Для эффективного решения задачи оперативно-диспетчерского управления режимами работы единой энергетической системы, ее отдельных энергосистем и энергорайонов, в частности,энергорайонов нефтедобычи, требуется выполнять расчеты установившихся режимов электрических сетей. Кроме того, наряду с расчетами установившихся режимов важными являются вопросы исследования устойчивости работы энергосети. Сходимость и скорость сходимости широко применяемых итерационных методов расчета установившихся режимов зависят от многих режимных и расчетных факторов, определяемых параметрами сети и режима, выбором исходных приближений, способом задания исходных данных. Поэтому разработки новых методов, позволяющих рассчитывать все установившиеся режимы,представляя.n значительный практический интерес. Одним из перспективных методовявляется метод голоморфного погружения. В данном методе неизвестные параметры узлов представляются в виде голоморфных функций, которые можно представить в виде степенных рядов, коэффициенты которых рассчитываются по рекуррентным выражениям и задача сводится к нахождению коэффициентов степенных рядов.В опубликованной ранее статье авторов приведено рассмотрение метода для схемы с нагрузочными узлами. Для полного корректного анализа режимов реальных энергосистем необходимо показать, как нужно вести расчет для генераторных узлов. В работе представленырекуррентные выражения для расчета неизвестных коэффициентов голоморфных функций неизвестных параметров системы уравнений установившегося режима для нагрузочных и генераторных узлов. Полученные выражения, в отличие от предложенных в работах других авторов, являются более общими. Показан принцип формирования матричного уравнения для нахождения неизвестных коэффициентов с разделением комплексных параметров на действительную и мнимую части.Предложен способ получения сходящихся степенных рядов искомых функций в отдельных случаях.На примере тестовой энергосистемы показано преимущество перед методом Ньютона–Рафсона. Рассматриваетсявопрос оценки существования решения системы уравнений установившегося режима для многоузловой сети на основе сигма-графика.Предложен подход к определению показателя запаса статической устойчивости энергосистемы на основе критерия Фабри. Цель: применить аналитический метод голоморфного погружения для расчета электрической схемы, содержащей нагрузочные и генераторные узлы;оценить влияние количества рассчитываемых коэффициентов степенных рядов на точность получаемого решения, а также рассмотреть способы повышения численной точности решения, рассмотреть вопрос оценки существования решения системы уравнений установившегося режимадля многоузловой сети на основе анализа степенных рядов. Методы: разложение Тейлора, аналитическое продолжение, аппроксимация Паде, решение алгебраических уравнений рекуррентным методом. Результаты. На примере схемы с плохообусловленной матрицей Якоби, в которой метод Ньютона–Рафсона не сходится с плоского старта, показано преимущество метода голоморфного погружения.Показано влияние количества членов степенных рядов на погрешность расчета. Для рассматриваемой схемы выполнена графическая оценка существования решения системы уравнений. Выводы. Для нагрузочных и генераторных узлов неизвестные параметры можно представить в виде голоморфных функций, которые можно записать в виде ряда Тейлора, коэффициенты которого рассчитываются по рекуррентным выражениям. Частичный учет шунтов на землю в диагональных элементах матрицы последовательных проводимостей позволяет получитьсходящиеся степенные ряды в отдельных случаях. Рассмотренный графический способ оценки возможности существования режима позволяет произвести примерную оценку. В отличие от классических итерационных методов для метода голоморфного погружения не нужно задавать начальное приближение.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения экономической рентабельности в нефтегазовом секторе за счет автоматизированного управления технологическими процессами разделения нефтесодержащей жидкости на основе математических имитационных моделей, полученных на основе натурных экспериментов, в частности, снижение энергетических затрат на обеспечение данных технологических процессов без потери качества товарной нефти, регламентируемого государственными стандартами. Цель: создание адаптивной автоматизированной информационно-измерительной системы для экспериментальной оценки динамики сепарации нефтесодержащей жидкости при различной степени устойчивости слоя эмульсии и межфракционной диффузии для формирования данных для построения имитационной математической модели. Объект: технологический процесс сепарации нефтесодержащей жидкости на примере лабораторного резервуара с гравитационным типом сепарации. Методы: натурный эксперимент, техническое зрение, свёрточные нейронные сети, машинное обучение, сегментация цифрового изображения, расчет объемных соотношений фракций, переходные процессы, автоматизация физико-химического эксперимента. Результаты. Разработана адаптивная информационно-измерительная система на базе технического зрения и свёрточных нейронных сетей, позволяющая производить оценку объемного соотношения разделенных фракций нефтесодержащей жидкости при различных конфигурациях слоя эмульсии и разной степени его стабильности и четкости границы. Основой функционирования представленной информационно-измерительной системы является программное обеспечение, предусматривающее различные качественные и количественные параметры проведения эксперимента. Разработан и представлен алгоритм адаптации периода дискретизации фотофиксации на основе продолжительности физико-химической реакции, определяемой постоянной времени процесса. Для представленной адаптивной информационно-измерительной системы проведена апробация в рамках лабораторного эксперимента с получением объемных соотношений фракций в режиме реального времени и их визуализацией.

Актуальность. Определение основных электрических параметров нефтепогружных кабелей связано с необходимостью создания точных математических моделей станции управления системами – нефтепогружной кабель – погружной электродвигатель, в которых необходимо учитывать волновые процессы в протяженной кабельной линии, возникающие в связи с формой импульсов, генерируемых преобразователями частоты, входящими в состав современных пультов управления. Электрические параметры, такие как линейная емкость и индуктивность, не стандартизированы в технической литературе и не указываются в технических характеристиках производителями кабелей. Однако, очевидно, что создание систем управления и идентификация режимов работы ПЭД требует решения систем дифференциальных уравнений, включающих в качестве параметров заданные характеристики. Кроме того, современные концепции частотного регулирования электродвигателей, в частности погружных, указывают на то, что при работе преобразователей частоты на базе IGBT-транзисторов в сигнале питания ПЭД возникают высокочастотные перенапряжения, приводящие к появлению частичных разрядов в обмотках статора моторов. Этот факт будет усугубляться развитием более cильных полей с увеличением длины кабеля и, соответственно, большим влиянием волновых процессов на форму сигнала, подаваемого на ПЭД. Цель исследования заключается в разработке методики определения погонных электротехнических параметров нефтепогружного кабеля любых конструкций и используемых материалов. Методы: методы решения дифференциальных уравнений, полевых задач, численное конечно-элементное моделирование. Результаты. Разработана методика определения погонных ёмкостей и погонных индуктивностей жил и брони нефтепогружного кабеля, основанная на решении дифференциальных уравнений для эталонной «справочной» модели и численном моделировании идентичной конструкции в COMSOL Multiphysics® Version 5.5a. Указано, что конечно-элементное моделирование в COMSOL Multiphysics® Version 5.5a корректно и с достаточной точностью (ошибка менее 5 %) совпадает с результатами решения уравнений, приведённых в справочной литературе. Определены погонные значения ёмкостей и индуктивностей для наиболее распространённых конструкций нефтепогружных кабелей.

Бесперебойное электроснабжение нефтяных и газовых месторождений остается важнейшей задачей мировой экономики. Одним из важнейших факторов, влияющих на отключение электроснабжения месторождений, является нарушение устойчивой работы генераторов. Устойчивая работа генераторов может быть нарушена при возникновении переходных процессов, вызванных короткими замыканиями или импульсными воздействиями на линии электропередач. При этом в электроэнергетической системе могут возникнуть уединенные волны – солитоны, характеризующиеся большой амплитудой и высокой скоростью распространения волны. В данной работе описываются причины возникновения таких волн. Приводится решение волнового уравнения электромеханической системы электроэнергетики, описывающего распространение уединенных волн. Решение рассматривается в фазовой плоскости, приводится численный пример расчета солитонного решения. Цель: найти солитонные решения в переходных процессах электромеханических систем и объяснить причины их возникновения, дать объяснения этого физического явления, определить, какую роль это явление играет в оценке устойчивости работы генераторов и предложить мероприятия по устранению нарушения устойчивости при наличии солитонной волны. Методы: метод фазовой плоскости, численное решение дифференциального уравнения методом Рунге– Кутта, метод пространства состояния. Результаты. Обнаружено, что при приближении решения уравнения турбина–генератор к границе динамической устойчивости возникают солитоны – одиночные всплески величины угла генератора. Выводы. При распространении эти волны ведут себя как частицы, что позволяет производить анализ обмена энергиями (потоками мощности) так же как анализ обмена энергиями механических частиц. При нарушении устойчивости возникают гармонические колебания, которые преобразуются в группу солитонов, распространение которых можно рассматривать как распространение частиц.

Актуальность. Одним из приоритетных направлений нефтегазового сектора отечественной экономики является повышение эффективности и рентабельности процессов подготовки товарной нефти, однако научные результаты, полученные в данной области, являются недостаточными для современных технологических требований. Не решены вопросы недостатка данных для разработки достоверных математических моделей процессов разрушения нефтяной эмульсии, а также входных сигналов для регулирования процессов управления технологическим оборудованием для подготовки нефти. Нефть, добываемая на месторождениях, представляет собой водомасляную эмульсию прямого или обратного типа с уникальным дисперсным составом для каждой скважины. В настоящее время анализ размеров капель нефтяной эмульсии на промысле проводят с помощью классического лабораторного метода, имеющего низкую скорость получения результатов анализа, тогда как распределение глобул по размерам несет информацию о таких свойствах дисперсной системы, как скорость деградации, долговременная стабильность, вязкость и другие. Зная распределение капель по размерам конкретной нефтяной эмульсии, можно подобрать наиболее рациональные способы её разрушения, необходимые технические параметры устройств, используемых для реализации этих способов. В частности, при воздействии на каплю с частотой, близкой к её собственной, возможны интенсификация разрушения или синтез эмульсии. В связи с этим актуальным и необходимым является вывод аналитического выражения для резонансной частоты капли эмульсии и уравнений свободных колебаний. Цель: заключается в определении резонансных частот шаровой капли воды в масляной среде и оценка воздействия демпфирующих свойств среды на колебания поверхности капли. Объект: водомасляная эмульсия. Методы: математическое моделирование, ортогональные разложения, термодинамические потенциалы. Результаты. Получено аналитическое выражение для резонансной частоты водной капли, а также уравнение свободных колебаний капли в виде неконсервативной системы.