362
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
sifatga, kam vaqt sarflab, koʼp ish unumiga erishish mumkinligi isbotlandi Oldingi
Excel dasturidagi bajarilgan tahlillar bilan farqi ArcGIS dasturi vektorli qatlamli
bazalar bilan ishlashga moʼljallangan va vizuallashtirish imkoniyati mavjud.
Аdabiyotlar roʼyxati
1. Oʼzbekiston Respublikasi Vazirlar Mahkamasining 2005 yil 16 fevraldagi
66-sonli “Davlat kadastrlari yagona tizimini yaratish va yuritish tartibi toʼgʼrisidagi
Nizom”ni tasdiqlash haqidagi Qarori. T.: 2005 ( muvofiq Oʼzbekiston Respublikasi
Yer resurslari, geodeziya, kartografiya va davlat kadastri davlat qoʼmitasi
08.10.2014 yildagi 2618-sonli qarori)
2. Oʼzbekiston Respublikasi Vazirlar Mahkamasining 2021-yil 22 iyundagi
389-son qarori
3. Yunusov B.M., Inamov A.N., Yer monitoringini olib borishdа zаmonаviy
texnologiyalаrni qoʼllаsh// dаvlаt kаdаstrlаri tizimini tаkomillаshtirishdа ilm-fаn vа
innovаtsion yutuqlаrni аmаliyotgа joriy etishning dolzаrb muаmmolаri mavzusidagi
xalqaro ilmiy-amaliy online konferentsiya. - samarqand 2021. 435-441-b.
4. Sobiq “Davergeodezkadastr” 4-8-28 Buyuruq 42-03
5. Yunusov B.M., Kuriyazov R.R., GAT dasturiy taminotida yerdan
foydalanuvchilar ma`lumotlarni geovizuallashtirish.// Central Asian academic
journal of scientific research.
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В АСПЕКТЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Юнусов Р.Ф., Байзаков Т.М., Юсупов Ш.Б., Эсанов Ж.А., Шоазизов Н.Н.
-
НИУ «ТИИИМСХ»
Аннотация.
Показана рациональность использования ГИС-технологий
в электроэнергетических системах. Приведены проблемы, задачи и
обозначены
пути
взаимосвязанного
развития
ГИС-технологий
и
электроэнергетики. Обосновано использование ресурсосберегающих без
механических передач электроприводов с линейным асинхронным двигателем
технологического оборудования ГИС-технологий. Приведена упрощённая
методика расчёта линейного асинхронного двигателя.
Ключевые слова:
Электроэнергетика, ГИС, технология, электропривод,
линейный асинхронный двигатель, расчётная методика.
ГИС – позволяет картировать объекты окружающего мира, а затем
анализировать их по многим необходимым параметрам, визуализировать их и
363
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
на основе этих данных прогнозировать самые различные события и явления.
Столь мощная технология позволяет решать при помощи ГИС огромное
количество задач, как глобальных, так и частных. ГИС-технологии находят
широкое применение в самых различных областях деятельности, в т.ч.
электроэнергетике. База данных ГИС весьма обширна и полезна во многих
сферах деятельности производств, даёт возможности для четкого
планирования работы: проектирования, монтажа, эксплуатации и управления
[1].
Электроэнергетика – система производства, передачи, распределения,
учёта продажи и рационального использования потребителями электрической
энергии. Она подвержена постоянному воздействию разнообразных факторов
и находится в динамичном развитии. Электроэнергетика Узбекистана по праву
относится к числу базовых отраслей экономики республики. Обладая
значительным производственным и научно-техническим потенциалом,
оказывает весомое воздействие на развитие экономики и благосостояние
народа страны.
В положениях о технической политике АО «Узбекэнерго» в числе
приоритетных обозначена работа по созданию современных технических
средств диагностики с целью предупреждения, эксплуатации, ремонта,
мониторинга объектов передачи и преобразования электроэнергии,
автоматизации систем контроля и учёта, а также рационального её
использования.
Приоритетным
направлением
выделено
создание
перспективных комплексных технологий АСУ и пилотное внедрение проектов
[2].
Электроэнергетика представляет, с одной стороны, социально-
экономическую систему, с другой - социотехническую. Информация в
управлении электроэнергетикой играет такую же важную роль, что и в других
социально-экономических системах. Как социотехническая система
электроэнергетика в сравнении с другими отраслями имеет ряд
специфических особенностей, которые влияют на состав, представление и
использование информации. Важное значение в электроэнергетике имеет
достоверность информации о потреблении электрической энергии,
электрических
нагрузках,
качестве
электроэнергии,
надёжности
электроснабжения, фактическом состоянии схем электрических сетей и
оборудования, так как это необходимо субъектам управления для принятия
решений по обеспечению электроснабжения объектов, потребляющих
электрическую энергию. Общая характеристика распределительных
электрических сетей республики: общая протяженность электрических сетей
364
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
(кабельные, воздушные линии, воздушные линии наружного освещения)
напряжением 0,4–110 кВ в городах и сельской местности составляет около 300
тыс. км.; напряжением 220-500 кВ – около 9 тыс. км. Отсутствие информации
(например, тех или иных электрических схем, сведений по загрузке
оборудования и т.д.) или её недостоверность могут привести к принятию
неправильных решений с тяжелыми последствиями как для организации, так
и для потребителей электроэнергии. При этом следует учитывать важность
нормативно-справочной и оперативной информации. Требования по их
составу и ведению изложены в Правилах эксплуатации и других нормативно-
технических документах. При оперативно-диспетчерском управлении
электроустановками по ряду параметров важна непрерывность информации,
т.е. непрерывные сообщения о состоянии работы электроустановок (например,
по загрузке генераторов электростанций, трансформаторов и т.д.) [2-4].
Реализация
ГИС-технологий
в
электроэнергетике.
В
электроэнергетике (при проектировании, эксплуатации, техническом сервисе,
особенно
в
специфичных
условиях
хозяйств
и
производств
Агропромышленного
комплекса)
находят
широкое
применение
геоинформационные системы (ГИС) и созданные на их основе
геоинформационные технологии (ГИС-технологии), которые используются по
всей технологической и управленческой сети [3-6]. Это автоматизированные
системы управления технологическими процессами на электростанциях
(АСУТП), автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ),
автоматизированные системы контроля и учёта электроэнергии (АСКУЭ),
автоматизированные системы организационно-экономического управления
(АСОУ). Все эти системы вначале возникают как децентрализованные, а затем
постепенно централизуются в зависимости от потребностей в управлении
соответствующими процессами [3-7]. Благодаря комплекса возможностей с
базовым прикладным программным обеспечением ГИС уже сегодня
позволяют на единой информационно-топографической основе объединить
всё многообразие разнородных по форме и содержанию пространственно-
распределённых данных и решать значительное число конкретных
практических задач по: оптимальному перспективному развитию,
планированию и проектированию объектов предприятий на территории
области, района, города, населённого пункта; совершенствованию учёта,
рациональному использованию зданий и сооружений предприятий, анализу их
технического
состояния;
получению
достоверной
информации
о
местоположении и эксплуатации инженерных сетей, в том числе
электрических; взиманию платежей за произведенную продукцию и оплате за
365
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
использование природных ресурсов; сбору и анализу пространственной
информации для оптимизации оперативного обслуживания рассредоточенных
по территории объектов предприятия, ликвидации аварий и др.
Опыт использования ГИС в качестве информационно-справочных
систем в электрических сетях показал безусловную полезность и
эффективность такого использования для: паспортизации оборудования сетей
с их привязкой к цифровой карте местности и различным электрическим
схемам: нормальной оперативной, расчётной и др.; учёта и анализа
технического состояния электротехнического оборудования: линий,
трансформаторов, потребителей и др.; учёта и анализа платежей за
потреблённую электроэнергию; позиционирования и отображения на
цифровой карте места нахождения оперативно-выездных бригад и др.
Ещё большие перспективы открываются в применении ГИС-технологий
при решении задач: оптимального планирования развития и проектирования;
ремонтного и эксплуатационного обслуживания электрических сетей с учётом
особенностей рельефа местности; оперативного управления сетями и
ликвидацией аварий с учётом пространственной, тематической и оперативной
информации о состоянии сетевых объектов и их режимах работы. Для этого
уже сегодня необходима информационная и функциональная увязка ГИС,
технологических программных комплексов АСУ электрических сетей,
экспертных систем и баз знаний по решению перечисленных задач.
Цель статьи – рассмотреть основные из перечисленных вопросов и
наметить пути взаимосвязи ГИС-технологий и электроэнергетических систем.
Из отмеченных в [3-7] технических, социальных, административных,
юридических и экономических требований следует, что геоподоснова для
электроэнергетических
систем
должна
создаваться
компетентным,
квалифицированным персоналом, имеющим соответствующие полномочия и
оборудование, а последующее ее практическое использование не должно
нарушать правил, установленных действующим законодательством. Эти
правила применительно к данному электросетевому предприятию (компании)
должны конкретизироваться в соответствующих приказах дирекции
предприятия (компании), должностных инструкциях персонала, правилах
организации баз данных, их защиты и доступа к ним.
Очевидно, что учёт тех или иных особенностей и проблем
использования ГИС-технологий в электроэнергетических системах самым
непосредственным образом зависит от решаемых с помощью ГИС задач.
Задачи
взаимоиспользования
ГИС-технологий
и
электроэнергетических систем.
Анализ тенденций развития и опыта
366
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
применения ГИС-технологий в электрических сетях зарубежных и
отечественных электроэнергетических предприятий показывает, что на
сегодняшний день классические ГИС не могут решить весь объём задач,
возникающих в процессе управления электрическими сетями [3-5].
Необходим определенный переходный период, в течение которого должны
сосуществовать как традиционные методы и программы расчёта и
отображения электрических сетей, так и новые приспособленные ГИС-
технологии. При этом, однако, следует иметь в виду, что прежде чем начинать
трудоёмкий и достаточно дорогостоящий процесс ввода графической и
тематической информации по электрическим сетям с помощью какого-либо
ГИС-инструментария, желательно четко представлять, как эта информация в
дальнейшем будет использоваться, какие конкретные задачи будут решаться с
её помощью или во взаимодействии с ГИС.
Укрупненно эти задачи можно разбить на следующие большие группы,
представленные в порядке их поэтапного развития: информационно-
справочные; расчётно-аналитические; оперативно-управленческие; аппартно-
технологические.
К аппартно-технологическим задачам относится разработка ГИС-
инструментария – измерительно-технологического оборудования. Для
технологического оборудования ГИС-технологий рациональным образом
подходят линейные асинхронные электродвигатели (рис.1) непосредственного
привода [8-10].
Описание методики расчёта линейного асинхронного двигателя.
Современная практика проектирования электрических машин
предполагает
использование
на
разных
стадиях
проектирования
математических моделей различной степени сложности. В инженерной
практике важное значение имеют упрощенные, приближённые методики,
которые позволяют с малыми затратами времени и средств производить
прикидочные расчёты при проектировании опытных образцов машин. В
основу упрощённой методики положен метод приближённых аналогов,
сущность которого заключается в том, что вместо реального линейного
асинхронного двигателя (ЛАД) исследуется его круговой аналог, а влияние
особенностей реальной конструкции учитывается введением в результаты
поправочных коэффициентов. Более простые модели, облегчающие
многовариантные расчёты, применяются при оптимизации машин. В
дальнейшем при поверочных расчётах для уточнения параметров
используются сложные математические модели, позволяющие учесть
реальные условия работы активных частей машины в различных режимах.
367
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
Заданные величины: напряжение
U
ном
и частота
f
1
сети, скорость
перемещения подвижной части
v
2
и тяговое усилие
F
, минимальный
воздушный зазор
предполагаемые схема соединения обмоток и конструкция
вторичного элемента.
Рис. 1. Структурные схемы традиционного (а) и линейного асинхронного (б)
автоматизированных электроприводов (АЭП): ПРК – производственная
рабочая конструк-ция; 1 - преобразовательное устройство; 2 -
электродвигательное устройство; 3 – переда-точное устройство; 4 -
управляющее устройство; 5 - кормораздаточная платформа.
Величины, выбираемые из конструктивных и технологических
соображений, либо варьируемые в ходе оптимизационных расчетов: ширина
магнитопровода
2b
; полюсное деление
; зубцовое деление
t
z1
; число пазов на
полюс и фазу
q
; размеры зубцовой зоны индуктора
b
п1
,
h
п1
,
b
z1
; коэффициенты,
определяющие геометрию зубцовой зоны индуктора
k
11
=h
п1
/b
п1
,
k
12
=b
п1
/t
z1
;
синхронная скорость двигателя
v=2
f
; скольжение
s
; коэффициент заполнения
пакета магнитопровода сталью
k
c
; коэффициент заполнения паза медью
k
з.м
;
обмоточный коэффициент
k
об
=k
у
k
р
; коэффициент насыщения магнитной цепи
(предварительно)
k
.
Ниже приведены расчётные величины, проводимые на основании
заданных величин.
Эквивалентный зазор (здесь и далее для ЛАД с высокопроводящим
немагнитным вторичным элементом):
=
k
k
э
.
(1)
Для
предполагаемой
конструкции
вторичного
элемента
по
нижеследующим выражениям [7] рассчитывается электромагнитная
добротность
368
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
s
k
k
s
k
o
2
2
1
q
2
o
=
=
,
(2)
где
k
q
– коэффициент, учитывающий поперечный краевой эффект;
o
– магнитное число Рейнольдса (электромагнитная добротность) при
скольжении
s = 1
.
Относительный ток намагничивания
2
2
2
*
m
)
tg
(
1
cos
1
I
+
+
=
.
(3)
Для стального вторичного элемента ток
I
m*
находится на основании [8-
10] после определения линейной токовой нагрузки
A
1
. Далее определяются
электромагнитные нагрузки.
В зависимости от принятого класса нагревостойкости изоляции и
предполагаемой продолжительности включения ЛАД по рекомендациями [10]
выбираем фактор нагрева
A
1
j
.
Линейная токовая нагрузка индуктора
1
z
11
м
.
з
1
12
1
t
k
jk
A
k
A
=
.
(4)
Индукция магнитного поля в воздушном зазоре:
э
*
m
1
oб
7
k
I
A
k
10
62
,
5
B
=
−
.
(5)
Максимальная индукция в основании зубца (для прямоугольного паза):
(
)
1
I
k
k
05
,
1
)
k
1
(
k
k
B
B
*
m
oб
э
11
12
c
п
zmaх
+
−
=
.
(6)
При необходимости корректируется коэффициенты
k
11
,
k
12
или
A
1
j
[10].
На следующем этапе проектирования определяются тяговое усилие и
мощность двигателя.
Тяговое усилие на пару полюсов
2
2
э
2
o
2
cos
bk
2
B
15
,
3
F
=
.
(7)
Число пар полюсов индуктора ЛАД
=
F
F
р
.
(8)
После определения числа пар полюсов можно учесть влияние
предельных краевых эффектов. Коэффициенты
k
F
,
k
P
,
k
находятся по [8-10].
Уточнение числа пар полюсов
(
)
F
2
k
F
/
F
р
=
.
(9)
Механическая мощность ЛАД
(
)
F
2
2
э
1
2
о
м
k
s
1
cos
p
k
bf
2
B
3
,
6
P
−
=
.
(10)
369
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
ЛАД относятся к специальным электрическим машинам, их разработка
и производство производится сравнительно небольшими сериями. Поэтому
вместо обобщенных показателей удобнее применять частные критерии
оптимальности, отражающие лишь наиболее характерные требования к
линейному электроприводу, например: произведение к.п.д. на коэффициент
мощности, отношение мощности двигателя к площади активной поверхности
(удельная мощность), отношение мощности к массе двигателя (или
индуктора), или аналогичные им показатели «сила-мощность», удельное
усилие, «сила-масса» и т.д.
Удельное тяговое усилие
F
2
2
э
2
о
.
уд
k
cos
k
B
58
,
1
F
=
.
(11)
Отношение тягового усилия к массе активных материалов
(
)
(
)
(
)
12
п
a
c
лоб
м
м
.
з
п
12
F
2
G
k
1
h
h
bg
2
k
b
2
g
k
h
k
2
k
F
F
−
+
+
+
=
.
(12)
Коэффициент ЭДС:
(
)
(
)
2
*
1
2
2
*
1
2
*
1
2
2
2
2
2
2
r
tg
r
х
tg
tg
1
tg
1
cos
1
k
+
+
+
+
+
+
+
+
+
=
.
(13)
Энергетический фактор
(
)
(
)
2
2
2
tg
1
k
s
1
cos
k
cos
+
+
−
=
.
(14)
Расчёт обмоточных данных индуктора ЛАД производится известными
методами [8-10].
По окончании предварительных расчетов уточнение характеристик и
показателей ЛАД, а в ряде случаев и корректировку некоторых их параметров
можно проводить по более сложным математическим моделям, позволяющим
учесть как конструктивные особенности ЛАД, так и особенности режимов их
работы.
Для поверочного расчёта многополюсных ЛАД, в которых влияние
продольных краевых эффектов невелико, рациональным может оказаться
описанный в [10] метод аналогового моделирования. При этом появляется
возможность анализировать характеристики ЛАД со сложным вторичным
элементом, уточнять размеры зубцовой зоны индуктора при различной
конфигурации паза, исследовать двигатели нетрадиционных конструкций, в
том числе с измельченной зубцово-пазовой структурой, с магнитопроводами,
полученными по безотходной технологии и т.п.
370
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
Наибольшими возможностями при анализе характеристик ЛАД обладает
метод, использующий развёрнутые схемы замещения электрических и
магнитных цепей, позволяющих рассчитывать двигатели при произвольной
схеме обмоток индуктора и различных схемах питания (например, двутокового
или питания от тиристорного преобразователя) с учётом дискретности
вторичного элемента, в том числе в нестационарных режимах работы [10].
Известно, что выбор той или иной расчётной методики часто
ограничивается возможностями вычислительной техники. Предлагаемый
выше метод расчёта ЛАД в этом плане выгодно отличается от других,
поскольку позволяет менять степень дискретизации математической модели, а
значит, изменять трудоёмкость расчётов.
Выводы.
1. Применение ГИС-технологий – одно из важнейших перспективных
направлений повышения эффективности АСУ электроэнергетических систем.
2. Внедрение ГИС в практику эксплуатации электроэнергетических
систем должно осуществляться с учётом ряда особенностей их моделирования
как объекта управления.
3. Принятию решения энергокомпанией по трудоёмкому и
дорогостоящему процессу ввода графической и тематической информации по
электрическим сетям и цифровым картам с помощью какого-либо ГИС-
инструментария должен предшествовать достаточно подробный анализ.
4. На основании ТЭО и ТЗ должен быть разработан технический проект
на создание и развитие графической и тематической баз данных и внедрение
ГИС для решения технологических задач. При этом наиболее целесообразным
является поэтапный процесс внедрения ГИС-технологий: от информационно-
справочных задач к расчётно-аналитическим, от расчётно-аналитических к
оперативно-управленческим с последующим их комплексным решением.
5. Эффективность внедрения и использования ГИС-технологий в АСУ
электроэнергетических систем зависит от рационального электропривода
технологического оборудования.
Использованная литература
1. www.ssa.ru/artides/entry/4397bc65d – Что такое ГИС-технологии.
2. АО Узбекэнерго. Информационное издание. – Т., 44 с.
3. Воротницкий В.Э., Моржин Ю.И. О концепции и практике использования
геоинфор-мационных технологий в электрических сетях. – Электрические
станции, 2014, №8, с. 68-75.
371
“O‘zbekistonda yer resurslarini boshqarishning ustuvor yo‘nalishlari: muammo va yechimlar”
4. Ярош В.А. Разработка и применение геоинформационных технологий в
распределительных электрических сетях. – Автореф дисс. … к.т.н. –
Ставрополь: С-КГТУ, 2016. – 18 с.
5. Батырова, А.М. Применение географических информационных систем в
сфере АПК [Электронный ресурс] / А.М. Батырова, Т.Б. Жеруков. – Режим
доступа: http://novainfo.ru/article/8683.
6. Езиев, М.И. ГИС-технологии – эффективное решение некоторых проблем
народного хозяйства [Электронный ресурс] / М.И. Езиев, Жеруков Т.Б. –
Режим доступа: http://novainfo.ru/article/8548.
7. Тихоненко Д.В., Шамлицкий Я.И. Современные информационные
технологии и системы : Учеб. Пособие. – Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмич.
ун-т., 2014. – 108 с.
8. Свечарник Д.В. Электрические машины непосредственного привода:
Безредукторный электропривод. – М.: Энергоатомиздат, 2012. – 208 с.
9. Yunusov R.F., Bayzakov T.M., Sattarov N.E., Xaliqnazarov U.A., Nazarov
O.A., Diniqulov D.U. Linear electric actuator of a sectional plane shut-off of
hydrotechnical structures // 1st International Conference on Energetics, Civil and
Agricultural Engineering 2020
(ICECAE 2020).
IOP Conf. Series: Earth and
Environmental Science 614 (2020) 012017.
10. Веселовский О.Н., Коняев А.Ю., Сарапулов Ф.Н. Линейные асинхронные
двигатели – М.: Энергоатомиздат, 2017. – 256 с.
O’ZBEKISTONDA TUPROQ DEGREDATSIYASIGA TA’SIR ETUVCHI
OMILLAR
Zabidullaeva R
. – assistant, Qoraqalpog’iston qishloq xo’jaligi va
agrotexnologiyalari institute
Annotatsiya.
Hozirgi zamon global ekologik muammolari kishilik
jamiyatining barqaror rivojlanishiga xavf solmoqda .Ekologik muammolarning
o’ziga xos tomonlari shundaki,u chegara bilmaydi,chunki bu muammolar bir butun
birlikda , ya’ni tabiatda kechadi. Yer yuzida insoniyat tomonidan yerlarni
chegaralarga bo’linishi tabiat nuqtai nazaridan shartli bo’lib,tabiatda kechayotgan
jarayonlar bir-biri bilan uzviy bog’liq.Ayniqsa tuproqda ro’y berayotgan jarayonlar
biosferaning barcha qismlari bilan chambarchas bog’liqdir. Tabiatda, xususan tuproq
qoplamida kechayotgan o’zgarishlar,ularning taqdiri bilan bog’liq jarayonlarni
