Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів

Розглянуто принципи практичної реалізації систем живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів (ГВОВ) контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів. Наведено розроблені схеми ГВОВ з батарейним живленням, через енергетичний та енергетично-інформаційний волоконно-оптичний канал. Описано заг...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2017
Hauptverfasser:	Зайцев, Є.О., Левицький, А.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут електродинаміки НАН України 2017
Schriftenreihe:	Гідроенергетика України
Schlagworte:	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/141710
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів / Є.О. Зайцев, А.С. Левицький // Гідроенергетика України. — 2017. — № 1-2. — С. 14-19. — Бібліогр.: 26 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-141710
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1417102018-09-11T22:08:04Z Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів Зайцев, Є.О. Левицький, А.С. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Розглянуто принципи практичної реалізації систем живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів (ГВОВ) контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів. Наведено розроблені схеми ГВОВ з батарейним живленням, через енергетичний та енергетично-інформаційний волоконно-оптичний канал. Описано загальну структуру та принципи роботи гібридного волоконно-оптичного вимірювача систем технічної діагностики. Наведено реалізацію ГВОВ з живленням через інформаційно-енергетичний канал, реалізований на основі технологій "Wavelength-Division Multiplexing" 2017 Article Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів / Є.О. Зайцев, А.С. Левицький // Гідроенергетика України. — 2017. — № 1-2. — С. 14-19. — Бібліогр.: 26 назв. — укр. 1812-9277 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/141710 621.7 uk Гідроенергетика України Інститут електродинаміки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
spellingShingle	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Зайцев, Є.О. Левицький, А.С. Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів Гідроенергетика України
description	Розглянуто принципи практичної реалізації систем живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів (ГВОВ) контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів. Наведено розроблені схеми ГВОВ з батарейним живленням, через енергетичний та енергетично-інформаційний волоконно-оптичний канал. Описано загальну структуру та принципи роботи гібридного волоконно-оптичного вимірювача систем технічної діагностики. Наведено реалізацію ГВОВ з живленням через інформаційно-енергетичний канал, реалізований на основі технологій "Wavelength-Division Multiplexing"
format	Article
author	Зайцев, Є.О. Левицький, А.С.
author_facet	Зайцев, Є.О. Левицький, А.С.
author_sort	Зайцев, Є.О.
title	Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів
title_short	Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів
title_full	Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів
title_fullStr	Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів
title_full_unstemmed	Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів
title_sort	способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/141710
citation_txt	Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів / Є.О. Зайцев, А.С. Левицький // Гідроенергетика України. — 2017. — № 1-2. — С. 14-19. — Бібліогр.: 26 назв. — укр.
series	Гідроенергетика України
work_keys_str_mv	AT zajcevêo sposobiživlennâgíbridnihvolokonnooptičnihvimírûvačívkontrolʹnodíagnostičnihparametrívgídrogeneratorív AT levicʹkijas sposobiživlennâgíbridnihvolokonnooptičnihvimírûvačívkontrolʹnodíagnostičnihparametrívgídrogeneratorív
first_indexed	2025-07-10T13:19:44Z
last_indexed	2025-07-10T13:19:44Z
_version_	1837266201861947392
fulltext	Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1—2/2017, ISSN 1812�92771414 УУ відповідності до про гра ми Кабіне ту Міністрів Ук раїни про "політи ку енер ге тич ної не за леж ності" — за без - пе чен ня інте г рації ук раїнської енер го си с те ми в ме ре жу євро пейсь ких енер го си с тем ЕNТ50%Е по - тре бує впро ва д жен ня ре форм в енер ге тичній га - лузі та до корінну мо дернізацію еле к т ро е нер ге - тич но го об лад нан ня еле к т ро е нер ге тич но го ком - плек су Ук раїни [1]. Мо дернізація зу мов лює не - обхідністю про ве ден ня робіт, спря мо ва них на за - без пе чен ня надійності еле к т ро е нер ге тич но го об - лад нан ня (ге не ра торів, транс фор ма торів, дви - гунів внутрішніх по треб то що). У періоди піко вих на ван та жень про тя гом до би, ко ли не ви с та чає по - туж но с тей для зба лан су ван ня ро бо ти енер го си с те - ми "за лу ча ють ся" гідро% та гідро% аку му лю ючі еле - к т ро с танції (ГЕС та ГА ЕС), які у 2016 р. ви ро би ли ли ше 6 778 млн. кВт⋅год. [2], що мен ше на 31 млн. кВт⋅год. в порівнянні з 2015 р., ко ли спо с теріга - лась по су ха, що зне вод ни ла річки [3]. Сьо годні по тенціал гідро е нер ге ти ки ви ко ри с то вується на 60%, пе ре важ но за ра ху нок Дніпровсь ко го ка с ка - ду та інших ве ли ких ГЕС. За ли шок по тенціалу мож ли во ре алізу ва ти за ра ху нок вста нов лен ня но вих і віднов лен ня ста рих по туж но с тей ма лих ГЕС [4]. Од нак, не див ля чись на не 100% ви ко ри с тан - ня по туж но с тей ГЕС, гідроенер ге тич ний по тен - ціал кож но го ро ку де далі більше вис на жується [3]. Для уник нен ня втра ти по тенціалу є вкрай важ ли вим вста нов лен ня но во го гідро% та еле к т ро - ус тат ку ван ня з більшою про дук тивністю, що доз - во лить підви щи ти по тенціал вітчиз ня них ГЕС. Од ним з на прямків підви щен ня про дук тив - ності но во го та вже існу ю чо го еле к т ро об лад нан ня є ство рен ня но вих ме тодів і за собів технічної діаг - но с ти ки ЕО. Особ ливістю технічної діаг но с ти ки є ви ко ри с тан ня га ми спеціалізо ва них вимірю - валь них пе ре тво рю вачів для реєстрація кон - троль но%діаг но с тич них па ра метрів, які ха рак те - ри зу ють ро бо ту об лад нан ня. При ви ко ри с танні спеціалізо ва них вимірю валь них пе ре тво рю вачів на пра цю ю чо му енер ге тич но му об лад нанні ви ни - кає ряд про блем, які пе ре шко д жа ють от ри ма ти ви со ку точність вимірю ван ня діаг но с тич них па - ра метрів та за без пе чи ти за ва достійкість до впли - ву по туж них еле к т ро магнітних полів. Підви щен - ня за ва достійкості вимірю валь них пе ре тво рю - вачів, ліній пе ре дачі інфор мації та вто рин них пе - ре тво рю вачів мо же бу ти ча ст ко во виріше на за ра - ху нок за сто су ван ня в струк турі си с те ми технічної діаг но с ти ки во ло кон но%оп тич них світло водів. Слід за зна чи ти, що за сто су ван ня пер вин них во ло кон но%оп тич них пе ре тво рю вачів фізич них па ра метрів по бу до ва них на ви ко ри с танні оп тич - них ефектів для енер ге тич но го об лад нан ня ус - клад не но низ кою не доліків і ос нов ний із них — це не ви со кий рівень стан дар ти зації й уніфікації оп - тич них чут ли вих еле ментів. Для їх ство рен ня за - сто со ву ють ся спеціалізо вані оп тичні еле мен ти і во лок на, тех но логія ви го тов лен ня яких ще не до - стат ньо ос воєна. Крім то го, за без пе чен ня за да них ме т ро логічних ха рак те ри с тик ви ма гає склад ної про це ду ри калібру ван ня. Як ре зуль тат — віднос - но ви со ка вартість, що знач но об ме жує ши ро ке за сто су ван ня. З іншо го бо ку, пе ре важ на більшість спеціалізо ва них пер вин них пе ре тво рю - вачів ємнісно го ти пу [5] за без пе чу ють не обхідні ме т ро логічні ха рак те ри с ти ки. То му пер спек тив ним для по бу до ви си с тем технічної діаг но с ти ки енер ге тич но го об лад нан ня є ви ко ри с тан ня гібрид них во ло кон но%оп тич них вимірю вачів [6—%8]. ГВОВ кон ст рук тив но скла - да ють ся із во ло кон но%оп тич но го ка на лу(ВОК) та тра диційних сен сорів, як чут ли вих еле ментів (пер вин них пе ре тво рю вачів). Ціллю статті є ог ляд технічних рішень для прак тич ної ре алізації спо собів жив лен ня гібрид - СПОСОБИ ЖИВЛЕННЯ ГІБРИДНИХ ВОЛОКОННО�ОПТИЧНИХ ВИМІРЮВАЧІВ КОНТРОЛЬНО�ДІАГНОСТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ УДК 621.7 ЗАЙЦЕВ Є.О., канд. техн. наук, ЛЕВИЦЬКИЙ A.C., докт. техн. наук, Інститут електродинаміки НАН України Розглянуто принципи практичної реалізації систем живлення гібридних волоконно�оптичних вимірювачів (ГВОВ) контрольно�діагностичних параметрів гідрогенераторів. Наведено розроблені схеми ГВОВ з батарейним живленням, через енергетичний та енергетично�інформаційний волоконно�оптичний канал. Описано загальну структуру та принципи роботи гібридного волоконно�оптичного вимірювача систем технічної діагностики. Наведено реалізацію ГВОВ з живленням через інформаційно�енергетичний канал, реалізований на основі технологій "Wavelength�Division Multiplexing" К л ю ч о в і с л о в а: гідрогенератор, контрольно�діагностичні параметри, гібридний волоконно�оптичний вимірювач, ємнісний сенсор, інформаційно�енергетичний канал. Гідроенергетика України, 1—2/2017, ISSN 1812�9277 1515 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І них во ло кон но%оп тич них сен сорів вимірю вачів кон - троль но%діаг но с тич них па ра - метрів си с тем технічної діаг - но с ти ки об лад нан ня ГЕС. За сто су ван ня ВОК в струк турі си с тем тех ніч ної діаг но с ти ки доз во ляє до сяг ти: 1) ви со ко го рівня за хи ще - ності від впли ву зов ніш ніх еле к т ро магнітних полів і міжка наль них на ве день; 2) змен шен ня га ба ритів і ма си в порівнянні з ви ко ри с тан ням ме та ле вих ліній провідно го зв'яз - ку в 3—5 разів; 3) ви бу хо без пе ку во ло кон но�оп тич но го трак - ту в се ре до вищі з тем пе ра ту рою са мо зай ман ня 450 — 600 °С (суміш вод ню, ме та ну, про па ну і подібних газів з повітрям) [8]; 4) підви щен ня до стовірності кон тро лю за вдя - ки от ри ман ню інфор мації про стан ок ре мих вузлів у ви гляді ко до ва них світло вих сиг налів; 5) низь кий рівень шумів, як ре зуль тат пе ре дачі вимірю валь ної інфор мації че рез ВОК; 6) се к рет ності пе ре дачі інфор мації: ви про мі - ню ван ня в на вко лишній простір ВОК май же відсутнє, а ви го тов лен ня відводів оп тич ної енергії без руй ну ван ня ка бе лю не мож ли ве; 7) по тенційно низь кої вар тості (заміна до ро - гих ко ль о ро вих ме талів (мідь, сви нець) на ма - теріали з не об ме же ним си ро вин ним ре сур сом (скло, кварц, поліме ри) для ви го тов лен ня ВОК). Уза галь не на струк тур на схе ма ГВОВ зо б ра же - на на Рис. 1., де: ЧЕ — чут ли вий еле мент; ПКССК — пе ре тво рю вач код світло та світло код (ко - мунікаційна підси с те ма); ВВОС — вхідна%вихідна оп тич на си с те ма; ДЖ — дже ре ло жив лен ня. МКСТД — мо дуль ке ру ван ня ро бо тою си с те ми технічної діаг но с ти ки; ПМЗ — про грам но%ма те ма - тичні за со би вто рин ної об роб ки інфор маційних да - них; ВОЛЗ (во ло кон но%оп тич на лінія звязку) — во ло кон но%оп тич ний ка нал (ВОК); Си с те ма, яка по ка за на на Рис. 1., пра цює на - ступ ним чи ном. Пер вин ний вимірю валь ний пе ре - тво рю вач не еле к т рич них фізич них ве ли чин — чут ли вий еле мент (ЧЕ) — пе ре тво рює за зна че ну ве ли чи ну в ци ф ро вий код ти пу NRZ. Далі ко - мунікаційна підси с те ма ПКССК за без пе чує збір вимірю валь ної інфор мації (за ко до ва ної в ци ф ро - во му коді) та її пе ре тво рен ня в мо ду ль о ва ний оп - тич ний сиг нал. Цей сиг нал далі пе ре дається по во ло кон но%оп тич но му ка бе лю до зо ни об роб ки, де за до по мо гою ВВОС та ПКССК (з ви ко ри с тан - ням фо то прий ма ча) пе ре тво рюється в еле к т рич - ний сиг нал з посліду ю чим підси лен ням до не - обхідно го логічно го рівня ци ф ро вих сиг налів для МКСТД. Далі ци ф ро вий код по сту пає в си с те му об роб ки інфор маційних да них ПМЗ. У ви пад ку пе ре дачі сиг налів з МКСТД до вимірю валь них пе ре тво рю вачів си с те ма пра цює ана логічно. При цьо му для усу нен ня впли ву зовнішніх впливів (еле к т ро магнітні по ля, тем пе - ра ту ра то що), що ви ни ка ють в ізо ль о ваній зоні під час ро бо ти енер ге тич но го об лад нан ня, за со би об роб ки інфор маційних сиг налів з пер вин них пе - ре тво рю вачів відне сені на без печ ну відстань. Як відо мо [6, 8—11] за без пе чен ня жив лен ня пер вин них вимірю валь них пе ре тво рю вачів ГВОВ в ізо ль о ваній зоні мо же здійсню ва ти ся на ступ ни - ми спо со ба ми: % за до по мо гою енергії із дже рел, роз та шо ва - них без по се ред ньо біля сен со ра (ба та рей но го жив лен ня)(Рис. 2, а) [6]; % за до по мо гою енергії, пе ре да ної че рез енер - ге тич ний ВОК (Рис. 3, а) [6, 8, 11, 12]; % за до по мо гою енергії, пе ре да ної че рез інфор - маційно%енер ге тич ний ВОК, ре алізо ва ний на ос - нові тех но логій "Wavelength%Division Mul tiplex - ing" (Рис. 3, б) [9—11]. Ор ганізація жив лен ня пер вин них пе ре тво рю - вачів за до по мо гою енергії галь ванічних еле - ментів(Рис. 2) по тре бує їх роз та шу ван ня без по се - ред ньо біля сен со ра в ізо ль о ваній зоні. У цьо му ви пад ку до ком по нентів пер вин них пе ре тво рю - вачів ви су ва ють ся ви мо ги за кон тро лем рег ла - мен ту спо жи ван ня енергії при обміні інфор - мацією з об ме жен ня трафіка пе ре да ва ної інфор - мації для еко номії енер го ви т рат, до па ра метрів ба та рей та періодич ності їх заміни [13]. То му за су купністю ви мог ви ко ри с тан ня ав то ном них дже рел жив лен ня для пер вин них пе ре тво рю вачів є не доцільним для жив лен ня ГВОВ кон троль - но%діаг но с тич них па ра мет рів си с тем технічної Рис. 1. Структурна схема ГВОВ. Рис. 2. Варіант батарейного живлення первинних перетворювачів Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1—2/2017, ISSN 1812�92771616 діаг но с ти ки об лад нан ня ГЕС в ізо ль о ваній зоні, які мож на відне с ти до си с тем жор ст ко го ре аль но - го ча су, в яких по ру шен ня ви ко нан ня ча со вих ви - мог рівноз нач но відмові си с те ми [14, 15]. Ви ко ри с тан ня енер гії, пе ре да ної че рез ВОК, має цілу низ ку пе ре ваг пе ред ви ко ри с тан ням тра - диційних еле к т рич них ліній жив лен ня та ба та - рей ним жив лен ням [16]. До них відно сять ся: не - сприй нят ливість до впли ву еле к т ро магнітних за - вад, відсутність влас но го еле к т ро магнітно го ви - проміню ван ня, по вна галь ванічна розв'яз ка, відсутність струмів ви то ку, відсутність ри зи ку ко рот ко го за ми кан ня і іск рін ня, відсутність не - обхідності за хи с ту від бли с кав ки, по вну галь - ванічну розв'яз ку по жив лен ню, не сприй нят - ливість до ко розії і во ло ги, відсутність не - обхідності за зем лен ня, відсутність силь них спо - тво рень, що вно сять ся в ре зуль та ти вимірю вань ме та ле ви ми лініями жив лен ня то що [12, 17]. При ви ко ри с танні оп тич но го жив лен ня не - обхідно вра хо ву ва ти, що їх ККД за ле жить від ба - га ть ох фак торів, та ких як тем пе ра ту ра, тип ма - теріалів, ко ефіцієнт ос лаб лен ня оп тич но го ви - проміню ван ня в ВОК. Об ме жен ня по ККД оп тич - них си с тем жив лен ня в ос нов но му за ле жить від ефек тив ності се ре до ви ща пе ре дачі і ти пу фо то - галь ванічних пе ре тво рю вачів. Як за зна че но в [18] при ви ко ри с танні зви чай них со няч них еле ментів на ос нові од но го напівпровідни ко во го ма теріалу в якості фо то валь таїчно го пе ре тво рю ва ча ви ко - ри с то вується ли ше ча с ти на енергії пе ре да но го ба - га то с пе к т раль но го ви проміню ван ня. Крім то го, на пру га хо ло с то го хо ду та ких еле ментів не мо же пе ре ви щи ти ши ри ну за бо ро не ної зо ни напів про - від ни ка (на при клад: по ши ре ний еле мент, що ви - ко ри с то ву ють в фо то валь таїчних пе ре тво рю ва чах — ар сенід галію (GaAs) —має ши ри ну за бо ро не - ної зо ни 1,424 еВ [19]). Ці два ефек ти при зво дять до ве ли ких внутрішніх втрат енергії в зви чай них еле мен тах, і їх ККД при ви бо рі оп ти маль ної ши - ри ни за бо ро не ної зо ни об ме же ний зна чен ням в 25%. Од ним із варіантів збіль шен ня ККД фо то - валь таїчних пе ре тво рю вачів є ви ко ри с тан ня не мен ше двох еле ментів з різних напівпровідни ко - вих ма теріалів з від повід ним чи ном підібра ни ми зна чен ня ми ши ри ни за бо ро не ної зо ни, які при послідо вно му з'єднанні за без пе чу ють ви со ку на - пру гу хо ло с то го хо ду. За сто су ван ня напів про - від ни ків із за бо ро не ни - ми зо на ми, які знач но від різ ня ють ся по ши ри - ні, сприяє більш ефек - тив но му ви ко ри с тан ню оп тич но го ви проміню - ван ня і змен шен ня внут - ріш ніх втрат енергії. При прак тичній ре алізації фо то валь таїчних пе ре тво - рю вачів зна хо дять за сто су ван ня два спо со би по - бу до ви еле ментів [18]. Пер ший з них пов'яза ний із за сто су ван ням оп тич них фільт рів в поєднанні з декілько ма еле мен та ми[20], дру гий — зі ство рен - ням еле ментів, у яких пе ре хо ди роз та шо вані послідо вно по хо ду світло вих про менів[21]. Та - кож при по бу дові си с тем оп тич но го жив лен ня для ГВОВ кон троль но%діаг но с тич них па ра метрів си с тем технічної діаг но с ти ки об лад нан ня ГЕС не - обхідно вра хо ву ва ти [22], що: % спе к т раль ний діапа зон дже ре ла оп тич но го ви проміню ван ня по ви нен відповіда ти спе к т раль - но му діапа зо ну фо то валь таїчно го пе ре тво рю ва ча; % вихідна на пру га та її по тужність по вин на відповіда ти по тре бам спо жи ван ня відда ле но го об лад нан ня в ізо ль о ваній зоні; % ККД оп тич ної си с те ми жив лен ня в ціло му по вин но бу ти яко мо га ви ще; % для за без пе чен ня ефек тив но го зв'яз ку в ВОК не обхідно уз го д жу ва ти фор му і розмір світ - ло вої пля ми на фо то валь таїчно му пе ре тво рю вачі; % ро бо та фо то валь таїчно го пе ре тво рю ва ча по - вин на здійсню ва ти ся в ре жимі фо то сен со ра; % термін служ би еле ментів ВОК по ви нен відповіда ти терміну служ би си с те ми вимірю вачів кон троль но%діаг но с тич них па ра метрів в си с те мах технічної діаг но с ти ки; % вплив спе цифічних умов на вко лиш нь о го се - ре до ви ща і умов за сто су ван ня не по ви нен впли - ва ти на ро бо ту си с те ми оп тич но го жив лен ня. Вра хо ву ю чи ви ще на ве де не, ав то ра ми бу ли роз роб лені варіан ти по бу до ви си с тем жив лен ня пер вин них пе ре тво рю вачів ГВОВ за до по мо гою енергії, пе ре да ної че рез ВОК, на ве дені на Рис. 3, а та б, на яких: ПНС — пе ре тво рю вач на пру - га%світло; ПСН — пе ре тво рю вач світло%на пру га; ОМ — оп тич ний муль ти плек сор; 1 — ВОК да них; 2 — енер ге тич ний ВОК; 3 — інфор маційно%енер - ге тич ний ВОК. При жив ленні пер вин них пе ре тво рю вачів оп - тич ною енергією, че рез енер ге тич ний ВОК (Рис. 3, б) пе ре да ча оп тич ної енергії і інфор маційні сиг на ли ви ко ри с то ву ють різні ВОК. У [8] опи са но та кий Рис. 3. Варіант живлення первинних перетворювачів через ВОК: a — енергетичний ВОК; б — інформаційно#енергетичний ВОК. Гідроенергетика України, 1—2/2017, ISSN 1812�9277 1717 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І пе ре тво рю вач, роз роб ле ний на ос нові ви ко ри с - тан ня фо то валь таїчно го пе ре тво рю ва ча з ге те ро - ст рук ту рою AlGaAs%GaAs, який в діапа зоні 790...830 нм за без пе чує пе ре тво рен ня оп тич но го ви проміню ван ня в еле к т рич ну енергію. Як за зна - че но в [8, 18, 23] ефек тивність фо то валь таїчних пе ре тво рю вачів на сьо годні скла дає до 45 % при щільності по туж ності 42 W/cm2 та до 50.2 % для мо но хро ма тич но го світла при щільності по туж - ності G = 6.5 W/cm2 [19], що є ос но вою для ство - рен ня дже рел жив лен ня ГВОВ з вихідною на пру - гою 3...5 В і по тужністю до 30 мВт[8]. Варіан том збільшен ня по туж ності без ви ко - ри с тан ня до дат ко вих оп тич них еле ментів — є ви - ко ри с тан ня замість во ло кон но%оп тич но го ка бе лю во ло кон но%оп тич но го джгу та. В [25] опи са но си с - те му роз роб ле ну у 2000 році в NTT Photonics Laboratories (Японія) для пе ре дачі еле к т ро жив - лен ня по во ло кон но%оп тич но му ка бе лю, що за без - пе чує еле к т рич ну по тужність 2 Вт при на прузі 5 В. В якості оп тич но го дже ре ла, що пе ре тво рює еле к - т рич ну енергію в оп тич ну, ви ко ри с то ву вав ся AlGaAs/GaAs ла зер ний діод з до вжи ною хвилі 808 нм та мак си маль ною по тужністю оп тич но го ви проміню ван ня 3 Вт, що доз во ляє от ри ма ти ефек тивність пе ре тво рен ня еле к т рич ної енергії в оп тич ну 11%. Для пе ре дачі оп тич но го ви - проміню ван ня ви ко ри с то вується ба га то мо до ве оп то во лок но до вжи ною 200 м і з діаме т ром сер це - ви ни 200 мкм. Для пе ре - тво рен ня оп тич ної по - туж ності в еле к т рич ну в и к о р и с т о в у в а л и с я шість p%i%n фо тодіодів в якості фо то валь таїчних пе ре тво рю вачів на ос нові струк тур GaAs, що доз во - ли ло от ри ма ти ефек - тивність 31%. В опи саній си с темі для пе ре дачі 2 Вт за сто со ва но 5 пар пе ре - тво рю вач%во лок но%фо то - валь таїчний пе ре тво рю - вач(6%ть фо то діо дів), по кожній з пар пе ре да ва ло - ся 400 мВт оп тич ної по - туж ності. Су мар на ефек - тивність всієї си с те ми скла ла 3%. Фірма RLH Industries (США) роз ро - би ла си с те му пе ре дачі еле к т ро жив лен ня з дво - ма ба га то мо до вими во ло - кон но%оп тич ни ми ка бе - ля ми діаме т ром 62,5 мкм, при цьо му си с те ма спо жи ває 45 Вт еле к т рич ної по - туж ності і за без пе чує вихідну еле к т рич ну по - тужність до 600 мВт [17], та має ефек тивність 1,3%. В [12] опи са но оп тич ну си с те му жив лен ня, за сто - су ван ня якої доз во ляє от ри ма ти на ви ході тор ця як мінімум 1000 мВт. При ре алізації си с тем технічної діаг но с ти ки еле к т ро об лад нан ня з об ме жен ня ми на кількість ліній, що мо жуть бу ти ви ко ри с тані або з об ме - жен ням на діаметр та ких ліній доцільно ви ко ри с - тан ня інфор маційно%енер ге тич них(ІЕ) ВОК, в яких пе ре да ча інфор мації і жив лен ня здій сню єть - ся по спільно му ба га то хо до во му во ло кон но%оп - тич но му ка бе лю(Рис. 3, б) шля хом хви ль о во го оп тич но го муль ти плек су ван ня WDM (Wave divi- sion multiplexing) [9, 10, 24]. Ви ко ри с тан ня тех но - логії WDM доз во ляє у порівнянні із тра диційни - ми розділе ни ми ВОК для пе ре да ван ня вимірю - валь ної інфор мації та жив лен ня от ри ма ти ряд пе - ре ваг: % за без пе чен ня об'єд на но го пе ре да ван ня енер - ге тич но го жив лен ня, да них ке ру ван ня та вимірю - валь ної інфор мацій; % за без пе чен ня підви ще ної інфор маційної за - хи ще ності ка на лу; % підви щен ня про пу ск ної здат ності ВОК; % мож ливість ор га ні за ції дво с то рон нь о го зв'яз ку; Рис. 4. Варіант побудови ГВОВ в системі технічної діагностики електрообладнання з інформаційно#енергетичним ВОК Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1—2/2017, ISSN 1812�92771818 % на ро щу ван ня інфор маційної ємності вже про кла де них оп тич них ліній зв'яз ку; % здійснен ня пе ре дачі різних видів да них на різних не су чих хви лях від різних типів пер ви н - них пе ре тво рю вачів до од но го МКСТД. % ви ко ри с тан ня оп тич но го во лок на (діаме т - ром ∅ 200—1000 мкм), в яко му крім пе ре дачі інфор мації ре алізується пе ре да ван ня енергії жив - лен ня оп тич ним по то ком ви со кої по туж ності шля - хом хви ль о во го оп тич но го муль ти плек су ван ня. У [10] опи са но ви ко ри с тан ня ІЕ ВОК, який функціонує ана логічно зви чайній во ло кон но%оп - тичній лінії, за ви нят ком то го, що у при ст рої пе ред - ба че но повністю ав то ном не дис танційне жив лен ня прий маль но го бло ка від оп тич но го енер ге тич но го ка на лу при оп тичній по туж ності Ppow= 90 мВт на до - вжині хвилі λpow = 785 нм при цьо му для пе ре да ван - ня да них ви ко ри с та но до вжи ну хвилі λinf = 658 нм та по тужність Pinf = 5 мВт. Як що ви ко ри с та ти ємнісні сен со ри[26] як пер винні пе ре тво рю вачі в си с те мах технічної діаг но с ти ки при кон тролі зміни фізич них па ра - метрів вузлів ГГ, то за опи са ним прин ци пом [9— 11] мож на ре алізу ва ти ГВОВ: повітря но го за зо ру між ста то ром та ро то ром, бит тя ва ла, зу сил ля в стяж них ре б рах, ве ли чи ни взаємно го зсу ву сек - торів скла де но го ста то ра та зу сил ля пре су ван ня осер дя ста то ра. У цьо му ви пад ку от ри мується поєднан ня ви со кої за ва достійкості ІЕ ВОК між сен со ра ми і вто рин ни ми пе ре тво рю ва ча ми та са - мих сен сорів з про сто тою ре алізації ос танніх [26]. Роз роб ле на схе ма ГВОВ для си с тем технічної діаг - но с ти ки при ве де на на Рис. 4., де: Адп — адап тер ; Ж — ВОК жив лен ня; Д — ВОК да них; П — приз ма; КП — пла с ти на для кріплен ня ВОК; СЖ — си с те - ма жив лен ня; Др — блок ке ру ван ня ро бо тою ПНС; СТД — си с те ма технічної діаг но с ти ки; БІ — блок відо б ра жен ня діаг но с тич ної інфор мації. Ро бо та за про по но ва но го на Рис. 4 ГВОВ відрізняється від опи са ної раніше (Рис. 1) тим, що для жив лен ня вузлів пер вин но го пе ре тво рю - ва ча, пе ре дачі да них від пер вин но го пе ре тво рю ва - ча й даних ке ру ван ня ро бо тою пер вин но го пе ре - тво рю ва ча ви ко ри с то вується оди н ВОК. Ос нов - ним еле мен том ГВОВ при цьо му є оп тич на приз - ма, в якій за ра ху нок дис персії, тоб то за леж ності по каз ни ка за лом лен ня від до вжи ни хвилі оп тич - но го ви проміню ван ня, відбу вається про сто ро ве розділен ня (або об'єднан ня для зво рот но го на - прям ку) оп тич них хвиль. В ГВОВ три оп тичні ка на ли, які пра цю ють на до вжині оп тич но го ви проміню ван ня λ1 (жив лен - ня), λ2 (вимірю валь на інфор мація) і λ3 (дані ке ру - ван ня). То рець во ло кон но го світло во да (ІЕ ВОК), по яко му пе ре дається оп тич не ви проміню - ван ня трьох ка налів, роз та шо вується на пла с тині кріплен ня. З тор ця ІЕ ВОК пу чок па дає на приз му і хвилі різної до вжи ни відхи ляються приз мою на різні ку ти. З приз ми ви хо дять па ра лельні пуч ки різно го спря му ван ня. За до по мо гою дру гої пла с ти - ни кріплен ня світо водів з лінза ми ці пуч ки над хо - дять в во ло конні світло во ди для пе ре дачі жив лен - ня(Ж), пе ре дачі (Д) й прий ман ня да них (Д). Роз роб лені прин ци пи по бу до ви ГВОВ для си с тем технічної діаг но с ти ки з ємнісни ми сен со - ра ми обґрун то ву ють ре альність їх за сто су ван ня для вирішен ня за вдань моніто рин гу ста ну еле к т - ро е нер ге тич но го ус тат ку ван ня і ство рен ня за - собів вимірю ван ня кон троль но%діаг но с тич них па - ра метрів об лад нан ня еле к т ро с танцій для підви - щен ня ефек тив ності його ро бо ти з мож ливістю по до вжен ня терміну ек сплу а тації Вис но вок. За сто су ван ня ГВОВ кон троль - но%діаг но с тич них па ра метрів си с тем технічної діаг но с ти ки об лад нан ня ГЕС є пер спек тив ним на прям ком підви щен ня надійності і без пе ки ек - сплу а тації енер ге тич но го об лад нан ня. За не - обхідності розміщен ня пер вин них пе ре тво рю - вачів на значній відстані від за собів об роб ки (ізо - ль о ваної зони) їх жив лен ня мо же здійсню ва ти ся за до по мо гою оп тич ної енергії, пе ре да ної че рез ВОК. Пе ре да ча енергії мо же здійсню ва ти ся на - ступ ни ми спо со ба ми: за до по мо гою енергії із дже - рел, роз та шо ва них без по се ред ньо біля сен со ра (ба та рей но го жив лен ня); за до по мо гою енергії, пе ре да ної че рез енер ге тич ний ВОК; за до по мо гою енергії, пе ре да ної че рез інфор маційно%енер ге тич - ний ВОК, ре алізо ва ний на ос нові тех но логій "Wavelength%Division Multiplexing". ЛІТЕ РА ТУ РА 1. Про гра ма діяль ності кабіне ту міністрів ук раїни [Еле - к трон ний ре сурс] — Ре жим до сту пу: http://mpe.kmu.gov.ua/ - minugol/doccatalog/document?id=244972953(да та звер нен - ня: 24.05.2017). 2. Міністер ст во енер ге ти ки та вугільної про мис ло вості Ук раїни. Ви роб ництво еле к т ро е нергії енер ге тич ни ми ком - паніями та еле к т ро с танціями Ук раїни за 12 місяців 2016 ро - ку. [Еле к трон ний ре сурс] — Ре жим до сту пу: http://mpe. - kmu. gov.ua/minugol/control/uk/publish/article? art_id= - 245183779 &cat_id=245183225(да та звер нен ня: 24.05.2017). 3. Енер ге тич на га лузь Ук раїни: підсум ки 2015 ро ку [Еле к трон ний ре сурс] /Ви дав ництво "За повіт", 2016 — Ре - жим до сту пу: http://old.razumkov.org.ua/ upload/2016_ - ENERGY. pdf (да та звер нен ня: 24.05.2017). 4. Єрмак С. О. Досліджен ня за рубіжно го досвіду та пер - спек тив ви ко ри с тан ня віднов лю валь них дже рел енергії в Ук раїні / С. О. Єрмак, О. В. Бу гаєнко // Торгівля і ри нок Ук раїни. — 2016. — Вип. 39—40. — С. 28—36. 5. Ле виць кий А.С. Гібридні во ло кон но%оп тичні вимірю - вачі кон троль но%діаг но с тич них па ра метрів гідро ге не ра торів. Гідроенергетика України, 1—2/2017, ISSN 1812�9277 1919 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І / А.С. Ле виць кий, Є.О. Зай цев/ Гідро е нер ге ти ка Ук раїни. — 2015. — № 3—4. — С. 32 — 33. 6. Ключ ни ков А.А. Во ло кон но%оп ти че с кие ин фор ма ци - он но%из ме ри тель ные си с те мы — путь к по вы ше нию на деж - но с ти экс плу а та ции ге не ра то ров АЭС, ТЭС и ГЭС / А.А.Ключ ни ков, А.С.Ле виц кий, Г.М.Фе до рен ко / Про бле ми без пе ки атом них станцій і Чор но би ля. — 2012. — Вип. 18. — С. 57—65. 7. Rosolem J.B. Optical system for hydrogenerator monitor- ing / J.B. Rosolem, C. Floridia, J. Sanz / Proc. International Council for Power Electroenergetical Systems CIGRE 2010. — Paris (France) — 2010. — P. 1—8. 8. За двор нов С.А. Ис сле до ва ние ме то дов по ст ро е ния ги б - рид ных во ло кон но%оп ти че с ких из ме ри тель ных си с тем: ав то - реф. дис. канд. техн. на ук: спец. 01.04.01. — М., 2009. — 23 с. 9. Wang M.R. Wavelength%division multiplexing and demultiplexing on locally sensitized single%mode polymer microstructure waveguides / M.R. Wang, R.T. Chen, G. J. Sonek, T. Jannson // Optics letters. — 1990 — vol. 15, No. 7 — P. 363—365. 10. Маліновсь кий В. І. Інфор маційна ме ре жа з об'єдна ни - ми оп тич ни ми інтер фейс%ка на ла ми: ав то реф. дис. канд. техн. на ук: спец. 05.13.05 — Вінни ця, 2010. — 20 с. 11. Turаn J. Optically powered fiber optic sensors/J.Turфn, L.Ovsenik, J. Turan / Acta Electrotechnica et Infor matica No. 3, Vol. 5, 2005 — P. 1—7. 12. Ка чем цев А.Н. Ги б рид ная оп ти че с кая си с те ма пи та - ния эле к трон ных ус т ройств / А.Н.Ка чем цев, В.К.Ки се лев, Г.Н.Се мь ин, А.Н.Тру фа нов //Тру ды 2%го со ве ща ния по про - ек ту НА ТО SfP%973799 Semiconductors, Ниж ний Нов го род, 2002 — C.165—170. 13. Жу равсь ка І. Роз роб лен ня без дро то вих енер го не за - леж них інфор маційно%вимірю валь них ме реж кри тич но го за - сто су ван ня військо во%цивільно го при зна чен ня [Еле к трон - ний ре сурс] / І.Жу равсь ка, О.Ко рець ка, М.Мусієнко / Комп'ютер на інже нерія, ВНТУ, 2016 — С. 79—81. — Ре жим до сту пу: http://ir.lib.vntu.edu.ua/bitstream /handle/ - 123456789/ 13348/79%81.pdf?sequence=1 (да та звер нен ня: 24.05.2017). 14. Стол лингс. В. Опе ра ци он ные си с те мы. Вну т рен нее ус т рой ст во и прин ци пы про ек ти ро ва ния. 4%е из да ние.: Пер. с англ. — М.: Изд.дом "Вільямс", 2004 г. — 848 с. 15. Ива нов Ю. А. Уп рав ле ние цик лом ре аль но го вре ме ни встро ен ных си с тем при мо де ли ро ва нии /Ю.А. Ива нов, В.А. Свят ный // На укові праці До нець ко го національ но го технічно го універ си те ту, серія "Про бле ми мо де лю ван ня та ав - то ма ти зації про ек ту ван ня". — 2010. — № 8(168). — С. 5—14. 16. PV%Cells for Optical Power Transmission. — Ре жим до - сту пу: https://www.ise.fraunhofer.de/ content/dam/ise/de/ - documents/infomaterial/brochures/photovoltaik/14e_IS E_Flyer_III%V_OpticalPowerTransmission.pdf (да та звер нен - ня: 24.05.2017). 17. Фе до ров Р. А. Ана лиз си с те мы пе ре да чи эле к т ро пи - та ния по од но мо до во му оп ти че с ко му во лок ну[Еле к трон ний ре сурс]/ Р.А. Фе до ров, А.Л. Чиж, С.А. Ма лы шев/ БГУ, Ин - сти тут фи зи ки НАН Бе ла ру си, Минск, Бе ла русь. — Ре жим до сту пу: http:// elib.bsu.by/bitstream/123456789/28650/ 1/ - 122%126%234.pdf (да та звер нен ня: 24.05.2017). 18. Чо п ра К. Тон ко пле ноч ные сол неч ные эле мен ты: Пер. с. англ./ К. Чо п ра, С. Дас — М.: Мир, 1986. — 435 с. 19. Riesen S. GaAs photovoltaic cells for laser power beam- ing at high power densities / S.Riesen, U.Schubert, A.W. Bett / 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Munich, Germany, 22—26 October 2001 — P. 182—185. 20. Dakin J. Handbook of Optoelectronics: vol. I / J. Dakin, R. Brown /Boca Raton: CRC Press, 2006. — 1563 p. 21. Herb J. Commercialization of New Lattice%Matched Multi%Junction Solar Cells Based on Dilute Nitrides. Subcontract Report NREL/SR%5200%54721 — San Jose, California: NREL —2012— 28 p. 22. Pena R. GaAs Multiple Photovoltaic Converters with an Efficiency of 45% for Monochromatic Illumination/ R. Pena, C. Algora, I. Anton/ 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Osaka, Japan 11%18 May 2003.— Arisumi Printing Inc., Japan, 2003 — S. 228—231. 23. Сол неч ные эле мен ты [Еле к трон ний ре сурс] — Ре - жим до сту пу: http://www.solarhome.ru /basics/pv /tech- cells.htm (да та звер нен ня: 24.05.2017). 24. Nelson B.E. Wavelength Division Multiplexed Optical Interconnect Using Short Pulses/ B. E. Nelson, G.A. Keeler, D. Agarwal, N.C. Helman, D.A.B. Miller//IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, vol. 9, no. 2, March/April 2003 — с. 486—491 25. Yasui T. A stable 2 W supply optical%powering system / T. Yasui, J. Ohwaki, M. Mino, T. Sakai/ Conference Record of the Twenty%Eighth IEEE: Photovoltaic Specialists Conference, 15%22 SEPTEMBER 2000. —Danvers, MA, 2000. — P. 1614— 1617. 26. Ле виць кий, А.С. Кон троль ста ну по туж них гідро% та тур бо ге не ра торів за до по мо гою ємнісних вимірю вачів па ра - метрів ме ханічних де фектів / Ле виць кий А.С., Фе до рен ко Г.М., Гру бой О.П. — Київ: Ін%т еле к т ро ди наміки НАН Ук - раїни, 2011 — 242 с. © Зайцев Є.О., Левицький А.С., 2017 �

Способи живлення гібридних волоконно-оптичних вимірювачів контрольно-діагностичних параметрів гідрогенераторів

Institution

Ähnliche Einträge