probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2021-23-5-184-194probener-1994Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИКАELECTRICAL ENGINEERINGИсследование режимов работы изолированной системы электроснабжения с управляемыми установками распределенной генерации, накопителями электроэнергии и двигательной нагрузкойThe study of the isolated power supply system operation with controlled distributed generation plants, energy storage units and drive loadhttps://orcid.org/0000-0002-3716-5357БулатовЮ. Н.BulatovYu. N.

Булатов Юрий Николаевич – канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой энергетики

г. Братск

Yuri N. Bulatov – Department of Energy

Bratsk

bulatovyura@yandex.ruКрюковА. В.KryukovA. V.

Крюков Андрей Васильевич – д-р. техн. наук, профессор кафедры электроэнергетики транспорта; профессор кафедры электроснабжения и электротехники

г. Иркутск

Andrey V. Kryukov

Irkutsk

СусловК. В.SuslovK. V.

Суслов Константин Витальевич – д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой электроснабжения и электротехники

г. Иркутск

Konstantin V. Suslov – Department of Power Supply and Electrical Engineering

Irkutsk

Братский государственный университетРоссияBratsk State UniversityRussian FederationИркутский национальный исследовательский технический университет; Иркутский государственный университет путей сообщенияРоссияIrkutsk State Transport University; Irkutsk National Research Technical UniversityRussian FederationИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation202109012022235184194Copyright © Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Суслов К.В., 20222022Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Суслов К.В.Bulatov Y.N., Kryukov A.V., Suslov K.V.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/1994ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Исследование режимов работы изолированной системы электроснабжения с управляемыми установками распределенной генерации, накопителями электроэнергии и двигательной нагрузкой. Определение влияния предлагаемого прогностического регулятора установки распределенной генерации на параметры регулирования и показатели качества процесса управления при различных режимах работы изолированной системы электроснабжения.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Исследования проводились на компьютерной модели изолированной системы электроснабжения с турбогенераторной установкой, ветрогенератором и накопителем электроэнергии большой мощности, для которых использовались нечеткая система управления и прогностический регулятор. Моделирование выполнялось в системе MATLAB с применением пакетов Simulink и SimPowerSystems.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье приведено описание компьютерной модели изолированной системы электроснабжения, а также структурная схема предлагаемого автопрогностического регулятора скорости. Результаты моделирования показали, что совместное применение накопителя электроэнергии и автопрогностического регулятора скорости ротора генератора позволяет обеспечить устойчивость и живучесть изолированной системы электроснабжения, повышая ее демпферные свойства. Использование нечеткой системы управления углом поворота лопастей ветрогенерирующей установки позволило обеспечить стабильную работу ветроэлектростанции во всех рассмотренных режимах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Автопрогностический регулятор скорости, не требующий специальной настройки, и накопитель электроэнергии обеспечивают высокие показатели качества управления в нормальных и аварийных режимах. Целесообразно проведение дальнейших исследований по согласованию действий системы управления накопителя электроэнергии и автопрогностического регулятора скорости.

THE PURPOSE

THE PURPOSE. Investigation of the operating modes of an isolated power supply system with controlled distributed generation plants, energy storage units and a drive load. Determination of the influence of the proposed prognostic controller of a distributed generation plant on the control parameters and quality indicators of the control process under various operating modes of an isolated power supply system.

METHODS

METHODS. The studies were carried out on a computer model of an isolated power supply system of an industrial enterprise with a turbine generator plant, a wind generator plant and a high-power electric storage unit, for which a fuzzy control system and a prognostic controller were used. The simulation was performed in MATLAB using Simulink and SimPowerSystems packages.

RESULTS

RESULTS. The article describes a computer model of an isolated power supply system, as well as a structural diagram of the proposed autoprognostic speed controller. The simulation results showed that the combined use of an energy storage unit and an auto-prognostic generator rotor speed controller makes it possible to ensure the stability and survivability of an isolated power supply system, increasing its damping properties. The use of a fuzzy control system of a wind-generating plant made it possible to ensure its stable operation in all considered modes.

CONCLUSION

CONCLUSION. The auto-prognostic speed controller, which does not require special settings, and the energy storage unit provide high quality control indicators in normal and emergency modes. It is advisable to conduct further studies to coordinate the actions of the control system of the electric energy storage unit and the auto-prognostic speed controller of the distributed generation plant.

изолированные системы электроснабженияустановки распределенной генерациинакопители электроэнергиипрогностические регуляторымоделированиеisolated power supply systemsdistributed generation plantsenergy storage unitsprognostic controllersmodelingИсследования выполнены при финансовой поддержке по гранту государственного задания Министерства науки и высшего образования Росси йской Федерации (проект № FZZS-2020-0039)The research was carried out with financial support from a grant from the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of Russian Federation (project No. FZZS-2020-0039)ReferencesLombardi P., Styczynski Z.A., Sokolnikova T. and Suslov K. Use of energy storage in isolated micro grids. Power Systems Computation Conference (PSCC), 2014. pp. 1-6.Lombardi P, Styczynski ZA, Sokolnikova T. and Suslov K. Use of energy storage in isolated micro grids. Power Systems Computation Conference (PSCC), 2014. pp. 1-6.Федотов А.И., Федотов Е.А., Абдуллазянов А.Ф. Использование электрохимических накопителей энергии в системах автономного электроснабжения для снижения расхода топлива энергоустановок. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(1):3-17. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-1-3-17.Fedotov AI, Fedotov EA, Abdullazyanov AF. Use of electrochemical energy storage systems in autonomous power supply systems to reduce fuel consumption of power installations. Power engineering: research, equipment, technology. 2021;23(1):3-17. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-1-3-17.Motalleb M., Reihani E., Ghorbani R. Optimal placement and sizing of the storage supporting transmission and distribution networks // Renewable Energy, Elsevier. 2016. V. 94. pp.651-659. doi: 10.1016/j.renene.2016.03.101Motalleb M, Reihani E, Ghorbani R. Optimal placement and sizing of the storage supporting transmission and distribution networks. Renewable Energy, Elsevier. 2016;94:651-659. doi: 10.1016/j.renene.2016.03.101Martínez Ceseña E.A., Capuder T., Mancarella P. Flexible distributed multienergy generation system expansion planning under uncertainty // IEEE Transaction on Smart Grid. 2016. V. 7. pp. 348-357.Martínez Ceseña EA, Capuder T, Mancarella P. Flexible distributed multienergy generation system expansion planning under uncertainty. IEEE Transaction on Smart Grid. 2016;7:348-357.Мышкина Л.С. Малая генерация - средство повышения живучести энергосистемы. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2017. Т. 19(1-2). С.23-30. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2017-19-1-2-23-30.Myshkina LS. Distributed generation is a means of increasing power system survivability. Power engineering: research, equipment, technology. 2017;19(1-2):23-30. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2017-19-1-2-23-30.Voropai NI., Stychinsky ZA. Renewable energy sources: theoretical foundations, technologies, technical characteristics, economics, Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2010, 223 p.Voropai NI, Stychinsky ZA. Renewable energy sources: theoretical foundations, technologies, technical characteristics, economics, Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2010, 223 p.Четошникова Л.М., Смоленцев Н.И., Четошников С.А., и др. Автономные системы электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии и умной сетью. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2018. Т. 20(5-6):3-12. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-5-6-3-10.Chetoshnikova LM, Smolentsev NI, Chetoshnikov SA, et al. Autonomous power supply systems with renewable sources of energy and smart grid. Power engineering: research, equipment, technology. 2018;20(5-6):3-12. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-5-6-3-10.Hamidi R.J., Livani H., Hosseinian S.H., et al. Distributed Cooperative Control System for Smart Microgrids // Electric Power System Research. 2016. V. 130. pp. 241-250.Hamidi RJ, Livani H, Hosseinian SH., Gharehpetian G.B. Distributed Cooperative Control System for Smart Microgrids. Electric Power System Research. 2016;130:241-250.Wang R., Wang P., Xiao G. Intelligent Microgrid Management and EV Control Under Uncertainties in Smart Grid. Springer. 2018. 218 p.Wang R, Wang P, Xiao G. Intelligent Microgrid Management and EV Control Under Uncertainties in Smart Grid. Springer. 2018. 218 p.Foruzan E., Algrain M.C., Asgarpoor S. Decentralized Controller Design for Microgrids in Islanded and Grid-Connected Modes, IEEE International Conference on Electro Information Technology. 2017.Foruzan E, Algrain MC, Asgarpoor S. Decentralized Controller Design for Microgrids in Islanded and Grid-Connected Modes. IEEE International Conference on Electro Information Technology, 2017.Shi J. et al. Hybrid energy storage system (HESS) optimization enabling very shortterm wind power generation scheduling based on output feature extraction // Applied Energy. 2019. V. 256. pp.1-10. doi: 10.1016/j.apenergy. 2019. 113915.Shi J. et al. Hybrid energy storage system (HESS) optimization enabling very shortterm wind power generation scheduling based on output feature extraction. Applied Energy. 2019;256:1-10. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.113915.Ding M., Wu J. A novel control strategy of hybrid energy storage system for wind power smoothing // Electric Power Components and Systems. 2017. V. 45. Issue 12. pp. 1265-1274. doi: 10.1080/15325008.2017.1346004.Ding M, Wu J. A novel control strategy of hybrid energy storage system for wind power smoothing. Electric Power Components and Systems. 2017;45(12):1265-1274. doi: 10.1080/15325008.2017.1346004.Voropai N.I., Etingov P.V. Two-Stage Adaptive Fuzzy PSS Application to Power Systems. Proc. of International Conference on Electrical Engineering ICEE'2001, July 22-26, Xi'an, China. 2001.V.1. pp. 314-318.Voropai NI, Etingov PV. Two-Stage Adaptive Fuzzy PSS Application to Power Systems. Proc. of International Conference on Electrical Engineering ICEE'2001, July 22-26, Xi'an, China. 2001;1:314-318.Bulatov Yu. et al. Fuzzy Controller of Rotation Angle of Blades of Horizontal-Axial Wind Power Generation Plant, Advances in Intelligent Systems and Computing. 2019. V. 983. pp. 105-115. doi: 10.1007/978-3-030-19868-8_88.Bulatov Yu. et al. Fuzzy Controller of Rotation Angle of Blades of Horizontal-Axial Wind Power Generation Plant. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2019;983:105-115. doi: 10.1007/978-3-030-19868-8_88.Bulatov Yu.N., Kryukov A.V. Neuro Fuzzy Control System for Distributed Generation Plants, Proceedings of the Vth International workshop «Critical infrastructures: Contingency management, Intelligent, Agent-based, Cloud computing and Cyber security» (IWCI 2018), Atlantis Press, Advances in Intelligent Systems Research. 2018. V. 15. pp.13-19.Bulatov YuN, Kryukov AV. Neuro Fuzzy Control System for Distributed Generation Plants, Proceedings of the Vth International workshop «Critical infrastructures: Contingency management, Intelligent, Agent-based, Cloud computing and Cyber security» (IWCI 2018), Atlantis Press. Advances in Intelligent Systems Research. 2018;158:13-19.Kryukov A.V., Kargapol’cev S.K., Bulatov Yu.N., et al. Intelligent control of the regulators adjustment of the distributed generation installation // Far East Journal of Electronics and Communications. 2017. V.17. No 5. pp. 1127-1140.Kryukov AV, Kargapol’cev SK, Bulatov YuN, et al. Intelligent control of the regulators adjustment of the distributed generation installation. Far East Journal of Electronics and Communications. 20173;17(5):1127-1140.Camacho E.F., Bordons C. Model Predictive Control. 2nd edition Springer. 2007. 405 p.Camacho EF, Bordons C. Model Predictive Control. 2nd edition Springer. 2007. 405 p.Пикина Г.А. Принцип управления по прогнозу и возможность настройки систем регулирования одним параметром // Новое в российской электроэнергетике. 2014. № 3. С. 5-13.Pikina G.A. Printsip upravleniya po prognozu i vozmozhnost' nastroiki sistem regulirovaniya odnim parametrom. Novoe v rossiiskoi elektroenergetike. 2014;3:5-13.Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Нгуен В.Х. Автопрогностический регулятор частоты вращения ротора генератора установки распределенной генерации // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. 2017. № 1 (66). С. 15-25.Bulatov YuN, Kryukov AV, Nguen VKh. Avtoprognosticheskii regulyator chastoty vrashcheniya rotora generatora ustanovki raspredelennoi generatsii. Nauchnyi vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2017;1 (66):15-25.Anderson P.M, Fouad A.A. Power System Control and Stability, Second Edition. IEEE Press. 2003. 688 p.Anderson PM, Fouad AA. Power System Control and Stability. Second Edition. IEEE Press, 2003. 688 p.

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