Современные разработки российских ученых способствуют значительному повышению надежности и устойчивости промышленных электросетей. В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» под руководством заведующего кафедрой систем автоматического управления Никиты Александровича Доброскока создан уникальный контроллер, способный предотвращать опасные скачки напряжения даже в самых сложных и удалённых условиях эксплуатации.
Особенности энергообеспечения современных промышленных объектов
Производственные объекты, а также инфраструктурные компоненты, размещённые вдали от основных электросетей, часто вынуждены использовать автономные системы энергоснабжения. К таким объектам относятся буровые платформы, шахты, горнодобывающие предприятия и иные промышленные комплексы. Их оснащают собственными дизельными генераторами и аккумуляторными батареями, чтобы обеспечить надёжное и бесперебойное снабжение электричеством.
Обычно подобные комплексы включают несколько дизель-генераторов для резервирования и возможности быстрого перехода на работу с другой единицей в случае отказа одного из источников. Аккумуляторные батареи способствуют сглаживанию нагрузки и обеспечивают питание при форс-мажорных ситуациях, например, при пиковой нагрузке или внезапном отключении генераторов.
Проблема синхронизации и устранение скачков напряжения
При аварийной остановке одного из генераторов и включении резервного источника в электросети возникает сверхважная задача — необходимо обеспечить согласованную работу сетей за доли миллисекунды. Если синхронизация по времени или параметрам напряжения проводится медленно или с ошибкой, возможны серьезные сбои: автоматическая остановка оборудования, короткие замыкания и последующие выходы дорогостоящей электроники из строя.
Существующие решения в промышленной энергетике традиционно базируются на принципе «ведущий-ведомый», когда главный источник задаёт параметры, а остальные — подстраиваются. Однако такой подход не лишён недостатков: в «слабых» автономных сетях и больших распределённых системах ему часто не удаётся обеспечить требуемую устойчивость и предотвращение токовых перегрузок при динамических переходных процессах.
Прорыв в управлении: коллективная синхронизация без ведущего источника
Команда СПбГЭТУ «ЛЭТИ» под руководством Никиты Александровича Доброскока разработала принципиально новое устройство, использующее модели синхронизации на основе теории хаоса, нелинейных осцилляторов и согласованных колебательных процессов. Данный подход позволяет выстраивать коллективную фазовую кооперацию всех источников питания без назначения единого "главного" участника.
Разработанный контроллер способен формировать напряжение с заданными характеристиками — амплитудой и частотой — полностью самостоятельно, а затем синхронизироваться с остальными элементами системы по специально реализованному протоколу обмена минимумом информации. Решение работоспособно даже в сетях, где присутствует большое число стандартных модулей бесперебойного питания различной мощности.
Такой инновационный способ управления позволяет строить масштабируемые энергоустановки суммарной мощностью от сотен киловатт до десятков мегаватт, используя легко взаимозаменяемые модули. Благодаря этому промышленные потребители получают возможность быстро организовать или нарастить энергопитание при минимальных временных и финансовых затратах.
Технологическая база и перспективы патентованной разработки
Технически новое устройство — это компактный микрокомпьютер с интегрированным программным обеспечением, а также специализированными модулями для управления электроэнергией. Контроллер анализирует параметры тока и мгновенно регулирует процессы синхронизации в режиме реального времени. Изделие уже защищено патентом Российской Федерации (№ RU 2843686), что подтверждает его исключительную новизну.
Ставший основой технологии принцип самосинхронизации активно используется в биофизике и нейронауке, где описывает согласованную работу элементов в сложных системах: от человеческого сердца до слаженных аплодисментов в зале. Теперь эта фундаментальная наука помогает обеспечивать бесперебойное и надёжное энергоснабжение даже в самых экстремальных промышленных условиях.
Важность разработки для России и международного рынка
Новый контроллер — часть широкой научной инициативы факультета электротехники и автоматики СПбГЭТУ «ЛЭТИ». В университете ставят задачу создать класс энергоэффективных, технологически независимых отечественных устройств, способных восполнить потребности различных отраслей промышленности. Особенно актуален такой подход для удалённых регионов и месторождений, где интеграция в единую энергосеть невозможна или экономически нецелесообразна.
Рыночная востребованность таких решений растет: применение новейших интеллектуальных контроллеров делает энергообеспечение не только более надёжным, но и максимально устойчивым к разного рода нештатным ситуациям, экономя средства предприятий.
Стратегическое значение и вклад в будущее
Инновационная разработка внедряется как часть важнейших национальных программ РФ по развитию науки, образования и передовой промышленности: «Приоритет 2030», проект «Молодежь и дети», а также инициатив Десятилетия науки и технологий. Применение новых интеллектуальных контроллеров из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» открывает перспективы для дальнейшей цифровизации электросетей, повышения энергоэффективности производства и уменьшения зависимости от зарубежных технологий.
Благодаря командной работе учёных под руководством Никиты Александровича Доброскока, университет укрепляет имидж ведущего исследовательского центра в сфере энергетики, а российская промышленность — получает прорывной инструмент для стабильного и безопасного развития. Внедрение и дальнейшее масштабирование таких инновационных решений позволит вывести на новый уровень надежность российских промышленных электросетей и продвинуть отечественные технологии на мировой рынок.
Источник: scientificrussia.ru
