Новый подход к математическому моделированию сельских электрических сетей 0,4 кВ с использованием метода фазных координат
Аннотация
Представлены результаты математического моделирования сельских электрических сетей с применением метода фазных координат. Показаны недостатки традиционного подхода к моделированию данным методом. Предложены новый подход в использовании метода для расчёта отклонений напряжения в различных точках электрической сети и пример расчёта предложенным методом. Кроме того, выполнено сравнение результатов, полученных различными способами.
Ключевые слова
электроснабжение, моделирование электрической сети, метод фазных координат, расчёт отклонений напряжения.
Список использованных источников
1. Ковалев Г.Ф., Чернов Д.В. Методика комплексной оценки надежности электроснабжения и качества электроэнергии в сельских распределительных сетях // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 5. С. 104-114.
2. Кудряшев Г.С., Третьяков А.Н. Представление результатов опроса приборов учета электроэнергии в распределительных сетях сельских потребителей // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69. N3(48). С. 9-13. DOI 10.22314/2658-4859-2022-69-3-9-13. EDN CBRWNB.
3. Vinogradov A, Borodin M, Bolshev V, Makhiyanova N, Hruntovich N. Improving the Power Quality of Rural Consumers by Means of Electricity Cost Adjustment // Renewable Energy and Power Supply Challenges for Rural Regions, 312-341.
4. Кузнецов В.А., Рощубкин П.В., Сингатулин Р.С. Основные показатели качества электроэнергии. Применение вольтодобавочных трансформаторов // Вестник Белгородского ГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 204-207.
5. Виноградов А.В., Виноградова А.В., Голиков И.О., Лансберг А.А. Методика выбора мест установки пунктов секционирования и ступенчатого регулирования напряжения // Техника и оборудование для села. 2023. № 5. С. 32-37.
6. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Голиков И.О. Анализ работы системы накопления электрической энергии с пофазным регулированием напряжения // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69. N3(48). С. 26-35.
7. Vinogradov A., Vinogradova A., Golikov I. & Bolshev V. Adaptive Automatic Voltage Regulation in Rural 0.38 kV Electrical Networks // International Journal of Emerging Electric Power Systems. 2019. № 3 (20).
8. Голиков И.О., Виноградов А.В. Адаптивное автоматическое регулирование напряжения в сельских электрических сетях 0,38 кВ. Орел: ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2017. 166 с.
9. Попов Н.М., Олин Д.М. Расчеты пятипроводных сетей 0,38 кВ в фазных координатах // Энергообеспечение и энергосбережение в сел. хоз-ве : тр. Междунар. научно-техн. конф. 2006. Т. 1. С. 290-295.
10. Попов Н.М., Олин Д.М. Анализ несимметричных режимов работы пятипроводных сетей 0,38 кВ // Механизация и электрификация сел. хозва. 2007. № 11. С. 18-20.
11. Виноградов А.В., Виноградова А.В. Повышение надежности электроснабжения сельских потребителей посредством секционирования и резервирования линий электропередачи 0,38 кВ : моногр. Орел : ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2016. 224 с.
12. Солдатов В.А., Баранов А.А. Аналитическая модель трансформаторов «звезда-треугольник» и «звезда-звезда с нулем» в фазных координатах // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 1. С. 76-78.
13. Ефременко В.М., Савинкина О.А., Наумкин Р.Б. Анализ потерь напряжения в распределительных электрических сетях // Вестник КузГТУ. 2010. № 3. С. 69-72.
New Approach to the Mathematical Modeling of 0.4 kV Rural Electric Networks Using the Phase Coordinate Method
Summary
The results of the mathematical modeling of rural electrical networks using the phase coordinate method are presented. The disadvantages of the traditional modeling using this method are shown. The authors proposed new approach to using this method for calculating voltage deviations at various points of the electrical network and the calculation example using the proposed approach. Furthermore the comparison of the results obtained by different approaches was made.
Key words
power supply, electrical network modeling, phase coordinate method, calculation of voltage deviations.
Реферат
Цель исследования – разработка математической модели электрической сети 0,4 кВ, позволяющей выполнить расчет параметров режимов работы электрической сети от трансформатора до конечного потребителя методом фазных координат. Представлены результаты математического моделирования сельских электрических сетей с применением метода фазных координат. Показаны недостатки традиционного подхода к моделированию данным методом. Предложены новый подход в использовании метода для расчёта отклонений напряжения в различных точках электрической сети и пример расчёта данным методом. Предлагаемый подход к математическому моделированию сельских электрических сетей 0,4 кВ с использованием метода фазных координат позволит упростить процессы нахождения ступеней при автоматическом или с применением ПБВ регулировании напряжения, расчёта отклонений напряжения на каждой из фаз сети. Математическая модель может использоваться для анализа изменений параметров режимов работы сети и прогнозирования её параметров при возможных аварийных ситуациях. Выполненное сравнение предлагаемого и традиционного подходов к моделированию сетей 0,4 кВ с использованием метода фазных координат показало, что результаты расчётов на примере одной и той же сети практически не отличаются. Сравнение результатов расчёта предлагаемым способом (с использованием метода фазных координат) и общепринятым методом (без использования метода фазных координат) показало, что разница составила не более 2,08%. В ходе дальнейших исследований планируется адаптация предлагаемого подхода для моделирования разветвлённых электрических сетей 0,4 кВ и разработка специализированного программного продукта для автоматизации процессов расчёта.
Abstract
The purpose of the study is to develop a mathematical model of a 0.4 kV electrical network to calculate the parameters of the operating modes of the electrical network from the transformer to the end consumer using the phase coordinate method. The results of mathematical modeling of rural electrical networks using the phase coordinate method are presented. The disadvantages of the traditional modeling using this method are shown. The authors proposed new approach to using this method for calculating voltage deviations at various points of the electrical network and the calculation example using the proposed approach. The proposed approach to mathematical modeling of rural electrical networks of 0.4 kV using the phase coordinate method will simplify the processes of finding steps in automatic or using no-load tap changer voltage regulation and calculating voltage deviations on each of the phases of the network. The mathematical model can be used to analyze changes in the parameters of the network operating modes and predict its parameters in possible emergency situations. The comparison of the proposed and traditional approaches to modeling 0.4 kV networks using the phase coordinate method showed that the results of the calculations using the same network are practically the same. The comparison of the calculation results using the proposed method (using the phase coordinate method) and the generally accepted method (without using the phase coordinate method) showed that the difference was no more than 2.08%. In the course of further research it is planned to adapt the proposed approach for modeling branched electrical networks of 0.4 kV and develop a specialized software product for automating calculation processes.