Принципы управления конфигурацией электрической сети и задачи по их реализации

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.

1. Вуколов В.Ю., Колесников А.А., Пнев, и др. Управление конфигурацией распределительных электрических сетей 6 Е.Р. 35 кВ // Электричество. 2019. №. С. 10-17.

2. Виноградов А.В. Понятие и принципы управления конфигурацией интеллектуальных электрических сетей // Агротехника и энергообеспечение. 2020. №4 (29). С. 5–14

3. 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.

4. 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.

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.2015.7232280

6. Moradi 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. Zhang L., Gari N., Hmurcik L. Energy management in a microgrid with distributed energy resources // Energy Convers Management. 2014. V. 78. pp. 297–305.

16. 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/en13112736

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. Голиков И.О. Перспективы развития систем адаптивного автоматического регулирования напряжения // Инновации в сельском хозяйстве. 2019. №1(30). С. 15-22.

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.

23. 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.

24. 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.