omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2025-195-34-43NVRKNKomna-187Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGИмитационное моделирование нелинейных режимов работы электрической сети и обработка результатов с помощью программы для ЭВМSimulation modelling of nonlinear modes of electric network operation and processing of results using a computer programАнтоновА. И.AntonovA. I.

АНТОНОВ Александр Игоревич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника и электрооборудование»

AuthorID (РИНЦ): 842787  

г. Омск

ANTONOV Alexander Igorevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Electrical Engineering and Electrical Equipment Department

AuthorID (RSCI): 842787

Omsk

aleksandr_antonov_85@mail.ruРудиД. Ю.RudiD. Yu.

РУДИ Дмитрий Юрьевич, старший преподаватель кафедры «Электротехника и электрооборудование»

AuthorID (РИНЦ): 830094

г. Омск.

RUDI Dmitry Yurievich, Senior Lecturer of the Electrical Engineering and Electrical Equipment Department

AuthorID (RSCI): 830094

Omsk

dima_rudi@mail.ruОмский институт водного транспорта (филиал) Сибирского государственного университета водного транспортаРоссияOmsk Institute of Water Transport (branch) Siberian State University Water TransportRussian Federation202530092025033443Copyright © Антонов А.И., Руди Д.Ю., 20252025Антонов А.И., Руди Д.Ю.Antonov A.I., Rudi D.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/187

Тенденция развития промышленных объектов непосредственно связана с внедрением в системы электроснабжения различных полупроводниковых преобразователей. Однако актуальным остается вопрос влияния данных преобразователей на качество электроэнергии. Энергоустановки индукционного нагрева, в состав которых входит тиристорный преобразователь частоты, могут стать причиной появления гармонических искажений.В статье представлен активный эксперимент на выбранном объекте исследования с нелинейной нагрузкой. Разработана математическая модель для исследования влияния нелинейной нагрузки на качество электрической энергии при различных параметрах электрической сети. C помощью программы для ЭВМ обработаны результаты эксперимента и проведен анализ результатов.

The trend of industrial facilities development is directly related to the introduction of various semiconductor converters into power supply systems. However, the issue of influence of these converters on the quality of electric power remains relevant. Power installations of induction heating, which include thyristor frequency converter, can cause the appearance of harmonic distortions. The paper presents an active experiment on a selected object of study with a nonlinear load. This developed model is designed to determine the indicators of power quality caused by the operation of nonlinear load. The model allows carrying out studies of the influence of nonlinear load on the quality of electrical energy at different parameters of the electrical network. The results of the experiment are processed using a computer program and the analysis of data processing of the results is carried out.

качество электроэнергиимоделированиеприёмники электроэнергииустановки индукционного нагреванесинусоидальность напряженийгармонические искажения.power qualitymodelingpower receiversinduction heating unitsvoltage non-sinusoidalityharmonic distortions.ReferencesСтепанов В. С., Солонина Н. Н., Суслов К. В. Анализ влияния гармонических колебаний на работу электрических сетей и потребителей // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 3 (98). С. 222–227. EDN: TMYXPV.Stepanov V. S., Solonina N. N., Suslov K. V. Analiz vliyaniya garmonicheskikh kolebaniy na rabotu elektricheskikh setey i potrebiteley [Analysis of harmonic oscillation effect on the operation of electrical networks and consumers]. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Bulletin of Irkutsk State Technical University. 2015. No. 3 (98). P. 222–227. EDN: TMYXPV. (In Russ.).Хацевский К. В., Денчик Ю. М., Клеутин В. И. [и др.] Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения // Омский научный вестник. 2012. № 2 (110). С. 212–214. EDN: PBGNQN.Khatsevskiy K. V., Denchik Yu. M., Kleutin V. I. [et al.] Problemy kachestva elektroenergii v sistemakh elektrosnabzheniya [Quality of electric power in electrical supply system]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2012. No. 2 (110). P. 212–214. EDN: PBGNQN. (In Russ.).Бершадский И. А., Якимишина В. В., Наглюк Е. Я. Влияние несинусоидальности и несимметрии в четырехпроводной сети непромышленных потребителей на снижение пропускной способности кабелей // Вестник Донецкого национального технического университета. 2020. № 2 (20). С. 18–25. EDN: QECTFU.Bershadskiy I. A., Yakimishina V. V., Naglyuk E. Ya. Vliyaniye nesinusoidal’nosti i nesimmetrii v chetyrekhprovodnoy seti nepromyshlennykh potrebiteley na snizheniye propusknoy sposobnosti kabeley [Impact of sinusoidality and asymmetry in fourwire network of non-industrial consumers on reducing the cable capacity]. Vestnik Donetskogo natsional’nogo tekhnicheskogo universiteta. Vestnik Donetsk National Technical University. 2020. No. 2 (20). P. 18–25. EDN: QECTFU. (In Russ.).Руди Д. Ю., Антонов А. И., Вишнягов М. Г. [и др.]. Исследование высших гармоник в электрических сетях низкого напряжения // Омский научный вестник. 2018. № 6 (162). С. 119–125. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-119-125. EDN: VQNFZY.Rudi D. Yu., Antonov A. I., Vishnyagov M. G. [et al.]. Issledovaniye vysshikh garmonik v elektricheskikh setyakh nizkogo napryazheniya [Study of higher harmonics in low voltage electrical networks]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2018. No. 6 (162). P. 119–125. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-119-125. EDN: VQNFZY. (In Russ.).Антонов А. И., Руди Д. Ю., Хацевский К. В. Исследование качества электроэнергии в электрических сетях с полупроводниковыми преобразователями // Вестник Югорского государственного университета. 2023. № 1 (68). С. 123–30. DOI: 10.18822/byusu202301123-130. EDN: TNSTWH.Antonov A. I., Rudi D. Yu., Khatsevskiy K. V. Issledovaniye kachestva elektroenergii v elektricheskikh setyakh s poluprovodnikovymi preobrazovatelyami [Study of the quality of electric power in electric networks with semiconductor converters]. Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiteta. Yugra State University Bulletin. 2023. No. 1 (68). P. 123–30. DOI: 10.18822/byusu202301123-130. EDN: TNSTWH. (In Russ.).Рылов Ю. А. Расчет режимов работы систем электроснабжения и определение долевого вклада потребителей в показатели качества электроэнергии при наличии несинусоидальных нагрузок: дис. ... канд. тех. наук. Казань, 2006. 152 с.Rylov Yu. A. Raschet rezhimov raboty sistem elektrosnabzheniya i opredeleniye dolevogo vklada potrebiteley v pokazateli kachestva elektroenergii pri nalichii nesinusoidal'nykh nagruzok [Calculation of operating modes of power supply systems and determination of the share contribution of consumers to the quality indicators of electric power in the presence of non-sinusoidal loads]. Kazan, 2006. 152 p. (In Russ.).Викторов В. А., Мешалкин В. А., Салтыков В. М. Исследование уровней и спектров высших гармоник тока в электрических сетях питания компьютерной техники и основные мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 4. С. 381–401. DOI: 10.24411/2410-9916-2019-10415. EDN: JGIIPU.Viktorov V. A., Meshalkin V. A., Saltykov V. M. Issledovaniye urovney i spektrov vysshikh garmonik toka v elektricheskikh setyakh pitaniya komp’yuternoy tekhniki i osnovnyye meropriyatiya po obespecheniyu elektromagnitnoy sovmestimosti [The research of the levels and spectra of higher harmonics of current in electrical power networks of computer equipment and the basic activities of the electromagnetic compatibility provision]. Sistemy upravleniya, svyazi i bezopasnosti. Systems of Control, Communication and Security. 2019. No. 4. P. 381–401. DOI: 10.24411/2410-9916-2019-10415. EDN: JGIIPU. (In Russ.).Абрамович Б. Н., Сычев Ю. А., Мингазов А. С., Полищук В. В. О компенсации высших гармоник тока и напряжения, создаваемых источником бесперебойного питания // Нефтяное хозяйство. 2013. № 10. С. 126–127. EDN: RPUKPH.Abramovich B. N., Sychev Yu. A., Mingazov A. S., Polishchuk V. V. O kompensatsii vysshikh garmonik toka i napryazheniya, sozdavayemykh istochnikom bespereboynogo pitaniya [On the elimination of voltage and current harmonics created by uninterruptible power]. Neftyanoye khozyaystvo. Oil Industry. 2013. No. 10. P. 126–127. EDN: RPUKPH. (In Russ.).Широков О. Г., Алферова Т. В., Бахмутская В. В., Юрлов И. Ю. Оценка влияния осветительной нагрузки на показатели несинусоидальности напряжения и потребляемого тока // Агротехника и энергообеспечение. 2018. № 2 (19). С. 28– 40. EDN: OVGBVB.Shirokov O. G., Alferova T. V., Bakhmutskaya V. V., Yurlov I. Yu. Otsenka vliyaniya osvetitel’noy nagruzki na pokazateli nesinusoidal’nosti napryazheniya i potreblyayemogo toka [Assessment of the impact of lighting load on the indices of non-sinusoidal voltage and consumed current]. Agrotekhnika i energoobespecheniye. Agricultural Machinery and Energy Supply. 2018. No. 2 (19). P. 28–40. EDN: OVGBVB. (In Russ.).Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Энергоатомиздат, 1994. 264 с.Zhezhelenko I. V. Vysshiye garmoniki v sistemakh elektrosnabzheniya prompredpriyatiy [Higher harmonics in power supply systems of industrial enterprises]. 3rd ed., revised and suppl. Moscow, 1994. 264 p. (In Russ.).Шидловский А. К., Жаркин А. Ф. Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях: моногр. Киев: Наукова думка, 2005. 209 с. ISBN 966-00-0471-0. EDN: QMLTXN.Shidlovskiy A. K., Zharkin A. F. Vysshiye garmoniki v nizkovol’tnykh elektricheskikh setyakh [Higher harmonics in lowvoltage electrical networks]. Kyiv, 2005. 209 p. ISBN 966-00-0471-0. EDN: QMLTXN. (In Russ.).Руди Д. Ю., Горелов С. В., Антонов А. И. [и др.] Анализ несинусоидальности напряжения в системах электроснабжения с электроустановками индукционного нагрева // Вестник Чувашского университета. 2021. № 1. С. 122–133. DOI: 10.47026/1810-1909-2021-1-122-133. EDN: DBZXOF.Rudi D. Yu., Gorelov S. V., Antonov A. I. [et al.] Analiz nesinusoidal’nosti napryazheniya v sistemakh elektrosnabzheniya s elektroustanovkami induktsionnogo nagreva [Analysis of voltage non-sinusidality in power supply systems with induction heating units]. Vestnik Chuvashskogo universiteta. Bulletin of the Chuvash University. 2021. No. 1. P. 122–133. DOI: 10.47026/1810-1909-2021-1-122-133. EDN: DBZXOF. (In Russ.).Руди Д. Ю. Электромагнитная совместимость в системе электроснабжения механического цеха ЗАО «Сибгазстройдеталь» с электроустановками индукционного нагрева // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2021. № 10. С. 35–43. EDN: UFCKMB.Rudi D. Yu. Elektromagnitnaya sovmestimost’ v sisteme elektrosnabzheniya mekhanicheskogo tsekha ZAO «Sibgazstroydetal’» s elektroustanovkami induktsionnogo nagreva [Electromagnetic compatibility in the power supply system of the mechanical shop of CJSC Sibgazstroydetal with induction heating electrical installations]. Elektrooborudovaniye: ekspluatatsiya i remont. Electrical Equipment: Operation and Repair. 2021. No. 10. P. 35–43. EDN: UFCKMB. (In Russ.).Коржов Д. Н. Обеспечение электромагнитной совместимости в системах электроснабжения промышленных предприятий с электроустановками индукционного нагрева: дис. ... канд. техн. наук. Белгород, 2015. 169 с.Korzhov D. N. Obespecheniye elektromagnitnoy sovmestimosti v sistemakh elektrosnabzheniya promyshlennykh predpriyatiy s elektroustanovkami induktsionnogo nagreva [Ensuring electromagnetic compatibility in power supply systems of industrial enterprises with induction heating installations]. Belgorod, 2015. 169 p. (In Russ.).Ордабаев М. Е. Повышение электромагнитной совместимости в системах электроснабжения при гармоническом воздействии: дис. ... канд. техн. наук. Москва, 2009. 168 с.Ordabayev M. E. Povysheniye elektromagnitnoy sovmestimosti v sistemakh elektrosnabzheniya pri garmonicheskom vozdeystvii [Increasing electromagnetic compatibility in power supply systems under harmonic influence]. Moscow, 2009. 168 p. (In Russ.).Лютаревич А. Г., Вырва А. А., Долингер С. Ю. [и др.] Оценка дополнительных потерь мощности от высших гармоник в элементах систем электроснабжения // Омский научный вестник. 2009. № 1 (77). С. 109–113. EDN: MVPQYB.Lyutarevich A. G., Vyrva A. A., Dolinger S. Yu. [et al.] Otsenka dopolnitel’nykh poter’ moshchnosti ot vysshikh garmonik v elementakh sistem elektrosnabzheniya [Estimation of additional power losses due to higher harmonics in elements of power system]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2009. No. 1 (77). P. 109–113. EDN: MVPQYB. (In Russ.).Осипов Д. С., Лютаревич А. Г., Ткаченко В. А., Логунова Я. Ю. Алгоритм расчета потерь мощности, обусловленных высшими гармониками и интергармониками на основе вейвлет-преобразования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2023. Т. 23, № 1. С. 38–47. DOI: 10.14529/power230104. EDN: UURUKU.Osipov D. S., Lyutarevich A. G., Tkachenko V. A., Logunova Ya. Yu. Algoritm rascheta poter’ moshchnosti, obuslovlennykh vysshimi garmonikami i intergarmonikami na osnove veyvletpreobrazovaniya [An algorithm for calculating power losses due to higher harmonics and interharmonics based on the wavelet transform]. Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika. Bulletin of South Ural State University. Series “Power Engineering”. 2023. Vol. 23, no. 1. P. 38–47. DOI: 10.14529/power230104. EDN: UURUKU. (In Russ.).Осипов Д. С., Коваленко Д. В., Горюнов В. Н., Долгих Н. Н. Расчет дополнительных потерь мощности при несинусоидальных режимах систем электроснабжения с учетом температурной зависимости сопротивления токоведущих частей // Ученые Омска — Региону: сб. тр. I Регион. науч.-техн. конф. 2016. С. 44–48. EDN: YYVQSV.Osipov D. S., Kovalenko D. V., Goryunov V. N., Dolgikh N. N. Raschet dopolnitel’nykh poter’ moshchnosti pri nesinusoidal’nykh rezhimakh sistem elektrosnabzheniya s uchetom temperaturnoy zavisimosti soprotivleniya tokovedushchikh chastey [Calculation of additional power losses in non-sinusoidal modes of power supply systems considering the temperature dependence of the currentcarrying parts resistance]. Uchenyye Omska — Regionu. 2016. P. 44–48. EDN: YYVQSV. (In Russ.).Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Электрооборудование. В 2 т. / Под общ. ред. А. А. Федорова. Москва: Энергоатомиздат, 1987. Т. 2. 487 с.Spravochnik po elektrosnabzheniyu i elektrooborudovaniyu. Elektrooborudovaniye. V 2 t. [Handbook of power supply and electrical equipment. Electrical equipment] / Ed. by A. A. Fedorov. Moscow, 1987. Vol. 2. 487 p. (In Russ.).Иванова Е. В. Кондуктивные электромагнитные помехи в электроэнергетических системах / Под ред.: В. П. Горелова, Н. Н. Лизалека. Новосибирск: Изд-во НГАВТ, 2006. 432 с. ISBN 5-8119-0201-0. EDN: QMJPSJ.Ivanova E. V. Konduktivnyye elektromagnitnyye pomekhi v elektroenergeticheskikh sistemakh [Conductive electromagnetic interference in electric power systems] / Ed. by V. P. Gorelov, N. N. Lizaleka. Novosibirsk, 2006. 432 p. ISBN 5-8119-0201-0. EDN: QMJPSJ. (In Russ.).Антонов А. И., Руди Д. Ю., Хацевский К. В. Моделирование системы электроснабжения цеха кривоизогнутых отводов в программе Matlab // Новые технологии в ТЭК, энергоэффективность и энергосбережение в ТЭК: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. Ханты-Мансийск, 2023. С. 12–19. EDN: OBSZTI.Antonov A. I., Rudi D. Yu., Khatsevskiy K. V. Modelirovaniye sistemy elektrosnabzheniya tsekha krivoizognutykh otvodov v programme Matlab [Modeling of the power supply system of the shop of curved branches in Matlab]. Novyye tekhnologii v TEK, energoeffektivnost’ i energosberezheniye v TEK. New Technologies in the FEC, Energy Efficiency and Energy Saving in FEC. KhantyMansiysk, 2023. P. 12–19. EDN: OBSZTI. (In Russ.).Антонов А. И. Повышение качества функционирования электрических сетей на основе компьютерного моделирования несимметричных режимов: дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск, 2020. 187 с.Antonov A. I. Povysheniye kachestva funktsionirovaniya elektricheskikh setey na osnove komp'yuternogo modelirovaniya nesimmetrichnykh rezhimov [Improving the quality of electrical networks based on computer modeling of asymmetric modes]. Novosibirsk, 2020. 187 p. (In Russ.).Руди Д. Ю., Вишнягов М. Г., Руппель А. А. Компьютерная программа для определения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту n-й гармонической составляющей напряжения // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 1. С. 65–78. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-76-1-65-78. EDN: ITCMBE.Rudi D. Yu., Vishnyagov M. G., Ruppel A. A. Komp’yuternaya programma dlya opredeleniya konduktivnoy nizkochastotnoy elektromagnitnoy pomekhi po koeffitsiyentu n-y garmonicheskoy sostavlyayushchey napryazheniya [Computer program for determining the conductive low-frequency electromagnetic interference by the coefficient of the nth harmonic component of the voltage]. Mezhdunarodnyy tekhniko-ekonomicheskiy zhurnal. International Scientific Journal. 2021. No. 1. P. 65– 78. DOI: 10.34286/1995-4646-2021-76-1-65-78. EDN: ITCMBE. (In Russ.).Руди Д. Ю., Антонов А. И., Денчик Ю. М. [и др.]. Программа для определения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту n-й гармонической составляющей напряжения: программа для ЭВМ RU № 2021613934. Москва: ФИПС, 2024. Бюл. № 2. EDN: LTRBRG.Rudi D. Yu., Antonov A. I., Denchik Yu. M. [et al.]. Programma dlya opredeleniya konduktivnoy nizkochastotnoy elektromagnitnoy pomekhi po koeffitsiyentu n-y garmonicheskoy sostavlyayushchey napryazheniya [Program for determining conductive low-frequency electromagnetic interference by the coefficient of the n-th harmonic component of voltage: computer program No. 2021613934]. Moscow, 2024. Bull. No. 2. EDN: LTRBRG. (In Russ.).Руди Д. Ю., Горелов С. В., Вишнягов М. Г. [и др.] Алгоритм определения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту n-й гармонической составляющей напряжения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2020. № 33. С. 177–194. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.1.11. EDN: WZNAYM.Rudi D. Yu., Gorelov S. V., Vishnyagov M. G. [et al.] Algoritm opredeleniya konduktivnoy nizkochastotnoy elektromagnitnoy pomekhi po koeffitsiyentu n-y garmonicheskoy sostavlyayushchey napryazheniya [The algorithm for determining the conductive low-frequency electromagnetic interference by the coefficient of the nth harmonic component of the voltage]. Vestnik Permskogo natsional’nogo issledovatel’skogo politekhnicheskogo universiteta. Elektrotekhnika, informatsionnyye tekhnologii, sistemy upravleniya. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Electrical Engineering, Information Technology, Control Systems. 2020. No. 33. P. 177–194. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.1.11. EDN: WZNAYM. (In Russ.).Антонов А. И., Руди Д. Ю., Хацевский К. В. Анализ результатов исследования качества электроэнергии в электрических сетях ЗАО «Сибгазстройдеталь» // Вестник Югорского государственного университета. 2023. № 4. С. 143–152. DOI: 10.18822/byusu202304143-152. EDN: HILOYG.Antonov A. I., Rudi D. Yu., Khatsevskiy K. V. Analiz rezul’tatov issledovaniya kachestva elektroenergii v elektricheskikh setyakh ZAO «Sibgazstroydetal» [Analysis of the results of studying the quality of electric power in the electric networks of the CJSC Sibgazstroydetal]. Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiteta. Yugra State University Bulletin. 2023. No. 4. P. 143–152. DOI: 10.18822/byusu202304143-152. EDN: HILOYG. (In Russ.).Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник пo математике для инженерoв и учащихся вузoв. Москва: Наука, 1981. 721 с.Bronshteyn I. N., Semendyayev K. A. Spravochnik po matematike dlya inzhenerov i uchashchikhsya vuzov [Handbook of mathematics for engineers and students]. Moscow, 1981. 721 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.