остановке всего технологического процесса.

В отличие от схемы на рис. 1 схема электроснабжения на рис. 2 состоит из электромеханических модулей, которые могут содержать различное количество двигателей, подключенных в разных точках к магистральному кабелю, проложенному от трансформатора до самого удаленного модуля.

На рис. 2 обозначено: Ы_тпос1 -количество модулей; г - номер модуля.

Зная количество двигателей N111(1) в каждом г'-ом модуле, изменяя номер модуля i в заданных пределах от 1 до Ы_то<1, определяем номера/ двигателей г'-го модуля из следующего неравенства:

/=1 /=1

С учетом влияния трансформатора на процесс электромеханического преобразования энергии в работе получена следующая модель у-го асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности:

Рис.2

/='о Ь ¡1 Р=1V ^ Ь ^ Ш ) 4=1 Ь .

-л ^ ¿У™,. у(Г Ь Кь ^гаЬ\ г &кгЬ аЦ/тЬ '■^¿'кг/ ^Мр^КаЬ

И, р* 1V »=гь

М ¿-Ч А* \ Г1 Л

Ж л ¿г ) <И

Ч ^ 'з/ЗЬ ] ~ ^¿¡Ю ~ ккы

Ы0 р=1V »=«Ь

с1\1/га, Жу й

= - Р^г^—1 = -Я/гР! + Р^гар

ж л л * л '

^ 1 г & Кь ¿Уф , ,.

л л Л и Л ■

г=1 г-]

м

где (г^, ц/гр - составляющие потокосцеплений обмоток статора и ротора по осям а, р неподвижной системы координат; , ¡^, 1га, г'г/9 - составляющие токов обмоток статора и ротора по осям а, /?; число пар полюсов у-го двигателя; со - геометрическая угловая скорость вращения ротора; , - активные сопротивления обмоток статора и ротора; к - коэффициент электро-

магнитной связи ротора; V, - переходная индуктивность статора; ц/ш, У*<х> Уи-р ~ составляющие потокосцеилений первичной и вторичной обмоток трансформатора по осям а, /?; ы,,а, ии? - составляющие напряжений первичной обмотки трансформатора по осям а, /?; Я,3, Я^ - активные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора; 1иа, га/) - составляющие токов первичной обмотки трансформатора по осям а, ¡}\ ки - коэффициент электромагнитной связи первичной обмотки трансформатора; Ь\ - переходная индуктивность вторичной обмотки трансформатора; р соответствует номеру модуля и изменяется в пределах от 1 до г; У - момент инерции; Мс - момент сопротивления; индекс М относится к параметрам магистрального кабеля, а индекс К— к параметрам кабелей, проложенным от магистрального кабеля к модулям.

СЭС характеризуется внешними и внутренними параметрами. В определении конкретных значений внутренних параметров х = (х,,...,хл) (координаты подключения кабелей двигателей) состоит процесс определения рациональных конфигураций сети электроснабжения.

Исходными данными для работы генетического алгоритма являются топологическая схема расположения электрооборудования с указанием возможных траекторий прокладки кабелей двигателей, параметры (£/„, Яя Я„ Ха Хп Хт и др.) и режимы работы {81, 52, БЗ, Б4) электроприводов, параметры трансформатора ([/„, Яа Яп X,, Хп Хт и др.).

Для выбора из области поиска наилучших допустимых решений формулируется критерий оптимальности, например, минимизация потерь напряжения в кабелях сети электроснабжения двигателей, минимизация потерь энергии в кабельной сети и др. Цель оптимизации с помощью генетического алгоритма состоит в том, чтобы найти лучшее или близкое к лучшему решение задачи по одному или нескольким критериям.

В задаче определения рациональных конфигураций сети электроснабжения решение - это набор чисел, каждое из которых означает расстояние от трансформатора до места подключения кабеля определенного двигателя к магистральному кабелю, проложенному до самого удаленного от трансформатора двигателя.

Использование идеологии, основанной на применении генетического алгоритма, предусматривает этап создания первоначальной популяции (т начальных решений); {х1,хг>—>х1}> {х\>х2.....где и-число двигателей в системе.

В дальнейшем производится переход от вектора параметров \х™к вектору с целочисленными компонентами. При

переходе от целочисленного вектора {я)"1,.?*к двоичному алфавиту используется код Грея, в котором соседние числа отличаются значением одного бита.

Путем конкатенации строку, ..., где каждое значение я, (¡' = 1,и) закодировано кодом Грея, в популяции формируются т хромосом с количеством /= пхв генов в каждой хромосоме, где в- длина двоичного слова, кодирующего целое число St■ Таким образом, решению соответствует битовая строка - хромосома, представляющая собой одну из возможных конфигураций сети электроснабжения.

Для работы генетического алгоритма необходимо на множестве строк задать неотрицательную функцию Г(8) (Б^и ¿2, ■••, определяющую показатель качества, ценность строки. Чтобы вычислить ценность строки, необходимо подставить каждое решение в выражение критерия оптимальности. В задаче минимизации меньшие значения этого выражения имеют большую ценность, поэтому производится поиск строки, имеющей максимальную ценность.

За один шаг генетический алгоритм производит обработку некоторой популяции строк. Популяция на шаге t представляет собой конечный набор строк: 6(0 = (5р52,—,3'т), где т - размер популяции, причем строки в популяции могут повторяться.

Генетический алгоритм осуществляет три основных операции: воспроизводство, скрещивание и мутацию.

Воспроизводство представляет собой процесс выбора К • т строк популяции й^) для дальнейших генетических операций, где К - коэффициент новизны. Если К< 1, то популяция будет перекрывающейся, то есть в новой популяции сохраняются некоторые строки из старой, а если К= 1, то она будет неперекрывающейся, то есть подвергнется полному обновлению. Выбор производится случайным образом, причем вероятность выбора строки 5/ пропорциональна ее ценности:

Процесс выбора повторяется К • т раз.

Воспроизводство оперирует со строками, уже присутствующими в рассматриваемой популяции, и само по себе не способно открывать новые области поиска. Для этой цели используется операция скрещивания.

Скрещивание осуществляет процесс случайного обмена значениями соответствующих элементов для произвольно сформированных пар строк. Для этого выбранные на этапе воспроизводства строки (родители) случайным образом группируются в пары. Далее каждая пара с заданной вероятностью рс подвергается скрещиванию. При скрещивании происходит случайный выбор позиции разделителя с? (с£= 1,2,..., /-1, где/-длина строки). Затем значения первых <1 элементов первой строки записываются в соответствующие элементы второй, а значения первых ¿1 элементов второй строки - в соответствующие элементы первой. В результате получаются две новых строки (потомки), показанные на рис. 3, каждая из которых является комбинацией частей двух родительских строк г и/(г,у' = 1,/и).

родитель 1 - 1=пхв ■

а\, ; ... | а\, а« ■ • аи ! •■•! а"э!

с! \ I

родиг пель2

<1... к аЬ \ - < ■ .. «Ту ! ... }

потомок 1

«к1» 1 ••■! 0?, ; •■■ < •

[. с1

потомок 2

а\] ; ••• ; а9] «51 •■• а2в1

с!

Рис. 3. Операция скрещивания

Так как открытие новых областей поиска в операции скрещивания происходит лишь путем перегруппирования имеющихся в популяции комбинаций символов, то при использовании только этой операции некоторые потенциально оптимальные области могут оставаться нерассмотренными. Для предотвращения подобных ситуаций применяется операция мутации.

Мутация представляет собой процесс случайного изменения значений элементов строки. Для этого строки, получившиеся на этапе скрещивания, просматриваются поэлементно, и каждый бит с заданной вероятностью мутации рт может мутировать, то есть изменить свое значение на противоположное. Процесс мутации показан на рис. 4.

потомок 1 - 1= пхв -

аи ... «л (*и | - ! а1 а" ... <хпв1

\ потомок 1 после мутации бита <

а «« аги : ... | агв! ... "и ... <

Рис. 4. Операция мутации

В результате описанных выше операций получается К ■ т новых строк, которые либо полностью формируют новую популяцию (при А=1), за-

меняя при этом все строки популяции либо составляют часть популяции 0(1+1), заменяя собой К ■ т наименее ценных строк предыдущей популяции.

Новая популяция записывается поверх старой, и этим цикл одного поколения завершается. Если новое поколение содержит решение достаточно близкое к ответу, то задача решена. В противном случае оно проходит через вышеописанный процесс. Это продолжается до тех пор, пока лучшее решение не будет оставаться неизменным в течение заданного числа поколений или не будет выполнено иное условие останова (например, определенное количество поколений). После этого лучшее решение считается близким к оптимальному, то есть рациональным.

В четвертой главе описан разработанный программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения с использованием генетического алгоритма, предназначенное также для исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

Структура и интерфейс программного инструментария показаны на рис. 5 ирис. 6.

Синтез топологической схемы выполняется в визуальном «Редакторе топологии местности и расположения электрооборудования» (рис. 6), где располагаются в пределах топологической схемы основные элементы системы из набора графических элементов (трансформатор, одиночный асинхронный двигатель или модуль).

Рис. 5. Структура программного инструментария

Параметры элементов задаются или выбираются из базы данных типовых, элементов («База данных элементов») в «Редакторе свойств элементов» (тип трансформатора; марка кабеля трансформатора; тип двигателя; марка кабеля двигателя; время включения, выключения и режим работы двигателя и др.).

После синтеза топологической схемы, расположения электрооборудования и задания параметров элементов системы, настройки параметров генетического алгоритма и выбора критерия оптимальности выполняется расчет с по-

Файл Редактировал« мм«ж«амже Поиощ» Реслолоаквшеэяечтроовсра&оваи«

--.-А-ь-■■•<-■ и

мощью имитационной модели СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

Полученные результаты отображаются в «Окне структуры», «Окне параметров» и в графическом «Окне характеристик».

Топологическую схему местности и расположения электрооборудования, полученную рациональную конфигурацию сети электроснабжения можно сохранить на диске в файле («Диск») для последующего использования.

В пятой главе приведены и проанализированы результаты вычислительных экспериментов, проведенных с целью определения работоспособности и адекватности математической модели СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой при поиске рациональных конфигураций сетей электроснабжения цехов промышленных предприятий и очистных участков шахт.

В одном из экспериментов для моделирования использовалась схема электроснабжения очистного забоя, показанная на рис. 7. Электроснабжение конвейера, перегружателя и дробилки предусмотрено от энергопоезда с трансформатором BRUSH 1250-6/1,2. На рис. 8 приведена схема расположения электрооборудования очистного забоя.

Кззаз поакл ом 1 ■ X • 261 м :Y.427M К.о«оа гчслп Aew 2: X • 230 м Y.427M

Коэвл посхг аьмг 3: X • 235 м У.427м

Kooos •Чвю!Д9><*:Х = 197м .Y«2WM

М«пата5*' Масштаб- Параметры -Фаиеоормвс« Kcwteow Дннамжа

P«C4ST ПараметоыАД Параметры ГА Si Выдай J

Рис. 6. Интерфейс программы

Энергопоезд

J

Энергопоезд

(^мГ) (яю)

Верхний Нижний Дробилка Перегружать

привод привод ДУ-910 ПСП-308

Конвейер АЗ 5

Рис. 7. Принципиальная схема электроснабжения очистного забоя

ПСП-308 ДУ-910 Конвейерный цпрек FrVimi

А У *"'

¿3

|ГТТ1 IMM

Вентиляционный цпрек

L

Рис. 8. Схема расположения электрооборудования очистного забоя

Элергопоезд

КГЭШЭх120-Нк1(НЗк4

29 40

?

о ~ ^ к % 5 Я

а ш

0 1

234

Верхний привод

(ио)

Дробилка ДУ-910

(эй)

Нижний лрииод

Чтобы конфигурации сети удовлетворяли одновременно требованиям по потерям напряжения и по потерям' энергии в кабельной сети, был использован обобщенный критерий:

где <Ш - потери напряжения в кабельной сети; <1(2 - потери энергии в

Рис. 9. Рациональная конфигурация сети электроснабжения очистного забоя по критерию минимума потерь энергии и минимума потерь напряжения в кабельной сети

кабельной сети; Яав - весовые

коэффициенты.

При расчете схем электроснабжения по критерию минимума потерь энергии и минимума потерь напряжения в кабельной сети весовые коэффициенты имели следующие значения:

Лда =0>5 < л</е=1-

Таким образом, создавались условия для поиска рациональных конфигураций, в которых, во-первых, минимизируются потери энергии в кабельной сети, а во-вторых, обеспечивается напряжение в кабельной сети не ниже допустимого уровня.

В результате поиска рациональной конфигурации сети электроснабжения очистного забоя по критерию минимума потерь энергии и минимума потерь напряжения в кабельной сети получена магистральная структура, показанная на рис. 9. Дня данной схемы потери энергии составили 80% от потерь энергии в схеме на рис. 7, а среднее значение напряжения уменьшилось на 2,1 В.

На рис. 10 - рис. 13 показаны динамические характеристики основных показателей электромеханической системы при работе двигателей очистного участка. На рис. 10 видно, что при одновременном пуске двигателей перегружателя и дробилки происходит снижение напряжения на зажимах двигателей на 12%. После разгона двигателей их токи снижаются (рис. 11), и напряжение восстанавливается через 0,5 с до уровня меньше прежнего на 20 В, то есть на величину потерь напряжения в кабелях

Рис.10. Изменения амплитуд напря^ жений на обмотках статоров двигателей

Рис. 11. Изменения амплитуд токов на обмотках статоров двигателей

Рис. 12. Изменения угловых скоростей двигателей

Рис. 13. Изменения электромагнитных моментов двигателей

сети и в трансформаторе. Это неблагоприятно отражается на запускаемых через 1 с двигателях конвейера. При запуске двигателей конвейера их токи формируют падения напряжения на общих с работающими двигателями участках магистрального кабеля. Происходит снижение напряжения на зажимах уже работающих двигателей в зависимости от протяженности общих участков кабелей двигателей, а также за счет дополнительного падения напряжения на сопротивлениях вторичной обмотки трансформатора. Это оказывает влияние на угловую скорость (рис. 12) и электромагнитный момент (рис. 13) двигателей дробилки и перегружателя. Момент у двигателя верхнего привода конвейера меньше, чем у двигателя нижнего привода, из-за большей удаленности от трансформатора. Так для самого удаленного от трансформатора двигателя верхнего привода конвейера снижение напряжения составляет 30% от номинального значения. Затем напряжение восстанавливается через 0,5 с до уровня меньше прежнего на 25 В. Через 2 с на двигатели подается резкопеременная нагрузка, что приводит к колебаниям напряжения на

зажимах двигателей, а Критерий минимума потерь энергии н ткже к возникновению

минимума потерь напряжения _ электромеханических ко-

лебаний на валах двигателей (рис. 13). Через 3 с при отключении двигателей дробилки и перегружателя напряжение на включенных двигателях конвейера повышается на 25 В. Через 4 с двигатели конвейера отключаются, а через 5 с вышеописанный цикл повторяется, так как двигатели работают в повторно-кратковременном режиме с продолжительностью включения 60%.

На рис. 14 показаны

Рис. 14, Изменения среднего напряжения и относительные потери энергии в рассчитанных рациональных конфигурациях сети по критерию минимума потерь энергии и минимума потерь напряжения в кабельной сети

изменения среднего напряжения и относительные потери энергии в рассчитанных в работе семи рациональных конфигурациях сети по критерию минимума потерь энергии и минимума потерь напряжения в кабельной сети. Из графиков следует, что в рациональных конфигурациях сети напряжением 660 В среднее напряжение в среднем повысилось на 2,6 В, а в конфигурациях сети напряжением 1140 В - на 0,4 В. Потери энергии в рациональных конфигурациях сети составили в среднем 81,3% от потерь в существующих конфигурациях сети.

Таким образом, в рациональных конфигурациях сети по критерию минимума потерь энергии и минимума потерь напряжения в кабельной сети среднее напряжение сети увеличивается, а потери энергии уменьшаются в среднем на 18,7% по сравнению с аналогичными параметрами в существующих схемах.

Из анализа вышесказанного следует, что, варьируя весовые коэффициенты и в диапазоне от 0 до 1, можно найти такую конфигурацию сети

электроснабжения, которая будет наилучшим образом удовлетворять заданным требованиям по потерям энергии и по потерям напряжения в сети электроснабжения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе существующих и разработанных математических моделей СЭС с электродвигательной нагрузкой решена задача разработки метода и средства автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения, имеющая существенное значение для повышения уровня эксплуатации существующих СЭС, а также в проектной практике.

Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ существующих способов описания СЭС с электродвигательной нагрузкой, используемых при исследовании динамических режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

2. Проведен анализ существующих алгоритмов для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения, показана работоспособность выбранного генетического алгоритма на примере решения типовых задач.

3. Разработана математическая модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

4. Описана магистральная структура сети электроснабжения в терминах теории генетического алгоритма.

5. Разработан генетический алгоритм для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения.

6. Разработан программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения и исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

7. На основе вычислительных экспериментов с помощью программного средства найдены рациональные конфигурации сети электроснабжения для ряда критериев и эксплуатационных режимов работы.

8. Характеристики переходных процессов в эксплуатационных режимах работы дают возможность оценить предельные значения и длительность пиковых значений электромагнитного момента и тока каждого двигателя, определить величины уровней напряжений на двигателях, а также степень влияния двигателей друг на друга в различных конфигурациях СЭС магистральной структуры.

9. Разработанный программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения и исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей можно рекомендовать для использования как при проектировании новых СЭС горных машин и промышленных установок, так и при модернизации уже существующих.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Негадаев В.А. Оптимизация системы электроснабжения с использованием генетического алгоритма // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2004: Материалы X Международной научно-практической конференции, 23-24 ноября 2004 г. - Кемерово: ГУ КузГТУ, 2004. - С. 131-133.

2. Негадаев В.А. Использование генетического алгоритма при оптимизации структуры сети электроснабжения // Вестн. КузГТУ, 2005. - №5. - С. 54-57.

3. Негадаев В.А. Определение оптимальной структуры сети электроснабжения с использованием генетического алгоритма // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы Международной научно-технической конференции, 20-22 октября 2005 г. - Томск: ТПУ, 2005. - С. 342-346.

4. Негадаев В.А. Структура электроснабжения с электродвигательной нагрузкой для поиска оптимальной конфигурации сети // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2006: Материалы XI Международной научно-практической конференции, 23-24 ноября 2006 г. - Кемерово: ГУ КузГТУ, 2006.-С. 194-195.

5. Негадаев В.А. Математическая модель асинхронного двигателя в сети электроснабжения произвольной структуры с источником ограниченной мощности // Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса: Труды I Всероссийской научно-технической конференции, 24-25 октября. - Кемерово: ГУ КузГТУ, 2007. - С. 357-360.

Подписано в печать Зй О С. 03

Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 66 .

ГУ Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРНЫХ МАШИН И ПРОМЫШЛЕННЫХ

УСТАНОВОК.

1.1. Обзор существующих схем электроснабжения промышленных установок.

1.2. Особенности схем электроснабжения очистных участков горношахтных предприятий.

1.3. Особенности работы электрооборудования очистных участков горно-шахтных предприятий.

1.4. Задачи исследований.

2. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КАК ОБЪЕКТ ОПТИМИЗАЦИИ.

2.1. Анализ существующих средств и способов оптимизации систем промышленного и подземного электроснабжения.

2.2. Методы поиска оптимального решения.

2.3. Формулировка задачи оптимизации сети электроснабжения.

2.4. Генетический алгоритм.

2.5. Программная реализация стандартных задач поиска оптимальных решений с использованием генетического алгоритма.

Результаты и выводы по главе.

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ.

3.1. Выбор математической модели асинхронного двигателя.

3.2. Модель одиночного асинхронного двигателя с кабелем в статорной цепи.

3.3. Модель группы асинхронных двигателей, присоединенных к одному источнику напряжения через общий кабель.

3.4. Модель электромеханического преобразования энергии совокупностью связанных асинхронных двигателей.

3.5. Модель СЭС произвольной структуры с электродвигательной нагрузкой.

3.6. Модель СЭС произвольной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

3.7. Модель СЭС магистральной структуры, полученная на основе модели СЭС произвольной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

3.8. Модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

3.9. Математическая формулировка экстремальной задачи однокритериального выбора.

3.10. Символьная модель экстремальной задачи переборного типа.

3.11. Описание магистральной структуры сети электроснабжения в терминах теории генетического алгоритма.

Результаты и выводы по главе.

4. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНФИГУРАЦИЙ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА.

4.1. Интерфейс программного инструментария.

4.2. Редактор топологической схемы.

4.3. Выбор параметров генетического алгоритма и критерия оптимальности.

4.4. Вывод результатов расчета рациональных конфигураций сети электроснабжения.

Результаты и выводы по главе.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНФИГУРАЦИЙ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СОВОКУПНОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

5.1. Рациональные конфигурации сети электроснабжения очистного участка.

5.2. Рациональная конфигурация сети электроснабжения прокатного цеха.

5.3. Исследование повторно-кратковременного режима работы совокупности асинхронных двигателей.

Результаты и выводы по главе.

Актуальность работы. С увеличением производственных мощностей промышленных предприятий увеличиваются мощности и количество электроприемников, возрастает потребление электроэнергии. В частности, в связи с повышением уровня механизации процессов добычи угля, внедрением новых, более мощных и производительных угледобывающих машин непрерывно растет электропотребление угольных предприятий.

В этих условиях необходимы мероприятия, направленные на повышение рационализации систем электроснабжения (СЭС). При проектировании СЭС используется технико-экономическое сравнение ряда рассматриваемых вариантов, а качество и эффективность проекта в значительной степени зависят от опыта и интуиции проектировщика. При этом основной трудностью является необходимость соблюдения требуемых норм и показателей, обеспечивающих заданное функционирование системы, а также выполнение требований правил безопасности.

Однако в процессе развития СЭС принимают форму сложной динамической системы. В этих условиях выбор варианта СЭС на основе только технико-экономического сравнения является уже недостаточным. Поэтому рациональная с точки зрения эффективности эксплуатации СЭС может быть спроектирована лишь на основе теории динамических систем с использованием алгоритмов автоматизированного проектирования. Для решения этой актуальной задачи необходима математическая модель СЭС, представляющая совокупность моделей отдельных элементов и участков электрической сети. При этом нужно учитывать то обстоятельство, что для многих СЭС с электродвигательной нагрузкой, в качестве которой в основном используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, характерны динамические режимы работы электроприводов, когда нагрузка на исполнительных органах непрерывно изменяется, происходят процессы пуска и торможения электроприводов.

Для получения рациональных конфигураций сети электроснабжения с точки зрения эффективности эксплуатации необходимо учитывать соизмеримость мощностей электродвигателей с мощностью источника питания, значительные длины участков кабелей и их параметры, а также влияние двигателей друг на друга в различных режимах работы.

Таким образом, необходимость дальнейшего совершенствования методов расчета и автоматизированного проектирования рациональных конфигураций сети электроснабжения горных и промышленных предприятий является актуальной задачей.

Цель работы: разработка метода описания динамических процессов передачи и электромеханического преобразования энергии в СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой и построение на этой основе программного инструментария для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения.

Идея работы состоит в учете взаимного влияния компонентов (асинхронных электродвигателей) СЭС в динамических режимах работы электроприводов при разработке метода описания состояний системы, а также в использовании теории генетических алгоритмов для создания эффективного средства определения рациональных конфигураций сети электроснабжения, реализованного в виде программного инструментария.

Задачи исследований.

1. Провести анализ существующих способов описания СЭС с электродвигательной нагрузкой, используемых при исследовании динамических режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

2. Провести анализ существующих методов для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения.

3. Разработать математическую модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

4. Разработать программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения с учетом топологии местности и мест расположения электрооборудования, а также для исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

5. Провести исследование эксплуатационных режимов работы совокупности асинхронных двигателей в рациональных конфигурациях сети электроснабжения, определенных с помощью разработанного программного инструментария.

Методы исследований. При выполнении работы использовались математические методы теории обобщенной электрической машины для анализа динамических процессов, протекающих в асинхронных двигателях. Вопросы моделирования динамических систем высокого порядка решались на основе численных методов решения систем дифференциальных уравнений, систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений. При разработке программного инструментария для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения использовался генетический алгоритм.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности, позволяет синтезировать существующие и рациональные конфигурации сети электроснабжения горных машин и промышленных установок.

2. Методы теории генетических алгоритмов применимы для создания эффективных средств определения рациональных конфигураций сети электроснабжения.

3. Программный инструментарий позволяет в автоматизированном режиме определять рациональные конфигурации сети электроснабжения, а также производить анализ процессов, связанных с передачей и электромеханическим преобразованием энергии в динамических режимах работы горных машин и промышленных установок.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

2. Разработан генетический алгоритм для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения.

3. Разработан программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения и исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена результатами вычислительных экспериментов, правомерностью принятых исходных положений и допущений, корректным применением фундаментальных положений теории электромеханического преобразования энергии и численных методов анализа, а также совпадением результатов, полученных на основе вычислительных экспериментов с использованием современных математических методов, с теоретическими и практическими результатами в других исследованиях.

Практическая ценность работы состоит в разработке математической модели СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности, и программного инструментария для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения и исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей. Результаты могут быть использованы как при проектировании новых СЭС горных машин и промышленных установок, так и при модернизации уже существующих.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на X Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» («Сибресурс 2004», г. Кемерово, 2004 г.), на Международной научно-практической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, 2005 г.), на XI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» («Сибресурс 2006», г. Кемерово, 2006 г.), на I Всероссийской научно-практической конференции «Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса» (г. Кемерово, 2007 г.), на ежегодных научных конференциях Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 2002-2008 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемой литературы из 128 наименований и приложения. Основной текст изложен на 162 машинописных страницах и содержит 82 рисунка и 12 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе существующих и разработанных математических моделей СЭС с электродвигательной нагрузкой решена задача разработки метода и средства автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения, имеющая существенное значение для повышения уровня эксплуатации существующих СЭС, а также в проектной практике.

Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ существующих способов описания СЭС с электродвигательной нагрузкой, используемых при исследовании динамических режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

2. Проведен анализ существующих алгоритмов для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения, показана работоспособность выбранного генетического алгоритма на примере решения типовых задач.

3. Разработана математическая модель СЭС магистральной структуры с электродвигательной нагрузкой, питающейся от источника ограниченной мощности.

4. Описана магистральная структура сети электроснабжения в терминах теории генетического алгоритма.

5. Разработан генетический алгоритм для поиска рациональных конфигураций сети электроснабжения.

6. Разработан программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения и исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей.

7. На основе вычислительных экспериментов с помощью программного инструментария найдены рациональные конфигурации сети электроснабжения для ряда критериев и эксплуатационных режимов работы.

8. Характеристики переходных процессов в эксплуатационных режимах работы дают возможность оценить предельные значения и длительность пиковых значений электромагнитного момента и тока каждого двигателя, определить величины уровней напряжений на двигателях, а также степень влияния двигателей друг на друга в различных конфигурациях СЭС магистральной структуры.

9. Разработанный программный инструментарий для автоматизированного определения рациональных конфигураций сети электроснабжения и исследования режимов работы совокупности асинхронных двигателей можно рекомендовать для использования как при проектировании новых СЭС горных машин и промышленных установок, так и при модернизации уже существующих.

1. Ещин, Е.К. Расчеты электромеханических переходных процессов в системе электроснабжения горных машин // Электротехника. 1999. — №3. — С. 41-44.

2. Ещин, Е.К. Модель асинхронного электродвигателя в сети электроснабжения произвольной структуры // Вестн. КузГТУ. — 2001. — №1. С. 77 -81.

3. Соколов, И.А. Имитационное моделирование сети электроснабжения с электродвигательной нагрузкой в SIMULINK // Вестн. КузГТУ. 2001. - №4. -С. 9-13.

4. Ещин, Е.К. Модель асинхронного электродвигателя в системе электроснабжения // Электротехника. 2002. - №1. - С. 40-43.

5. Поспелов, Г.Е. Потери мощности и энергии в электрических сетях / Г.Е. Поспелов, Н.М. Сыч. М.: Энергоиздат, 1981. - 216 с.

6. URL: http://algolist.manual.ru/ai/ga/intro.php.

7. Щуцкий, В.И. Электрификация подземных горных работ / В.И. Щуц-кий, Н.И. Волощенко, JI.A. Плащанский. М.: Недра, 1986. - 364 с.

8. Ещин, Е.К. Теория предельных режимов работы горных машин. — Томск: Изд-во Том. Ун-та, 1995. 232 с.

9. Волотковский, С.А. Электроснабжение угольных шахт / С.А. Волот-ковский, Ю.Т. Разумный, Г.Г. Пивняк М.: Недра, 1984. - 376 с.

10. Жилинскас, А. Поиск оптимума: компьютер расширяет возможности / А. Жилинскас, В. Шалтянис М.: Наука, 1989. - 128 с.

11. Захарова, А.Г. Закономерности энергопотребления на угольных шахтах Кузбасса: Монография. Гос. Учреждение Кузбасс, гос. тех. ун-т. — Кемерово, 2002.- 198 с.

12. Вентцель, Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1980. - 208 с.

13. URL: http://www.anares.ru.

14. URL: http://www.eps.spbstu.ru/pubs/ryndinaphd.htm.

15. Петров, Л.П. Управление пуском и торможением асинхронного двигателя. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 184 с.

16. Соколов, М.М. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе / М.М. Соколов, Л.П. Петров, Л.Б. Масандилов, В.А. Ладензон М.: Энергия, 1967. - 200 с.

17. Сыромятников, И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. -М.: Энергоатомиздат, 1984. -240 с.

18. Сивокобыленко, В.Ф. Математическое моделирование электродвигателей собственных нужд электрических станций: Учеб. пособие / В.Ф. Сивокобыленко, В.И. Костенко Допецк: ДПИ, 1979. - 111 с.

19. Геркусов, А.А. Оптимизация конструктивных параметров и режимов электропередач в системах электроснабжения: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Геркусов Алексей Анатольевич. — Казань, 2004.

20. Малафеев, А.В. Оптимизация эксплуатационных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий с собственными источниками электроэнергии: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Малафеев Алексей Вячеславович. — Магнитогорск, 2003.

21. Родин, В.В. Моделирование элементов системы электроснабжения промышленных предприятий (включая статические тиристорные компенсаторы) с целью оптимизации установившихся режимов: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Родин Валерий Вадимович. М., 1998.

22. Кальтум, Н. Оптимизация схемы электроснабжения электроприемников с резкопеременными нагрузками в сетях напряжением ниже 1000 В: дис. .канд. техн. наук: 05.09.03 / Кальтум Нофаль. -М., 1996.

23. Ларин, О.М. Методы, модели и алгоритмы для системы поддержки принятия решений оптимизации потерь электроэнергии в системе электроснабжения промышленного предприятия: дис. канд. техн. наук: 05.13.10 / Ларин Олег Михайлович. Курск, 2004.

24. Потиенко, А.А. Параметрический синтез и оптимизация формирующих линий и трехфазных кабелей с помощью генетического алгоритма: дис. . канд. техн. наук: 05.09.05 / Потиенко Антон Анатольевич. — СПб., 2004.

25. Душутин, И.В. Мультихромосомные генетические алгоритмы оптимизации структуры автоматизированных информационных систем: дис. канд. техн. наук: 05.13.01 / Душутин Игорь Васильевич. М., 1998.

26. Давиденко, В.Н. Разработка и исследование алгоритмов канальной трассировки, основанных на методах генетического поиска: дис. . канд. техн. наук: 05.13.12 / Давиденко Владимир Николаевич. — Таганрог, 1998.

27. Павлюченко, Д.А. Разработка и исследование генетических алгоритмов для анализа и оптимизации режимов электроэнергетических систем: дис. канд. техн. наук: 05.14.02 / Павлюченко Дмитрий Анатольевич. Новосибирск, 2003.

28. Олейник, М.П. Разработка генетических алгоритмов проектирования элементов телекоммуникационных систем: дис. . канд. техн. наук: 05.13.12 / Олейник Максим Павлович. Таганрог, 2003.

29. Пирогов, В.В. Исследование применимости генетических алгоритмов в автоматизированном проектировании вычислительных сетей и в задачах размещения: дис. . канд. техн. наук: 05.13.12 / Пирогов Владимир Витальевич. — Ульяновск, 2001.

30. Суходоля, A.M. Оптимизация энергетических режимов работы асинхронных электроприводов механизмов беспрерывного транспорта: дис. канд. техн. наук: 05.09.03 / Суходоля Александр Михайлович. — К., 1998. — 176 с. -Библиогр.: с. 144-157.

31. Заика, В.Т. Методы повышения эффективности электроснабжения и энергоиспользования подземных горных машин и установок угольных шахт: дис. . д-ра техн. наук: 05.09.03 / Заика Владимир Терентьевич. Днепропетровск, 2001.-350 с. -Библиогр.: с. 282-293.

32. Абдыкаримов, А.Б. Разработка методов и средств повышения эффективности системы электроснабжения горных предприятий: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Абдыкаримов Аян Болатович. Павлодар, 2003.

33. Ткаченко, В.В. Оптимизация параметров систем электроснабжения предприятий малой и средней мощности: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Ткаченко Владимир Васильевич. — Павлодар, 2003.

34. Чекавський, Г.С. Усовершенствования характеристик электротехнического комплекса «протяженная линия питания — асинхронный электропривод»: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Чекавський Глеб Станиславович. — Донецк, 2003.

35. Кривенко, А.В. Повышение надежности и экономичности электроснабжения горных предприятий с территориально рассредоточенными потребителями электроэнергии: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Кривенко Александр Владимирович. — СПб., 2004.

36. Абдуллазянов, Э.Ю. Методы и средства повышения эффективности проектирования, эксплуатации и управления электрическими сетями в системах электроснабжения: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Абдуллазянов Эдвард Юнусович. Казань, 2003.

37. Скуратов, А.П. Обеспечение эффективности функционирования систем электроснабжения электросталеплавильных производств: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Скуратов Александр Павлович. Липецк, 2003.

38. Тарасов, Д.М. Управление режимом напряжения территориально рассредоточенных электроприемников горных предприятий: дис. канд. техн. наук: 05.09.03 / Тарасов Дмитрий Михайлович. СПб., 2003.

39. Ткачева, Ю.И. Разработка методов и технических средств по снижению потерь электроэнергии в распределительных сетях низкого напряжения: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Ткачева Юлия Ильинична. Комсомольск-на-Амуре, 2003.

40. Бортников, Ю.В. Электротехнический комплекс с перестраиваемой структурой для питания двигательной нагрузки: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Бортников Юрий Викторович. Саратов, 2002.

41. Гиршин, С.С. Расчет и оптимизация потерь мощности и энергии в электрических распределительных радиальных сетях промышленного типа с учетом нагрева проводников: дис. канд. техн. наук: 05.09.03 / Гиршин Станислав Сергеевич. Омск, 2002.

42. Шевченко, И.А. Повышение эффективности электроснабжения горных предприятий путем совершенствования распределительных устройств напряжением 10 кВ: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Шевченко Игорь Александрович. М., 2002.

43. Павлюков, B.C. Методы учета питающей сети для задачи комплексной оптимизации эксплуатационных схем распределительных электрических сетей по потерям электроэнергии: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Павлюков Валерий Сергеевич. Челябинск, 1999.

44. Сергеев, A.M. Повышение экономичности и надежности электротехнических комплексов горных предприятий: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Сергеев Александр Михайлович. СПб., 1999.

45. Наумов, О.А. Повышение надежности функционирования электрооборудования при провалах напряжения в системах электроснабжения: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Наумов Олег Анатольевич. — М., 1998.

46. Гурьянова, Т.В. Рациональные системы электроснабжения для промышленных предприятий средней мощности: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Гурьянова Татьяна Викторовна. — М., 1997.

47. Грачева, Е.И. Определение потерь электроэнергии в низковольтных цеховых сетях промышленных предприятий: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 /

48. Грачева Елена Ивановна. М., 1996.

49. URL: http://algolist.manual.ru/ai/ga/ga2.php.

50. Аль Хашламун, М.С. Математическое моделирование режимов работы группы асинхронных двигателей в системе электроснабжения: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Аль Хашламун Мунир Сулейман. Краснодар, 1994.

51. Ключникова, Г. А. Энергетическая оптимизация режимов работы электроприводов насосной станции: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Ключникова Галина Александровна. М., 2000.

52. Полукеева, В.А. Определение оптимальных параметров электромеханической системы насосных станций выемочных комплексов и агрегатов: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Полукеева Вера Алексеевна. — Тула, 2000.

53. Антонов, В.Ф. Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных шахт: Справочник / В. Ф. Антонов, Ш. Ш. Ахмедов, С. А. Волотковский и др. М.: Недра, 1988. - 727 с.

54. URL: http://www.neuroproject.ru/genealg.htm.

55. URL: http://articles.mql4.com/ru/133.

56. Holland, J. The dynamics of searches directed by Genetic Algorithms. — Singapore: Word Scientific, 1988.

57. Goldberg, D. Genetic Algorithms in Machine Learning, Optimization, and Search. Addison-Wesley, 1988.

58. Jones, A.J. Genetic algorithms and their applications to the design of neural networks //Neural computing and applications. 1993. — v.l, no.l.

59. Montana, D.J. Training feedforward neural networks using genetic algorithms / D.J. Montana, L. Davis // Preprint, BBN Systems and Technologies, Cambridge, Mass. 1989.

60. Holland, J. Adaptation in Natural and Artificial Systems. University of Michigan Press, 1975.

61. Батищев, Д.И. Оптимизация многоэкстремальных функций с помощью генетических алгоритмов / Д.И. Батищев, С.А. Исаев // Межвуз. сб. «Высокие технологии в технике, медицине и образовании» Часть 3. — Воронеж: ВГТУ. 1997.

62. Батищев, Д.И. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач: Учеб. пособие. Воронеж, 1995.

63. Mori, Н. Application of a genetic algorithm to meter allocation in electric power systems / H. Mori, S. Iida // Proc. Int. Jt. Conf. Neural Networks, Vol. 2, Oct. 25-29, Nagoya. p. 1594-1597.

64. Батищев, Д.И. Глобальная оптимизация с помощью эволюционно-генетических алгоритмов / Д.И. Батищев, JI.H. Скидкина, Н.В. Трапезникова // Мужвуз. сборник. Воронеж: ВГТУ. — 1994.

65. Батищев Д.И. Применение генетических алгоритмов к решению задач дискретной оптимизации / Д.И. Батищев, Е.А. Неймарк, Н.В. Старостин. — Нижний Новгород, 2007. 85 с.

66. URL: http://g-u-t.chat.ru/ga/oper.htm.

67. URL: http://algolist.manual.ru/ai/ga/gal.php

68. URL: http://saisa.chat.ru/ga/ga-pop.html.

69. URL: http://nit.miem.edu.ru/2003/tezisy/articles/22.htm.

70. Palko, S. Structural Optimisation of an Induction Motor using a Genetic Algorithm and a Finite Element Method // Electrical Engineering Series, No. 84. -Helsinki, 1996.

71. Michael, D. Vose. Modelling simple genetic algorithms. In Foundations of Genetic Algorithms // Morgan Kaufmann, 1993.

72. Camp, C. Optimized design of two-dimensional structures using a genetic algorithm / C. Camp, S. Pezeshk, G.Z. Cao // Journal of Structural Engineering, Vol. 124, No. 5, 1998. pp. 551-559.

73. Adeli, H. Concurrent genetic algorithms for optimization of large structures / H. Adeli, N.T Cheng // Journal of Aerospace Engineering, Vol. 7, No.3, 1994. — pp. 276-296.

74. Sarma, K.C. Fuzzy genetic algorithm for optimization of steel structures / K.C. Sarma, H. Adeli // Journal of Structural Engineering, Vol. 126, No. 5, 2000. -pp. 596-604.

75. Chiraphadkanakul, S. Genetic forecasting algorithm // Assumption University Bangkok. Thailand. - 1997.

76. Исаев, С.А. Генетический алгоритм для решения задач нелинейной многокритериальной оптимизации // Сборник «Вестник ННГУ». Н. Новгород. - 1999.

77. Rudnick, Е.М. Application of Simple Genetic Algorithms to Sequential Circuit Test Generation / E.M. Rudnick, J.G. Holm, D.G. Saab, J.H. Patel // Proc. European Design & Test Conf. 1994. - pp. 40-45.

78. Corno, F. GATTO: a Genetic Algorithm for Automatic Test Pattern Generation for Large Synchronous Sequential Circuits / F. Corno, P. Prinetto, M. Re-baudengo, M. Sonza Reorda // IEEE Transactions on Computer-Aided Design. — 1996.

79. Соколов, И.А. Пусковые режимы асинхронных электродвигателей в системе электроснабжения горных и транспортных машин: дис. . канд. техн.наук: 05.09.03 / Соколов Игорь Александрович. Кемерово, 2003.

80. Смыков, А.Б. Режимы короткого замыкания в системах электроснабжения горных машин: дис. . канд. техн. наук: 05.09.03 / Смыков Анатолий Борисович. -Кемерово, 2003.

81. Копылов, И.П. Электромеханические преобразователи энергии. — М.: Энергия, 1973.-400 с.

82. Ключев, В.И. Теория электропривода. — М.: Энергоатомиздат, 1985.560 с.

83. Ковач, К. Переходные процесс в машинах переменного тока / К. Ковач, И. Рац. M.-JL: Госэнергоиздат, 1963. - 744 с.

84. Ещин, Е.К. Моделирование электромеханических процессов многодвигательных электроприводов горных машин. — Кемерово: КузГТУ, 1999. — 115 с.

85. Петров, Л.П. Моделирование асинхронных электроприводов с тири-сторным управлением / Л.П. Петров, В.А. Ладензон, Р.Г. Подзолов, А.В. Яковлев. М.: Энергия, 1977. - 200 с.

86. Чиликин, М.Г. Теория автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, А.С. Сандлер. М.: Энергия, 1979.-616 с.

87. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. Для вузов. М.: Высш. шк., 2001. — 327 с.

88. Ещин, Е.К. Электромеханические системы многодвигательных электроприводов. Моделирование и управление. — Кемерово: Кузбасский гос. техн. ун-т, 2003.-247 с.

89. Онищенко, Г.Б. Асинхронные вентильные каскады и двигатели двойного питания / Г.Б. Онищенко, И.Л. Локтева. — М.: Энергия, 1979. 200 с.

90. Петров, И.И. Специальные режимы работы асинхронного электропривода / И.И. Петров, A.M. Мейстель. М.: Энергия, 1968. - 264 с.

91. Эпштейн, И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 192 с.

92. Кононенко, Е.В. Электрические машины / Е.В. Кононенко, Г.А. Си-пайлов, К.А. Хорьков. М.: Высшая школа, 1975. - 279 с.

93. Трещев, И.И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока. JL: Энергия, 1980. - 344 с.

94. Слежановский, О.В. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразованиями / О.В. Слежановский, JI.X. Дацковский, И.С. Кузнецов и др. М.: Энергоиздат, 1983. — 256 с.

95. Сыромятников, И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных электродвигателей. — М.: ГЭИ, 1963. 528 с.

96. Постников, И.М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин. М.: Высшая школа, 1975. - 319 с.

97. Брагин, В.Е. Шахты Кузбасса: Справочник / В.Е. Брагин, П.В. Егоров, Е.А. Бобер и др. М.: Недра, 1994. - 352 с.

98. Озерной, М.И. Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт. М.: Недра, 1975. - 448 с.

99. Гамазин, С.И. Переходные процессы в системах промышленного электроснабжения, обусловленные электродвигательной нагрузкой / С.И. Гамазин, В.А. Ставцев, С.А. Цырук. -М.: Издательство МЭИ, 1997. 424 с.

100. Макаров, Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4 35 кВ и 110 - 1150 кВ. Том IV. - М.: Папирус Про, 2005. - 640 с.

101. Губко, А.А. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий (Учебное пособие) / А.А. Губко, Е.А. Губко. — Кемерово: Кемеровское книжное издательство, 2004. — 483 с.

102. Ершов, М.С. Моделирование электропотребления в системах промышленного электроснабжения / М.С. Ершов, С.А. Головатов, Г.Я. Григорьев // Промышленная энергетика. 1999. - №5. - С. 22-25.

103. Идельчик, В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989.

104. Сабинин, Ю.А. Частотно-регулируемые асинхронные электроприводы / Ю.А. Сабинин, B.JI. Грузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.- 128 с.

105. Адкинс, Б.А. Общая теория электрических машин. М.-Л.: Госэнер-гоиздат, 1960. - 272 с.

106. Ботвинник, М.М. Управляемая машина переменного тока / М.М. Ботвинник, Ю.Г. Шакарян. М.: Наука, 1969. - 143 с.

107. Булгаков, А.А. Частотное управление асинхронными электродвигателями. — М.: Наука, 1966. — 297 с.

108. Грузов, Л.Н. Методы математического исследования электрических машин. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1953. - 265 с.

109. Соколов, М.М. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе / М.М. Соколов, Л.П. Петров, Л.Б. Масандилов, В.А. Ладензон. — М.: Энергия, 1967. 200 с.

110. Панкратов, В.В. Векторное управление асинхронными электроприводами: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. - 66 с.

111. Сандлер, А.С. Динамика каскадных асинхронных электроприводов / А.С. Сандлер, Л.М. Тарасенко. М.: Энергия, 1977. - 200 с.

112. Уайт, Д.С. Электромеханическое преобразование энергии / Д.С. Уайт, Г.Х. Вудсон. М.-Л: Энергия, 1964. - 528 с.

113. Костенко, М.П. Электрические машины. Специальная часть. — Л.: Госэнергоиздат, 1949. — 708 с.

114. Казовский, Е.Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. -М.: Изд-во АН СССР, 1962. 624 с.

115. Страхов, С.В. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих машины переменного тока. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. 247 с.

116. Трещев, И.И. Методы исследования электромагнитных процессов в машинах переменного тока. — Л.: Энергия, 1969. — 235 с.

117. Лайон, В. Анализ переходных процессов в электрических машинах переменного тока методом симметричных составляющих. M.-JL: Госэнерго-издат, 1958.-400 с.

118. Сили, С. Электромеханическое преобразование энергии. М.: Энергия, 1968.-376 с.

119. Копылов, И.П. Математическое моделирование асинхронных машин / И.П. Копылов, Ф.А. Мамедов, В .Я. Беспалов. — М.: Энергия, 1969. 96 с.

120. Петров, Л.П. Управление пуском и торможением асинхронных электродвигателей. -М.: Энергоатомиздат, 1981. — 184 с.

121. Докукин, А.В. Статистическая динамика горных машин / А.В. Докукин, Ю.Д. Красников, 3.Я Хургин. М.: Машиностроение, 1978. — 239 с.

122. Стариков, Б.Я. Асинхронный электропривод очистных комбайнов / Б.Я. Стариков, И.Л. Азарх, З.М. Рабинович. М.: Недра, 1981. - 288 с.

123. Артемюк, Б.Т. Асинхронные двигатели при периодической нагрузке. Киев: Техшка, 1972. - 200 с.

124. Белый, М.М. Электрификация горных работ: Учеб. для вузов / М.М. Белый, В.Т. Заика, Г.Г. Пивняк и др. М.: Недра, 1992. - 383 с.

125. Веников, В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. — М.: Высшая школа, 1978. — 415 с.I