Науковий вісник НГУ

Підвищення ефективності функціонування електротехнічних комплексів зовнішнього освітлення

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2024

Останнє оновлення: 28 грудня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 125

Authors:

О.М.Сінчук, orcid.org/0000-0002-9078-7315, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Т.М.Берідзе, orcid.org/0000-0003-2509-3242, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О.Ю.Михайленко*, orcid.org/0000-0003-2898-6652, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В.В.Горшков, orcid.org/0000-0002-5129-4083, Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М.В.Рогоза, orcid.org/0000-0002-2395-227X, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Р.Стржелецкі, orcid.org/0000-0001-9437-9450, Гданський технологічний університет, м. Гданськ, Республіка Польща, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (6): 066 - 072

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-6/066

Abstract:

Мета. Отримання математичних виразів, котрі, використовуючи наявну інформацію, дозволять прогнозувати на декілька років наперед рівні споживання електроенергії електричною мережею зовнішнього освітлення міста в основних можливих сценаріях її розвитку, а також у розробці енергоефективної інтелектуальної системи керування електротехнічним комплексом освітлювальних мереж.

Методика. Створення ефективної інтелектуальної системи керування зовнішнім освітленням передбачає застосування наступних методів. Спочатку, використовуючи емпіричний метод вимірювання, отримується інформація про освітленість, рівні споживання електроенергії, авто-й пішохідний трафік. Для виявлення закономірностей і взаємозвʼязків між виміряними величинами, а також наступного прогнозування, застосовуються статистичні методи. Для інтелектуального керування зовнішнім освітленням використовується метод прийняття рішень, що базується на нечіткому логічному висновку. Він дозволяє, спираючись на інформацію про умови роботи мережі зовнішнього освітлення, визначити рекомендоване значення струму або напруги (залежно від принципу керування) освітлювальних приладів і потрібне джерело живлення. Такий підхід забезпечить максимальну ефективність системи.

Результати. Отримані аналітичні залежності для прогнозування рівнів споживання електричної енергії, що будуються, базуючись на даних різних часових проміжків, мають, відповідно, коефіцієнти детермінації 66,8 і 88,1 %. Здійснене моделювання роботи нечіткої системи керування енергоспоживанням зовнішнього освітлення на прикладі частини дороги, що експлуатується та освітлюється десятьма LED-світильниками з індивідуальною потужністю 100 Вт для літньої та зимової ночі з різними дискретними кроками керування. Це підтверджує можливості досягнення ефективності зовнішнього освітлення при застосуванні запропонованого варіанту керованості. Ефективнішою є керована система з комбінованим живленням, котра дозволяє знизити споживання електроенергії в літню й зимову ночі більш ніж на 70 % у порівнянні з традиційними схемами керування.

Наукова новизна. Удосконалена нечітка система керування електротехнічним комплексом зовнішнього освітлення міст, у якій при генерації величини керуючої дії для LED-драйвера й визначенні раціонального джерела живлення (електромережа або мережа та акумулятор) освітлювальних приладів, окрім рівня освітленості й величини автотрафіку, ураховується тариф на електроенергію.

Практична значимість. Розроблена архітектура системи керування споживанням електроенергії електроприймачами освітлювальних мереж на базі алгоритму нечіткого логічного висновку, котра рекомендується до застосування для забезпечення підвищення енергоефективності цього класу комунальних споживачів.

Ключові слова: вуличне освітлення, енергоспоживання, прогнозування, нечітке керування, моделювання

References.

1. Hovorov, P. P., Hovorov, V. P., & Kindinova, A. K. (2021). Automation of control of power supply and lighting systems in cities. Visnyk Vinnytskoho Politekhnichnoho Instytutu, 5, 58-63. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-158-5-58-63.

2. Drubetska, T. I., & Mitiaiev, D. M. (2023). Study of lighting methods and development of recommendations for their improvement. Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohii, ekolohiia, 1, 109-116. https://doi.org/10.20535/1813-5420.1.2023.276070.

3. Ministry for Communities and Territories Development of Ukraine (n.d.). The state of outdoor lighting in Ukraine in 2023. Retrieved from https://mtu.gov.ua/files/%D0%90%D0%9D%D0%90%D0%9B%D0%86%D0%A2%D0%98%D0%9A%D0%90%202023.docx.

4. Suvorova, K. I., & Hurakova, L. D. (2018). Current lighting systems as energy conservation resource. Municipal Economy of Cities, 7(146), 121-126. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2018-7-146-121-126.

5. Ruzhytskyi, A. (2021). Problems of outdoor lighting enterprises in settlements and ways to solve them. Economic Synergy, 1, 23-28. https://doi.org/10.53920/ES-2021-1-3.

6. Tulchynska, S. O., & Chornii, B. P. (2016). Diagnostics of the main components of the strategic potential of electricity distribution enterprises. Ekonomichnyi Visnyk NTUU “Kyivskyi politekhnichnyi instytut”, 13. https://doi.org/10.20535/2307-5651.13.2016.80119.

7. Lavric, A., & Popa, V. (2013). A Traffic Prediction Algorithm for Street Lighting Control Efficiency. Journal of Applied Computer Science & Mathematics, 7(2), 13-17. https://doi.org/10.4316/JACSM.201302002.

8. Gagliardi, G., Lupia, M., Cario, G., Tedesco, F., Cicchello Gaccio, F., Lo Scudo, F., & Casavola, A. (2020). Advanced Adaptive Street Lighting Systems for Smart Cities. Smart Cities, 3(4), 1495-1512. https://doi.org/10.3390/smartcities3040071.

9. Nefedov, E., Maksimainen, M., Sierla, S., Flikkema, P., Yang, C.-W., Kosonen, I., & Luttinen, T. (2014). Energy efficient traffic-based street lighting automation. 2014 IEEE 23^rd International Symposium on Industrial Electronics, 1718-1723. https://doi.org/10.1109/ISIE.2014.6864874.

10. Official portal of Kyiv (n.d.). Outdoor lighting. Retrieved from https://kyivcity.gov.ua/navkolyshnie_seredovyshche_mista/vulychne_osvitlennia/zovnishnie_osvitlennia.

11. Suspilne Poltava (n.d.). Outdoor lighting schedule changed in Poltava community. Retrieved from https://suspilne.media/poltava/540495-v-poltavskij-gromadi-zminili-grafik-zovnisnogo-osvitlenna.

12. Rudana (n.d.). From October 1, the schedule of outdoor street lighting will be changed in Kryvyi Rih. Retrieved from https://rudana.com.ua/news/z-1-zhovtnya-u-kryvomu-rozi-zminyat-grafik-zovnishnogo-osvitlennya-vulyc.

13. Elejoste, P., Angulo, I., Perallos, A., Chertudi, A., Zuazola, I. J. G., Moreno, A., …, & Villadangos, J. (2013). An Easy to Deploy Street Light Control System Based on Wireless Communication and LED Technology. Sensors, 13(5), 6492-6523. https://doi.org/10.3390/s130506492.

14. Mary, M. C. V. S., Devaraj, G. P., Theepak, T. A., Pushparaj, D. J., & Esther, J. M. (2018). Intelligent Energy Efficient Street Light Controlling System based on IoT for Smart City. 2018 International Conference on Smart Systems and Inventive Technology (ICSSIT), 551-554. https://doi.org/10.1109/ICSSIT.2018.8748324.

15. Abdullah, A., Yusoff, S. H., Zaini, S. A., Midi, N. S., & Mohamad, S. Y. (2019). Energy efficient smart street light for smart city using sensors and controller. Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, 8(2), 558-568. https://doi.org/10.11591/eei.v8i2.1527.

16. Twesigye, G., Ngenzi, A., & Ndashimye, E. (2022). An Embedded Fuzzy Logic Based Smart Street Lighting System. 2022 IEEE Nigeria 4^th International Conference on Disruptive Technologies for Sustainable Development, 1-5. https://doi.org/10.1109/NIGERCON54645.2022.9803089.

17. Liga Zakon (n.d.). DBN B.2.5-28:2018 Natural and artificial lighting. Retrieved from https://ips.ligazakon.net/document/DBN00078.

18. Rules for the arrangement of electrical installations. Official publication. Kyiv: Ministry of Energy and Coal Industry. Retrieved from https://zakon.isu.net.ua/sites/default/files/normdocs/pue.pdf.

19. de Melo, M. F., Vizzotto, W., Kirsten, A. L., Dalla Costa, M., & Garcia, J. (2013). Hybrid system of distributed power generation and street lighting based on LEDs: Grid connection. 2013 Brazilian Power Electronics Conference, 1100-1106. https://doi.org/10.1109/COBEP.2013.6785252.

20. Nasser, M., & Hassan, H. (2023). Assessment of standalone streetlighting energy storage systems based on hydrogen of hybrid PV/electrolyzer/fuel cell/ desalination and PV/batteries. Journal of Energy Storage, 63, 106985. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.106985.

21. Ali, M., Orabi, M., Abdelkarim, E., Qahouq, J. A. A., & Aroudi, A. E. (2011). Design and development of energy-free solar street LED light system. 2011 IEEE PES Conference on Innovative Smart Grid Technologies – Middle East, 1-7. https://doi.org/10.1109/ISGT-MidEast.2011.6220812.

22. Panguloori, R., Mishra, P., & Kumar, S. (2013). Power distribution architectures to improve system efficiency of centralized medium scale PV street lighting system. Solar Energy, 97, 405-413. https://doi.org/10.1016/j.solener.2013.08.034.

23. de Melo, M. F., Vizzotto, W. D., Quintana, P. J., Kirsten, A. L., Dalla Costa, M. A., & Garcia, J. (2015). Bidirectional Grid-Tie Flyback Converter Applied to Distributed Power Generation and Street Lighting Integrated System. IEEE Transactions on Industry Applications, 51(6), 4709-4717. https://doi.org/10.1109/TIA.2015.2451115.

24. Sinchuk, I., Mykhailenko, O., Kupin, A., Ilchenko, O., Budni­kov, K., & Baranovskyi, V. (2022). Developing the algorithm for the smart control system of distributed power generation of water drainage complexes at iron ore underground mines. 2022 IEEE 8 ^th International Conference on Energy Smart Systems, 116-122. https://doi.org/10.1109/ESS57819.2022.9969263.

25. Horshkov, V. V. (2023). Energy-efficient electrical complex with elements of intelligent control of the process of settlements street lighting: monograph. iScience Sp. z o.o. Retrieved from https://sciencecentrum.pl/wp-cotent/uploads/2023/01/%D0%93%D0%BE%D1%80%D1%88%D0%BA%D0%BE%D0%B2%20%28web%29.pdf.

• < Попередня
• Наступна >