ЭНИН. Энергия Сибири
Текст: Юрий Боровиков | 2014-04-02 | 3843
Наш институт – это молодая структура, созданная в мае 2012 года в рамках реализации программы развития Томс­кого политехнического университета как национального исследовательского. Он был образован на базе двух подразделений: Электротехнического института и Теплоэнергетичес­кого факультета. Также к ним прибавились научно-исследовательские лаборатории и научно-технические центры. Сегодня это самое крупное подразделение в Томском политехническом университете.

Годовой объем научно-исследовательской работы колеблется в районе 250 млн. рублей. Ежегодно в институте защищается 5-7 докторских и 20-22 кандидатских диссертаций. Здесь мы бьем рекорды не только Томска, но и Российской Федерации.

Общий контингент студентов на текущий момент составляет порядка 2 200. В своем оптимальном варианте мы набираем 2 550 человек, и это все студенты очной формы обучения. При этом на первых курсах обучения происходит серьезный отсев: те, кто не справляется с заданной планкой, отчисляются или переводятся. Мы понимаем, что за каждым таким человеком стоит более 230 тысяч рублей бюджетного финансирования в год, но в рамках борьбы за качество образования наших студентов такой отсев необходим.

В этом году на одного нашего выпускника-энергетика пришло 2,67 заявки. Я считаю, что это хороший показатель востребованности наших ребят, у них появляется возможность выбора. К тому же у наших студентов есть огромный плюс – учатся у нас в основном приезжие и, по окончании института, они готовы ехать в любую точку страны или СНГ.

По нашим оценкам, порядка 85% наших выпускников уходят в энергетику. Из них около 50% – в большую энергетику, 35% становятся персоналом на нефтяных и газовых месторождениях, и только 15% оказываются в непрофильных отраслях.

Вся научная деятельность института строится по направлениям, связанным со становлением нашего института как ведущего в области интеллектуальных энергосистем. Сегодня мы имеем 3 ключевых проекта, которые реализуются интегрированными коллективами кафедр и научно-исследовательских лабораторий. Среди них – «ресурсоэффективная генерация», «умные сети» и «активный потребитель». Эти проекты опираются на появившиеся в последнее время программы инновационного развития госкорпораций и технологические платформы.

Одно из важных направлений, которое мы сейчас развиваем – подготовка магистров по специализированным магистерским программам. Их мы разрабатываем под конкретного заказчика и с ним же согласовываем весь учебный план. И с первого дня обучения ребята, помимо руководителя магистерской диссертации от университета, получают также руководителей от компании. Так, в 2008 году мы начали подготовку магистров по программе «Управление режимами электроэнергетических систем» в интересах «Системного оператора». Томский политех участвует в этом проекте своим профессорско-преподавательским составом и методическими материалами, необходимыми для осуществления образовательного процесса, а «Системный оператор» обес­печивает трудоустройство выпускников. Все практики и дальнейшие взаимодействия происходят в плотном контакте с компанией. Кроме того, сотрудники компании привлекаются и к чтению ряда курсов – они приезжают в Томск и проводят занятия. В этом году мы открыли подготовку и по программе «Автоматизированные системы диспетчерского управления электроэнергетическими системами».

Как показывает практика, выпускники программы быстро адаптируются на производстве, они соответствуют ожиданиям и требованиям компаний. И если изначально интерес такого взаимодействия был со стороны операционной зоны Сибири,  впоследствии к этому подключилось ОДУ Урала, сейчас интерес есть со стороны ОДУ Востока. Такое же взаимодействие выстраивается с «Федеральной сетевой компанией».

Активно происходит у нас объединение усилий с известными мировыми производителями оборудования в части создания учебно-научных центров на площадках института. Здесь есть положительный эффект для обеих сторон. Компании получают возможности рекламировать свою продукцию, а мы получаем самое современное оборудование, с которым могут работать наши студенты в традиционных траекториях обучения. Также мы можем получать дополнительные доходы в пользу университета. В структуре института имеются такие центры, как лаборатории датской компании «Данфосс», европейского концерна «Лапп Кабель» и других. На очереди немецкая компания «Виссманн».

Важным моментом является то, что в последнее время наши научно-технические центры нацелены на реализацию результатов своих НИОКР в реальном производстве: научные работы влекут за собой  инжиниринговые проекты. Например, по итогам нашей работы по электроприводам запорной арматуры, на нефтепроводах ОАО «Транснефть» было внед­рено более 7000 разработанных устройств. Сейчас делаем  шаги в направлении Газпрома.

Мы включились и в активно развивающееся направление децентрализованных источников энергии и их интеграции. В 2011 году ТПУ приступил к реализации проекта по созданию ветро-дизельной электростанции в Томской области, в этом году мы начали проектировать в селе Ново-Никольское ветро-солнечно-дизельную электростанцию. Эти проекты осуществляются по заказу администрации Томской области. В структуре нашего института имеется кафедра, которая занимается необходимыми для таких работ исследованиями.

Еще одно из ключевых направлений связано с гибридным моделированием сложных динамических систем, в первую очередь, электроэнергетических. Речь идет о всережимных моделирующих комплексах. Первый проект был реализован для второй по масштабам тюменской энергосистемы в 90-е годы, второй – для томского предприятия магистральных сетей. Данную работу мы презентовали в феврале  2010 года Дмитрию Медведеву. Она получила высокую оценку и была  выбрана базовой для пилотного проекта по созданию интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью в Сибири. Объединив свои усилия с Институтом систем энергетики им. Л.А.Мелентьева СО РАН (г. Иркутск), мы создали совместное предприятие для разработки ряда проектов по интеллектуальной энергетике – Центр исследований и разработок «Интеллектуальные энергосистемы».

 

«Лабораторная работа»

 

Лаборатория моделирования электроэнергетических систем

 

Лаборатория занимается проблемами моделирования больших энергосистем. Основная разработка лаборатории – уникальный по характеристикам программно-аппаратный моделирующий комплекс. За его разработку был получен ряд наград, в том числе серебряная медаль на выставке в Брюсселе в 2011 году. Один из текущих проектов, связанных с этой разработкой – создание интеллектуальной сети Востока.

Сама модель предназначена для решения практичес­ких задач в реальных условиях эксплуатации. С ее помощью лаборатория выполняет заказы для «Системного оператора», ФСК, МРСК. В частности, отрабатываются системы управления адаптивных устройств защиты, автоматики. Перед тем, как ввести какую-то систему управления в реальную энергосистему, с помощью модели можно проверять согласованность ее работы с действующими устройствами.

С использованием модели можно решать не только практические, но и научно-исследовательские задачи. Если стандартные инженерные расчеты связаны с традиционными устройствами, модель позволяет исследовать возможность введения в реальную энергосистему новых адаптивных устройств, работа над созданием которых еще ведется.

 

Научно-исследовательская лаборатория микропроцессорных систем управления электроприводами

 

Лаборатория прорабатывает два основных направления. Первое связано с разработкой оборудования для нефтегазового комплекса. Ведется сотрудничество с «Транснефтью» в части производства электротехнического оборудования для управления магистральными нефтепроводами.

Фактически коллектив лаборатории создает схемы технических решений, которые управляют потоками нефти по всей России. Здесь предъявляются требования, связанные с российской спецификой, когда управлять нефтепроводом нужно в условиях от -60 до +40 градусов, а также есть конкретные требования  «Транснефти» по автоматизации. Кроме того, нужно обес­печить готовность к перепадам напряжения, потому что качество электроэнергии на магистральных нефтепроводах оставляет желать лучшего. Западные компании не могут обеспечить такие требования, и почти все блоки, эксплуатируемые «Транснефтью», российского производства.

Заводы по выпуску этих блоков сосредоточены, в основном, в Томске. Сейчас здесь строится завод элект­роприводов, который является прямым подразделением «Транснефти» и с которым у института уже заключен договор. Электронные блоки управления для электроприводов пойдут в серию, порядка 3-4 тысяч блоков  в год.

Второе направление работы связано с сотрудничеством с американскими производителями, которые заказывают разработку различных устройств электротехнической продукции. В лаборатории в эти устройства встраиваются дополнительные функции, нужные заказчику. Большие компании типа «Сименс» или «АВВ» ради одного заказчика интегрировать эти функции не будут, хотя рынок, где требуется именно адаптация к специальным  потребностям, очень большой. Но в лаборатории это делают. Блоки испытывают, затем выпускают опытную партию и после некоторого периода  эксплуатации разворачивают ее в серийное производство. Как правило, уже не в России – либо в Китае, либо в Америке.

Другая разработка, которая ведется с американскими партнерами – это новый тип электродвигателя. Его система управления  обычно  представляет собой преобразователь частоты. Следующее поколение, которое в России еще мало применяется, но хорошо зарекомендовало себя в Америке, – это синхронный электродвигатель с постоянными магнитами и интегрированной электроникой. Фактически в одном корпусе находится сам электродвигатель, все необходимые датчики, вся электроника и все интерфейсы, вплоть до выхода в интернет, связи по WI-FI и bluetoоth. Отдельных шкафов управления не требуется, что экономнее с точки зрения места для установки, инвестиционных и эксплуатационных затрат.

При этом, как нам рассказал один из работников лаборатории, их команда не занимается максимизацией прибыли: «Мы университет, а не бизнес-структура, которая пытается сделать много денег. Мы делаем технологии, которые  эффективны. У нас сейчас созданы условия для того, чтобы уменьшать стоимость технологий, улучшать функциональные возможности, разрабатывать новые устройства. А если и делать бизнес, то не в России, а там, где для этого есть необходимая инфраструктура – например, в США».

 

Научно-исследовательская лаборатория релейной защиты и автоматики

 

Методы защиты, разрабатываемые лабораторией, заключаются во введении в сеть вспомогательных сигналов: либо 25Гц накладывается на сеть, либо постоянный ток. Источники сигналов изготавливаются лабораторией в специализированных условиях – на созданном предприятии. Отработана организационная схема, в которой лаборатория выступает субподрядчиком. Это очень удобно, т.к. вузу практически невозможно получить документы на право изготовления аппаратуры для защиты – необходимы сертификаты, разрешения и прочее. Но как субподрядчик лаборатория изготавливает комплектующие, и это все, конечно, тщательно проверяется.

В течение более 15 лет лаборатория тесно взаимодействует с «Экрой». С одной стороны, сотрудники лаборатории ездят на предприятие, читают там лекции по моделированию. С другой – на генераторы, изготовленные «Экрой», ставится защита, разработанная в лаборатории. Произведено уже более 50 таких генераторов.

 

Научно-исследовательская лаборатория автоматизации, разработки, испытания и диагностики аппаратуры

 

Основная работа лаборатории связана с подготовкой студентов. Все лабораторные делаются не на компьютерах, а на реальных физических объектах. Сейчас может проводиться 50 лабораторных работ, где ребята имеют дело с физическими моделями и реальными масштабными напряжениями.

Лаборатория имеет два высоковольтных зала. Есть физические модели, например, стенд, где присутствуют все элементы по схеме замещения, и можно проанализировать, как напряжение распределяется по гирлянде. Есть генератор, который моделирует падение на обмотку трансформатора грозовых импульсов, и можно смотреть, как эти грозовые импульсы распределяются по обмоткам. Имеется генератор импульсных напряжений на 1 млн вольт, на котором проводится курс молниезащиты. Студенты рассчитывают вероятность попадания молнии в те или иные объекты. Здесь можно смоделировать реальную подстанцию, чтобы посмотреть, куда будет чаще ударять молния, какие объекты хорошо защищены, какие – слабо, то есть то, что реально происходит в жизни.

Научная работа, которая ведется лабораторией, связана с диагностикой трансформаторов и с разработкой трансформаторов, которые будут альтернативой оптическим. Они должны быть дешевле и при этом обеспечивать необходимые классы точности.

В лаборатории занимаются проблемами изоляции бурения, дробления, космической техники. Здесь достаточно оборудования, чтобы проводить все исследования, связанные с высоковольтной техникой.

Сейчас в лаборатории создается полномасштабная синтетическая схема, которая позволит делать зачетные испытания выключателей на классы напряжения до 35 кВ и на коммутированные токи до 40 кА. За Уралом такой схемы нет, и лаборатория будет единственным ее обладателем. С помощью схемы предполагается обучать студентов, проводить исследования и зачетные испытания, связанные с выдачей протоколов испытаний выключателя. Эта работа делается совместно с Институтом сильноточной электроники СО РАН, к концу года она будет завершена.

 

Фото: Евгения Николаева, с сайта www.tpu.ru