Моделирование возникновения резонансных режимов в электротехнических системах угольных шахт
Л.А. Плащанский1, С.Н. Решетняк1, 2, М.Ю. Решетняк1, Ю.Л. Жуковский3, С.С. Грачева1
1 Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
2 Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация
3 Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Горная Промышленность №4S/ 2026 стр. 127-133
Резюме: В статье представлены результаты исследования возможности возникновения резонансных режимов в электротехнических системах угольных шахт. Исследование проведено с использованием метода имитационного моделирования в программном продукте Matlab. Разработана имитационная модель в электротехнической системе угольной шахты с возможностью подключения блока статических конденсаторов и антирезонансного дросселя. Установлена возможность возникновения резонансов токов и напряжения на номерах гармоник, соответствующих 6-пульсным преобразовательным устройствам. В результате проведенного исследования установлены зависимости суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения и тока при фиксированных значениях индуктивности антирезонансного дросселя, а также выполнена оценка возможности возникновения резонансных режимов в электротехнической системе с линейной и нелинейной нагрузкой при наличии в ее составе батареи статических конденсаторов. Полученные результаты позволят повысить устойчивость электротехнической системы угольной шахты.
Ключевые слова: угольная шахта, система электроснабжения, электротехническая система, высшие гармонические составляющие, резонансные режимы, батарея статических конденсаторов, антирезонансный дроссель
Для цитирования: Плащанский Л.А., Решетняк С.Н., Решетняк М.Ю., Жуковский Ю.Л., Грачева С.С. Моделирование возникновения резонансных режимов в электротехнических системах угольных шахт. Горная промышленность. 2026;(4S):127–133. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2026-4S-127-133
Информация о статье
Поступила в редакцию: 03.06.2026
Поступила после рецензирования: 29.07.2026
Принята к публикации: 03.08.2026
Информация об авторах
Плащанский Леонид Александрович – кандидат технических наук, профессор кафедры энергетики и энергоэффективности горной промышленности, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
Решетняк Сергей Николаевич – доктор технических наук, профессор кафедры энергетики и энергоэффективности горной промышленности, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация; старший научный сотрудник лаборатории геотехнологических рисков при освоении газоносных угольных и рудных месторождений, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-6982-5583; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Решетняк Мария Юрьевна – кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры энергетики и энергоэффективности горной промышленности, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
Жуковский Юрий Леонидович – доктор технических наук, заведующий кафедрой электроэнергетики и электромеханики, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, https://orcid.org/0000-0003-0312-0019
Грачева Софья Сергеевна – студент кафедры горного оборудования, транспорта и машиностроения, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
Список литературы
1. Reshetnyak S.N., Zotov V.V., Kuziev D.A., Kozlova O.Yu. Enhancing performance efficiency of electric consumers within surface infrastructure of coal mines. Eurasian Mining. 2025;(1):100–104. https://doi.org/10.17580/em.2025.01.20
2. Решетняк С.Н., Решетняк М.Ю., Сапаров Р.Б., Искандяров Н.А., Кузиев Д.А. Повышение эффективности функционирования электротехнических систем угольных шахт. Уголь. 2026;(3):111–115. Режим доступа: https://ugolinfo.ru/index.php?article=202603111 (дата обращения: 27.03.2026).
3. Рубан А.Д., Артемьев В.Б., Забурдяев В.С., Забурдяев Г.С., Руденко Ю.Ф. Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах. М.: ИПКОН РАН; 2009. 395 с.
4. Babaei Z., Samet H., Serikov V.A. New power balance equations for modelling electric arc furnace. IET Generation, Transmission and Distribution. 2025;19(1):e70116. https://doi.org/10.1049/gtd2.70116
5. Zhang Z., Serikov V. Modeling of non-sinusoidal modes of operation of the power supply system at resonance. E3S Web of Conferences. 2023;470:01032. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202347001032
6. Abramovich B.N., Sychev Yu.A., Zimin R.Yu. Hybrid harmonic compensation device adapted for variable speed drive system. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017;87(3):032002. https://doi.org/10.1088/1755-1315/87/3/032002
7. Abramovich B.N., Sychev Yu.A. Shunt active correction system analysis in conditions of industrial enterprises networks. International Journal of Applied Engineering Research. 2016;11(4):2640–2645.
8. Samet H., Sadeghi R., Ghanbari T. Time-varying frequency model for electric arc furnaces. IET Generation, Transmission & Distribution. 2022;16(6):1122–1138. https://doi.org/10.1049/gtd2.12355
9. Yanchenko S., Kulikov A., Tsyruk S. Modeling harmonic amplification effects of modern household devices. Electric Power Systems Research. 2018;163:28–37. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2018.05.021
10. Bulycheva E.A., Yanchenko S.A. Real-time harmonic identification under varying grid conditions. Serbian Journal of Electrical Engineering. 2021;18(1):29–48. https://doi.org/10.2298/SJEE2101029B
11. Tien D.L., Trung T.V., Anh S.D., Babyr N.V. Ground pressure and methods to enhance roof stability in mechanized coal mining. International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2026;39(4):862–869. https://doi.org/10.5829/ije.2026.39.04a.05
12. Phuc L.Q., Linh N.K., Babyr N.V., Thang N.V. Stress environment and roof support needs for roadways ahead of the coal face: Case study from Ha Lam coal mine. Geology and Geophysics of Russian South. 2025;15(4):270–284. https://doi.org/10.46698/o0885-5581-1938-j
13. Zhilin E.V., Prasol D.A., Savvin N.Yu. Optimization of the structure of filter-compensating devices in networks with powerful non-linear power consumers based on fuzzy logic. International Journal of Electrical and Computer Engineering. 2022;12(6):5730–5737. https://doi.org/10.11591/ijece.v12i6.pp5730-5737
14. 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;1066:012019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1066/1/012019
15. Клюев Р.В. Разработки методики расчета качаний в электрической системе. Устойчивое развитие горных территорий. 2024;16(3):1205–1213. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2024-16-3-1205-1213
16. Клюев Р.В. Разработка методики планирования эксперимента для исследования параметров мельниц горно-обогатительного комбината. Горная промышленность. 2024;(5S):105–109. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5S-105-109
17. Карпенко С.М., Карпенко Н.В., Безгинов Г.Ю. Прогнозирование электропотребления на горнопромышленных предприятиях с использованием статистических методов. Горная промышленность. 2022;(1):82–88. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-1-82-88
18. Petrochenkov A.B., Mishurinskikh S.V. Development of a method for optimizing power consumption of an electric driven centrifugal pump. In: 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), St. Petersburg, Moscow, 26–29 January 2021. IEEE; 2021, pp. 1520–1524. https://doi.org/10.1109/lConRus51938.2021.9396730
19. Cheremushkina M.S., Poddubniy D.A. Reducing the risk of fires in conveyor transport. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017;50:012043. https://doi.org/10.1088/1755-1315/50/1/012043
20. Lyakhomskii A., Petrochenkov A., Romodin A., Perfil’eva E., Mishurinskikh S., Kokorev A. et al. Assessment of the harmonics influence on the power consumption of an electric submersible pump installation. Energies. 2022;15(7):2409. https://doi.org/10.3390/en15072409
21. Morenov V., Buslaev G., Leusheva E., Lavrik A., Alikhanov N., Parsaei R. Assessing possibility of carbon dioxide injection into formations of oil and gas fields for geothermal energy production: a case study. International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2025;38(11):2486–2492. https://doi.org/10.5829/ije.2025.38.11b.01
22. Charafeddine K., Tsyruk S., Matiunina Yu. Integration on the consumer side to improve energy efficiency and power system reliability. In: 2025 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), Magnitogorsk, 25–28 September 2025. IEEE; 2025, pp. 101–106. https://doi.org/10.1109/UralCon67204.2025.11206628
23. Соснина Е.Н., Асабин А.А., Бедретдинов Р.Ш., Крюков Е.В., Гусев Д.А. Тиристорное вольтодобавочное устройство для снижения колебаний напряжения в системах электроснабжения горно-рудных предприятий. Записки Горного института. 2025;272:159–170. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16450 (дата обращения: 25.03.2026).
24. Nazarychev A., Tereshchenko I. Power quality disturbances and operating regimes as determinants of reliability and technical condition of industrial electrical equipment: a comprehensive review. Energies. 2026;19(11):2685. https://doi.org/10.3390/en19112685
25. 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;19(6):1584. https://doi.org/10.3390/en19061584
26. 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;6(10):510. https://doi.org/10.1007/s42452-024-06199-0
27. Avdeev B., Vyngra A., Chernyi S. Improving the electricity quality by means of a single-phase solid-state transformer. Designs. 2020;4(3):35. https://doi.org/10.3390/designs4030035
28. Muratbakeev E., Kozhubaev Y., Novak D., Kuzmenko E., Yao Y. Research of control systems and predictive diagnostics of electric motors. Symmetry. 2025;17(5):751. https://doi.org/10.3390/sym17050751
29. Петров В.Л., Кузнецов Н.М. Энергетический комплекс добывающей отрасли Ямало-Ненецкого автономного округа. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025;(11):166–181. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2025_11_0_166
30. Фазылов И.Р., Гендлер С.Г., Прохорова Е.А. Особенности тепловых расчетов горных выработок в условиях искусственных температурных аномалий. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2026;(2):86–100. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2026/2/Фазылов_86-100.pdf (дата обращения: 25.03.2026).
31. Ляхомский А.В., Перфильева Е.Н., Кутепов А.Г. Анализ деятельности организаций угольной отрасли по обеспечению повышения энергоэффективности. Уголь. 2021;(4):32–36. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2021-4-32-36
32. Коржев А.А., Маларев В.И., Минакова Т.Е. Исследование схем измерительных автогенераторов для контроля влажности жидких нефтепродуктов диэлькометрическим методом. Горный журнал. 2025;(9):58–62. https://doi.org/10.17580/gzh.2025.09.07
33. Подаревский Р.Д., Меркулов М.В., Кормес А.А., Адамова Л.С. Повышение энергоэффективности горного производства в условиях севера за счет теплоэнергетических комплексов с утилизацией вторичных энергоресурсов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2026;(6):145–158. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2026/6/06_2026_145-158.pdf (дата обращения: 25.03.2026).
34. Дмитриева В.В., Аринич А.Э., Кравченко В.А., Сизин П.Е. Виртуальный стенд релейной защиты и автоматики систем электроснабжения и электроустановок. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2026;(5):95–109. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2026/5/05_2026_95-109.pdf (дата обращения: 25.03.2026).
35. 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):79–86. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2024-3-79-86
36. Rao K.V.G., Kumar M.K. The harmonic reduction techniques in shunt active power filter when integrated with nonconventional energy sources. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. 2022;25(3):1236–1245. https://doi.org/10.11591/ijeecs.v25.i3.pp1236-1245
