Оценка расширения функциональных возможностей реакторно-тиристорного регулятора напряжения при регулировании напряжения в широких пределах и диапазонах
DOI:
https://doi.org/10.25206/1813-8225-2025-196-73-81Ключевые слова:
система электроснабжения, тиристорный ключ, реактор, коэффициент несинусоидальности напряжения, коэффициент искажения синусоидальности тока, угол управления, широкий диапазон регулирования напряжения.Аннотация
В работе рассматривается влияние реакторно-тиристорного регулятора напряжения на синусоидальность тока и напряжения систем электроснабжения при стабилизации напряжения путём ступенчатого повышения напряжения в питающей сети до +16 % и снижении тока на нагрузке до –70 % от номинального уровня для оценки расширения функциональных возможностей заявляемого технического решения. Исследование проводилось в среде Matlab на имитационной модели системы электроснабжения с применением измерительных модулей, которое позволило оценить расширение функциональных возможностей предлагаемого регулятора напряжения с высокими энергетическими показателями. Работа проводилась при повышении напряжения в питающей сети до +16 % по шагам +2,5 %, а при снижении тока на нагрузке до –70 % по шагам –10 % от номинального значения. Полученные результаты подтверждают, что заявляемое устройство не искажает синусоидальность токов и напряжения питающей сети при регулировании напряжения в широких пределах и диапазонах. Результатами численных экспериментов также установлено, что новое техническое решение создает максимальное искажение напряжения в силовом трансформаторе и у потребителей электроэнергии на 3,75 % при повышении напряжения в питающей сети на +10 %, а при снижении тока нагрузки на –40% от номинального уровня. Значение несинусоидальности напряжения составляет 1,63 %, которые не выходят за нормально допустимые нормы, установленные отечественным и зарубежным ГОСТами. Наиболее целесообразной областью применения заявляемого технического решения является система электроснабжения, где при возникновении положительного отклонения и колебания напряжения в питающей сети и (или) отрицательного отклонения и колебания тока на нагрузке в широких пределах и диапазонах возникает необходимость поддерживать номинальное напряжение у потребителей на заданном уровне с высокой эффективностью.
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Булатов Ю. Н., Крюков А. В., Суслов К. В. [и др.]. Согласованное управление накопителями электроэнергии и установкой распределенной генерации с прогностическими регуляторами в системе электроснабжения с пониженным качеством электроэнергии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2023. Т. 25, № 6. С. 3–13. DOI: 10.30724/1998-9903-2023-25-6-3-13. EDN: HQLXTA.
Bulatov Yu. N., Kryukov A. V., Suslov K. V. [et al.]. Soglasovannoye upravleniye nakopitelyami elektroenergii i ustanovkoy raspredelennoy generatsii s prognosticheskimi regulyatorami v sisteme elektrosnabzheniya s ponizhennym kachestvom elektroenergii [Coordinated management of electricity storages and distributed generation plant with predictive controllers in a power supply system with reduced electricity quality]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Problemy energetiki. Power Engineering: Research. Equipment, Technology. 2023. Vol. 25, no. 6. P. 3–13. DOI: 10.30724/1998-9903-2023-25-6-3-13. EDN: HQLXTA. (In Russ.).
(2). Климаш В. С., Константинов А. М. Устройство для повышения качества напряжения и энергетических показателей трансформаторных подстанций // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 9. С. 570–581. EDN: LTKRSG.
Klimash V. S., Konstantinov A. M. Ustroystvo dlya povysheniya kachestva napryazheniya i energeticheskikh pokazateley transformatornykh podstantsiy [Device for increasing voltage quality and energy indicators of transformer substations]. Izvestiya Tul’skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki. News of the Tula State University. Technical Sciences. 2019. No. 9. P. 570–581. EDN: LTKRSG. (In Russ.).
(3). Наумов А. А. Обеспечение требуемого качества электрической энергии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22, № 1. С. 85–92. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-1-85-92. EDN: MTRTJG.
Naumov A. A. Obespecheniye trebuyemogo kachestva elektricheskoy energii [The required quality of electrical energy provision]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Problemy energetiki. Power Engineering: Research. Equipment, Technology. 2020. Vol. 22, no. 1. P. 85–92. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-1-85-92. EDN: MTRTJG. (In Russ.).
(4). Фетисов Л. В., Роженцова Н. В., Булатов О. А. Повышение качества электрической энергии в сетях низкого напряжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т. 20, № 11–12. С. 99–106. DOI: 10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-99-106. EDN: YXRTWH.
Fetisov L. V., Rozhentsova N. V., Bulatov O. A. Povysheniye kachestva elektricheskoy energii v setyakh nizkogo napryazheniya [Improving the quality of electric power in low voltage networks]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Problemy energetiki. Power Engineering: Research, Equipment, Technology. 2018. Vol. 20, no. 11–12. P. 99–106. DOI: 10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-99-106. EDN: YXRTWH. (In Russ.).
(5). Al-Saedi W., Lachowicz S. W., Habibi D. [et al.]. Power quality enhancement in autonomous microgrid operation using Particle Swarm Optimization. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2011. Vol. 42, no. 1-6. DOI: 10.1109/ISGT-Asia.2011.6257101.
(6). Montoya F. G., Banos R., Gil C. [et al.]. Minimization of voltage deviation and power losses in power networks using Pareto optimization methods. Engineering Applications of Artificial Intelligence. 2010. Vol. 23. P. 695–703. DOI: 10.1016/j.engappai.2010.01.011.
(7). Lumbreras D., Galvez E., Collado A. [et al.]. Trends in power quality, harmonic mitigation and standards for light and heavy industries: a review. Energies. 2020. Vol. 13. P. 5792. DOI: 10.3390/en13215792.
(8). Солодухо Я. Ю. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности (обобщение отечественного и зарубежного опыта). Реактивная мощность в сетях с несинусоидальными токами и статические устройства для её компенсации. Москва: Информэлектро, 1981. 89 с.
Solodukho Ya. Yu. Sostoyaniye i perspektivy vnedreniya v elektroprivod staticheskikh kompensatorov reaktivnoy moshchnosti (obobshcheniye otechestvennogo i zarubezhnogo opyta). Reaktivnaya moshchnost’ v setyakh s nesinusoidal’nymi tokami i staticheskiye ustroystva dlya eyë kompensatsii [The state and prospects of introducing static reactive power compensators into an electric drive (generalization of domestic and foreign experience). Reactive power in networks with non-sinusoidal currents and static devices for its compensation]. Moscow, 1981. 89 p. (In Russ.).
(9). Vinogradov A., Vinogradova A., Golikov I. [et al.]. Adaptive automatic voltage regulation in rural 0.38 kV electrical networks. International Journal of Emerging Electric Power Systems. 2019. Vol. 20. DOI: 10.1515/ijeeps-2018-0269.
(10). Ma J. Classification of power quality disturbances via deep learning. Journal of IETE, Technical Review. 2017. Vol. 34, no. 4. P. 408–415. DOI: 10.1080/02564602.2016.1196620.
(11). Chernyshov M., Dovgun V., Temerbaev S. Hybrid power quality conditioner for three-phase four-wire power systems. E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 178. P. 01009. DOI: 10.1051/e3sconf/202017801009.
(12). Popescu M., Bitoleanu A., Linca M. [et al.]. Improving power quality by a four-wire shunt active power filter: a case study. Energies. 2021. Vol. 14. P. 1951. DOI: 10.3390/en14071951.13.
(13). Moursi M., Joos G., Abbey C. A secondary voltage control strategy for transmission level interconnection of wind generation. Power Electronics. 2008. P. 1178–1190. DOI: 10.1109/TPEL.2008.921195.
(14). Haque M. H. Compensation of distribution system voltage Sag by DVR and D-STATCOM. Proceedings of IEEE Porto Power Tech. 2001. Vol. 5. 5 р. DOI: 10.1109/PTC.2001.964609.
(15). Belyaev A. N., Smolovik S. V. An improvement of AC electrical energy transmission system with series compensation by implementation of controllable shunt reactors. Proceedings of IEEE Power Engineering Society PowerTech. 2003. Vol. 3. 6 р. DOI: 10.1109/PTC.2003.1304526.
(16). Табаров Б. Д. Исследование влияния нового управляемого регулятора напряжения на несинусоидальность тока и напряжения системы электроснабжения // iPolytech Journal. 2024. Т. 28, № 3. С. 475–488. DOI: 10.21285/1814-3520-2024-3-475-488. EDN: MMQUKA.
Tabarov B. D. Issledovaniye vliyaniya novogo upravlyayemogo regulyatora napryazheniya na nesinusoidal’nost’ toka i napryazheniya sistemy elektrosnabzheniya [Influence of a new controlled voltage regulator on the current and voltage non-sinusoidality of a power supply system]. iPolytech Journal. 2024. Vol. 28, no. 3. P. 475–488. DOI: 10.21285/1814-3520-2024-3-475-488. EDN: MMQUKA. (In Russ.).
(17). ГОСТ 32144–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 01–07–2014. Москва: Росстандарт, 2014. 16 с.
GOST 32144–2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost’ tekhnicheskikh sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemakh elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya [Electric energy. Electromagnetic compatibility of technical equipment. Power quality limits in the public power supply systems]. 2014. 16 p. (In Russ.).
(18). ГОСТ IEC 61000-6-3–2016. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 6-3. Общие стандарты. Стандарт электромагнитной эмиссии для жилых, коммерческих и легких промышленных обстановок. Введ. 01–09–2017. Москва: Стандартинформ, 2020.15 с.
GOST IEC 61000-6-3–2016. Elektromagnitnaya sovmestimost’ (EMS). Chast’ 6-3. Obshchiye standarty. Standart elektromagnitnoy emissii dlya zhilykh, kommercheskikh i legkikh promyshlennykh obstanovok [Electromagnetic compatibility (EMC). Part 6-3. Generic standards. Emission standard for residential, commercial and light-industrial environments]. Moscow, 2020. 15 p. (In Russ.).
(19). Пат. 2829330 C1 Российская Федерация, МПК Н 02 М 5/25. Реакторно-тиристорное пускорегулирующее устройство на высокой стороне трансформаторной подстанции / Табаров Б. Д. № 2024114284; заявл. 24.05.2024; опубл. 30.10.2024. EDN: LAXNHD.
Patent No. 2829330 C1 Russian Federation, IPC Н 02 М 5/25. Reaktorno-tiristornoye puskoreguliruyushcheye ustroystvo na vysokoy storone transformatornoy podstantsii [Reactor-thyristor start-control device on high side of transformer substation] / Tabarov B. D. No. 2024114284. EDN: LAXNHD. (In Russ.).
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
