А.А. Яркина1, Р.Н. Хамитов2
1 Омский государственный технический университет (г. Омск, Россия)
2 Тюменский индустриальный университет (г. Тюмень, Россия)
1ayarkina83@mail.ru, 2apple_27@mail.ru

Постановка проблемы. Задача сохранения и поддержания требуемого уровня добычи и экспорта природного газа с учетом изменения направленности потоков на Восток ставит перед отраслью новые вызовы. Необходимо вводить в эксплуатацию новые месторождения, а на действующих месторождениях интегрировать современные технологии, позволяющие увеличить интенсификацию газодобычи. Указанные тенденции оказали влияние и на инфраструктурные системы месторождений, в том числе на систему электроснабжения. Рост потребления электрической энергии превысил все начальные проектные значения и вызвал затруднения в части дальнейшего развития газовых месторождений Западной Сибири. На данный момент проектирование системы электроснабжения рассматривается в статическом состоянии, параметры принимаются исходя из первого этапа разработки месторождения – этапа опытной промышленной эксплуатации (ОПЭ). Такое решение не может быть удовлетворительным, потому что накопленный опыт эксплуатации систем электроснабжения газовых месторождений показывает, что оптимальное решение, найденное для какого-то определенного периода, нарушается при переходе на следующий этап цикла месторождения по причине изменения потребления электрической энергии ввиду трансформации технологии добычи газа (рост нагрузки). В настоящее время для оптимизации энергозатрат появилось новое техническое средство – искусственный интеллект. Соответственно, стала возможной и постановка новых задач. Учитывая то, что изменения состояния системы электроснабжения газового месторождения вследствие изменения уровня потребления электрической энергии влечет за собой нарушение условий оптимизации режима работы этой системы, возникает новая задача динамического проектирования.

Цель. Создать математический инструмент для машинного обучения искусственного интеллекта – модели распреде­лительной сети «двойная сквозная магистраль» газовых месторождений, состоящей из двух одноцепных опор воздушных линий (ВЛ) электропередачи.

Результаты. С использованием теории планирования эксперимента построена линейная модель распределительной сети газовых месторождений – двойная сквозная магистраль, которая конструктивно выполнена из двух одноцепных ВЛ. Отмечено, что линейная модель распределительной сети состоит из восьми уравнений регрессии и описана четырьмя факторами: количество кустов газовых скважин (КГС), длина трасс ВЛ, коэффициент прироста нагрузки, коэффициент распределения нагрузки по линии электропередачи. Установлено, что отличительными особенностями полученной линейной модели являются ее применимость для сетей первой и второй категории электроснабжения потребителей, расширение диапазона изменения трех факторов, а именно: увеличены количество КГС с 16 до 20, длина трассы ВЛ с 20 км до 40 км и коэффициент прироста нагрузки с 10 до 25. Показано, что расширенный диапазон изменения факторов позволил применить модель к месторождениям Крайнего Севера и северо-восточной части Евразии (Республика Саха (Якутия)). Также расширение диапазона изменения факторов позволило осуществлять выбор напряжения для учета всего жизненного цикла месторождения, в том числе для периода бурения эксплуатационных скважин. С помощью семи уравнений регрессии приближенно рассчитаны суммарные дисконтированные затраты распределительной сети, состоящей из двух одноцепных опор ВЛ, для стандартных классов напряжения (от 3 до 220 кВ). Восьмое уравнение регрессии – расчет оптимального класса напряжения построено с применением метода Лагранжа по трем точкам. В качестве примера в работе проанализирована распределительная сеть Верхневилючанского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ), а также рекомендован класс напряжения 20 кВ.

Практическая значимость. Проведенные расчеты показали, что оптимально выбранный класс напряжения на этапе проектирования позволяет сэкономить нефтегазовым компаниям до 41 % суммарных дисконтированных затрат. Разработанная линейная модель может быть рекомендована для применения в проектных институтах, а также при формировании концептуального предпроектного исследования систем электроснабжения газовых месторождений.

Яркина А.А., Хамитов Р.Н. Выбор рационального напряжения для схемы распределительной сети — двойная сквозная магистраль, состоящая из двух одноцепных опор воздушных линий э лектропередачи // Нелинейный мир. 2026. Т. 24. № 1. С. 5–22. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700970-202601-01

1. Федеральная таможенная служба [Эл ектронный ресурс]. URL: https: //customs.gov.ru/statistic/eksport-rossiivazhnejshix-tovarov (дата обращения:10.11.2025).
2. Богачков И.М. Оптимизация системы внешнего эл ектроснабжения путем выбора прог рессивного класса напряжения с учетом всего жизненного цикла газового месторождения // Известия Транссиба. 2020. № 2 (42). С. 114–130.
3. Полосков С. Накопители электроэнергии для буровых установок [Электронный р есурс]. URL: https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/7676/?ysclid=mhpwrdv1o4953527238 (дата обращения:10.11.2025).
4. Богачков И.М., Хамитов Р.Н. Алгоритм выбора оптимального кла сса напряжения системы электро снабжения газовых месторождений с учетом всего жизненного цикла // Проблемы машиноведения. Материалы V Междунар. науч.техн. конф. Омск. 2021. С. 158– 1 6
5. Выбор рационального напряжения для схемы распределительной сети – двойная сквозная… (5–22 с.) Нелинейный мир, т. 24, № 1, 2026 20
6. Богачков И.М., Хамитов Р.Н., Фрайштетер В.П. Оценка динамики электрических нагрузок газовых месторождений Западной Сибири с учетом жиз ненного цикла месторождения // Современные проблемы машиностроения: материалы XIII Междунар. науч.-практ. конф., 26–30 октября 2020 г., Томск. Томск. 2020. С. 71–72.
7. Богачков И.М., Хамитов Р.Н., Валиев М.К. Пути выбора оптимального класса напряжения системы электроснабжения газовых месторождений // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 4 (49). С. 35–41.
8. Арно О.Б., Ефимов А.Н., Лагунов О.В., Кадыров Т.Ф. Особенности работы газоперекачивающих агрегатов ДКС в условиях низкого входного давления // Газотурбинные технологии. 2015. № 4 (131). С. 2–4.
9. Арно О.Б. Технико-технологические решения и инновации на разных стадиях жизненного цикла месторождений Ямбурга // Научный журнал Российского газетного общества. 2015. № 2–3. С. 7–14.
10. Барышев П.Ф., Рожнов А.В., Губин А.Н., Лобанов И.А. Обоснование информационно-аналитической системы в развитии методов и моделей согласо вания иерархических решений // Д инамика сложных систем – XXI век. 2014. Т. 8. № 3. С. 43–52. 1
11. Неклюдова П.А. Выбор номинального напряжения электрической сети // Теория и п рактика современной науки. 2017. № 2. С. 424–428. 1
12. Кощук Г.А., Косарев Б.А., Федоров В.К. Выбор оптимального напряжения и сточника энергии для системы эл ектроснабжения с распределенной генерацией // Омский научный вестник. 2018. № 6 (162). C. 115–118. 1
13. Вахнина В.В., Черненко А.Н. Проектирование систем электроснабжения [Электронный ресурс]: электронное учебнометодическое пособие. Тольятти: Тольятинский гос. ун-т. 2016. URL: https://dspace.tltsu.ru/jspui/bitstream/123456789/ 2976/1/Vahnina%20Chernenko_EUMI_Z.pdf 1
14. Ершов А.М. Системы электроснабжения: курс лекций. Ч 4: Электроснабжение п ромышленных предприятий и городов. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ. 2020. 324 с. 1
15. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: учебник для вузов по специальности «Электроснабжение пром ышленных предприятий, городов и сельского хозяйства». М.: Энергоатомиздат. 1984. 472 с. 15. СТО Газпром 2-6.2-1028-2 0 1
16. Категорийность электроприемников п ромышленных объектов ПАО «Газпром»: стандарт организации: издание оф ициальное: утвержден и введен в действие Распоряжением ПАО «Газпром» № 366 от 1 февраля 2016 г.: взамен СТО Газпром 2-6.2-149-2007. М. 2015. 65 с. 1
17. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при по иске оптимальных условий. М.: Наука. 1976. 139 c. 1
18. Методические рекомендации по о ценке эффективности инвестиционны х проектов (вторая ре дакция) (утв. Министерством экономики РФ, Министе рством финансов РФ, Государствен ным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике от 21.06.1999 № ВК 477) [Электрон ный ресурс]. URL: http s://www.consultant.ru/ law/podborki/ocenka_jeffektivnosti_investicionnyh_proektov/ (дата обращения: 10.11.2025). 1
19. Богачков И.М. Поддержка принятия решения при выборе рационального напряжения системы электроснабжения газового месторождения с учетом ег о жизненного цикла: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Омский государственный технический университет. Омск. 2020. 1
20. Bogachkov I.M., Khamitov R.N. Load distribution factor along the powertransmission lines as afactor in choosingavoltage class. Journal of Physics: Conference Series. 1
21. Ser. “XIV Int ernational Scientific and Technical Conference “Applied Mechanics and Systems Dynamics”. AMSD 2020". 2021. P. 012042. 2
22. Богачков И.М., Хамитов Р.Н. Коэффициент распределения нагрузки по линии электропередачи, ка к фактор выбора класса напряжения // Динамика сис тем, механизмов и машин: матер иалы XIV Междунар. IEEE науч.-техн. конф., 10–12 ноября 2020 г., Омск. Омск: Изд-во ОмГТУ. 2020. Т. 81. № 3. С. 30–36. 2
23. Правила устройства электроустановок: все действующие разделы ПУ Э-6 и ПУЭ-7. 9-й выпуск. Новосибирск: Сибирское университетское издательство. 2008. 854 с. 22. ГОСТ 32144-2 0 1
24. Нормы качества эле ктрической энергии в системах электроснабжения общего назначения: национальный стандарт Российской Фе дерации: издание официальное: ут вержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июля 2013 г. № 400-ст: введен впервые: дата введения 2014-07-01. М.: Стандартинформ. 2014. 16 с. 2
25. Программа для расчета потери напряжения в сети 6–35 кВ: № 2018612204 / И.М. Богачков. 2018. 2
26. Программа для расчета дисконтированных затрат системы внешнего электроснабжения промышленных предприятий (ПРАДИЗ): № 2020617970 / И.М. Богачков. 2020. 2
27. Алиев И.Н., Копылов И.С. Применение метода множителей Лаг ранжа к вычислению магнитного поля постоянного тока // Динамика сложных систем – XXI век. 2015. Т. 9. № 4. C. 3–10.