УДК 621.31

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПОВ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Умбеткулов Ертуган Кожагулович1, Калдыбайулы Ильяс2
1Казахский национальный аграрный университет, г.Алматы, кандидат технических наук, профессор кафедры энергосбережения
2Казахский национальный аграрный университет, г.Алматы, магистрант кафедры энергосбережения

Аннотация
Рассматриваются вопросы разработки алгоритмов выбора желаемого напряжения в сети с учетом выполнения расчетов установившегося режима в контуре управления по данным информации о параметрах потребления мощности в контролируемых узлах. При выполнении расчетов установившегося режима по формируемым расчетным моделям в режиме реального времени производится на основе принципов адаптивного управления. Показано, что при отсутствии поперечных проводимостей и разомкнутой сети может эффективно использоваться безытрационные алгоритмы с использованием матричных методов расчета напряжения при известных токах нагрузки в узлах.

Ключевые слова: , , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Умбеткулов Е.К., Калдыбайулы И. Регулирование напряжения в сети с использованием принципов адаптивного управления // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 5 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/05/92265 (дата обращения: 24.11.2021).

Существующие принципы выбора уставок регулирования под нагрузкой (РПН) для обеспечения допустимого уровня напряжения в примыкающей к центру регулирования сети основаны на выполнении расчетов установившихся режимов вне контура управления на ожидаемые нагрузки. При этом по способу встречного регулирования расчет уставок выполняется для характерных режимов зимнего максимума и летнего минимума. Затем для этих режимов определяются потери электроэнергии. Для минимизации потерь выполняются различные оптимизационные мероприятия по снижению потерь, которые требуют выполнения вариантных расчетов установившего режима.

Недостатки существующих принципов регулирования напряжения с помощью РПН устраняются созданием интеллектуальных регуляторов (ИР) напряжения трансформаторов на питающих подстанциях. Создание ИР осуществляется на основе новых информационных технологий и алгоритмов выбора уставок РПН в режиме реального времени с учетом реальной ситуации по напряжению в прилегающей сети [1,с.3].

Алгоритмы выбора желаемого напряжения в сети предполагают выполнение расчетов установившегося режима в контуре управления по данным информации о параметрах потребления мощности в контролируемых узлах. Выполнение расчетов установившегося режима по формируемым расчетным моделям в режиме реального времени осуществляется на основе принципов адаптивного управления.

Выбор уставок РПН на основе принципов адаптивного регулирования напряжения в электрической сети обеспечивает следующие цели [2,с.161]:

- оптимальное и стабильное напряжение на шинах электроприемников в соответствии с ГОСТ 13109-97 (отклонение ±5%);

- минимизацию потерь мощности при оптимальном уровне напряжения в сети:

         (1)

Первое условие обеспечивает рациональное энергосбережение и минимальный износ оборудования. Эту задачу в настоящее время потребитель может решать самостоятельно, используя для поддержания желаемого напряжения на питающих шинах нормализаторы напряжения.

Суть метода состоит в применении вольтодобавочного трансформатора, мощность которого значительно меньше мощности нагрузки. Вторичная обмотка этого трансформатора включается последовательно с нагрузкой. Первичная обмотка включается в сеть регулирования. Напряжение на нагрузке, согласно второму закону Кирхгоффа, равно векторной сумме напряжения сети и ЭДС, индуктированной первичной обмоткой во вторичной обмотке. Меняя коэффициент трансформации желаемым образом, меняется напряжение на нагрузке, ток и мощность в нагрузке и в сети. КПД устройства около 99,7 %.

Второе условие обеспечивает минимальные потери в сети прилегающего района при допустимом режиме напряжения во всех узлах сети, качественное напряжение во всех узлах нагрузки, максимум пропуска электроэнергии. Эта задача успешно решается компенсацией реактивной мощности в узлах потребления, при которой снижаются перетоки реактивной мощности по линиям электропередачи.

Для достижения вышеуказанных целей в настоящее время эффективно используется регулирования напряжения в центре питания при достаточном объеме информации, т.е. при полной наблюдаемости сети.

Напряжения в узлах сети прилегающего к узлу включения генерации или другому источнику реактивной мощности района могут определяться как результат косвенных измерений по локальным режимным параметрам. Так, напряжение со стороны удаленных концов, примыкающих к узлу подключения генерации линий может определяться:

- расчетным путем по измерениям активной, реактивной мощности по линии, напряжению в узле подключения генерации и известным параметрам линии;

- с использованием специальных схем измерения напряжения на удаленных концах линий (с физическим моделированием падений напряжения в линии, так называемых «Фантомных схем»).

Потери мощности и пропуск по прилегающему району сети могут определяться как результат косвенных измерений по локальным параметрам для узлов подключения генерации на основе известных зависимостей потерь холостого хода от напряжения, нагрузочных потерь от тока в трансформаторах и линиях прилегающего района.

Стабилизация напряжения на желаемом уровне в некоторых узлах сети, поддержание желаемого уровня напряжения в некоторых узлах сети или районе в целом могут осуществляться на принципе обратной связи по отклонению от уставки.

Регулирование по условиям минимума потерь в прилегающем к узлу подключения генерации районе сети или максимума пропуска энергии по району сети может осуществляться на принципе обратной связи по реакции измеряемого параметра на изменение реактивной мощности генератора.

Регулирование напряжения сетевой компанией может осуществляться централизованно на основе следующих способов [3,с.26]:

- путем заблаговременного планирования уставок локальных средств регулирования на базе прогноза режимов работы сети с учетом участия в процессе регулирования напряжения активных потребителей и распределенной генерации;

- путем управления устройствами регулирования напряжения в реальном времени с учетом участия в процессе регулирования напряжения активных потребителей и распределенной генерации.

Реализация принципа адаптивного регулирования напряжения на питающих центрах приведена на рисунке 1.

Как было указано выше, использование интеллектуальных регуляторов осуществляется созданием технических средств по сбору, передачи информации и программных средств по их обработке и выдачи управления на объекты управления.

Для решения рассматриваемой задачи регулирования напряжения в распределительных сетях информационная подсистема обеспечивает интеллектуальный регулятор со следующей исходной информацией:

а) локальная информация о значении напряжения и тока на головных участках фидеров, подключенных к выходным шинам трансформаторов на подстанции;

б) сетевая информации о значениях мощности нагрузки в контролируемых узлах в соответсвии с с суточными графиками нагрузки;

в) информация о схеме сети при плановых и аварийных ремонтах.

Поступление информации по группам:

а) непрерывная по циклу обновления телеметрической информации;

б) цикличная в характерные зоны суток: максимумы, минимумы средние за сутки по протоколу обмена с автоматизированными информационно-измерительными системами коммерческого учёта (АИИСУ).

в) спорадическая при изменениях схемы по протоколу обмена с автоматизированной системой контроля напряжения (АСКН).

Рисунок 1. Функциональная схема регулятора

Основным элементом функциональной схемы интеллектуального регулятора является алгоритм выбора желаемого напряжения на выходе трансформатора, на шинах фидера подключённого участка сети (Uptr). Алгоритм определяет желаемое напряжение путем выполнения вариантных расчетов установившихся режимов с использованием расчетной модели сети, формируемой по данным измерения мощности нагрузки в режиме реального времени. При отсутствии такой информации предлагается использовать актуальные суточные графики, формируемые АКНС или АИИСУ. Обоснование возможности использовании такой информации приведена в последующих разделах.

Для расчета установившихся режимов предлагается использовать алгоритмы по определению вектора напряжения в узлах нагрузки при заданном векторе мощности в узлах и заданной схеме замещения сети. Известные алгоритмы расчета установившихся режимов реализуется на итерационных процедурах поиска неизвестного вектора напряжения путем минимизации небаланса в узлах сети. Наиболее эффективным признан метод Ньютона – Рафсона. В нашем случае при отсутствии поперечных проводимостей и разомкнутой сети может эффективно использоваться безытрационные алгоритмы с использованием матричных методов расчета напряжения при известных токах нагрузки в узлах.

Блок расчета потерь и выбора варианта расчета с минимальными потерями является решающим элементом алгоритма по выбору оптимального уровня напряжения в узлах.


Библиографический список
  1. Гамм А.З., Глазунова А.М., Гришин Ю.А., Колосок И.Н., Коркина Е.С. Развитие алгоритмов оценивания состояния электроэнергетической системы // Электричество.-2009.-№6.- С.2-9.
  2. Бычкова Н. В., Голуб И. И., Курбацкий В.Г. Некоторые вопросы синтеза информационно-измерительного обеспечения АСДУ // Вопросы развития автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления электроэнергетическими системами. – Иркутск: СЭИ СО АН СССР, 2007.- С. 158-168.
  3. Гамм А. З., Колосок И. Н. Усовершенствованные алгоритмы оценивания состояния электроэнергетических систем // Электричество.- 2011.- № 11.- С. 25-29.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Умбеткулов Ертуган Кожагулович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация