Разработка алгоритма симметрирования нагрузок в сетях 0,4 кВ при распределенной нагрузке вдоль линии

ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблему несимметрии нагрузок в электрических сетях 0,4 кВ, вызывающие дополнительные потери электроэнергии. Особое внимание уделить сетям с преимущественно однофазными нагрузками, распределёнными вдоль линий 0,4 кВ. (сельские электрические сети). Произвести анализ методов симметрирования напряжений и нагрузок, как на этапе проектирования электрических сетей, так и в процессе их эксплуатации. Учесть, что даже при правильно спроектированной электрической сети с равномерным распределением однофазных нагрузок по фазам в процессе эксплуатации изза случайного характера подключения новых нагрузок, включая кратковременные подключения, (например, новых бытовых электроприемников) токовые нагрузки становятся несимметричными. Особое внимание уделяется вопросу симметрирования токов нагрузок путем их переключения с наиболее нагруженных фаз на наименее нагруженные. Такие переключения производятся на опорах ЛЭП с использованием опыта оперативного персонала. Разработать алгоритм симметрирования токовых нагрузок с максимальным исключением человеческого фактора при симметрировании, использующий в качестве исходных данных показания интеллектуальных счетчиков электроэнергии. Основной идеей алгоритма является расчет режимов при возможных переключениях.

МЕТОДЫ. Алгоритм, использующий предварительные расчеты возможных фазных переключений. При расчете режимов применялся метод Ньютон-Рафсона, реализованный средствами Матлаб.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрено влияние несимметрии на работу элементов электрической сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Приведены расчеты, обосновывающие основные положения алгоритма оптимизации фазных переключений для симметрирования токовых нагрузок.

1. Дед. А. В. К проблеме современного состояния уровней показателей несимметрии напряжений и токов в сетях 0,4 кВ // Омский научный вестник, Т. 20. № 2. 2014. 135 с.

2. K.H. Fadhela and R. T. Abdulmuttalib. Load Balancing in Distribution System Using Heuristic Search Algorithm // International Conference on Advances in Sustainable Engineering and Applications (ICASEA), Wasit University, Kut, Iraq, 2018. P. 48-53.

3. J.X. Zhu, M.Y. Chow and F. Zhang. Phase Balancing using Mixed-Integer Programming // IEEE Transactions on Powcr Systems Vol 13. № 4,1998. P. 1487-1492.

4. Ma Kang, Li Ran and Furong Li, Utility-scale estimation of additional reinforcement cost from three-phase imbalance considering thermal constraints // IEEE Transactions on Power Systems. 2017. V. 32. № 5. pp. 912–3923.

5. Сердимов А., Протосветский И. Симметрирущее устройство для трансформаторов. Средство для стабилизации напряжения и снижения потерь в сетях 0,4 кВ // Новости электротехники, № 1(31), 2005. [Электронный ресурс]. Режим доступа:http://www.news.elteh.ru/arh/2005/31/14.php.

6. Орлов А.И., Волков С.В. и Савельев А.А. Силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ. Области применения разных схем соединения обмоток // Новости электротехники. 2006. № 5(41), [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2006/41/09.php.

7. I. Maslov, G. Maslova, A. Ishalin и M. Novoselova, Power Quality Assurance with Balancing Transformers 10/0.4 kW // International Conference on Electro Technical Complexes and Systems (ICOECS), 2022, DOI: 10.1109/ICOECS52783.2021.9657254.

8. Орлов А.И., Волков С.В. Сравнение алгоритмов управления устройствами выравнивания нагрузки при их групповой работе // Вестник Чувашского университета. 2018. № 3. С. 93–101.

9. Маклецов А.М., Галиев И.Ф., Галиев Р.И., Лыу Куок Кыонг. Мониторинг несимметрии нагрузок в сетях 0,4 кВ. // Энергетик журнал.2019. №5. С. 6-25.

10. M. Ben Hamed, L. Sbita и M. Dhaoui, Three-phase balancing in a LV distribution smart-grids using electrical load flow variation: “L.F.B.M.” // International Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (STA) 2017 P. 427431.

11. Валеев И.М., Альзаккар А. Гармоники и их влияние при определении метода компенсации реактивной мощности в электрических сетях // Вестник Казанского технологического университета. 2020. № 12. С. 24 39.

12. Карчин В.В., Сидорова В.Т., Леухин А.Н. Улучшение показателей качества электроэнергии в сельских распределительных сетях 0,4 кВ с помощью компенсации реактивной мощности // Журнал Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики. 2015. № 1-2. С. 61-67.

13. Альзаккар А., Местников Н.П, Валеев И.М. Анализ динамического воздействия электрического соединения на устойчивость угла ротора для синхронных генераторов в электроэнергетической системе Сирии // Журнал Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики.2021. Т. 23. № 4. С. 120-133.

14. Лыкин А.В., Уткин Е.А. Распределительные электрические сети 10/0,4 кв с максимальным приближением трансформаторных подстанций к потребителям // Журнал Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики. 2019. Т. 2. № 3. С. 46-54.

15. Смолич Е., Журавлев В. Эксплуатация городских сетей // Новости электротехники. 2021. № 2(128). [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2021/128-129/.

16. Орлов А.И., Волков С.В., Савельев А.А. Анализ влияния устройства выравнивания нагрузки на показатели несимметрии электрической сети. // Вестник Чувашского университета. 2016. № 3. С. 100-108.

17. Воротницкий В.Э., Железко Ю.С., Максимов В.М. РД 34.09.254 Инструкция по снижению технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений // Разработано Всесоюзным научноисследовательским институтом электроэнергетики (ВНИИЭ). 1986. 43 с. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cutt.us/gostovnet.

18. Карчин В. В., Сидорова В.Т., Федотов А.И. Компенсация реактивной мощности в сельских распределительных сетях 0,4 кВ для улучшения качества электроэнергии // Журнал Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики. 2015. № 5-6. С. 101106.

19. N. Mestnikov, A. Alzakkar, I. Valeev, V. Maksimov, Assessment of the Performance of the Solar Power Plant with a Capacity 150W // International Russian Automation Conference, 2021. P. 404-408.

20. V. Ziryukin, R. Solopov, A. Usanov. The 0.4 kV Automatic Balancing Device Model // International Russian Automation Conference, 2021. P. 719-727.