Разработка интерфейса для расчета коэффициента несинусоидальности с адаптивным оконным преобразованием Фурье и силовой части активного фильтра в высоковольтной сети горно-обогатительного комбината

Цель. Целью данного исследования является разработка программного средства с графическим пользовательским интерфейсом, предназначенного для анализа и расчета коэффициента несинусоидальности с применением адаптивного оконного преобразования Фурье, а также определение конфигурации силовой части активного фильтра.

Метод. Для анализа гармонического состава тока и напряжения в высоковольтной сети применяется адаптивное оконное преобразование Фурье, обеспечивающее высокую точность спектрального анализа. Это позволяет эффективно выявлять и оценивать коэффициент несинусоидальности сигналов. Расчет конфигурации силовой части активного фильтра выполняется с учетом характеристик нелинейных потребителей и параметров сети. Такой подход обеспечивает определение параметров фильтра, что позволяет существенно снизить искажения и повысить качество электроэнергии.

Результат. В среде Matlab, разработан графический пользовательский интерфейс (GUI) с использованием инструмента Среды разработки графического пользовательского интерфейса Matlab (GUIDE). Данная программа позволяет не только проводить спектральный анализ и оценивать уровень гармонических искажений, но и формировать рекомендации по выбору конфигурации силовой части активного фильтра. Вывод. Предложенное решение может быть эффективно использовано инженерно-техническим персоналом промышленных предприятий для мониторинга качества электроэнергии и снижения уровня гармонических искажений. Применение адаптивного оконного преобразования Фурье позволяет программному комплексу стать универсальным инструментом для задач анализа, а разработанный модуль конфигурации расчета силовой части активного фильтра в высоковольтной сети горно-обогатительного комбината делает возможным эффективное и точное снижение гармонических искажений.

1. Averbukh M.A., Prasol D.A. Influence of high-power nonlinear consumers on electric energy losses in mining high-voltage power line. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. No. 5. P. 052028. DOI: 10.1088/1757-899X/327/5/052028. EDN: XXEALR.

2. Giner-Sanz J.J., Ortega E.M., Perez-Herranz V. Total harmonic distortion based method for linearity assessment in electrochemical systems in the context of EIS. Electrochimica Acta. 2015. Vol. 186. Pp. 598-612. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.10.152.

3. Hooshmand R.A., Esfahani M.T. A new combined method in active filter design for power quality improvement in power systems. ISA transactions. 2011. Vol. 50. No. 2. Pp. 150-158. DOI: 10.1016/j.isatra.2010.12.001.

4. Kamal M., Bostani A., Webber Ju.L. Total harmonic distortion reduction based energy harvesting using gridbased three phase system and integral-derivative. Computers & Electrical Engineering. 2023. Vol. 109. P. 108744. DOI: 10.1016/j.compeleceng.2023.108744. EDN XUKOQE.

5. Wang Y. et al. A comprehensive investigation on the selection of high-pass harmonic filters. IEEE Transactions on Power Delivery. 2022. Vol. 37. No. 5. Pp. 4212-4226. DOI: 10.1109/TPWRD.2022.3147835.

6. Вишнягов М.Г., Рублева Е.С., Руди Д.Ю. Влияния качества электроэнергии в энергосистеме и их снижение с помощью устройств силовой электроники. Теоретические знания – в практические дела. 2020. С. 62-67. EDN: TKFPUH.

7. Вынгра А.В. Алгоритмы и программные решения для оценки уровня интергармонических составляющих напряжения и тока. Вестник Керченского государственного морского технологического университета. Серия: Морские технологии. 2024. № 1. С. 6-15. EDN: DWBXMH.

8. Вышарь И.В., Белицын И.В., Петухов В.А. Современные технологии повышения качества электрической энергии. Актуальные научные исследования: Сборник статей XXIV Международной научнопрактической конференции, Пенза. Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение». 2025. С. 35-37. EDN: TFECAY.

9. Гасанов М.И., Григорян Л.А. Ряды Фурье и их практическое применение в электротехнике. Актуальные тренды и перспективы развития науки, техники, технологий: Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Белгород:Общество с ограниченной ответственностью «Агентство перспективных научных исследований». 2019. С. 6-9. EDN: YXVNWP.

10. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. 2013. 16 с.

11. Документация Matlab. URL: https://docs.exponenta.ru/ (дата обращения: 22.05.2025).

12. Замула К.В., Соколов Ю.В., Карманов А.В. Активный фильтр гармоник как средство повышения качества электрической энергии. Энергия единой сети. 2018. № 2 (37). С. 22–32. EDN: YXBMMB.

13. Парамзин А.О. Методы цифровой обработки сигналов применительно к задаче распознавания высших гармоник в токах 3I0. Пространственное социально-экономическое развитие территорий: формирование комфортной среды и повышение качества жизни населения: Сборник материалов II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием XV Международного IT-форума с участием стран БРИКС и ШОС, Ханты-Мансийск. Ханты-Мансийск: Югорский государственный университет, 2024. С. 258-263. EDN: HWXHCL.

14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025614660 Российская Федерация. Программа расчета активного фильтра гармоник высоковольтной рудничной сети: № 2025614660: заявл. 11.02.2025: опубл. 25.02.2025 / Г.А. Фальков, С.А. Попов; заявитель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова».

15. Шевырев Ю.В., Крещановский П.С. Исследование и разработка методики выбора параметров и регулятора напряжения активного фильтра гармоник. Промышленная энергетика. 2025. № 1. С. 24-31. EDN: AABEIG.