probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2021-23-3-34-46probener-1840Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИКАELECTRICAL ENGINEERINGПринципы управления конфигурацией электрической сети и задачи по их реализацииPrinciples of electrical grid configuration management and tasks of their implementationВиноградовА. В.VinogradovA. V.

Виноградов Александр Владимирович – кандидат технических наук, заведующий лабораторией электроснабжения и теплообеспечения

г. Москва

Aleksandr  V.  Vinogrado

Moscow

winaleksandr@gmail.comВиноградоваА. В.VinogradovaA. V.

Виноградова Алина Васильевна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории электроснабжения и теплообеспечения

г. Москва

Alina V. Vinogradova

Moscow

СейфуллинА. Ю.SeyfullinA. Yu.

Сейфуллин Анатолий Юрьевич – аспирант

г. Москва

Anatoliy Yu. Seyfullin

Moscow

БукреевА. В.BukreevA. V.

Букреев Алексей Валерьевич, младший научный сотрудник лаборатории электроснабжения и теплообеспечения

г. Москва

Alexey V. Bukreev

Moscow

БольшевВ. Е.BolshevV. E.

Большев Вадим Евгеньевич – кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории электроснабжения и теплообеспечения

г. Москва

Vadim E. Bolshev

Moscow

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation2021180720212333446Copyright © Виноградов А.В., Виноградова А.В., Сейфуллин А.Ю., Букреев А.В., Большев В.Е., 20212021Виноградов А.В., Виноградова А.В., Сейфуллин А.Ю., Букреев А.В., Большев В.Е.Vinogradov A.V., Vinogradova A.V., Seyfullin A.Y., Bukreev A.V., Bolshev V.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1840

ЦЕЛЬ. Рассмотреть и проанализировать определения понятий «конфигурация электрической сети», «управление конфигурацией электрической сети», «параметры конфигурации электрической сети». Обосновать необходимость управления конфигурацией электрических сетей, описать принципы и способы управления конфигурацией электрической сети. Продемонстрировать реализацию принципов управления конфигурацией электрической сети на примере электрической сети номинальным напряжением 0,4 кВ с применением авторских технических средств управления конфигурацией. МЕТОДЫ. На основе литературного обзора в ходе исследования  были  определены  формулировки  ключевых  понятий,  таких  как «конфигурация электрической сети», «управление конфигурацией электрической сети», «параметры конфигурации электрической сети». Показаны способы управления конфигурацией электрической сети. Рассмотрены предлагаемые авторами принципы управления конфигурацией электрической сети, к которым отнесены наблюдаемость, управляемость, сегментируемость, гибкость конфигурации электрической сети, интеллектуализация оборудования и интегрированность в экономику. Раскрыта сущность каждого из принципов управления и показаны эффекты от их внедрения. Эффекты внедрения принципов управления конфигурацией заключаются в уменьшении количества случаев перерывов электроснабжения и сокращении времени перерывов электроснабжения потребителей, несоответствия параметров качества поставляемой им электроэнергии, а также в повышении доступности электроэнергетической инфраструктуры. Приведено обоснование необходимости управления конфигурацией электрических сетей. В рамках проведённого исследования применялся метод системного анализа, методы сравнений и аналогий, экспертных оценок. РЕЗУЛЬТАТЫ. На примере схемы электроснабжения потребителей на напряжении 0,4 кВ проиллюстрирована реализация принципов управления конфигурацией электрических сетей с применением авторских технических средств – мультиконтактных коммутационных систем, вводно-учётно-распределительных устройств, интегрируемых в системы мониторинга параметров режимов работы электрических сетей и других устройств. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Реализация принципов управления конфигурацией электрических сетей позволяет повысить эффективность систем электроснабжения потребителей и при этом обуславливает необходимость разработки новых технических средств автоматизации и мониторинга параметров режимов работы электрических сетей.

THE PURPOSE. To consider and analyze the definitions of the concepts "configuration of the electrical grid", "control of the configuration of the electrical grid ", "parameters of the configuration of the electrical grid ". To justify the need to manage the configuration of electrical grid, describe the principles and methods of managing the configuration of the electrical grid. To demonstrate the implementation of the principles of managing the configuration of the electrical grid on the example of an electrical grid with a nominal voltage of 0.4 kV with the use of proprietary technical configuration management tools. METHODS. Based on the literature review, the study identified the wording of key concepts, such as" configuration of the electrical grid"," management of the electrical grid configuration", "parameters of the electrical grid configuration". Methods of managing the configuration of the electrical grid are shown. The principles of electrical grid configuration management proposed by the authors are considered, which include observability, manageability, segmentability, flexibility of the electrical grid configuration, equipment intellectualization, and integration into the economy. The essence of each of the management principles is revealed and the effects of their implementation are shown. The effects of implementing the configuration management principles are to reduce the number of power supply interruptions and reduce the time of power supply interruptions to consumers, mismatch the quality parameters of the electricity supplied to them, as well as to increase the availability of electricity infrastructure. The rationale for the need to manage the configuration of electrical grid is given. Within the framework of the conducted research, the method of system analysis, methods of comparisons and analogies, and expert assessments were used. RESULTS. On the example of the scheme of power supply to consumers at a voltage of 0.4 kV, the implementation of the principles of control of the configuration of electrical grid with the use of proprietary technical means – multi-contact switching systems, input-accounting-distribution devices integrated into the monitoring systems of the parameters of the operating modes of electrical grid and other devices is illustrated. CONCLUSION. The implementation of the principles of configuration management of electrical grid allows to increase the efficiency of power supply systems for consumers and at the same time causes the need to develop new technical means of automation and monitoring of parameters of operating modes of electrical grids.

электрические сети низкого напряженияконфигурация электрической сетиуправление конфигурацией электрической сетипринципы управления конфигурацией электрической сетиэффективность систем электроснабженияlow-voltage electrical gridselectrical grid configurationelectrical grid configuration managementprinciples of electrical grid configuration managementefficiency of power supply systemsReferencesВуколов В.Ю., Колесников А.А., Пнев, и др. Управление конфигурацией распределительных электрических сетей 6 Е.Р. 35 кВ // Электричество. 2019. №. С. 10-17.Vukolov VYu, Kolesnikov AA, Pnev ER, et al. Configuration management of distribution electric networks of 6-35 kV. E`lektrichestvo. 2019;2;2: 10-17.Виноградов А.В. Понятие и принципы управления конфигурацией интеллектуальных электрических сетей // Агротехника и энергообеспечение. 2020. №4 (29). С. 5–14Vinogradov AV. The concept and principles of managing the configuration of intelligent electrical networks. Agrotexnika i e`nergoobespechenie. 2020: 4 (29): 5-14.Afroz A., Vinay P., Biswarup D. Switch and recloser placement in distribution system considering uncertainties in loads, failure rates and repair rates // Electric Power Systems Research. 2016. V. 140. pp. 619–630.Afroz A, Vinay P, Biswarup D. Switch and recloser placement in distribution system considering uncertainties in loads, failure rates and repair rates. Electric Power Systems Research. 2016;140:619–630.Moradi A., Fotuhi-Firuzabad M., Rashidi-Nejad M. A reliability cost/worth approach to determine optimum switching placement in distribution systems (Conference Paper) // Proceedings of the IEEE/PES Power Engineering Society Transmission and Distribution Conference - Asia and Pacific; Dalian; China. 15-18 August 2005. Article number 1547169, pp. 1-5.Moradi A, Fotuhi-Firuzabad M, Rashidi-Nejad M. A reliability cost/worth approach to determine optimum switching placement in distribution systems (Conference Paper). Proceedings of the IEEE/PES Power Engineering Society Transmission and Distribution Conference - Asia and Pacific; Dalian; China; 15-18 August 2005; 1547169: 1-5.Popovic Z., Knezevic S., Brbaklic B. Optimal number, type and location of automation devices in distribution networks with distributed generation // International Conference & Exhibition on Electricity Distribution (CIRED) Workshop, Helsinki. 14-15 June 2016. pp. 1-4. doi: 10.1109/PTC.2015.7232280Popovic Z, Knezevic S, Brbaklic B. Optimal number, type and location of automation devices in distribution networks with distributed generation. International Conference & Exhibition on Electricity Distribution (CIRED) Workshop, Helsinki. 14-15 June 2016; pp. 1-4. doi: 10.1109/PTC.2015.7232280Moradi A., Fotuhi-Firuzabad M. Optimal Switch Placement in Distribution Systems Using Trinary Particle Swarm Optimization Algorithm // IEEE Transactions on Power Delivery. 2008. V. 23. N 1. pp. 271-279. doi: 10.1109/TPWRD.2007.905428.Moradi A, Fotuhi-Firuzabad M. Optimal Switch Placement in Distribution Systems Using Trinary Particle Swarm Optimization Algorithm. IEEE Transactions on Power Delivery. 2008;23(1):271-279. doi: 10.1109/TPWRD.2007.905428.Elsaiah S., Benidris M., Mitra J. Reliability improvement of power distribution system through feeder reconfiguration // 2014 International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), Durham, UK. 2014. pp. 1-6. doi: 10.1109/PMAPS.2014.6960676.Elsaiah S, Benidris M, Mitra J. Reliability improvement of power distribution system through feeder reconfiguration. 2014 International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), Durham, UK; 2014; pp. 1-6. doi: 10.1109/PMAPS.2014.6960676.Skala P., Detfich V., Spacek Z., et al. Some features of possible solutions of installing telecontrolled section switches and reclosers in the MV overhead network // 2009 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Calgary, Canada. 2009. pp. 1-7.Skala P, Detfich V, Spacek Z, et al. Some features of possible solutions of installing telecontrolled section switches and reclosers in the MV overhead network. 2009 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Calgary, Canada. 2009; pp. 1-7, doi: 10.1109/PES.2009.5275891.Amanullah B., Chakrabarti S., Singh S.N. Reconfiguring Power Distribution Systems using Probabilistic reliability models // IEEE transactions on power delivery. 2012. V. 27. N. 2. pp 918-925.Amanullah B, Chakrabarti S, Singh SN. Reconfiguring Power Distribution Systems using Probabilistic reliability models. Ieee transactions on power delivery. 2012; 27(2): 918-925.Silva de Assis L., Gonzalez J.F.V., et al. Optimal distribution of Remote-controlled Switches in Radial Distribution Systems // IEEE General Meeting of the Society of Energy and Power Engineering. 2012. V. 25. N. 3. pp. 1-8.Silva de Assis L., Gonzalez J.F.V, et al. Optimal distribution of Remote-controlled Switches in Radial Distribution Systems. IEEE General Meeting of the Society of Energy and Power Engineering. 2012;25(3): 1-8.Qin Q., Wu N.E. Recloser and sectionalizer placement for reliability improvement using discrete event simulation // 2014 IEEE PES General Meeting Conference & Exposition, National Harbor, MD, USA. 2014. pp. 1-5, doi: 10.1109/PESGM.2014.6938966.Qin Q, Wu NE. Recloser and sectionalizer placement for reliability improvement using discrete event simulation. 2014 IEEE PES General Meeting Conference & Exposition, National Harbor, MD, USA; 2014; pp. 1-5, doi: 10.1109/PESGM.2014.6938966.Chouhan S., Inan H. and Feliachi A. Optimal number and placement of automated sectionalizing switches for smart grid Distribution Automation // 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), Boston, MA, USA. 2016. pp. 1-5. doi: 10.1109/PESGM.2016.7741820.Chouhan S, Inan H and Feliachi A. Optimal number and placement of automated sectionalizing switches for smart grid Distribution Automation. 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), Boston, MA, USA. 2016. pp. 1-5. doi: 10.1109/PESGM.2016.7741820.Nosratabadi S., Hooshmandn R., Gholipour E.A comprehensive review on microgrid and virtual power plant concepts employed for distributed energy resources scheduling in power systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. V. 67. pp. 341–363. doi: 10.1016/j.rser.2016.09.025.Nosratabadi S, Hooshmandn R, Gholipour E. A comprehensive review on microgrid and virtual power plant concepts employed for distributed energy resources scheduling in power systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017; 67:341–363. doi: 10.1016/j.rser.2016.09.025.Moutis P., Hatziargyriou N.D. Decision Trees-Aided Active Power Reduction of a Virtual Power Plant for Power System Over-Frequency Mitigation // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2015. V. 11. N. 1. pp. 251-261. doi: 10.1109/TII.2014.2371631.Moutis P, Hatziargyriou ND. Decision Trees-Aided Active Power Reduction of a Virtual Power Plant for Power System Over-Frequency Mitigation. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2015; l(11): 251-261. doi: 10.1109/TII.2014.2371631.Zhang L., Gari N., Hmurcik L. Energy management in a microgrid with distributed energy resources // Energy Convers Management. 2014. V. 78. pp. 297–305.Zhang L, Gari N, Hmurcik L. Energy management in a microgrid with distributed energy resources. Energy Convers Management. 2014;78:297–305.Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A., et al. Analysis of the Power Supply Restoration Time after Failures in Power Transmission Lines // Energies. 2020. V. 13. N. 2736. pp. 1-18. doi:10.3390/en13112736Vinogradov A, Bolshev V, Vinogradova A, et al. Analysis of the Power Supply Restoration Time after Failures in Power Transmission Lines. Energies. 2020; 13(2736): 1-18. doi:10.3390/en13112736Vinogradov A., Vasiliev A., Bolshev V., et al. Time Factor for Determination of Power Supply System Efficiency of Rural Consumers // Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development. 2018. (pp. 394-420). doi:10.4018/978- 1-5225-3867-7.ch017.Vinogradov A, Vasiliev A, Bolshev V, et al. Time Factor for Determination of Power Supply System Efficiency of Rural Consumers.. Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development. 2018; pp. 394-420. doi:10.4018/978-1- 5225-3867-7.ch017.Виноградов А.В. Разработка принципов управления конфигурацией сельских электрических сетей и технических средств их реализации: диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве / Виноградов А.В. ФГБНУ ФНАЦ Вим. Москва. 2021. 527 с.Vinogradov AV. Development of principles for managing the configuration of rural electric grids and technical means for their implementation: dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.20.02-Electrical technologies and electrical equipment in agriculture. Moscow. 2021; 527 p.Виноградов А.В., Виноградова А.В., Псарёв А.И. Пункт секционирования до 1 кВ, совмещенный с пунктом учета электроэнергии и контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения. Патент №2736542 Российская Федерация, МПК Н02В 7/06 // Заявитель и патентообладатель ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. Заявка 2020111342, заявлено 19.03.2020; опубл.18.11.2020, Бюл. № 32.Vinogradov AV, Vinogradova AV, Psarev AI. The point of partitioning up to 1 kV, combined with the point of electricity metering and quality control of electricity, control of the amount and time of voltage disconnection. Patent No. 2736542 Russian Federation, IPC N02V 7/06. declared 19.03.2020; publ. 18. 11. 2020; Byul. No. 32.Виноградов А.В., Виноградова А.В., Псарёв А.И., et al. Методика выбора мест установки и количества универсальных секционирующих пунктов с функцией АВР в электрической сети 0,38 кВ по критерию обеспечения чувствительности защитных аппаратов // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2019. №3(57). С. 38-49.Vinogradov AV, Vinogradova AV, Psarev AI, et al. Methodology for selecting installation locations and the number of universal sectional points with the AVR function in the 0.38 kV electrical network according to the criterion for ensuring the sensitivity of protective devices. Vesti vy`sshix uchebny`x zavedenij Chernozem`ya. 2019;3(57): 38-49.Голиков И.О. Перспективы развития систем адаптивного автоматического регулирования напряжения // Инновации в сельском хозяйстве. 2019. №1(30). С. 15-22.Golikov O. Prospects for the development of adaptive automatic voltage regulation systems. Innovacii v sel`skom xozyajstve. 2019;1(30):15-22.Бородин М.В. Принцип корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества // Науковий вісник НУБіП України. Серія: Техніка та енергетика АПК. 2013. № 184-1. С. 165-171.Borodin MV. The principle of Correction of the cost of consumed electricity depending on its quality. Naukovij vіsnik NUBіP Ukraїni. Serіya: Texnіka ta energetika APK. 2013; 184- 1:165-171.Виноградов А.В., Большев В.Е., Виноградова А.В., др. Технико-экономические способы повышения эффективности систем электроснабжения сельских потребителей // Вестник аграрной науки Дона. 2019. № 3 (47). С. 59-67.Vinogradov AV, Bolshev VE., Vinogradova AV, et al. Technical and economic ways to improve the efficiency of power supply systems for rural consumers. Vestnik agrarnoj nauki Dona. 2019; 3 (47): 59-67.Виноградов А.В., Загинайлов В.И., Мамедов Т.А. Вводно-учетно- распределительное устройство потребителей как элемент систем электроснабжения с распределенной генерацией 0,4 кВ // Международный технико-экономический журнал. 2020. №6. С. 22-30.Vinogradov AV, Zaginaylov VI, Mamedov TA. Introductory accounting and distribution device of consumers as an element of power supply systems with distributed generation of 0.4 kV. Mezhdunarodny`j texniko-e`konomicheskij zhurnal. 2020; 6:22-30: 10.34286/1995-4646-2020-75-6.Vinogradov AV, Seyfullin AY. Analysis of the concepts of building power supply systems for rural consumers containing several sources of electricity. Vestnik NGIE`I. 2020; 2 (105): 32-44.Vinogradov AV, Seyfullin AY. Analysis of the concepts of building power supply systems for rural consumers containing several sources of electricity. Vestnik NGIE`I. 2020; 2 (105): 32-44.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.