Вестник МЭИ

Разработка системы автоматического восстановления энергоснабжения в сетях с распределенной генерацией

Айдар [Aydar] Ринатович [R.] Энтентеев [Ententeev] — 2025-09-15

Снижение системной инерции из-за роста доли возобновляемых источников энергии и возможная недоступность каналов связи требуют разработки новых подходов в реализации алгоритмов противоаварийного управления устройствами в сетях с распределенной генерацией. В данной работе предложен алгоритм автоматического восстановления электроснабжения для таких сетей, основанный на локальных измерениях, не требующий быстродействующих каналов связи. Работа алгоритма верифицирована в програмно-аппаратном комплексе RTDS на модели сети 10,5 кВ. Рассмотрены два сценария для проверки работоспособности алгоритма: переход сети в островной режим из-за отключения головного выключателя и короткое замыкание на отходящей линии при успешном и неуспешном АПВ. Среднее время полного восстановления электроснабжения в первом случае составило 0,322 с, а во втором случае при самоустранившемся коротком замыкании — 3,637 с. Результаты моделирования подтверждают работоспособность алгоритма в различных режимах работы сети и делают его перспективным для применения в микроэнергосистемах в удаленных районах с низким уровнем оперативного персонала.

История развития и актуальное состояние электроэнергетической системы республики Бурунди

Дмитрий [Dmitriy] Николаевич [N.] Удинцев [Udintsev] — 2025-06-24

Представлены основные этапы истории развития и актуального состояния электроэнергетической системы республики Бурунди. Сформулированы основные проблемы развития электроэнергетической системы Бурунди и возможные пути их решения.

Индукционно-термическое вакуумное распыление кольцевых мишеней из молибдена на алюмооксидные подложки

Владимир [Vladimir] Александрович [A.] Кошуро [Koshuro] — 2025-06-24

Изучены тепловые процессы при индукционно-термическом вакуумном распылении (ИТВР) кольцевых молибденовых мишеней. Определено влияние рабочего тока и длительности процесса на толщину на структуру молибденовых слоев, напыляемых на алюмооксидные пластины.

Предложенная численная модель процесса ИТВР для системы «индуктор – кольцевая мишень – образец» позволила установить характер распределения температурного поля в распыляемой мишени в зависимости от тока индуктора в диапазоне от 1000 до 2500 A и продолжительности компьютерного эксперимента до 600 с. Установлено, что использование указанных режимов позволяет нагревать молибденовые мишени до температуры распыления, равной 1860…2320 °C.

В экспериментальных исследованиях термическое распыление кольцевой мишени проведено с помощью установки индукционного нагрева, специальной оснастки, двухвиткового медного индуктора при давлении в рабочей камере 0,6…3,5 Торр, рабочей частоте f ≈ 45 кГц и рабочем токе I_O = 1000…1330 A. Длительность процесса составила 300…1200 с.

Показано, что продолжительность выдержки и рабочий ток прямо пропорционально влияют на толщину покрытий, при этом рост рабочего тока оказывает более интенсивное воздействие. Минимальные по толщине (h = 2,3±0,3 мкм) молибденовые слои формируются при значениях рабочего тока I_O = 1100 A и выдержки t = 300 с. Максимум толщины молибденового покрытия равен около 22±4 мкм при токе 1300 A и выдержке 1200 с. Полученные результаты расширяют представления о термическом распылении тугоплавких металлов и могут быть использованы при разработке методов нанесения молибденовых слоев, в том числе на керамические изделия различного назначения.

Обзор методов прогнозирования мощности фотоэлектрических систем

Сяоюй [Xiaoyu] Чэнь [Chen] — 2025-06-24

Комплексный временной и пространственный анализ прогнозирования мощности фотоэлектрических систем играет ключевую роль в обеспечении стабильной работы энергосистемы и эффективного потребления возобновляемой энергии. Рассмотрены существующие исследования методов прогнозирования мощности фотоэлектрических систем с точки зрения различных временных и пространственных масштабов.

Методы прогнозирования классифицированы в соответствии с процессом прогнозирования, временными и пространственными масштабами. На основе временных и пространственных масштабов производства фотоэлектрической энергии систематизированы методы прогнозирования в различных временных масштабах (ультракороткосрочных, краткосрочных и средне- и долгосрочных) и пространственных масштабах (для одной станции, региона), а также сценарии их применения, и изучены технические проблемы. Предложены будущие направления развития, такие как разработка упрощенных моделей, совместное прогнозирование в разных масштабах и гибридные методы, сочетающие физическое моделирование и анализ данных.

Настоящая работа представляет собой теоретическую основу для выбора и оптимизации методов прогнозирования фотоэлектрической мощности, помогает интеллектуальному управлению электрическими сетями и широкомасштабному применению возобновляемых источников энергии, а также закладывает основу для дальнейших исследований современных методов прогнозирования.

Моделирование котла КВГМ-10 и горелки РГМГ-10 при работе на метано-водородной смеси

Станислав [Stanislav] Анатольевич [A.] Дронов [Dronov] — 2025-09-15

В последние годы в энергетическом сообществе среди ведущих экономически и энергетически развитых стран повышенное внимание уделено проблематике наиболее экологичного использования уже имеющихся энергетических мощностей. Для разрешения данной проблемы необходимы модернизация текущего энергопотенциала той или иной страны (и в совокупности их общей энергосистемы), разработки новых принципов и технологий для генерации, транспорта и потребления энергии в разных ее видах. Наиболее обсуждаемой и набирающей популярность темой, в том числе и в Российской Федерации, является водородная энергетика и ее производные. Основная задача водородной энергетики заключается в использовании водорода, как конечного продукта, в качестве топлива в энергосекторе, поддерживая тем самым климатическую повестку по снижению углеродного следа от воздействия энергетической сферы на окружающую среду. Наиболее перспективным и обсуждаемым вектором отечественной водородной энергетики считается внедрение метано-водородных смесей в газотранспортный сектор, а именно, — подмешивание водорода в транспортируемый природный газ в определенной концентрации.

Цель работы — анализ особенностей функционирования отечественных систем газотранспорта и газораспределения при возможности их перехода на метано-водородные технологии. В ходе выполнения работы использованы методы системного анализа и математического моделирования. Моделирование горелки РГМГ-10 в среде ANSYS, описанное в работе, показало, что функционирование такого рода оборудования потребует модификации конструктивных характеристик при условии его работы на метано-водородных смесях. Моделирование топочного узла типового котельного агрегата в среде Aspen Plus продемонстрировало, что при работе на метано-водородных смесях наблюдается положительная тенденция по снижению СО₂, однако наблюдается рост концентрации соединений NО_x в уходящих газах. Исследования в данной области перспективны и вносят немаловажный вклад в общий научно-технический задел в развивающийся сегмент российской водородной энергетики.

Научная работа кафедры низких температур: обзор к 50-летнему юбилею. Часть 1

Василий [Vasiliy] Борисович [B.] Анкудинов [Ankudinov] — 2025-06-24

Представлен обзор современных научных работ сотрудников кафедры низких температур НИУ «МЭИ». Базируясь на 50-летней истории и основных направлениях, заложенных в момент основания кафедры, передовые теоретические и экспериментальные исследования публикуются в ведущих рецензируемых изданиях, поддерживаются фондами и обеспечивают выполнение выпускных квалификационных работ студентов и защиту диссертаций аспирантами. В настоящий момент действуют пять научных направлений кафедры: технология производства монодисперсных гранул из сплавов цветных и редкоземельных металлов; исследование гидродинамики и теплофизики капельных потоков; экспериментальные исследования процессов растекания, смачивания, кипения в мезо и наноструктурах, а также наножидкостей; численное моделирование процессов испарения-конденсации в машинах и аппаратах криогенной техники; разработка методов расчета процессов тепломассопереноса на межфазных поверхностях и их экспериментальная проверка на гелии-II.

Разработка одномерной методики и оценка ее применимости при определении характеристик радиального турбодетандера для смесевых рабочих тел

Александр [Aleksandr] Андреевич [A.] Сидоров [Sidorov] — 2025-06-24

Работа посвящена разработке и оценке применимости квазиодномерной проектной методики для определения характеристик ступени радиального турбодетандера, работающего на смесевых рабочих телах без учета фазовых переходов. Оценка применимости осуществлена путем сравнения результатов, полученных с использованием данной методики, с результатами CFD-расчета в циклосимметричной постановке с периодическими граничными условиями. Сравнение с CFD расчетом обусловлено сложностью постановки натурного эксперимента, а также недостаточностью материалов в открытых источниках. Разработанная расчетная методика основана на известных подходах, но отличается от них возможностью применения уравнений состояния реальных газов, учетом смесевого рабочего тела, а также переходом к прямому заданию изоэнтропийных КПД элементов ступени вместо итерационного определения коэффициентов расхода, что упростило методику без потери точности. Расчетная методика и ее программная реализация апробированы на примере построения характеристики ступени для смесевого рабочего тела (в качестве примера выбран сухой воздух). Выполнен проектный расчет, определены геометрические и термогазодинамические характеристики, использованные в качестве начальных условий для CFD-расчета. Получено хорошее согласование двух расчетных методик, максимальное отличие характеристик находится в пределах 3%, что не превышает неопределенности численного метода. Построены планы скоростей, определенные с применением двух методик (одномерный расчет и применение CFD), результаты хорошо согласуются друг с другом. По результатам CFD-расчета построены распределения давлений и температур в радиальном и меридиональном сечениях, а также приведены значения вдоль центральной линии меридионального сечения. Показана непротиворечивость результатов физическим основам процесса детандирования. Выявлена неравномерность распределения температур по высоте каналов направляющего аппарата и рабочего колеса. Дальнейшее развитие методики связано с учетом возможных фазовых переходов (объемной конденсации) в проточной части.

Сравнительный анализ методов и подходов для оценки возможности возникновения парового взрыва и его последствий при тяжелой аварии на АЭС с ВВЭР

Олег [Oleg] Игоревич [I.] Коновалов [Konovalov] — 2025-09-15

При развитии тяжелой аварии с потерей эффективного отвода тепла и последующим плавлением ядерного топлива создаются условия для контакта расплава с водой, что может привести к возникновению парового взрыва. Крупномасштабный паровой взрыв представляет собой потенциально опасное явление с точки зрения безопасности атомных электростанций, угрожающее целостности третьего и четвёртого защитных барьеров глубокоэшелонированной защиты АЭС, препятствующих распространению продуктов деления. В настоящее время разработаны различные методы, методологии и подходы для оценки возможности возникновения парового взрыва и его последствий при тяжелой аварии на АЭС с ВВЭР. В настоящей работе рассмотрены расчётный метод с использованием специализированных расчётных кодов, расчётно-аналитические методологии, расчётно-сопоставительный метод и феноменологический подход. Для качественной оценки вероятности парового взрыва могут быть использованы феноменологический подход или расчётно-сопоставительный метод. Феноменологический подход основан на анализе работ по тематике паровых взрывов и особенностей конструкций реактора и приреакторного бассейна выдержки. Расчётно-сопоставительный метод включает два этапа: первый — расчётный, с использованием аттестованных программных средств для получения исходных данных; второй — сопоставительный анализ полученных результатов с экспериментальной областью параметров, где возможен паровой взрыв. Для оценки роста давления и воздействия на элементы конструкций АЭС при постулируемом паровом взрыве могут применяться расчётный метод с использованием специализированных кодов и расчётно-аналитическая методология. Точность моделей, заложенных в расчётные коды, ограничена объёмом доступных экспериментальных данных. В рамках расчётно-аналитической методологии анализ изменения давления, массы пара и нагрузок на элементы конструкций выполнен на основе консервативных оценок.

Валидация кода STEG-IATE на экспериментальных данных по гидродинамике двухфазных потоков в вертикальных трубах

Александр [Aleksandr] Сергеевич [S.] Никулин [Nikulin] — 2025-06-24

Цель работы — проведение валидации расчетного теплогидравлического кода STEG-IATE на экспериментальных данных по гидродинамике водо-воздушных потоков в вертикальных трубах. Отличительная особенность данного кода состоит в применении модели переноса площади межфазной поверхности (IATE) для определения силового взаимодействия между фазами. Указанная модель является альтернативой традиционному использованию карты режимов двухфазного течения для определения структуры потока и последующему вычислению площади межфазной поверхности. Преимущества модели IATE состоят в предсказании последовательной эволюции изменения площади межфазной поверхности в результате протекающих в двухфазном потоке процессов коалесценции и дробления дисперсной фазы. Основная трудность, связанная с разработкой и применением этого уравнения, заключается в выборе выражений для описания процессов дробления и коалесценции дисперсной фазы, в результате которых меняется количество частиц и, соответственно, площадь межфазной поверхности. На сегодняшний день существует достаточно много моделей этих явлений, предложенных различными авторами, но их систематического сравнения не проводилось. В настоящей работе рассмотрено шесть подходов для описания этих процессов. Результаты валидации кода STEG-IATE на экспериментальных данных по течению двухфазных потоков в вертикальной трубе показали заметное улучшение предсказательной способности для диапазона низких скоростей газа и жидкости, относительно предыдущей версии кода STEG с картой режимов потока. В диапазоне высоких скоростей газа и жидкости результаты, полученные с помощью обоих кодов, близки друг к другу. Тестирование подходов для расчёта переноса площади межфазной поверхности продемонстрировало, что в целом наилучшие результаты даёт подход, предложенный Smith T.R. Следует отметить, что результаты тестирования также показали отсутствие универсальной модели. Дальнейшая модернизация кода STEG будет продолжена на основе моделей Smith T.R., Talley J.D. и Hibiki T., Ishii M.

Создание способа и устройства вихреобразования в текучих средах в ядерных реакторных установках

Константин [Konstantin] Николаевич [N.] Проскуряков [Proskuryakov] — 2025-06-24

Разработана и верифицирована цифровая модель вихреобразования на ядерных реакторах Нововоронежской атомной электрической станции.

Особенности организации осветительных установок в учебных помещениях

Ольга [Olga] Юрьевна [Yu.] Коваленко [Kovalenko] — 2025-06-24

Настоящая работа посвящена особенностям эксплуатации осветительных установок с учетом требований к естественному, искусственному и совмещенному освещению общественных зданий. Проведены экспериментальные исследования по определению уровней освещенностей на рабочих поверхностях учебного помещения и определены значения коэффициента естественного освещения, выполнен анализ полученных результатов с учетом факторов влияющих на снижение коэффициента эксплуатации. Выявлены недостатки в эксплуатации осветительных установок в учебных помещениях, приводящие к отклонению от установленных нормативными документами требований, предложены корректирующие действия для их устранения.

Оценка результатов применения алгоритмов снижения размерности для предсказания эффективности кластеризации

Александр [Aleksandr] Сергеевич [S.] Филатов [Filatov] — 2025-06-24

Исследована возможность оценки эффективности различных методов снижения размерности до этапа кластеризации многомерных данных. Основное внимание уделено анализу того, насколько хорошо данные, прошедшие через разные алгоритмы снижения размерности, подходят для последующей кластеризации.

В рамках работы использованы различные алгоритмы снижения размерности (PCA, Isomap, Locally Linear Embedding, MDS, Spectral Embedding, T-SNE и UMAP) на четырёх наборах многомерных спектров бензинов. Результаты снижения размерности оценены с помощью коэффициента силуэта кластера (SC) и индекса Дэвиса-Боулдина (DBI). После этого выполнены кластеризация оценённых данных с применением различных алгоритмов (DBSCAN, HDBSCAN, K-Means, Spectral Clustering) и оценка кластеризации с помощью скорректированного индекса Рэнда (ARS). Затем проведено сравнение, насколько соответствуют друг другу оценки кластеризации и снижения размерности.

Удалось достоверно оценить большинство алгоритмов снижения размерности с помощью коэффициента силуэта кластера и индекса Дэвиса–Боулдина. Наиболее точные результаты дали метрики Чебышёва, евклидова, манхэттенская и квадратная евклидова. Также два наиболее эффективных алгоритма T-SNE и UMAP оказались единственными алгоритмами, которые удалось оценить с помощью оценки DBI.

Полученные данные могут быть использованы для выбора оптимального алгоритма снижения размерности перед выполнением кластеризации многомерных данных, а также для оценки качества предварительной обработки данных.

Успешно продемонстрирована корреляция между оценками методов снижения размерности и эффективностью последующей кластеризации. Алгоритмы T-SNE и UMAP показали наилучшие результаты по оценке, а метрики Чебышёва, евклидова, манхэттенская и квадратная евклидова дали наиболее точные результаты для этих алгоритмов.

Усовершенствование системы регулирования температуры конденсата паровой турбины Т-125/150 ПГУ-450

Эдик [Edik] Койрунович [K.] Аракелян [Arakelyan] — 2025-09-15

Рассмотрены проблемы, возникающие с подогревом основного конденсата паровой турбины ПГУ-450 при переводе конденсатора в режим работы с пониженным давлением. Приведены особенности конденсационной установки, связанные с необходимостью поддержания температуры основного конденсата перед газовым подогревателем конденсата. Отмечены сложности, связанные с подогревом конденсата путем организации регенеративного отбора пара от паровой турбины. Приведено описание предлагаемого авторами способа подогрева конденсата в пароводяном подогревателе. Отмечены преимущества предлагаемого способа подогрева конденсата, представлены математическая модель системы подогрева, алгоритм и результаты расчета ее эффективности по отношению к традиционной системе работы конденсатора при работе ПГУ в конденсационном режиме. Установлены по критерию энергетической эффективности нижняя и верхняя границы давления в конденсаторе, в пределах которых предлагаемая система рекомендуется к применению. Дана оценка энергетической и технико-экономической эффективности применения предлагаемой системы.

Текущее состояние и проблемы разработки и внедрения интеллектуальных систем управления в АСУ ТП ТЭС

Эдик [Edik] Койрунович [K.] Аракелян [Arakelyan] — 2025-09-15

Выполнен анализ современного уровня развития и внедрения интеллектуальных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) на тепловых электростанциях (ТЭС). Рассмотрены ключевые технологические тренды, такие как использование цифровых двойников, предиктивной аналитики и искусственного интеллекта. Основное внимание уделено системным, техническим и организационным проблемам, сдерживающим массовую цифровизацию энергоблоков. Сделан вывод о необходимости комплексного подхода, сочетающего современные алгоритмические решения с модернизацией инфраструктуры и подготовкой кадров.

Моделирование работы связной системы регулирования нагрузки и экономичности автономной установки с двигателем Стирлинга

Эдик [Edik] Койрунович [K.] Аракелян [Arakelyan] — 2025-09-15

Представлены системы моделирования и интеллектуального регулирования нагрузки и экономичности автономной энергетической установки на базе двигателя Стирлинг. Описаны функциональная схема, принципы управления и алгоритмы работы интеллектуальной АСУТП, включая блок датчиков, интеллектуальный блок управления, экстремальный регулятор и исполнительные механизмы. Особое внимание уделено автоматическому режиму работы, адаптивности системы, использованию экстремального регулирования и самодиагностики. Проанализированы результаты моделирования для режимов работы установки с отключенным и включенным экстремальным регулятором. Показано, что экстремальный регулятор позволяет снизить расход топлива, повысить экономичность и обеспечить более стабильную работу установки в условиях переменной нагрузки и различных возмущений.

Разработка программных средств анализа сообщений участников публичных информационных каналов

Павел [Pavel] Борисович [B.] Хорев [Khorev] — 2025-06-24

Цель работы — разработка метода и реализующего его чат-бота для публичных Telegram-каналов, которые позволят удалять из них спам-сообщения, не относящиеся к основной тематике канала или несущие в себе рекламную информацию.

Рассмотрены и проанализированы основные методы классификации и кластеризации коротких текстовых сообщений для обнаружения в них спама. Среди методов кластеризации изучены алгоритм К-средних, самоорганизующиеся карты, спектральная кластеризация, оценка максимального правдоподобия, метод тематической кластеризации и латентно-семантический анализ. Среди методов классификации —методы k-ближайших соседей, Байеса, опорных векторов, логистической регрессии, случайных деревьев, а также классификация на основе искусственных нейронных сетей. По результатам проведенного анализа предложено решение, являющееся комбинацией метода опорных векторов и сверточной нейронной сети.

На основе предложенного решения создана модель анализатора коротких текстовых сообщений, а с использованием интерфейса Telegram Bot API — чат-бот для мессенджера Telegram, интегрированный в реальные группы пользователей с постоянными активными участниками. Проведенное тестирование показало, что точность модели, обученной методом опорных векторов, составила 77%, а модели, обученной на основе сверточной нейронной сети, — 95%.

Результаты работы могут найти применение при администрировании публичных информационных каналов мессенджера Telegram.

В чат-боте, спроектированном на основе предложенного метода классификации, в режиме реального времени обрабатываются сообщения пользователей информационного канала и удаляются те из них, которые идентифицированы как спам или как не относящиеся к теме канала. Эффективность разработанного программного средства подтверждена результатами его тестирования.

Обзор методов криптоанализа хеш-функций

Алексей [Aleksey] Олегович [O.] Борисов [Borisov] — 2025-06-24

В наши дни активно развиваются цифровизация и сетевые технологии, интенсивно использующие криптографические алгоритмы: шифры, хэш-функции, цифровые подписи. Для обеспечения информационной безопасности важно применять стойкие криптографические примитивы. Их стойкость определяется посредством криптоанализа. Настоящая работа посвящена методам криптографического анализа хэш-функций. Цель исследования — разработка метода анализа криптографических хэш-функций, основанного на нейронных сетях. Для достижения цели поставлены следующие задачи:

определение целевых требований к криптографическим хэш-функциям, для которых возможен криптографический анализ с использованием искусственных нейронных сетей (ИНС);

поиск алгоритма анализа хэш-функций с использованием ИНС;

установление типа ИНС для анализа криптографических хэш-функций.

Проведена классификация существующих методов анализа итеративных криптографических хэш-функций. Предложен метод анализа хэш-функций с использованием нейронных сетей. Определен тип искусственных нейронных сетей, подходящий под задачи анализа хэш-функций. Описан метод оценки стойкости криптографических хэш-функций с использованием нейронных сетей.

Область применения результатов исследования достаточно обширна. Она включает как применение ИНС для анализа конкретных функций хэширования на стойкость к нахождению прообраза, стойкость к поиску коллизий первого и второго родов, так и сравнение нескольких хэш-функций между собой.

Использование нейронных сетей при анализе хэш-функций позволяет приблизить компьютерный анализ хэш-функций к криптоанализу, проводимому квалифицированными специалистами в области информационной безопасности. Существующие методы оценки стойкости хэш-функций к различным атакам ориентируются на математические принципы, которые могут быть далеки от реальной стойкости криптографического примитива. Таким образом, искусственные нейронные сети представляют иной подход к анализу криптографических хэш-функций.

Моделирование скрытого канала передачи данных из изолированного автоматизированного рабочего места в ультразвуковом диапазоне частот

Сергей [Sergey] Сергеевич [S.] Рыжиков [Ryzhikov] — 2025-06-24

Цель статьи — изучение процедуры аттестации объекта информатизации на базе автоматизированного рабочего места (АРМ), предназначенного для обработки конфиденциальной информации (в том числе выявления скрытых каналов утечки информации). Авторами подробно изучен механизм формирования скрытого акустического канала передачи данных, выполнено имитационное моделирование с использованием метода бинарной модуляции сигнала. Результатами работы стали программа, имитирующая вредоносное ПО, генерирующее высокочастотные звуковые волны, и тестовый стенд. Моделирование скрытого ультразвукового канала передачи данных позволило выявить его достаточно высокую помехоустойчивость и зависимость проявления демаскирующих признаков от скорости передачи (манипуляции) и типа излучателя.

Применение нейронных сетей для аппроксимации Q-функции в методах обучения с подкреплением

Александр [Aleksandr] Павлович [P.] Еремеев [Eremeev] — 2025-09-15

Рассмотрена возможность интеграции методов обучения с подкреплением и искусственных нейронных сетей. Представлена реализация методов аппроксимации Q-функции в методах машинного обучения с подкреплением. Методы выполнены на основе классической нейронной сети и самоорганизующейся нечеткой нейронной сети. Описан процесс автоматической настройки самоорганизующейся нейронной сети. Даны результаты тестирования методов аппроксимации на модельных задачах стабилизации перевернутого маятника и горного автомобиля. Работа выполнена в рамках исследований методов обучения с подкреплением, применяемых в системах искусственного интеллекта различного назначения, в том числе в интеллектуальных системах поддержки принятия решений реального времени. Приведены основные преимущества и недостатки подходов аппроксимации с помощью нейронных сетей Q-функции в методах машинного обучения с подкреплением.