probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2022-24-3-42-54probener-2206Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И КОМПЛЕКСЫENERGY SYSTEMS AND COMPLEXESВыбор схемных и технических решений для улучшения качества электроэнергии в адаптивных сетях с тягой переменного токаSelection of circuit and technical solutions for improvement the quality of electricity in adaptive networks with traction AC powerСавинаН. В.SavinaN. V.

Савина Наталья Викторовна – д-р. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой энергетики

Natalya V. Savina

nataly-savina@mail.ruЛисогурскийИ. А.LisogurskiyI. A.

Лисогурский Иван Александрович – аспирант

Ivan A. Lisogurskiy

ivan_2404@mail.ruЛисогурскаяЛ. Н.LisogurskayaL. N.

Лисогурская Лидия Николаевна – аспирант

Lydia N. Lisogurskaya

kalinichenko-lid@mail.ruАмурский государственный университетРоссияAmur State UniversityRussian Federation2022120620222434254Copyright © Савина Н.В., Лисогурский И.А., Лисогурская Л.Н., 20222022Савина Н.В., Лисогурский И.А., Лисогурская Л.Н.Savina N.V., Lisogurskiy I.A., Lisogurskaya L.N.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/2206ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Анализ существующих схемных и технических решений для улучшения качества электроэнергии в сетях с тяговой нагрузкой и оценка их соответствия новым свойствам электрической сети при переходе на активно-адаптивную платформу. Определение особенностей работы электрических сетей с тяговой нагрузкой при переходе на активно-адаптивную платформу. Характеристика существующих технических средств и схемных решений для улучшения качества электроэнергии в электрических сетях с тяговой нагрузкой и их анализ на предмет соответствия новым свойствам электрической сети.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Для решения поставленных задач был выполнен структурный анализ существующих технических и схемных решений для улучшения качества электроэнергии в электрических сетях с тяговой нагрузкой.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. В данной статье произведена систематизация соответствия технических средств решаемым проблемам в области качества электроэнергии. Определены особенности работы электрических сетей с тяговой нагрузкой при переходе на активно-адаптивную платформу. Выявлены современные технические средства и схемные решения, соответствующие новым свойствам электрической сети. Предложен вариант комбинирования технологий для комплексного влияния на показатели качества электроэнергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При переходе электрических сетей с тяговой нагрузкой на активно-адаптивную платформу в целях улучшения качества электроэнергии целесообразно применять технические средства, способные обеспечивать ПКЭ в допустимых пределах в режиме реального времени в зависимости от режимов работы энергосистемы и тяговой нагрузки. К таким средствам относятся распределенная генерация, накопители электрической энергии, активные фильтрокомпенсирующие и симметрирующие устройства, FACTS технологии второго поколения. Классические подходы решения проблем с качеством электрической энергии, основанные на применении пассивных технических устройств, не соответствуют новым свойствам активно-адаптивных сетей с тягой переменного тока.

THE PURPOSE

THE PURPOSE. Analysis of existing circuit and technical solutions for improving the quality of electricity in networks with traction load and assessment of their compliance with new properties of the electric network when switching to an active adaptive platform. Determination of the features of the operation of electric networks with traction load during the transition to an active-adaptive platform. Review of existing technical means and circuit solutions for improving the quality of electricity in electric networks with traction load and their analysis for compliance with new properties of the electric network.

METHODS

METHODS. To solve the tasks set, a structural analysis of existing technical and circuit solutions was performed to improve the quality of electricity in electric networks with traction load.

RESULTS

RESULTS. In this article, the systematization of the compliance of technical means with the solved problems in the field of electricity quality is carried out. The features of the operation of electric networks with traction load during the transition to an active-adaptive platform are determined. Modern technical means and circuit solutions corresponding to the new properties of the electrical network are revealed. A variant of combining technologies for a complex effect on the quality of electricity is proposed.

CONCLUSION

CONCLUSION. When switching electric networks with traction load to an active adaptive platform in order to improve the quality of electricity, it is advisable to use technical means capable of providing PCE within acceptable limits in real time, depending on the operating modes of the power system and traction load. Such means include distributed generation, electric energy storage, active filter-compensating and balancing devices, FACTS technologies of the second generation. Classical approaches to solving problems with the quality of electrical energy based on the use of passive technical devices do not correspond to the new properties of active-adaptive networks with alternating current traction.

качество электроэнергиитяга переменного токаСТАТКОМактивные фильтрыFACTS технологииpower qualityAC tractionstatic currentactive filtersFACTS technologiesReferencesСавина Н.В., Лисогурский И.А. Тяга переменного тока, как источник снижения эффективности и надежности функционирования электрических сетей // Производственные технологии будущего: от создания к внедрению: Материалы IV Международной научно-практической конференции, Комсомольск-на-Амуре, 16–26 февраля 2021 года, Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре государственный университет, 2021. С. 143-147.Savina NV, Lisogurskiy IA. Tyaga peremennogo toka, kak istochnik snizheniya effektivnosti i nadezhnosti funktsionirovaniya elektricheskikh setei. Proizvodstvennye tekhnologii budushchego: ot sozdaniya k vnedreniyu: IV Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya, Komsomolsk-on-Amur, Russia, 16–26 Feb 2021; Komsomolsk-on-Amur: Komsomolsk-na-amure state university, 2021. pp.143-147. doi:10.17084/978-5-7765-1468-5_2021_143Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Черепанов А.В. Качество электроэнергии в высоковольтных электрических сетях, питающих тяговые подстанции Транссиба // Энергетическая политика. 2018. № 1. С. 86-95.Bulatov YuN, Kryukov AV, Cherepanov AV Kachestvo elektroenergii v vysokovol'tnykh elektricheskikh setyakh, pitayushchikh tyagovye podstantsii Transsiba. Energeticheskaya politika. 2018; 1:86-95. EDN: XORWEPS. Hu, et al. A Power Factor-Oriented Railway Power Flow Controller for Power Quality Improvement in Electrical Railway Power System // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2017. Vol. 64, N2. pp. 1167-1177.S. Hu, et al. A Power Factor-Oriented Railway Power Flow Controller for Power Quality Improvement in Electrical Railway Power System. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2017; 64(2):1167-1177. doi: 10.1109/TIE.2016.2615265.Pee-Chin Tan, R. E. Morrison, D. G. Holmes Voltage form factor control and reactive power compensation in a 25-kV electrified railway system using a shunt active filter based on voltage detection // IEEE Transactions on Industry Applications. 2003. Vol. 39, N2. pp. 575-581.Pee-Chin Tan, R.E. Morrison, D. G. Holmes Voltage form factor control and reactive power compensation in a 25-kV electrified railway system using a shunt active filter based on voltage detection. IEEE Transactions on Industry Applications. 2003; 39(2):575-581. doi: 10.1109/TIA.2003.809455.H. Liao, S. Abdelrahman, J. V. Milanović Zonal Mitigation of Power Quality Using FACTS Devices for Provision of Differentiated Quality of Electricity Supply in Networks With Renewable Generation // IEEE Transactions on Power Delivery. 2017. Vol. 32, N4, pp. 1975-1985.H. Liao, S. Abdelrahman, J. V. Milanović Zonal Mitigation of Power Quality Using FACTS Devices for Provision of Differentiated Quality of Electricity Supply in Networks With Renewable Generation. IEEE Transactions on Power Delivery. 2017: 32(4):1975-1985. doi: 10.1109/TPWRD.2016.2585882.Ginn H.L., Czarnecki L.S. An optimization based method for selection of resonant harmonic filter branch parameters // IEEE Trans. on Power Delivery. 2006. Vol. 21, N3. pp. 1445–1451.Ginn H.L., Czarnecki L.S. An optimization based method for selection of resonant harmonic filter branch parameters. IEEE Trans. on Power Delivery. 2006: 21(3):1445–1451.Gary W. Chang, Hung-Lu Wang, Shou-Yung Chu. Strategic placement and sizing of passive filters in a power system for controlling voltage distortion // IEEE Transactions on Power Delivery. 2004. Vol. 19, N3. pp. 1204–1211.Gary W. Chang, Hung-Lu Wang, Shou-Yung Chu. Strategic placement and sizing of passive filters in a power system for controlling voltage distortion. IEEE Transactions on Power Delivery. 2004: 19(3):1204–1211.A. F. Zobaa and S. H. E. Abdel Aleem, A New Approach for Harmonic Distortion Minimization in Power Systems Supplying Nonlinear Loads // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2014 Vol. 10, N2. pp. 1401-1412.A. F. Zobaa and S. H. E. Abdel Aleem, A New Approach for Harmonic Distortion Minimization in Power Systems Supplying Nonlinear Loads. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2014: 2(10):1401-1412. doi: 10.1109/TII.2014.2307196.Крюков А.В., Черепанов А.В., Шафиков А.Р. Снижение гармонических искажений в высоковольтных сетях, питающих тяговые подстанции, на основе активных фильтров // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2019. № 1(61). С. 36-46.Kryukov AV, Cherepanov AV, Shafikov AR Snizhenie garmonicheskikh iskazhenii v vysokovol'tnykh setyakh, pitayushchikh tyagovye podstantsii, na osnove aktivnykh fil'tro. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie. 2019; 61(1):36-46. doi: 10.26731/1813-9108.2019.1(61).36-46. EDN: ZFBFFZL. Liu, N. Dai, K. W. Lao, W. Hua A Co-Phase Traction Power Supply System Based on Asymmetric Three-Leg Hybrid Power Quality Conditioner // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2020. Vol. 69, N12. pp. 14645-14656.L. Liu, N. Dai, K. W. Lao, W. Hua A Co-Phase Traction Power Supply System Based on Asymmetric Three-Leg Hybrid Power Quality Conditioner. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2020: 69(12):14645-14656. doi: 10.1109/TVT.2020.3032939.Морозов П.В., Морозов Ю.В. Распределение мощности между обмотками тяговых трансформаторов на основе цифровой фильтрации // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 6(149). С. 1136-1144.Morozov PV, Morozov YuV Raspredelenie moshchnosti mezhdu obmotkami tyagovykh transformatorov na osnove tsifrovoi fil'tratsii. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2019; 149(6):1136-1144. doi: 10.21285/1814-3520-2019-6-1136-1144. EDN: LJFCMPКрюков А.В., Любченко И.А. Улучшение качества электроэнергии в системах электроснабжения стационарных объектов железнодорожного транспорта. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(6):53-65. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-6-53-65Kryukov A.V., Lyubchenko I.A. Improving the quality of electricity supply systems in stationary objects of railway transport. Power engineering: research, equipment, technology. 2021;23(6):53-65. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-6-53-65Дикович В.В., Кац И.М., Стремилова О.С. Выбор методов и средств снижения несимметрии напряжений в восточной части оэс сибири. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2016;(9-10):66-72. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2016-0-9-10-66-72Dikovich V.V., Katz E.M., Stremilova O.S. Selection of methods and tools of voltage unbalance reduction within the Eastern part of Siberian integrated power system. Power engineering: research, equipment, technology. 2016;(9-10):66-72. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2016-0-9-10-66-72Арсентьев Г.О., Арсентьев О.В., Крюков А.В. Применение энергетических роутеров в электротехнических комплексах железных дорог переменного тока // Электротехнические системы и комплексы. 2021. № 1(50). С. 10-15.Arsent'ev GO, Arsent'ev OV, Kryukov AV Primenenie energeticheskikh routerov v elektrotekhnicheskikh kompleksakh zheleznykh dorog peremennogo toka. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy. 2021; 50(1):10-15. doi: 10.18503/2311-8318-2021-1(50)-10-15. EDN: ELNTGFСавина Н.В., Лисогурский И.А., Лисогурская Л.Н. Применение технологий активно-адаптивных сетей для управления качеством электроэнергии в электрических сетях с тяговой нагрузкой // Вестник Амурского государственного университета. Серия: Естественные и экономические науки. 2021. № 93. С. 56-61.Savina NV, Lisogurskii IA, Lisogurskaya LN Primenenie tekhnologii aktivno-adaptivnykh setei dlya upravleniya kachestvom elektroenergii v elektricheskikh setyakh s tyagovoi nagruzkoi. Vestnik Amurskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye i ekonomicheskie nauki. 2021; 93:56-61. doi: 10.22250/jasu.93.12.Федоров В.К., Леонов Е.Н., Федоров Д.В. Влияние распределенной генерации на потери и качество электрической энергии // Омский научный вестник. 2016. № 6(150). С. 72-76.Fedorov VK, Leonov EN, Fedorov DV Vliyanie raspredelennoi generatsii na poteri i kachestvo elektricheskoi energii. Omskii nauchnyi vestnik. 2016; 150(6):72-76.Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 6-е изд. М., Энергоатомиздат, 2010. 375 c.Zhezhelenko IV. Vysshie garmoniki v sistemakh promyshlennogo elektrosnabzheniya prompredpriyati. Moscow: Energoatomizdat Publ., 2000, 331 p.Мустафа Г.М., Гусев С.И. Опыт использования активных фильтрокомпенсирующих устройств шунтирующего и сериесного типа в электрических сетях // Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научнопрактической конференции, Москва, 05–07 декабря 2018 года, Москва: Общество с ограниченной ответственностью «Центр полиграфических услуг» РАДУГА", 2018. С. 67-77.Mustafa GM, Gusev SI. Opyt ispol'zovaniya aktivnykh fil'tro-kompensiruyushchikh ustroistv shuntiruyushchego i seriesnogo tipa v elektricheskikh setyakh. Upravlenie kachestvom elektricheskoi energii: Sbornik trudov Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Moskva, 05–07 Dec 2018; Moskva: Obshchestvo s ogranichennoi otvetstvennost'yu Tsentr poligraficheskikh uslug « RADUGA», 2018. pp. 67-77.Закарюкин, В.П., Крюков А.В., Иванова Е.С. Анализ схем симметрирования тяговых нагрузок железных дорог переменного тока // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 4(20). С. 68-73.Zakaryukin VP, Kryukov AV, Ivanova ES Analiz skhem simmetrirovaniya tyagovykh nagruzok zheleznykh dorog peremennogo toka. Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2013; 20(4):68-73.Киселев, М.Г. Исследование и разработка методов симметрирования токов в трехфазных системах электроснабжения на основе силовых электронных устройств компенсации неактивной мощности: специальность 05.09.01 "Электромеханика и электрические аппараты: Москва; 2017. Доступно по: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01006654507?page=1&rotate=0&theme=white Ссылка активна на 12 апреля 2022.Kiselev, MG Issledovanie i razrabotka metodov simmetrirovaniya tokov v trekhfaznykh sistemakh elektrosnabzheniya na osnove silovykh elektronnykh ustroistv kompensatsii neaktivnoi moshchnosti: spetsial'nost' 05.09.01 «Elektromekhanika i elektricheskie apparaty»: avtoreferat dissertatsii na soiskanie uchenoi stepeni kandidata tekhnicheskikh nauk. Moscow; 2017. Available at: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01006654507?page=1&rotate=0&theme=white Accessed: 12 April 2022.

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