CC BY
0
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nizirs fi ргтшгл! рпшрмрмт^^^^^^^^^ё
lyvmlvmiii^ electrical technologies, electrical equipment
xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx
Научная статья УДК 629.4.047.4:338.436.33 Б01: 10.24412/2227-9407-2025-2-38-52 ББ№ Б2ЖШ
Экспериментальное исследование системы комплексного мониторинга электропожаробезопасности предприятий АПК
Кирилл Викторович Орлов1, Юрий Александрович Судник2, Владимир Федорович Сторчевой3в
12Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева, г. Москва, Россия 3Московский Авиационный институт (национальный исследовательский университет) МАИ, г. Москва, Россия
3v_storchevoy@mail.т, https://orcid.org/QQQQ-0QQ2-6929-3919
Аннотация
Введение. Современные существующие средства обеспечения электропожаробезопасности работы электрифицированных объектов (ЭО) АПК не отвечают требованиям сегодняшнего дня. Для получения и создания оптимальной системы мониторинга электропожаробезопасности электрифицированных объектов АПК проведено имитационное моделирование факторов электропожаробезопасноти на экспериментальном стенде в лабораторных условиях.
Материалы и методы. Применен метод имитационного моделирования работы электрифицированного обь-екта АПК в режимах физических, температурных и структурных аномалий, при помощи экспериментального воспроизведения в лабораторных условиях отклонений параметров факторов электропожаробезопасной работы системы от допустимых их значений.
Результаты. Сформулированы технические требования на экспериментальный образец системы, получены диаграммы изменений факторов электропожаробезопасности (среди них: напряжение и частота питающей сети, рабочий ток, токи утечки и коммутационной неисправности линии, температура окружающей среды и электропотребителя), установлена степень их влияния на интегральный критерий электропожаробезопасно-сти ЭО АПК.
Обсуждение. В результате имитационного моделирования режимов работы электрифицированных объектов АПК на разработанном стенде были определены технические требования на конструктив экспериментального образца системы комплексного мониторинга и диагностики, состав и расположение (локация) основных блоков такой системы, сформулированы требования к испытаниям экспериментального образца в реальных условиях эксплуатации электрифицированных объектов АПК.
Заключение. Разработан испытательный стенд имитационного моделирования параметров электропожаро-безопасности, определены количество, типы и уровни (зоны) установки блоков измерений и воздействий экспериментального образца системы комплексного мониторинга и диагностики, разработана методика эксперимента по мониторингу параметров электропожаробезопасности в реальных условиях с целью определения интегрального критерия электропожаробезопасности электрифицированного объекта АПК. Разработаны требования к программному обеспечению системы комплексного мониторинга и диагностики электропожа-робезопасности электрифицированного объекта АПК.
(© Орлов К. В., Судник Ю. А., Сторчевой В. Ф., 2025
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX
XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX
Ключевые слова: временная диаграмма, испытательный стенд, непрерывное измерение, уровень и зона средств измерений, факторы электропожаробезопасности
Для цитирования: Орлов К. В., Судник Ю. А., Сторчевой В. Ф. Экспериментальное исследование системы комплексного мониторинга электропожаробезопасности предприятий АПК // Вестник НГИЭИ. 2025. № 2 (165). С. 38-52. DOI: 10.24412/2227-9407-2025-2-38-52. EDN: EZJKUN.
Experimental study of the integrated monitoring system of electrical fire safety of agricultural enterprises APK
Kirill V. Orlov1, Yuri A. Sudnik2, Vladimir F. Storchevoy3B
12 Russian State Agrarian University - Moscow State Agricultural Academy named after K. A. Timiryazev, Moscow, Russia
3Moscow Aviation Institute (National Research University) MAI, Moscow, Russia
[email protected], https://orcid.org/0000-0002-6929-3919
Abstract
Introduction. The existing modern means of ensuring electrical fire safety for electrified facilities in the agricultural production complex (APC) do not meet today's requirements. To establish an optimal monitoring system for electrical fire safety in electrified APC facilities, simulation modeling of electrical fire safety factors was conducted on an experimental setup under laboratory conditions.
Materials and Methods. The method of simulation modeling was applied to the operation of electrified APC facilities under conditions of physical, thermal, and structural anomalies, through experimental reproduction in laboratory conditions of deviations in the parameters of electrical fire safety from their permissible values.
Results. Technical requirements for the experimental sample of the system were formulated, and diagrams showing changes in electrical fire safety factors were obtained (including: voltage and frequency of the power supply network, operating current, leakage currents, and switching faults in the line, ambient temperature, and consumer temperature). The degree of their influence on the integral criterion of electrical fire safety for electrified APC facilities was established.
Discussion. As a result of simulation modeling of the operational modes of electrified APC facilities on the developed stand, technical requirements for the design of the experimental sample of the comprehensive monitoring and diagnostics system were determined. The composition and location of the main blocks of such a system were outlined, and requirements for testing the experimental sample under real operating conditions of electrified APC facilities were formulated.
Conclusion. A test stand for simulating electrical fire safety parameters was developed, and the number, types, and levels (zones) for installing measurement and impact blocks for the experimental sample of the comprehensive monitoring and diagnostics system were determined. A methodology for monitoring electrical fire safety parameters in real conditions was developed to establish the integral criterion for the electrical fire safety of electrified APC facilities. Requirements for the software of the comprehensive monitoring and diagnostics system for electrical fire safety in electrified APC facilities were also developed.
Keywords: time diagram, test bench, continuous measurement, level and area of measuring instruments, fire safety factors
For citation: Orlov K. V., Sudnik Yu. F., Storchevoy V. F. Experimental study of the integrated monitoring system for electrical and fire safety of APK enterprises // Bulletin NGIEI. 2025. № 2 (165). P. 38-52. DOI: 10.24412/22279407-2025-2-38-52. EDN: EZJKUN.
i electrical technologies, electrical equipment and power supply of the agro-industrial complex
Введение
Повышение уровня вероятности электропожаробезопасной работы ЭО АПК является актуальной и практически значимой задачей сегодняшнего дня. Современные существующие системы обеспечения электропожаробезопасности не имеют всестороннего, системного взаимодействия, не обеспечивают требуемый её уровень. Отдельные узкоспециализированные системы сложны, дорогостоящи и требуют значительных затрат для внедрения в производственные процессы.
С целью определения технических требований к экспериментальному образцу системы комплексного мониторинга и диагностики (СКМД) электропожаробезопасности (ЭПБ), а также оптимального выбора локаций размещения средств измерений и исполнительных механизмов данной системы на ЭО АПК проведено имитационное моделирование факторов электропожаробезопасности на специально разработанном испытательном стенде. Проведение испытаний экспериментального образца СКМД ЭПБ в реальных условиях эксплуатации ЭО АПК позволило оптимизировать конструктив и программное обеспечение, снизить себестоимость мероприятий по изготовлению и внедрению такого комплекса в производственные процессы, а также повысить вероятность электропожаробезопасности работы ЭО АПК.
Цель исследований: определение количественного и качественного состава (количество, типы и места установки блоков измерений и воздействий) экспериментального образца системы комплексного мониторинга и диагностики СКМД, повышение уровня электропожаробезопасности ЭО АПК, эксплуатирующихся в реальных условиях.
Материалы и методы
Основным является метод иммитационного моделирования работы электрифицированного обь-екта АПК в режимах физических, темературных и струтурных аномалий, что достигается при помощи экспериментального воспроизведения в лабораторных условиях отклонений параметров факторов электропожаробезопасной работы системы от допустимых их значений. Для проведения такого эксперимента была разработана схема (рис. 1) испытательного стенда, позволяющего моделировать рабо-
ту электрифицированного объекта АПК, в том числе и в критических режимах, соответствующих режиму электропожара.
В состав такого стенда, моделирующего работу электрифицированного объекта АПК, входят следующие основные блоки: G1 — блок формирования входного напряжения; БВ1А...БВ4А — блоки воздействия; БИ1А...БИ4А — блоки измерительные; КЛ1-П, КЛ2 — Р...КЛ4 — Р, КЛ5 — Гр...КЛ7-Гр - макеты кабельных линий, где П, Р, Гр — индексы принадлежности к типу линий (питающая, распределительная и групповая соответственно); ВРУ — макет вводно-распределительного устройства; ШР1...ШР3 — макет шкафа распределительного; QF1...QF4 — коммутационные аппараты в составе ВРУ и ШР; КК1...КК12 — макеты клеммных коробок; ЭП1...ЭП12 — макеты электропотребителей (нагрузок); ЭБ СКМД — макет электронного блока системы комплексного мониторинга и диагностики; inl... in5/out1...out5 — обозначения входов/выходов ЭБ СКМД; ПКО — персональный компьютер оператора; 380...220 — питающие напряжения элементов стенда; 1А....4А, 1Б....4Б — локации установки блоков измерения БИ и воздействия БВ. Характеристики блоков и локации их установки приведены в таблице 1.
Рассмотрим устройство и принцип работы каждого блока испытательного стенда. G1 — блок формирования входного напряжения (рис. 2) позволяет изменять выходное напряжение и частоту в указанных пределах, тем самым имитируя изменения факторов электропожаробезопасности в режиме физической аномалии, приводящих к изменению вероятности электропожаробезопасной работы ЭО АПК. Для запуска данного блока требуется подача на вход (клеммы L1, L2, L3, N) трехфазного питающего напряжения промышленной частоты. Управляющие сигналы, подаваемые на силовой инвертор для изменения напряжения и частоты, формируются блоком управления (БУ) по командам электронного блока ЭБ системы комплексного мониторинга и диагностики СКМД по токовому интерфейсу «4.20 мА». Конструктивно блок формирования вводного напряжения G1 выполнен в вентилируемом, металлическом корпусе, защищенном от попадания влаги. Схема блока G1 представлена на рис. 2.
электротехнологии, электрооборудование ) и энергоснабжение агропромышленного комплекса '
Рис. 1. Схема испытательного стенда для моделирования режимов работы электрифицированного объекта АПК Fig. 1. Diagram of a test stand for modeling the operating modes of an electrified APK facility Источник: разработано авторами в процессе исследования
Таблица 1. Технические характеристики и локации установки блоков Table 1. Technical characteristics and installation locations of the blocks
№
Моделируемый параметр электропожаробезопасности / Simulated electrical fire safety parameter
Обозначение / Designation
Блок / Block
Единица измерений /
Unit of measurement
Диапазон изменения (% от ном.) / Range of change (% of nom.)
Локация/ Location
1
2
4
5
6
7
1 Ток линии / Line current
2 Напряжение сети / Mains voltage Ток утечки линии / Line leakage current
3
хлин
ЭП / EP G1
1ут БВ / BV
А В / V
мА / mA
-30...+50 % -30...+50 %
1А 1А
-30...+50 % 2А, ЗА 4А
3
i electrical technologies, electrical equipment and power supply of the agro-industrial complex
Окончание таблицы 1 / End of table 1
1 2 3 4 5 6 7
4 Частота питающей сети / Frequency of the supply network & G1 Гц / Hz -30. .+50 % 1А
5 Ток коммутационной неисправности / Switching fault current 1кн КК / KK мА / mA -30. .+50 % 1Б /1B,2Б / 2B, 3Б/3B
6 Температуры окружающей среды / Ambient temperatures tOKp БВ / BV С -30. .+50 % 1Б /1B,2Б / 2B, 3Б / 3B, 4Б / 4B
7 Температуры электропотребителя / Temperatures of the electric consumer tэп БВ / BV С -30. .+50 % 4Б / 4B
Источник: разработано авторами
Рис. 2. Схема блока формирования входного напряжения G1 Fig. 2. Diagram of the input voltage generation unit G1 Источник: разработано авторами в процессе исследования
БВ1А...БВ4А — блоки температурных воздействий (рис. 3) осуществляют термическое воздействие на участок кабельной линии (КЛ), изменяя температуру окружающего воздуха, тем самым имитируя работу ЭО АПК в режиме термической аномалии. Нагрев окружающего воздуха осуществляется термоэлементами t1...t4, расположенными вокруг участка кабельной линии (КЛ). Управляющие сигналы, подаваемые на силовой инвертор для включения нагревательного элемента, формируются блоком управления по командам электронного блока ЭБ системы комплексного мониторинга и диагностики СКМД при помощи токового интерфейса «4...20мА». Конструктивно блок воздействий (БВ) выполнен в виде двух металлических полуколец, с размещёнными на них термоэлементами tj... t4, через которые проходит отрезок кабельной линии. Схема такого блока представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема блока температурных воздействий Fig. 3. The scheme of the block of temperature effects Источник: разработано авторами в процессе исследования
БИ1А...БИ4А — блоки измерительные (рис. 4), позволяющие измерять величины параметров режимов физической и термической аномалий. К ним относятся: 1лин - ток линии; Uc - напряжение сети; 1ут - ток утечки линии; fc - частота питающей сети; 1кн - ток коммутационных неисправностей; tOKp -температура окружающей среды; 4п - температура электропотребителя. Блок измерительный работает следующим образом: измерительные преобразователи ИП формируют сигнал и направляют его на блок, нормирующий дифференциальный БД. Последний, в свою очередь, осуществляет преобразование полученных сигналов по интерфейсу «4-20 мА». Далее преобразованные сигналы поступают на соответствующий аналоговый вход «in» электронного блока СКМД согласно схеме испытательного стенда на рис. 1. Схема блока измерительного БИ представлена на рис. 4.
электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'
Рис. 4. Схема блока измерительного Fig. 4. Diagram of the measuring unit Источник: разработано авторами в процессе исследования
КК1...КК12 - макеты клеммных коробок (рис. 5), позволяющие моделировать токи 1кн коммутационной неисправности. Это достигается за счет механических колебаний группы силовых контактов с частотой 5...25 Гц. Задающим является блок управления БУ, входящий в состав блока клеммных коробок КК, схема которого приведена на рис. 5. Блок работает следующим образом: по командам с выхода электронного блока системы комплексного мониторинга и диагностики ЭБ СКМД (рис. 1) поступает управляющий токовый сигнал 4.20 мА, задающий закон изменения опорной частоты колебаний силовой контактной группы КГ блока клем-мных коробок КК. Блок управления БУ, входящий в состав блока КК, по данному закону формирует механические колебания силовой контактной группы. За счет этого, при протекании тока 1лин линии, возникает коммутационная неисправность, характеризующаяся возникновением дугового разряда и искрением, высокочастотная составляющая спектра которого контролируется измерительными преобразователями ИП блока измерительного БИ (рис. 4).
Рис. 5. Схема блока клеммных коробок Fig. 5. Diagram of the terminal box block Источник: разработано авторами в процессе исследования
ЭП1...ЭП12 - макеты электропотребителей (нагрузок) (рис. 6), моделирующие изменения токовой нагрузки линии 1лин. Моделирование токовой нагрузки осуществляется за счет изменения электронно-управляемых сопротивлений по командам электронного блока системы комплексного мониторинга и диагностики ЭБ СКМД. Для этого с соответствующего выхода блока PLC (рис. 1) поступает управляющий токовый сигнал 4.20 мА, задающий закон изменения сопротивлений, формируемый блоком управления БУ, входящим в состав блока электропотребителя ЭП (рис. 6). Характер нагрузки зависит от выбранного блока ЭП и может быть активным, индуктивным и емкостным, что определяется входящими в его состав элементами R1...R3, L1...L3, С1...С3 соответственно. Кроме того, возможно комплексное применение блоков, что позволяет моделировать сложный характер нагрузки. Также имеется возможность запрограммировать динамику изменения тока 1лин линии, что позволяет моделировать различные эксплуатационные режимы работы электрифицированного объекта, в том числе и аварийные. Схема блоков электропотребителей приведена на рис. 6.
i electrical technologies, electrical equipment
and power supply of the agro-industrial complex
Рис. 6. Схема блока электропотребителей с активными (ЭЩ), индуктивными (ЭПЬ) и емкостными (ЭПс) нагрузками Fig. 6. Circuit diagram of an electric consumer unit with active (EPC), inductive (EPD) and capacitive (EPs) loads
Источник: разработано авторами в процессе исследования
Рис. 7. Схема электронного блока системы комплексного мониторинга и диагностики электропожаробезопасности Fig. 7. Diagram of the electronic unit of the integrated monitoring and diagnostics system of electrical fire safety Источник: разработано авторами в процессе исследования
Блок ЭБ СКМД — электронный блок системы комплексного мониторинга и диагностики электропожаробезопасности, в состав которого входят следующие функциональные узлы (рис. 7): БП-1... БП-2 - рабочий и резервный блоки питания; АКБ-1 ... АКБ-2 - рабочая и резервная аккумуляторные батареи; ТН-1...ТН-2 - рабочий и резервные твердо-
тельный накопители; ПИ - преобразователь интерфейса; КВВ - контроллер ввода-вывода; ЦП -центральный процессор; ОЗУ - оперативно запоминающее устройство; 380 - ввод напряжения промышленной частоты; in1....in5 - ввод сигналов «4.20 мА» от блоков измерений БИ; out1...out5 -выход сигналов 4.20 мА к блокам воздействий.
Блок ПКО — персональный компьютер оператора (рис. 1), обеспечивающий работу с тестовым программным обеспечением. Конфигурация (аппаратный состав) такого компьютера должна быть типа: Intel Corei5 11400/ DDR4 8 ГБ/SSD 240 ГБ.
Блоки ВРУ, ШР, КЛ (рис. 1) — представляют собой макеты вводно-распределительного устройства, шкафа распределительного и кабельной линии.
Результаты и их обсуждение
В результате имитационного моделирования режимов работы электрифицированных объектов АПК на разработанном стенде были определены технические требования на конструктив экспериментального образца системы комплексного мониторинга и диагностики, состав и расположение (локация) основных блоков такой системы, сформулированы требования к испытаниям экспериментального образца в реальных условиях эксплуатации электрифицированных объектов АПК. Основные технические характеристики электронного блока СКМД приведены в таблице 2.
электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'
Таблица 2. Технические характеристики экспериментального электронного блока системы мониторинга и диагностики Table 2. Technical characteristics of the experimental electronic unit of the monitoring and diagnostic system
Параметр / Parameter
Значение / Meaning
Тактовая частота центрального процессора, МГц / CPU clock frequency, MHz
Объём оперативно запоминающего устройства, Гб /
Storage capacity, Gb
Объём постоянного накопителя, Гб /
Permanent storage capacity, Gb
Напряжение питания в рабочем режиме, В /
Supply voltage in operating mode, V
Время автономной работы в аварийном режиме, час /
Battery life in emergency mode, hour
Количество портов ввода/вывода /
Number of input/output ports
USB 2.0
GSM
Материал корпуса / Corp material
Покрытие / Coverage
Конструктивные особенности корпуса / Design features of the housing Габаритные размеры, ДхВ ХШ, мм / Overall dimensions, LxWxH, mm Масса, кг, не более / Weight, kg, max Источник: разработано авторами
20 1
2x256 380/220/110 12 6/5
имеется / is available имеется / is available коррозионностойкий модифицированный алюминиево-кремниевый сплав / corrosion-resistant modified aluminum-silicon alloy
полимерно-эпоксидное окрашивание с антистатическим свойством, фрикционно- искробезопасное, устойчивое к рабочим средам и ионизирующему излучению / polymer-epoxy staining with antistatic property, friction-intrinsically safe, resistant to working environments and ionizing radiation
герметичное, пыле-, влаго-, взрывозащищенное исполнение / hermetic, dust-, moisture-, explosion-proof design
200x200x110
25
Внешний вид экспериментального образца приведен на рис. 8. Конструкция такого блока оформлена в жаропрочном, взрывозащищенном корпусе, с защитой от прямого попадания влаги. Такое исполнение гарантирует бесперебойную работу электронных компонентов в аварийных режимах при заданном времени. Электронный блок ЭБ СКМД (рис. 7) оснащен портами ввода/вывода для сбора данных с блоков измерения, а также для формирования управляющих импульсов, воздействующих на исполнительные механизмы. Предусмотрен беспроводный канал передачи данных.
Для проведения испытаний разработанного экспериментального образца системы комплексного мониторинга и диагностики СКМД был использован план электрифицированного объекта АПК - ре-монтно-механическая мастерская, состоящая из нескольких производственных помещений (цехов), согласно плану (рис. 9).
Рис. 8. Внешний вид электронного блока системы комплексного мониторинга и диагностики Fig. 8. The appearance of the electronic unit of the integrated monitoring and diagnostics system Источник: разработано авторами в процессе исследования
i electrical technologies, electrical equipment and power supply of the agro-industrial complex
Рис. 9. План электрифицированного объекта АПК с установкой элементов системы комплексного мониторинга и диагностики Fig. 9. The plan of the electrified APK facility with the installation of elements of the integrated monitoring and diagnostic system Источник: разработано авторами в процессе исследования
На плане ЭО АПК показаны основные элементы системы электрификации, а также указаны локации размещения элементов системы СКМД, испытываемой в реальных условиях эксплуатации. На плане показаны: ВРУ - вводно-распределительное устройство, ШР1...ШР3 - шкафы распределительные; ЩР1...ЩР12 - щиты распределительные, КЛ1...КЛ4 - кабельные линии, ЭП1...ЭП12 - группы электропотребителей различного назначения. По результатам имитационного моделирования определены условные зоны размещения элементов системы комплексного мониторинга и диагностики СКМД, а также контролируемые величины параметров электропожаробезопас-ности, что приведено на структурной схеме электрифицированного объекта АПК (рис. 10).
Данная структурная схема (рис. 10) в дополнение к плану содержит совокупность рекомендаций по локациям средств измерений и исполнительных механизмов, где измеряемые физические и температурные факторы электропожаробезопасно-сти: 1лин - ток линии; Uc - напряжение сети; lyi - ток утечки линии; / - частота питающей сети; 1кн - ток коммутационной неисправности; tOKp - температура окружающей среды; t^ - температура электропотребителя. Уровни (зоны) согласно физическому месторасположению средств измерений и исполнительных механизмов: уровень 1А - зона кабельной линии КЛ1 ввода питающей сети; уровень 1Б - зона
вводно-распределительного устройства (ВРУ); уровень 11А - зона кабельных линий КЛ2...КЛ4 распределительной сети 0,4 кВ (от ВРУ до ШР1...ШР3); уровень 11Б - зона щитов ШР1...ШР3; уровень 111А - зона кабельных линий 0,4 кВ КЛ5..КЛ16 (от щитов ШР до клеммных коробок КК); уровень 111Б -зона клеммных коробок КК1...КК12; уровень 1VA -зона кабельных линий КЛ17...КЛ24 групповой сети 0,4/0,22кВ электропотребителей; уровень 1VБ - зона электропотребителей ЭП1...ЭП12. Таким образом, размещенные средства измерений и исполнительные механизмы испытуемой системы комплексного мониторинга и диагностики на указанных уровнях (зонах) позволили получить временную диаграмму факторов электропожаробезопасности (рис. 11) электрифицированного объекта АПК для режимов физической (РФА), температурной (РТА), структурной аномалий (РСА), а также для нормального режима (РН) и режима электропожара (РЭ). При проведении испытаний также учтены организационные факторы электропожаробезопасности, на основании которых установлены доверительные интервалы физических и температурных параметров, выход за которые может привести к существенному снижению вероятности электропожаробезопасности работы электрифицированного объекта АПК. Контролируемым физическим и температурным факторам присвоены функциональные обозначения
/2l(t)../32(t).
электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'
Workshop 1/ Workshop 2/ Workshop 3/
Цех1 Цех 2 ЦехЗ
Рис. 10. Структурная схема электрифицированного объекта АПК с указанием уровней (зон) размещения элементов СКМД Fig. 10. Structural diagram of an electrified agro-industrial complex facility with indication of the levels (zones) of placement of elements of the SCMD Источник: разработано авторами в процессе исследования
Такая диаграмма содержит функции изменения контролируемых параметров электропожаро-безопасности блоков измерения (БИ-1А): /^(t) -функция изменения тока 1Л линии, принимает значения от 1л1 -минимальное значение тока линии; до 1л2 - максимальное значение согласно рабочей документации (РД); /22(t) - функция изменения напряжения Uc питания, принимает значения от Uc1 - минимальное значение напряжения, до Uc2 - максимальное значение напряжения согласно нормативам (ГОСТ); /23(t) - функция изменения тока 1ут утечки, принимает значения от 1ут1 - минимально допустимое значение, 1ут2 - максимально допустимое значение, определяемое правилами устройства эксплу-
атации (ПУЭ и ПТЭЭП); /24(1) - функция изменения частоты Бс напряжения питающей сети, принимает значения от ^ - минимально допустимое значение, до Бс2 - максимально допустимое значение согласно нормативам (ГОСТ); /25(1) - функция изменения тока 1кн коммутационных неисправностей, принимает значения от 1кн1 - минимальное значение тока коммутационной неисправности, до 1кн2 - максимально допустимое значение тока коммутационной неисправности; /31(1) - функция изменения температуры tокр окружающей среды, принимает значения от tокр1 - минимальная температура, до tокр2 - максимально допустимая температура (согласно общим указаниям РД), Тз2(1) - функция изменения температуры tэп
i electrical technologies, electrical equipment and power supply of the agro-industrial complex
электропотребителя ЭП, принимает значения от - минимально допустимая температура, до t¡,п2 -максимально допустимая температура (согласно
паспорту изделия); функции состояний QF1(t), QFрасцепителей автоматических выключателей ВРУ и ЩР (включено/выключено).
Рис. 11. Диаграмма фактически измеряемых величин факторов электропожаробезопасности Fig. 11. Diagram of the actual measured values of electrical fire safety factors Источник: разработано авторами в процессе исследования Source: developed by the authors during the research process
Данная диаграмма (рис. 11) позволяет сформулировать требования к программному обеспечению непрерывного мониторинга параметров элек-тропожаробезопасности, обеспечивающего визуализацию, алгоритм расчета и прогнозирования интегрального (диагностического) критерия электро-пожаробезопасности ЭО АПК.
Заключение 1. Разработан испытательный стенд имитационного моделирования параметров электропожаро-безопасности электрифицированных объектов АПК
в режимах физической, структурной, температурной аномалий.
2. Имитационные исследования, проведенные на таком стенде, позволили определить количество, типы и уровни (зоны) установки блоков измерений и воздействий экспериментального образца системы комплексного мониторинга и диагностики, а также выработать оптимальную стратегию размещения технических средств такой системы в реальных условиях эксплуатации электрифицированного объекта АПК.
электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'
3. Исходя из реальных условий эксплуатации электрифицированных объектов АПК, сформулированы технические требования на исполнение экспериментального электронного блока системы комплексного мониторинга и диагностики электропо-жаробезопасности, определены его технические характеристики.
4. Разработаны схемы электронных блоков системы комплексного мониторинга и диагностики электропожаробезопасности.
5. Разработана методика эксперимента по мониторингу параметров электропожаробезопасности в реальных условиях с целью определения интегрального критерия электропожаробезопасности электрифицированного объекта АПК.
6. Разработаны требования к программному обеспечению системы комплексного мониторинга и диагностики электропожаробезопасности электрифицированного объекта АПК.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Сошников А. А., Титов Е. В. Экспресс-диагностика функциональной эффективности автоматических выключателей во внутренних сетях объектов АПК // Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии. Челябинск. 2024. С. 109-114. EDN GDCYWG.
2. Нащекин В. С., Казацкий М. А. Оценка пожарной опасности коротких замыканий при реконструкции электропроводки // Наука и молодежь. Барнаул. 2023. С. 353-356. EDN JIYKBZ.
3. Никольский О. К., Максименко А. А., Габова М. А. Технологии обеспечения пожарной безопасности электроустановок : учебник. Барнаул : Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, 2021. 148 с. ISBN 978-5-7568-1381-4. EDN WOEKCP.
4. Габова М. А., Никольский О. К. Оценка пожарных рисков электроустановок АПК на основе нейронных сетей // Высокопроизводительные вычислительные системы и технологии. 2021. Т. 5, № 1. С. 217-221. EDN UDNZWZ.
5. Павленко В. Н., Евграфов А. В. Инновационная система оценки вероятности возникновения лесотор-фяных пожаров // Природообустройство. 2015. № 5. С. 104-107. EDN VDZYFL.
6. Шилина Е. Н., Корольченко А. Я. Инновационная технология противопожарной защиты - ЗМ™ Novec™ 1230 // Инженерные кадры - будущее инновационной экономики России. Йошкар-Ола. 2015. С. 302-303. EDN VNQWEX.
7. Зыков В. И., Иванников А. П., Минеев Е. Н. Комплексная оценка по выбору оптимальной беспроводной системы пожарного мониторинга // Актуальные вопросы совершенствования инженерных систем обеспечения пожарной безопасности объектов. Иваново, 2023. С. 236-239. EDN GXFKBS.
8. Зыков В. И., Журавлев Д. Е. Математическая модель комплексной системы мониторинга пожарной безопасности объектов энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2019. № 2. С. 9-15. EDN NJXZRC.
9. Журавлев Д. Е., Зыков В. И. Разработка системы комплексного мониторинга пожарной безопасности объектов энергетики // Проблемы техносферной безопасности. 2019. № 8. С. 22-25. EDN QGLLDH.
10. Гончаренко В. С., Чечетина Т. А., Сибирко В. И. и др. Пожары и пожарная безопасность в 2023 году: информационно-аналитический сборник. Балашиха : ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2024. 110 с. EDN BSONFO.
11. Гончаренко В. С., Чечетина Т. А., Сибирко В. И. и др. Пожары и пожарная безопасность в 2022 году: Информационно-аналитический сборник. Балашиха : ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2023. 80 с. EDN IKFNVG.
12. Гончаренко В. С., Чечетина Т. А., Сибирко В. И. и др. Пожары и пожарная безопасность в 2021 году: Статистика пожаров и их последствий. Статистический сборник. Балашиха: Всероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, 2022. 114 с. EDN LVXFQJ.
13. Гуменюк В. И., Гренчук А. М. Применение средств визуальной диагностики аварийного состояния электрических контактных соединений для снижения пожарной опасности электроустановок // Высокие интеллектуальные технологии и инновации в национальных исследовательских университетах. Санкт-Петербург, 2014. С. 17-22. EDN TOWEDR.
Вестник НГИЭИ. 2025. № 2 (165). C. 38-52. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2025. № 2 (165). P. 38-52. ISSN 2227-9407 (Print)
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nízirs fi ргтшгд! рпшрмрмт^^^^^^^^^ё
lyvmlvmiii^ ele ct km cal technologies, electrical equipment
xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_
14. Львов М. Ю., Никитина С. Д., Львов Ю. Н. и др. Методы контроля и выявления пожароопасных дефектов контактов и контактных соединений при эксплуатации электроустановок // Электрические станции. 2024. № 4 (1113). С. 35-45. EDN TKIPYB.
15. Судник Ю. А., Орлов К. В. Патент 64410 U1 РФ. Система диагностирования электроконтактных сбоев и прогнозирования пожаров; заявл. 07.06.06; опубл. 27.06.07. EDN JDAGUJ.
16. Евграфов А. В., Щербаков П. С., Климахин В. Ю. Патент 106542 U1 РФ. Комплексная система мониторинга и защиты торфяников от возгорания; заявл. 07.02.11; опубл. 20.07.11. EDN MPYYLC.
17. Орлов К. В. Комплексный мониторинг электропожаробезопасности систем электроснабжения // Реинжиниринг и цифровая трансформация эксплуатации транспортно-технологических машин и робото-технических комплексов. Москва, 2023. С. 333-338. EDN LIJCXE.
18. Журавлев Д. Е., Зыков В. И. Разработка системы комплексного мониторинга пожарной безопасности объектов энергетики // Проблемы техносферной безопасности. 2019. № 8. С. 22-25. EDN QGLLDH.
19. Топольский Н. Г., Самарин И. В., Строгонов А. Ю. Модель оценки обеспечения комплексной безопасности в АСУТП с применением диагностики пожарных извещателей для построения автоматизированной системы поддержки управления пожаровзрывобезопасностью // Пожаровзрывобезопасность. 2018. № 11. С. 15-22. EDN YQIJMT.
Дата поступления статьи в редакцию 20.11.2024; одобрена после рецензирования 17.12.2024;
принята к публикации 18.12.2024.
Информация об авторах: К. В. Орлов - к.т.н., доцент, Spin-код: 4842-3408; Ю. А. Судник - д.т.н., профессор, Spin-код: 9630-6904; В. Ф. Сторчевой - д.т.н., профессор, Spin-код: 3546-7363.
Заявленный вклад авторов: Орлов К. В. - подготовка текста статьи, проведение исследования, сбор и обработка материалов. Сторчевой В. Ф. - общее руководство проектом. Судник Ю. А. - общая редакция текста.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
REFERENCES
1. Soshnikov A. A., Titov E. V. Ekspress-diagnostika funkcional'noj effektivnosti avtomaticheskih vyklyuchate-lej vo vnutrennih setyah ob"ektov APK [Express diagnostics of the functional efficiency of circuit breakers in the internal networks of agricultural facilities], Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti v tret'em tysyacheletii [Safety of life in the third millennium], CHelyabinsk, 2024, pp. 109-114, EDN GDCYWG.
2. Nashchekin V. S., Kazackij M. A. Ocenka pozharnoj opasnosti korotkih zamykanij pri rekonstrukcii elektro-provodki [Assessment of the fire hazard of short circuits during the reconstruction of electrical wiring], Nauka i mo-lodezh' [Science and youth], Barnaul, 2023, pp. 353-356, EDN JIYKBZ.
3. Nikol'skij O. K., Maksimenko A. A., Gabova M. A. Tekhnologii obespecheniya pozharnoj bezopasnosti el-ektroustanovok [Fire safety technologies for electrical installations], textbook, Barnaul : Altajskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet im. I. I. Polzunova, 2021, 148 p. ISBN 978-5-7568-1381-4. EDN WOEKCP.
4. Gabova M. A., Nikol'skij O. K. Ocenka pozharnyh riskov elektroustanovok APK na osnove nejronnyh setej [Assessment of fire risks of agricultural electrical installations based on neural networks], Vysokoproizvoditel'nye vychislitel'nye sistemy i tekhnologii [High-performance computing systems and technologies], Vol. 5, No. 1, 2021, pp. 217-221, EDN UDNZWZ.
5. Pavlenko V. N., Evgrafov A. V. Innovacionnaya sistema ocenki veroyatnosti vozniknoveniya lesotorfyanyh pozharov [An innovative system for assessing the likelihood of peat fires], Prirodoobustrojstvo [Environmental management], 2015, No. 5, pp. 104-107, EDN VDZYFL.
XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX
6. Shilina E. N., Korol'chenko A. Ya. Innovacionnaya tekhnologiya protivopozharnoj zashchity - ZM™ Novec™ 1230 [Innovative fire protection technology - ZM Novec 1230], Inzhenernye kadry - budushchee inno-vacionnoj ekonomiki Rossii [Engineering personnel - the future o/Russia's innovative economy], Joshkar-Ola, 2015, pp. 302-303, EDN VNQWEX.
7. Zykov V. I., Ivannikov A. P., Mineev E. N. Kompleksnaya ocenka po vyboru optimal'noj besprovodnoj sis-temy pozharnogo monitoringa [Comprehensive assessment of choosing the optimal wireless fire monitoring system], Aktual'nye voprosy sovershenstvovaniya inzhenernyh sistem obespecheniya pozharnoj bezopasnosti ob"ektov [Actual issues of improving engineering systems for fire safety facilities], Ivanovo, 2023, pp. 236-239, EDN GXFKBS.
8. Zykov V. I., Zhuravlev D. E. Matematicheskaya model' kompleksnoj sistemy monitoringa pozharnoj bezopasnosti ob"ektov energetiki [Mathematical model of an integrated fire safety monitoring system for energy facilities], Pozhary i chrezvychajnye situacii: predotvrashchenie, likvidaciya [Fires and emergencies: prevention, eliminationI, 2019, No. 2, pp. 9-15, EDN NJXZRC.
9. Zhuravlev D. E., Zykov V. I. Razrabotka sistemy kompleksnogo monitoringa pozharnoj bezopasnosti ob"ektov energetiki [Development of an integrated fire safety monitoring system for energy facilities], Problemy tekhnosfernoj bezopasnosti [Problems of technosphere safety], 2019, No. 8, pp. 22-25, EDN QGLLDH.
10. Goncharenko V. S., CHechetina T. A., Sibirko V. I. i dr. Pozhary i pozharnaya bezopasnost' v 2023 godu [Fires and fire safety in 2023], informacionno-analiticheskij sbornik, Balashiha : FGBU VNIIPO MCHS Rossii, 2024, 110 p. EDN BSONFO.
11. Goncharenko V. S., CHechetina T. A., Sibirko V. I. i dr. Pozhary i pozharnaya bezopasnost' v 2022 godu [Fires and fire safety in 2022], Informacionno-analiticheskij sbornik, Balashiha : FGBU VNIIPO MCHS Rossii, 2023, 80 p. EDN IKFNVG.
12. Goncharenko V. S., CHechetina T. A., Sibirko V. I. i dr. Pozhary i pozharnaya bezopasnost' v 2021 godu: Statistika pozharov i ih posledstvij [Fires and fire safety in 2021: Statistics on fires and their consequences], Statistich-eskij sbornik. Balashiha: Vserossijskij ordena «Znak Pocheta» nauchno-issledovatel'skij institut protivopozharnoj obo-rony Ministerstva Rossijskoj Federacii po delam grazhdanskoj oborony, chrezvychajnym situaciyam i likvidacii posledstvij stihijnyh bedstvij, 2022, 114 p. EDN LVXFQJ.
13. Gumenyuk V. I., Grenchuk A. M. Primenenie sredstv vizual'noj diagnostiki avarijnogo sostoyaniya el-ektricheskih kontaktnyh soedinenij dlya snizheniya pozharnoj opasnosti elektroustanovok [The use of visual diagnostics of the emergency condition of electrical contact connections to reduce the fire hazard of electrical installations], Vysokie intellektual'nye tekhnologii i innovacii v nacional'nyh issledovatel'skih universitetah [High intellectual technologies and innovations in national research universities], Sankt-Peterburg, 2014, pp. 17-22, EDN TOWEDR.
14. L'vov M. Yu., Nikitina S. D., L'vov Yu. N. i dr. Metody kontrolya i vyyavleniya pozharoopasnyh defektov kontaktov i kontaktnyh soedinenij pri ekspluatacii elektroustanovok [Methods of control and detection of fire-hazardous defects of contacts and contact connections during operation of electrical installations], Elektricheskie stancii [Electric stations], 2024, No. 4 (1113), pp. 35-45, EDN TKIPYB.
15. Sudnik Yu. A., Orlov K. V. Patent 64410 U1 RF. Sistema diagnostirovaniya elektrokontaktnyh sboev i prognozirovaniya pozharov [A system for diagnosing electrical failures and predicting fires], zayavl. 07.06.06, opubl. 27.06.07, EDN JDAGUJ.
16. Evgrafov A. V., Shcherbakov P. S., Klimahin V. Yu. Patent 106542 U1 RF. Kompleksnaya sistema monitoringa i zashchity torfyanikov ot vozgoraniya [Comprehensive system for monitoring and protection of peat bogs from fire], zayavl. 07.02.11, opubl. 20.07.11, EDN MPYYLC.
17. Orlov K. V. Kompleksnyj monitoring elektropozharobezopasnosti sistem elektrosnabzheniya [Integrated monitoring of electrical and fire safety of power supply systems], Reinzhiniring i cifrovaya transformaciya ekspluatacii transportno-tekhnologicheskih mashin i roboto-tekhnicheskih kompleksov [Reengineering and digital transformation of the operation of transport and technological machines and robotic complexes], Moscow, 2023, pp. 333-338, EDN LIJCXE.
18. Zhuravlev D. E., Zykov V. I. Razrabotka sistemy kompleksnogo monitoringa pozharnoj bezopasnosti ob"ektov energetiki [Development of an integrated fire safety monitoring system for energy facilities], Problemy tekhnosfernoj bezopasnosti [Problems of technosphere safety], 2019, No. 8, pp. 22-25, EDN QGLLDH.
51
Вестник НГИЭИ. 2025. № 2 (165). C. 38-52. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2025. № 2 (165). P. 38-52. ISSN 2227-9407 (Print)
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nízirs fi ргтшгд! рпшрмрмт^^^^^^^^^ё
lyvmlvmiii^ ele ct km cal technologies, electrical equipment
xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_
19. Topol'skij N. G., Samarin I. V., Strogonov A. YU. Model' ocenki obespecheniya kompleksnoj bezopasnosti v ASUTP s primeneniem diagnostiki pozharnyh izveshchatelej dlya postroeniya avtomatizirovannoj sistemy pod-derzhki upravleniya pozharovzryvobezopasnost'yu [A model for assessing integrated safety in automated control systems using fire detector diagnostics to build an automated fire and explosion safety management support system], Pozharovzryvobezopasnost' [Fire and explosion safety], 2018, No. 11, pp. 15-22, EDN YQIJMT.
The article was submitted 20.11.2024; approved after reviewing 17.12.2024; accepted for publication 18.12.2024.
Information about the authors: K. V. Orlov - Ph. D. (Technical), associate professor, Spin-code: 4842-3408; Yu. A. Sudnik - D. (Technical), professor, Spin-code: 9630-6904; V. F. Storchevoy - D. (Technical), professor, Spin-code: 3546-7363.
Contribution of the authors: Orlov K. V. - preparation of the text of the article, research, collection and processing of materials. Storchevoy V. F. - general project management. Sudnik Yu. A. - general edition of the text.
The authors declare no conflicts of interests.
