procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.35266/1999-7604-2024-4-1procyber-619Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИEngeneeringМоделирование режимов работы электротехнического комплекса добычи нефти с внутрискважинным компенсатором реактивной мощностиOperating modes modeling for electrotechnical complex of oil production with downhole reactive power compensatorhttps://orcid.org/0009-0003-1580-8520АнтипинД. П.AntipinD. P.

старший преподаватель

Senior Lecturer

antipin_dp@surgu.ruhttps://orcid.org/0009-0003-9160-1855ОвчаренкоМ. Е.OvcharenkoM. E.

студент

Student

https://orcid.org/0009-0009-1150-964XЗарудневА. А.ZarudnevA. A.

студент

Student

Сургутский государственный университет, СургутРоссияSurgut State University, SurgutRussian Federation202424122024234617Copyright © Антипин Д.П., Овчаренко М.Е., Заруднев А.А., 20242024Антипин Д.П., Овчаренко М.Е., Заруднев А.А.Antipin D.P., Ovcharenko M.E., Zarudnev A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/619

В результате моделирования режима работы системы электроснабжения установки электроцентробежного насоса куста нефтедобычи в условиях несинусоидальности питающего напряжения представлена сравнительная оценка показателей качества электрической энергии – суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения KU и тока K (коэффициенты искажения синусоидальности кривой напряжения и тока). Оценены потери активной мощности в сети при использовании устройства внутрискважинной компенсации реактивной мощности и без него. Данные моделирования дают хорошее согласие с экспериментальными данными и характеристиками используемых аппаратов, заявленными производителями. Установка компенсатора реактивной мощности не вносит заметных искажений питающего напряжения в системе, создаваемых станцией управления, значение суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения KU компенсатора не превышает допустимых уровней и составляет менее 5 %. Установка внутрискважинного компенсирующего устройства (неуправляемого) в условиях несинусоидальности питающего напряжения уменьшает потери активной мощности, тем самым снижая потребление электроэнергии внутрискважинным оборудованием

Operation mode modeling of the power supply system for an electric centrifugal pump plant of an oil well cluster under conditions of power supply voltage unsinusoidality provided a comparative evaluation of electric power quality indicators: the total coefficient of harmonic components of voltage K and current K (coefficients of sinusoidality curve voltage distortion and current). Active power losses in the grid with and without downhole reactive power compensator are evaluated. The modelling data agrees closely with the experimental data and characteristics of the used devices declared by the manufacturers. Installation of the reactive power compensator does not cause noticeable distortions of the supply voltage in the system created by the control station. The value of the total coefficient of voltage harmonic components of K compensator does not exceed the acceptable levels and makes less than 5%. Installation of downhole compensating device (uncontrolled) in conditions of supply voltage unsinusoidality cuts down active power losses, thus reducing power consumption by downhole equipment.

погружной электродвигательэнергоэффективностьнесинусоидальностьпотери мощности и энергиивнутрискважинный компенсатор реактивной мощностивысшие гармоникиelectrical submersible motorenergy efficiencyunsinusoidalitypower and energy lossdownhole reactive power compensatorhigher harmonicsReferencesНевоструев В. А. Опыт эксплуатации энергоэффективных УЭЦН «Новомет» // Инженерная практика. 2017. № 8. С. 28–32.Невоструев В. А. Опыт эксплуатации энергоэффективных УЭЦН «Новомет» // Инженерная практика. 2017. № 8. С. 28–32.Takacs G. Electrical submersible pump components and their operational features // Electrical Submersible Pumps Manual. 2018. P. 55–152. http://doi.org/10.1016/b978-0-12-814570-8.00003-9.Takacs G. Electrical submersible pump components and their operational features // Electrical Submersible Pumps Manual. 2018. P. 55–152. http://doi.org/10.1016/b978-0-12-814570-8.00003-9.Якимов С. Б. Когда ПЭД с повышенным напряжением – основа стратегии. Нефтегазовая вертикаль. 2015. № 9. С. 19–22.Якимов С. Б. Когда ПЭД с повышенным напряжением – основа стратегии. Нефтегазовая вертикаль. 2015. № 9. С. 19–22.Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. М. : ЭНАС, 2016. 456 с.Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. М. : ЭНАС, 2016. 456 с.Czarnecki L. S., Bhattarai P. D. A Method of calculating LC parameters of balancing compensators for AC arc furnaces // IEEE Transactions on Power Delivery. 2017. Vol. 32, no. 2. P. 688–695. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2016.2536681.Czarnecki L. S., Bhattarai P. D. A Method of calculating LC parameters of balancing compensators for AC arc furnaces // IEEE Transactions on Power Delivery. 2017. Vol. 32, no. 2. P. 688–695. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2016.2536681.Смирнов О. В., Копырин В. А. К вопросу об использовании внутрискважинных компенсаторов реактивной мощности // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2015. № 2. С. 68–70.Смирнов О. В., Копырин В. А. К вопросу об использовании внутрискважинных компенсаторов реактивной мощности // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2015. № 2. С. 68–70.Копырин В. А., Иордан В. А., Смирнов О. В. Внутрискважинная компенсация реактивной мощности // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2015. № 1. С. 29–32.Копырин В. А., Иордан В. А., Смирнов О. В. Внутрискважинная компенсация реактивной мощности // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2015. № 1. С. 29–32.Копырин В. А., Гара Н. В., Портнягин А. Л. и др. Внутрискважинный компенсатор реактивной мощности : патент 145053 Рос. Федерация № 2014116437; заявл. 23.04.2014 ; опубл. 10.09.2014. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_38363331_65216958. pdf (дата обращения: 10.10.2024).Копырин В. А., Гара Н. В., Портнягин А. Л. и др. Внутрискважинный компенсатор реактивной мощности : патент 145053 Рос. Федерация № 2014116437; заявл. 23.04.2014 ; опубл. 10.09.2014. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_38363331_65216958. pdf (дата обращения: 10.10.2024).Копырин В. А. Погружной компенсатор реактивной мощности: патент 159860 Рос. Федерация № 2015140690; заявл. 23.09.2015; опубл. 20.02.2016. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_37564046_33904549.pdf (дата обращения: 10.10.2024).Копырин В. А. Погружной компенсатор реактивной мощности: патент 159860 Рос. Федерация № 2015140690; заявл. 23.09.2015; опубл. 20.02.2016. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_37564046_33904549.pdf (дата обращения: 10.10.2024).Копырин В. А., Смирнов О. В. Оптимизация режимов потребления реактивной мощности установками электроцентробежных насосов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 4. С. 450–458.Копырин В. А., Смирнов О. В. Оптимизация режимов потребления реактивной мощности установками электроцентробежных насосов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 4. С. 450–458.Копырин В. А., Смирнов О. В., Портнягин А. Л. и др. Влияние внутрискважинного компенсатора на падение напряжения в элементах электротехнического комплекса добывающей // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329, № 9. С. 117–124.Копырин В. А., Смирнов О. В., Портнягин А. Л. и др. Влияние внутрискважинного компенсатора на падение напряжения в элементах электротехнического комплекса добывающей // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329, № 9. С. 117–124.Копырин В. А., Лосев Ф. А. Исследование устойчивости погружного асинхронного электродвигателя при использовании внутрискважинного компенсатора // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 1. С. 390–398.Копырин В. А., Лосев Ф. А. Исследование устойчивости погружного асинхронного электродвигателя при использовании внутрискважинного компенсатора // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 1. С. 390–398.Копырин В. А., Хамитов Р. Н., Глазырин А. С. и др. Оценка совокупной стоимость владения установкой электроцентробежного насоса с внутрискважинным компенсатором // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 2. С. 166–175.Копырин В. А., Хамитов Р. Н., Глазырин А. С. и др. Оценка совокупной стоимость владения установкой электроцентробежного насоса с внутрискважинным компенсатором // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 2. С. 166–175.Karimjonov D. D. Research of asymmetrical and nonsinusoidal currents of asynchronous motor reactive power // ISJ Theoretical & Applied Science. 2023. Vol. 126. P. 345–351. https://doi.org/10.15863/TAS.Karimjonov D. D. Research of asymmetrical and nonsinusoidal currents of asynchronous motor reactive power // ISJ Theoretical & Applied Science. 2023. Vol. 126. P. 345–351. https://doi.org/10.15863/TAS.Majumder R., Saha D., Biswas P. et al. Modeling, simulation and FFT based dynamic performance analysis of three phase asynchronous // International Journal of Engineering Research in Electrical and Electronic Engineering. 2022. Vol. 9, no. 6. P. 7–11.Majumder R., Saha D., Biswas P. et al. Modeling, simulation and FFT based dynamic performance analysis of three phase asynchronous // International Journal of Engineering Research in Electrical and Electronic Engineering. 2022. Vol. 9, no. 6. P. 7–11.Abdullaev A., Nasretdinova F., Yoldoshova M. et al. Power loss due to the effect of high harmonics in asyn- chronous engines // Universum: технические науки. 2022. No. 12. P. 1–5. http://doi.org/10.32743/Uni-Tech.2022.105.12.14732.Abdullaev A., Nasretdinova F., Yoldoshova M. et al. Power loss due to the effect of high harmonics in asyn- chronous engines // Universum: технические науки. 2022. No. 12. P. 1–5. http://doi.org/10.32743/Uni-Tech.2022.105.12.14732.Kumar S. J., Sreenivas G. N. Reduction of current harmonics using active power filters by instantaneous reactive power theory // International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology. 2022. Vol. 9, no. 2. P. 638–644. https://doi.org/10.17148/IARJSET.2022.9296.Kumar S. J., Sreenivas G. N. Reduction of current harmonics using active power filters by instantaneous reactive power theory // International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology. 2022. Vol. 9, no. 2. P. 638–644. https://doi.org/10.17148/IARJSET.2022.9296.Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. SimPowerSystems и Simulink. М. : ДМК Пресс, 2007. 288 с.Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. SimPowerSystems и Simulink. М. : ДМК Пресс, 2007. 288 с.Ankit K. J., Gutta K. C., Vaddi A. K. Modeling and simulation of frequency converter used in speed control of asynchronous motor // International Journal of Scientific and Research Publications. 2013. Vol. 3, no. 4. P. 1–6.Ankit K. J., Gutta K. C., Vaddi A. K. Modeling and simulation of frequency converter used in speed control of asynchronous motor // International Journal of Scientific and Research Publications. 2013. Vol. 3, no. 4. P. 1–6.Трансформаторы ТМГ 630 10(6)/0,4 кВ. Элкабтранс. URL: https://elkabtrans.ru/catalog/tmg/tmg-630-10-6-0-4-kv/?oid=555 (дата обращения: 22.10.2024).Трансформаторы ТМГ 630 10(6)/0,4 кВ. Элкабтранс. URL: https://elkabtrans.ru/catalog/tmg/tmg-630-10-6-0-4-kv/?oid=555 (дата обращения: 22.10.2024).Станция управления Электон – 05. Руководство по эксплуатации. URL: https://www.petromarkt.ru/userfls/files/elekton-05.pdf (дата обращения: 10.10.2024).Станция управления Электон – 05. Руководство по эксплуатации. URL: https://www.petromarkt.ru/userfls/files/elekton-05.pdf (дата обращения: 10.10.2024).IEEE Std 519 – 2014 IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems. URL: https://edisciplinas.usp.br/plug-infile.php/1589263/mod_resource/content/1/IEE%20Std%20519-2014.pdf (дата обращения: 22.10.2024).IEEE Std 519 – 2014 IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems. URL: https://edisciplinas.usp.br/plug-infile.php/1589263/mod_resource/content/1/IEE%20Std%20519-2014.pdf (дата обращения: 22.10.2024).Хакимьянов М. И. Исследование потерь мощности в кабеле скважинного погружного электродвигателя // Электротехника. 2018. № 2. С. 36–39.Хакимьянов М. И. Исследование потерь мощности в кабеле скважинного погружного электродвигателя // Электротехника. 2018. № 2. С. 36–39.

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