Многофункциональные фильтрокомпенсирующие устройства в комбинированных системах электроснабжения минерально-сырьевого комплекса

Обоснована актуальность проблемы обеспечения и повышения качества электрической энергии в комбинированных системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса с ответственной технологической нелинейной нагрузкой. Приводятся основные результаты исследований уровня эффективности работы многофункционального фильтрокомпенсирующего устройства с несколькими разнотипными активными преобразователями в комбинированной системе электроснабжения для предприятий минерально-сырьевого комплекса. Обобщены результаты предыдущих исследований авторов по данной тематике, которые приняты за основу, в том числе принятая последовательность включения активных преобразователей в составе многофункционального фильтрокомпенсирующего устройства, а также способ формирования несинусоидального режима, при котором устройство продемонстрировало максимальную эффективность. Определена конфигурация пассивного активно-индуктивно-емкостного фильтра, предлагаемая для установки на выходе последовательного преобразователя в составе многофункционального фильтрокомпенсирующего устройства для повышения эффективности работы последнего в комбинированных системах электроснабжения при значительном уровне искажения со стороны питающей сети. Подобный фильтр также позволяет снизить массогабаритные показатели многофункционального фильтрокомпенсирующего устройства за счет уменьшения мощности выходного трансформатора последовательного преобразователя. Получены закономерности изменения нормируемых и ненормируемых показателей качества электрической энергии от мощности трансформатора последовательного преобразователя и параметров пассивного фильтра на выходе последовательного преобразователя. Полученные результаты показали эффективность и целесообразность установки пассивного активно-индуктивно-емкостного фильтра предлагаемой конфигурации на выходе последовательного преобразователя в составе многофункционального устройства для условий комбинированных систем электроснабжения.       

Сычев Ю. А., Аладьин М. Е. Многофункциональные фильтрокомпенсирующие устройства в комбинированных системах электроснабжения минерально-сырьевого комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 7. – С. 170–184. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_7_0_170.

Сычев Юрий Анатольевич¹ — д-р техн. наук, доцент, e-mail: Sychev_YuA@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-0119-505X.
Аладьин Максим Евгеньевич¹ — аспирант, ORCID ID: 0000-0002-0706-1266.
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Сычев Ю.А., e-mail: Sychev_YuA@pers.spmi.ru.

1. Averbukh M. A., Zhilin E. V. Optimization of coefficients specified with non-sinusoidal and non-symmetry feeding voltage in electrical supply systems in individual residential sector // Journal of Physics: Conference Series. 2018, vol. 1066, no. 1, article 012019. DOI: 10.1088/1742-6596/1066/1/012019.

2. Непша Ф. С., Варнавский К. А., Воронин В. А., Заславский И. С., Ливен А. С. Перспективы применения генерации на возобновляемых источниках энергии на угледобывающих предприятиях // Записки Горного института. — 2023. — Т. 261. — C. 455—469. DOI: 10.31897/PMI.2023.20.

3. Устинов Д. А., Растворова И. И., Поливанов А. Е. Современные методы оптимизации систем с распределенной генерацией электроэнергии // Горный журнал. — 2025. — № 9. — С. 26—36. DOI: 10.17580/gzh.2025.09.03.

4. Дмитриев Б. Ф., Галушин С. Я. Гибридные энергоустановки на базе электрохимических генераторов для морских транспортных средств // Электротехника. — 2025. — № 1. — С. 80—86. DOI: 10.53891/00135860-2025-1-80-86.

5. Герман-Галкин С. Г., Дмитриев Б. Ф. Аналитическое и модельное исследование гибридной судовой электроэнергетической системы // Электротехника. — 2024. — № 4. — С. 53—62. DOI: 10.53891/00135860-2024-4-53-62.

6. Baburin S. V., Turysheva A. V., Kovalchuk M. S. Algorithm for the choice of power supply system rational structure of gas pumping stations // Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1753, no. 1, article 012009. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012009.

7. Плащанский Л. А., Решетняк С. Н., Решетняк М. Ю. Повышение качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт // Горные науки и технологии. — 2022. — Т. 7. — № 1. — С. 66—77. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-1-66-77.

8. Malozyomov B. V., Martyushev N. V., Demin A. Y., Pogrebnoy A. V., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Boltrushevich A. E. Improving the reliability of current collectors in electric vehicles // Mathematics. 2025, vol. 13, no. 12, article 2022. DOI: 10.3390/math13122022.

9. Sychev Y. A., Aladin M. E., Abramovich B. N. The method of power factor calculation under non-sinusoidal conditions / Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). 2020, vol. 2020, pp. 904—908. DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039427. 

10. Жуковский Ю. Л., Сусликов П. К. Идентификация и классификация электрической нагрузки горных предприятий на основе методов декомпозиции сигналов // Записки Горного института. — 2025. — Т. 275. — С. 5—17.

11. Karpov A. S., Yaroshevich V. V., Gubskaya E. I. Research on electrical energy parameters in the distribution system of a mining facility // Applied Sciences (Switzerland). 2025, vol. 15, no. 21, article 11355. DOI: 10.3390/app152111355.

12. Hasan K., Othman M. M., Rahman N. F. A., Hannan M. A., Musirin I. Significant implication of unified power quality conditioner in power quality problems mitigation // International Journal of Power Electronics and Drive System. 2019, vol. 10, no. 4, pp. 2231—2237. DOI: 10.11591/ijpeds.v10.i4.pp2231-2237.

13. Sumana S., Dhanalakshmi R., Dhamodharan S. Validation of photovoltaics powered UPQC using ANFIS controller in a standard microgrid test environment // International Journal of Electrical and Computer Engineering. 2022, vol. 12, no. 1, pp. 92—101. DOI: 10.11591/ijece.v12i1.pp92-101.

14. Карпенко С. М., Карпенко Н. В., Ематин Е. А., Абельянц У. В. Статистический анализ и прогнозное моделирование электропотребления экскаваторов и участков угольного разреза // Уголь. — 2024. — № 3 (1178). — С. 79—86. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-3-79-86. 

15. Shishkin P. V., Malozyomov B. V., Martyushev N. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Qi M. Mathematical logic model for analysing the controllability of mining equipment // Mathematics. 2024, vol. 12, no. 11, article 1660. DOI: 10.3390/math12111660. 

16. Laxmidevi Ramanaiah M., Damodar Reddy M. Moth flame optimization method for unified power quality conditioner allocation // International Journal of Electrical and Computer Engineering. 2018, vol. 8, no. 1, pp. 530—537. DOI: 10.11591/ijece.v8i1.pp530-537.

17. Rao N. S., Rao P. V. R. Novel multi-device unified power quality conditioner for power quality improvement // International Journal of Power Electronics and Drive Systems. 2022, vol. 13, no. 1, pp. 390—400. DOI: 10.11591/ijpeds.v13.i1.pp390-400.

18. Nazarychev A., Iliev I., Manukian D., Beloev H., Suslov K., Beloev I. Methodology for developing a maintenance action program for power units of captive power plants based on an integrated priority indicator // Energies. 2026, vol. 19, no. 6, article 1584, DOI: 10.3390/en19061584. 

19. Yanchenko S., Kulikov A., Tsyruk S. Modeling harmonic amplification effects of modern household devices // Electric Power Systems Research. 2018, vol. 163, pp. 28—37. DOI: 10.1016/j.epsr.2018.05.021. 

20. Lyakhomskii A., Petrochenkov A., Romodin A., Perfil’eva E., Mishurinskikh S., Kokorev A., Kokorev A., Zuev S. Assessment of the harmonics influence on the power consumption of an electric submersible pump installation // Energies. 2022, vol. 15, no. 7, article 2409. DOI: 10.3390/en15072409.

21. Yanchenko S. A., Costa F. B., Strunz K. Simulation tool for accurate and fast assessment of harmonic propagation in modern residential grids // IEEE Transactions on Power Delivery. 2021, vol. 36, no. 4, pp. 2118—2128. DOI: 10.1109/TPWRD.2020.3020754.

22. Avdeev B., Vyngra A., Chernyi S. Improving the Electricity Quality by Means of a Single-Phase Solid-State Transformer // Designs. 2020, vol. 4, no. 3, article 35. DOI: 10.3390/designs4030035.

23. Avdeev B. A., Vyngra A. V., Chernyi S. G., Zhilenkov A. A., Degtyarev A., Mamunts D., Kustov A. Parametric correction in the control system of the electric propulsion of autonomous underwater vehicles affected by random inputs // Discover Applied Sciences. 2024, vol. 6, no. 10, article 510. DOI: 10.1007/s42452-024-06199-0.

24. Vorontsov A. G., Pronin M. V. Calculation of systems with electric machines and solid-state converters on high-speed dual models // Russian Electrical Engineering. 2021, vol. 92, no. 1, pp. 18—23. DOI: 10.3103/S1068371221010119.

25. Воронцов А. Г., Пронин М. В., Соловьев А. П., Глушаков В. В., Розбицкий Г. Г., Дикун И. А. Быстродействующие модели систем с модульными многоуровневыми преобразователями // Электротехника. — 2024. — № 1. — С. 41—49. DOI: 10.53891/00135860_2024_1_41.

26. Клюев Р. В. Разработки методики расчета качаний в электрической системе // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 3. — С. 1205—1213. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-3-1205-1213.

27. Petrochenkov A. B., Romodin A. V. Energy-optimizer complex // Russian Electrical Engineering. 2010, vol. 81, no. 6, pp. 323—327. DOI: 10.3103/S106837121006009X.

28. Kostin V. N., Krivenko A. V., Serikov V. A. Modeling of operation modes of electrical supply systems with non-linear load / Scientific and Practical Studies of Raw Material Issues. Proceedings of the Russian — German Raw Materials Dialogue: A Collection of Young Scientists Papers and Discussion. 2019, pp. 263—271. DOI: 10.1201/9781003017226-36.

29. Ершов М. С., Комков А. Н., Феоктистов Е. А. Комплексная модель регулируемого электропривода ротора буровой установки // Записки Горного института. — 2023. — Т. 261. — C. 339—348. DOI: 10.31897/PMI.2023.20. 

30. Shishkin P. V., Malozyomov B. V., Martyushev N. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Qi M. Development of a mathematical model of operation reliability of mine hoisting plants // Mathematics. 2024, vol. 12, no. 12, article 1843. DOI: 10.3390/math12121843. 

31. Turysheva A., Kozhubaev Y., Changwen Y., Ershov R., Novak D., Poddubniy D. Integrated control technologies for mechanized coal mining // Symmetry. 2025, vol. 17, no. 11, article 1947. DOI: 10.3390/sym17111947.

32. Клюев Р. В. Разработка методики планирования эксперимента для исследования параметров мельниц горно-обогатительного комбината // Горная промышленность. — 2024. — № 5S. — С. 105—109. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-5S-105-109.

33. Коржев А. А. Маларев В. И., Минакова Т. Е. Исследование схем измерительных автогенераторов для контроля влажности жидких нефтепродуктов диэлькометрическим методом // Горный журнал. — 2025. — № 9. — С. 58—62. DOI: 10.17580/gzh.2025.09.07.

34. Petrochenkov A. B., Mishurinskikh S. V. Development of a method for optimizing power consumption of an electric driven centrifugal pump // Proceedings of the 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). 2021, vol. 2021, pp. 1520—1524. DOI: 10.1109/ElConRus51938.2021.9396730.

35. Кубрин С. С., Закоршменный И. М., Решетняк С. Н., Максименко Ю. М. Повышение эффективности функционирования горных машин угольных шахт // Уголь. — 2024. — № 4. — С. 83—87. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-4-83-87.

36. Babaei Z., Samet H., Serikov V. A. New power balance equations for modelling electric arc furnace // IET Generation, Transmission and Distribution. 2025, vol. 19, no. 1, article e70116. DOI: 10.1049/gtd2.70116.

37. Novak D., Kozhubaev Y., Kang H., Cheng H., Ershov R. Intelligent system study for asymmetric positioning of personnel, transport, and equipment monitoring in coal mines // Symmetry. 2025, vol. 17, no. 5, article 755. DOI: 10.3390/sym17050755.

38. Ustinov A. D., Abou Rashid A. Using artificial neural network methods to increase the sensitivity of distance protection // International Journal of Engineering. 2024, vol. 37, no. 11, pp. 2192—2199. DOI: 10.5829/ije.2024.37.11b.06.

39. Выболдин Ю. К. Использование технологии PLC для повышения эффективности системы передачи данных в подземных сооружениях // Горный журнал. — 2025. — № 9. — С. 62—68. DOI: 10.17580/gzh.2025.09.08. 

40. Nazarychev A., Iliev I., Manukian D., Beloev H., Suslov K., Beloev I. Review of operating conditions, diagnostic methods, and technical condition assessment to improve reliability and develop a maintenance strategy for electrical equipment // Energies. 2025, vol. 18, no. 21, article 5832. DOI: 10.3390/en18215832.

41. Veprikov A. A., Glukhov A. A. Problems of operating industrial dc power sources in parallel connection / Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). 2020, vol. 2020, pp. 1339—1343. DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9038928. 

42. Arkhipova O. V., Dolgikh N. N., Kovalev V. Z., Osipov D. S., Paramzin A. O., Tkachenko V. A. Developing the calculation methods of effective values of current and voltage for nonsinusoidal transient modes in electric power systems based wavelet transform // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021, vol. 1118, no. 1, article 012031. DOI: 10.1088/1757-899x/1118/1/012031.

43. Sosnina E., Bedretdinov R., Kryukov E. The effect of the thyristor energy router on harmonics // International Journal of Power Electronics and Drive Systems. 2023, vol. 14, no. 1, pp. 222—232. DOI: 10.11591/ijpeds.v14.i1.pp222-232.

44. Мякотных А. А., Иванова П. В., Иванов С. Л. Критерии и технологические требования создания мостовой платформы добычи торфяного сырья для климатически нейтральной геотехнологии // Горная промышленность. — 2024. — № 4. — С. 116—120. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-4-116-120.

45. Корогодин А. С., Иванов С. Л. Оценка технического состояния опорных подшипников скольжения барабанной мельницы при эксплуатации в составе арктического комплекса горного оборудования // Горная промышленность. — 2024. — № 6. — С. 144—151. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-6-144-151.

46. Gomez Y. A. G., Garcia N. T., Hoyos F. E. Unit vector template generator applied to a new control algorithm for an UPQC with instantaneous power tensor formulation, a simulation case study // International Journal of Electrical and Computer Engineering. 2020, vol. 10, no. 4, pp. 3889—3897. DOI: 10.11591/ijece.v10i4.pp3889-3897.

47. Rao K. V. G., Kumar M. K. The harmonic reduction techniques in shunt active power filter when integrated with non-conventional energy sources // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. 2022, vol. 25, no. 3, pp. 1236—1245. DOI: 10.11591/ijeecs.v25.i3.pp1236-1245.

48. Melnikova O., Nazarychev A., Iliev I., Beloev I., Suslov K. Diagnostic statistical characteristics of dielectric strength of power transformer oil insulation // Energy. 2025, vol. 340, article 139169. DOI: 10.1016/j.energy.2025.139169. 

49. Manimegalai M., Sebasthirani K. An optimal model for power quality improvement in smart grid using gravitational search-based proportional integral controller and node microcontroller unit // Electric Power Components and Systems. 2022, vol. 50, no. 16-17, pp. 989—1005. DOI: 10.1080/15325008.2022.2143940.

50. Madhavan M., Anandan N. Unified power quality control based microgrid for power quality enhancement using various controlling techniques // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. 2023, vol. 29, no. 1, pp. 75—84. DOI: 10.11591/ijeecs.v29.i1.pp75-84.