На 16.6.2022 год. во рамки на ФЕИТ беше успешно реализиран научно-истражувачкиот проект “Електромагнетно моделирање на преодни појави во големи системи”, финансиран од интегративните средства на УКИМ за 2020/2021 година.
Истражувачката работа во проект претставува надоврзување на долгогодишните истражувања на дел од проектниот тим, кои беа насочени кон развој на модел за анализа на преодни електромагнетни појави кај големи заземјувачки системи во слоевита земја. При овие истражувања беше развиен електромагнетен модел кој се базира на примена на егзактна електромагнетна теорија и кој е поставен врз основа на минимални апроксимации споредено со останати модели за оваа намена. Моделот овозможува анализи со висока точност кои се од особена важност за заштита на луѓе и опрема во контакт со заземјени структури, како и за заштита на чувствителната дигитална опрема од пречки кои можат да се пренесат преку заземјувачите. Но високата точност на моделот наметнува потреба од значителни пресметковни ресурси, што претставува еден од главните недостатоци на моделот за негова практична примена кај големи заземјувачи.
Истражувањата во овој научно-истражувачки проект беа насочени кон унапредување на постојниот електромагнетен модел, со цел постигнување на:
-
Зголемена пресметковната ефикасност на електромагнетниот модел преку:
– оптимизација на кодот и примена на пресметковно-поефикасни нумерички методи во јадрото на електромагнетниот модел;
– примена на алгоритми за паралелизација на пресметките на повеќе компјутери, на процесори со повеќе јадра или со помош на графички процесори.
-
Проширување на доменот на примена на точниот електромагнетен модел преку:
– воведување математички егзактен модел за изолирани спроводници како кабли, изолирани цевководи итн.;
– воведување на различни облици на импулсна побуда, како и облици на побуда кои одговараат на транзиентни и нарушувања во ЕЕС;
Од спроведените истражувања во рамки на научно-истражувачкиот проект прозилегоа следните резултати:
-
Со примена на методи за оптимизација и поефикасни мнумерички методи постигнато е намалување на потребата од мемориски ресурси и поголема пресметковна ефикасност на моделот. Во зависност од анализираниот проблем можно е намалување на пресметковното време и до неколку стотици пати во однос на директното нумеричко решавање на интегралните равенки кои се во јадрото на електромагнетниот модел, а без притоа да се воведе значајна грешка во резултатите.
-
Развиена е алатка за за брза припрема на влезни податоци за обемни параметарски анализи и едновремено дистрибуирано извршување на анализите на повеќе компјутери. Со примена на оваа алатка, времетраењето на припрема влезните податоци и обработка на добиените резулати беше значително скратено, односно сведено од неколку денови во неколку минути. Обемни параметарски анализи беа вршени едновремено на повеќе од 90 процесори со високи перформанси, со што пресметки кои вообичаено на 1 компјутер би траеле повеќе недели, беа ефикасно извршувани во период пократок од 24 часа.
-
Изработен е поедноставен код за анализа на заземјувачи на ниски фреквенции, кој се извршува на графички процесор. Ова истражување помогна да се утврдат насоки кон за паралелизација на значително посложениот електромагнетен модел.
-
Постигнато е проширување на доменот на примена на електромагнетниот модел преку воведување на точен модел за изолирани спроводници како кабли, изолирани цевководи, итн., со различни електрични и магнетни карактеристики. Ова проширување на доменот на примена придонесе кон нови полиња на истражување и публикување на добиените резултати, како и кон зголемена примена во практични студии на електромагнетни влијанија кај енергетски системи.
-
Зголемената пресметковна ефикасност и проширени можности за примена овозможија примена на моделот во решавање на практични проблеми поврзани со електромагнетни влијанија кај големи системи, како и зајакнување и проширување на воспоставената соработка со компании од енергетскиот сектор што беше една од позначајните цели на проектот. Во рамки на времетраењето на проектот, со примена на унаредениот електромагнетен модел беа изработени 4 стручни трудови/елаборати кои се однесуваат на анализа на електромагнетни влијанија кај енергетски системи.
-
Во истражувачкиот тим беа вклучени 2 млади истражувачи, а кон истражувањата се придружија и други надворешни истражувачи меѓу кои и студент на магистерски студии, чија истражувачка работа резултираше со публикување резултати во труд на меѓународна конференција. Со тоа е постигната уште една важна цел на проектот, воведување на млади истражувачи во актуелни области на научно истражување, но и проширување и зголемување на соработката со истражувачки групи од други сродни области на истражување.
-
Од резултатите од проектот произлегоа шест публикации, од кои три се публикувани во меѓународни списанија со фактор на влијание:
[1] L. Grcev, B. Markovski, M. Todorovski, “General Formulas for Lightning Impulse Impedance of Horizontal and Vertical Grounding Electrodes”, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 36, No. 4, pp. 2245-2248, Aug. 2021. (IF 4.285 )
[2] L. Grcev, B. Markovski, M. Todorovski, “Lightning Performance of Multiple Horizontal, Vertical and Inclined Grounding Electrodes”, IEEE Transactions on Power Delivery (Early Access), DOI: 10.1109/TPWRD.2021.3137361, Dec. 2021. (IF 4.285 )
[3] B. Glushica, B. Markovski, A. Kuhar, V. Arnautovski-Toseva, “Assessment of Electric and Magnetic Field Exposure Near Overhead Transmission Lines Using 2D Finite Elements Method”, The 8th International Symposium on Applied Electromagnetics – SAEM’2022, Struga, Macedonia, 26-29 June 2022.
[4] B. Markovski, L. Grcev, V. Gjorgievski, B. Velkovski, M. Markovska Dimitrovska, “Electromagnetic Coupling of Overhead High Voltage Transmission Lines to Pipelines in Multilayer Soil: Parametric Analysis”, The 8th International Symposium on Applied Electromagnetics – SAEM’2022, Struga, Macedonia, 26-29 June 2022.
[5] B. Velkovski, B. Markovski, V. Gjorgievski, M. Markovska, L. Grcev, “Improving the Efficiency of Grounding System Analysis Using GPU Parallelization”, Conference Proceedings of XV International Conference ETAI 2021, pp. 218-222, 23-24.09.2021, Online Conference.
[6] L. Grcev, B. Markovski, M. Todorovski, “Lightning Efficient Counterpoise Configurations for Transmission Line Grounding”, IEEE PES Transactions on Power Delivery (Early Access), DOI: 10.1109/TPWRD.2022.3200579, Aug. 2022. (IF 4.285)
Во реализација на проектот беше вклучен истражувачки тим во следниот состав:
