CC BY
88
УДК 621.3.06 ББК 31.2
А.И. ОРЛОВ, С В. ВОЛКОВ, А.А. САВЕЛЬЕВ
АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ УСТРОЙСТВОМ ВЫРАВНИВАНИЯ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ*
Ключевые слова: несимметрия напряжений, несимметричная нагрузка, коэффициент несимметрии, симметричные составляющие, качество электрической энергии, потери электрической энергии.
Предложены алгоритмы управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки электрической сети, работающим по принципу выбора схемы подключения фаз нагрузки к фазам электрической сети с сохранением исходного порядка чередования фаз нагрузки. На основе результатов компьютерного моделирования разветвленной трехфазной электрической сети представлен анализ влияния алгоритмов управления устройством на коэффициенты несимметрии напряжения по нулевой и обратной последовательностям в точке общего присоединения нагрузок к электрической сети. Определены границы применения предложенных алгоритмов управления.
Для трехфазных городских и сельских электрических сетей характерна проблема несимметрии напряжений, возникающая при неравенстве фазных нагрузок между собой. Анализ несимметрии принято выполнять методом симметричных составляющих [11]. Отклонения напряжений отдельных фаз, вызванные несимметрией электрических нагрузок, могут превышать допустимые в стандарте1 значения. Несимметрия напряжений, характеризуемая коэффициентами по обратной K2U и нулевой K0U последовательностям, неблагоприятно влияет на работу однофазного и трехфазного электрооборудования. Так, для некоторых однофазных электроприемников отклонение напряжения в любую сторону приводит к существенному сокращению их срока службы или отказам. Трехфазные асинхронные электродвигатели, составляющие основу современного электропривода, при заданной нагрузке на валу и несимметричном питающем напряжении имеют пониженную перегрузочную способность, более высокое скольжение и, следовательно, потери. Составляющие обратной последовательности вызывают колебания электромагнитного момента и мгновенной мощности [12], дополнительные потери в магнитопроводах, ошибки в работе устройств релейной защиты и счетчиков электроэнергии.
Проблеме несимметрии напряжения, обоснованию ее актуальности с точки зрения дополнительных потерь в элементах системы электроснабжения посвящены множество работ. Так, А.В. Дед и соавт. отмечают актуальность расчета несимметричных режимов в системах электроснабжения и указыва-
* Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России (договор № 02.G25.31.0204) в рамках реализации Постановления Правительства РФ № 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских образовательных организаций высшего образования, государственных научных учреждений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства».
1 ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. 16 с.
ют, что среди суммарных дополнительных потерь наибольшее значение имеют потери от токов нулевой последовательности [3]. А.Д. Вохидов и Г.А. Немцев предлагают простое уравнение, определяющее дополнительные потери от несимметрии в распределительной сети 0,4 кВ в зависимости от величины коэффициента несимметрии токов по нулевой последовательности, а также методику и алгоритм расчета этих потерь [2]. Работа С.П. Курилина посвящена энергетическим режимам отдельных сельскохозяйственных установок при несимметрии напряжения [5]. Расчету системы электроснабжения в условиях несимметрии, в том числе сельскохозяйственного назначения, посвящена работа [4]. В качестве основного средства обеспечения нормативных отклонений напряжения авторы называют использование трансформаторов 35-110/10 кВ с автоматическим регулированием напряжения под нагрузкой, в качестве дополнительных - установку конденсаторов поперечного включения, увеличение сечений проводов ЛЭП, установку регулировочных автотрансформаторов на линиях 10 кВ.
Симметрирование электрической сети на этапе проектирования не позволяет в полной мере избавиться от обозначенной проблемы по причине развития сети с течением времени и вероятностного характера изменения фазных нагрузок.
Современные технические решения, направленные на решение проблемы несимметрии электрических сетей, по принципу работы и используемым техническим средствам можно разделить на три группы. К первой группе относятся статические устройства, бесступенчато перераспределяющие мгновенную мощность между фазами электрической сети. В качестве примера можно отметить симметрирующее устройство, приведенное в работе [9], силовая часть которого выполнена по схеме автономного инвертора тока. Принцип работы и технические возможности аналогичного оборудования, включая активные фильтры гармоник, статические компенсаторы реактивной мощности и другие устройства подробно раскрыты в работе [10]. Несмотря на огромный потенциал подобных технических средств, высокая стоимость сдерживает их широкое распространение. Ко второй группе относятся симметрирующие трансформаторы. К третьей - устройства равномерного распределения электрической нагрузки по фазам электрической сети за счет выполнения определенных присоединений фаз нагрузки к фазам электрической сети. Пример подобного устройства, позволяющего подключать однофазных потребителей к определенным фазам электрической сети в зависимости от ее фазных токов, приведен в описании патента [7]. В работе [1] предложена конструкция коммутатора фазной нагрузки, алгоритм работы которого заключается в измерении фазных токов и выборе на их основе схемы соединения фаз нагрузки с фазами электрической сети с целью минимизации тока в нейтральном проводе четырехпроводной системы электроснабжения. Однако приведенные схемы не оптимальны в отношении количества коммутационных элементов. Кроме того, авторы работы [1] не предлагают решения проблемы циклических коммутаций, возникающих в результате работы приведенного устройства. В работах [6, 8] даются структурные схемы и алгоритмы работы многофазного устройства выравнивания нагрузки.
Цель работы состоит в количественной оценке влияния алгоритмов управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки на коэффициенты несимметрии напряжения по нулевой и обратной последовательностям.
Научная новизна работы заключается в разработке алгоритмов управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки с неизменным порядком чередования фаз и определении их области применения.
Трехфазное устройство выравнивания нагрузки предназначено для выравнивания фазных нагрузок электрической сети между собой путем переключения потребителей с более нагруженной фазы на менее нагруженную без изменения исходного порядка чередования фаз. Необходимость соблюдения порядка чередования фаз связана с тем, что в составе нагрузки, подключенной к электрической сети через устройство, могут содержаться трехфазные электроприемники, такие как электрические двигатели. В этом случае для выравнивания нагрузки электрической сети в целом применима только круговая перестановка фаз нагрузки относительно фаз электрической сети. Количество вариантов перестановок равно количеству фаз электрической сети - трем.
Структурная схема рассматриваемого трехфазного устройства выравнивания нагрузки, его возможное конструктивное исполнение, а также алгоритмы управления для случая отсутствия в составе электроприемников трехфазной нагрузки представлены в работах [6, 8]. Блок-схема устройства, его расположение относительно узла электрической сети и основные конструктивные элементы показаны на рис. 1, а. Трехфазное устройство выравнивания нагрузки УВН содержит датчики напряжения ДН фаз электрической сети и нейтрального провода, датчики фазных токов электрической сети ДТэс и датчики фазных токов отходящей линии симметрирующего устройства ДТл, контроллер К, предназначенный для обработки исходных сигналов и выполнения вычислений, а также модуль коммутации МК, служащий для реализации выбранной схемы подключения фаз нагрузки к фазам электрической сети. Выбор схемы подключения фаз нагрузки к фазам электрической сети, обеспечивающей минимальный коэффициент несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям в точке общего присоединения нагрузок, выполняется контроллером К в соответствии с алгоритмом управления. Этот выбор осложняется наличием некоторой несимметрии фазных напряжений и токов, а также нелинейностью вольт-амперных характеристик потребителей, входящих в состав нагрузки.
Предлагаются два алгоритма управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки, отличающихся наличием и отсутствием контроля фазовых углов измеряемых токов и напряжений. Рассматриваемые алгоритмы помимо выравнивания фазных нагрузок электрической сети в случае линейной вольт-амперной характеристики снижают риск циклических коммутаций по сравнению с алгоритмами, представленными в работе [1].
1. Если устройство позволяет определять действующие значения фазных токов электрической сети, фазных токов нагрузки, фазных напряжений в точке общего присоединения потребителей, а также фазовые углы фазных токов электрической сети и токов нагрузки фг относительно фазных напряжений, то предлагается следующий алгоритм управления.
Измеренные величины определяются в комплексной форме: и г = Ц, I ¡.г = I. • ехр( юы ) и 1_ и = _и • ехр( /фь- ), где иг, I., _ц - действующие значения, соответственно, напряжений г-й фазы электрической сети относительно нейтрального провода, токов электрической сети и отходящей линии трехфазного устройства выравнивания нагрузки; ф..г, ф1л- - фазовые углы, соответственно, г-й фазы электрической сети и отходящей линии трехфазного устройства выравнивания нагрузки.
Вычисляются значения комплексных проводимостей каждой фазы электрической сети О ¡.г, отходящей линии устройства выравнивания нагрузки Оц и отходящих линий, подключенных к электрической сети непосредственно Оь.г:
Оц.г = I ¡.г / Цг, О ¡.г = _ц / Ц г и О ьл = О ¡.г - О ¡.г, где О ¡¡.г и О ¡.г - комплексные проводимости г-й фазы электрической сети и отходящей линии устройства выравнивания нагрузки.
Для каждого варианта V присоединения фаз отходящих линий трехфазного устройства выравнивания нагрузки к фазам электрической сети, получаемого круговой перестановкой, вычисляется критериальный коэффициент по формуле:
к = ЛУ +«2 +«4 °,СУ|
где О ¡.г.у = О и + О ¡.г.у - проводимость г-й фазы электрической сети в варианте V присоединения фаз отходящих линий устройства выравнивания нагрузки к фазам электрической сети; а = ехр( у2л/3), а2 = а4 = ехр( -/2л/3) - операторы фазового сдвига.
Из всех вариантов присоединения фаз отходящих линий устройства выравнивания нагрузки к фазам электрической сети выбирается вариант V, для которого критериальный коэффициент ку минимален.
Минимизация указанного критериального коэффициента, вычисляемого как коэффициент несимметрии проводимостей электрической сети по обратной последовательности, способствует выравниванию по фазам нагрузки электрической сети в целом. Это приводит к снижению коэффициентов несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям, которые устанавливаются в точке общего присоединения после выполнения устройством необходимых коммутаций. Предложенный алгоритм управления может успешно применяться даже в случае существенного различия коэффициентов мощностей фазных нагрузок.
2. Если в устройстве выравнивания нагрузки реализована возможность определения только действующих значений фазных напряжений относительно нейтральной точки, а также действующих значений фазных токов отходящей линии трехфазного устройства выравнивания нагрузки и фазных токов электрической сети, то предлагается следующий алгоритм управления.
На основании сигналов от соответствующих датчиков вычисляются значения полных проводимостей каждой фазы электрической сети О..г, отходящей линии устройства выравнивания нагрузки Оц и отходящих линий, подключенных к электрической сети непосредственно Оь.г:
О.г = I.г / Ц, О1. г = _х.г / Ц и Оь.г = О. г - О1.г,
где О^7, Оц7 и Оь.7 - полные проводимости 7-й фазы электрической сети, отходящей линии трехфазного устройства выравнивания нагрузки и отходящих линий, подключенных к электрической сети непосредственно.
Для каждого варианта V присоединения фаз отходящих линий трехфазного устройства выравнивания нагрузки к фазам электрической сети, получаемых круговой перестановкой, вычисляется критериальный коэффициент по следующей формуле:
где Gs. i,v = Gl. i + Giiv - проводимость i-й фазы электрической сети в варианте v присоединения фаз отходящих линий устройства выравнивания нагрузки к фазам электрической сети; Gs.Lifted - проводимость i-й фазы электрической сети, из набора элементов, полученного круговой перестановкой на один элемент относительно набора проводимостей Gs.v варианта v. Так, если Gs.v = [Gs. L v, Gs.2.v, Gs. з. v], то Gs. v . shifted [Gs. 2.v, Gs. 3.v, Gs. i.v].
Среди всех вариантов присоединения фаз отходящих линий устройства выравнивания нагрузки к фазам электрической сети выбирается вариант v, для которого критериальный коэффициент kv минимален.
Таким образом, минимизируется разница между модулями полных проводимостей фаз электрической сети без учета их фазового сдвига. В отличие от алгоритма управления устройством с контролем фазовых углов измеряемых величин представленный алгоритм направлен на снижение коэффициентов несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям в точке общего присоединения только в случае фазных нагрузок с близкими друг к другу коэффициентами мощности. Примером таких нагрузок могут быть потребители коммунально-бытового характера с cos ф ~ 1,0.
Методы исследования основывались на численном компьютерном моделировании вероятностной несимметрии электрических нагрузок и реакции на эту несимметрию электрической сети и трехфазного устройства выравнивания нагрузки. Методологическую основу исследования составили теоретическая электротехника и методическое обеспечение обработки статистических данных.
Исследование эффективности предложенных алгоритмов управления выполнено на примере разветвленной трехфазной электрической цепи, изображенной на рис. 1, в, в которой электрическая сеть представлена источниками ЭДС Es и сопротивлениями Z s. Несимметричная трехфазная нагрузка 1 в виде сопротивлений Z 1 подключена к электрической сети непосредственно, нагрузка 2 в виде сопротивлений Z 2 - через трехфазное устройство выравнивания нагрузки, изображенное на схеме как модуль коммутации МК УВН. Сопротивления линий, через которую нагрузки 1 и 2 подключаются к сети, обозначены на схеме Zn, Z12. Сопротивление нейтрального провода электрической сети обозначено Zж, линий - Zы и Zш-
Для каждого алгоритма управления выполнена серия численных экспериментов, в которых значения сопротивлений фазных нагрузок 1 и 2 по модулю и фазовому углу изменялись случайно с равномерным распределением
n
плотности вероятности. Диапазоны сопротивлений 21 и 22 ограничены по модулю значениями 2тт и 2тах, по фазе - значениями -фнт и +фнт (рис. 1, б). В рассматриваемом примере приняты следующие значения комплексных фазных ЭДС источника:
Е= 220 В, Е.в = 220 • ехр( -у2п/3) В, Е,.с = 220 • ехр(у2п/3) В.
Рис. 1. а - блок-схема трехфазного устройства выравнивания нагрузки (УВН) электрической сети: МК - модуль коммутации; К - контроллер; И - интерфейс пользователя; ДТэс - датчик тока электрической сети; ДТл - датчик тока отходящей линии симметрирующего устройства; ДН - датчик напряжения; 1 - нагрузка, подключенная к электрической сети непосредственно; 2 - нагрузка, подключенная к электрической сети через устройство выравнивания нагрузки; б - обозначения на комплексной плоскости границ расчетного диапазона случайных изменений фазных сопротивлений электрических нагрузок; в - расчетная электрическая схема присоединения нагрузок 1 и 2 к электрической сети: МК УВН - модуль коммутации устройства выравнивания нагрузки
Сопротивление линии от источника ЭДС до точки общего присоединения потребителей соответствует 100 м кабеля ААБл 3*70; от точки общего присоединения до нагрузок 1 и 2 - 50 м кабеля ААБл 3*35:
2 5 = 0,0443 + ,/0,0086 Ом, 2 ^ = 0,0729 + у0,0086 Ом, 2 /1 = 2 и = 0,0443 + у0,0086 Ом, 2 ы = 2 1п2 = 0,0915 + у0,00475 Ом.
Диапазоны изменений модулей сопротивлений ограничены значениями:
21.тт = 22.тт = 2,5 Ом 21.тах = 22.тах = 10 Ом.
Минимальные сопротивления нагрузки соответствуют суммарной потребляемой из сети мощности 17,5 кВА, максимальное - 4,7 кВА.
Рассматривались границы диапазонов фазовых углов от ф^ = 0 до фнт = п/2 с шагом п/12.
В качестве критерия эффективности предложенных алгоритмов управления выбрано отношение коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности в узловой точке общего присоединения нагрузок Ки.увн, вычисленного после применения предложенных алгоритмов управления, к этому коэффициенту Кои, вычисленному без применения обозначенных алгоритмов, Кси.увн / Ки. Определялось также отношение коэффициентов несимметрии напряжения по обратной последовательности К2и.увн / Ки. Многочисленные результаты моделирования показывают, что абсолютные значения
коэффициентов несимметрии напряжения по нулевой и обратной последовательностям могут изменяться в широких пределах в зависимости от границ диапазонов Zmin, Zmax и ф11т, однако отношения указанных коэффициентов изменяются незначительно.
Расчеты выполнены в программе, созданной авторами, написанной на языке Python. Для каждой границы диапазона фазовых углов выполнено по 50 000 численных экспериментов и построены гистограммы распределений частот отношений коэффициентов несимметрии (K0U.УВН / K0U) и (К2иувн / K2U), изображенные на рис. 2, соответственно, для алгоритма управления с контролем фазовых углов (а) и основанного на действующих значениях (б). Необходимость в выполнении коммутаций определена в среднем в 67% случаев, им соответствуют представленные на рис. 2 гистограммы.
б
Рис. 2. Гистограммы отношений К0ЦУВН / К0и (левая сторона Ш) и К2к УВН / К2и (правая сторона Ц2) для алгоритма управления с контролем действующих значений и фазовых углов измеряемых величин (а) и алгоритма управления с контролем только действующих значений (б) при различных значениях границ диапазонов фазовых сдвигов фцт, а также медианы (линии 1 и 3) и средние арифметические соответствующих распределений (линии 2 и 4)
Оба рассматриваемых алгоритма управления при фцт = 0 дают наилучшие результаты в отношении коэффициентов несимметрии напряжений как по обратной, так и по нулевой последовательности. Средние значения и медианы распределений отношений (К0и.УВН / К0и) равны 0,14, отношений (КШ.увн / К2и) - 0,55.
Рассматривая результаты вычислений по алгоритму управления с контролем действующих значений и фазовых углов измеряемых величин, можно отметить, что по мере увеличения угла фнт до п/2 медианы и средние арифметические распределений (К0иувн / К0и) изменяются незначительно - до 0,11 и 0,16, соответственно (рис. 2, а). Распределения отношений (К2и.УВН /К2и) снижаются до 0,51 и 0,49, что можно объяснить взаимной компенсацией отдельных фаз нагрузок 1 и 2. Во всех рассмотренных случаях для каждой гра-
ницы фазового угла реализация указанного алгоритма управления не приводила к ситуации К0и.УВН > К0и. Основная часть распределения отношений (К2иувн / К2и) также ограничена значениями от 0 до 1, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного алгоритма управления устройством даже при значительном разбросе фазовых углов отдельных фазных нагрузок 1 и 2 вплоть до ±п/2. Следует отметить, что при фцт > 0 в 0,5-1,3% случаев К2и.УВН > К2и, что связано с неучтенным влиянием сопротивлений нейтральных проводников ^1„2 и фаз электрической сети Недостатком предложенного алгоритма управления можно считать необходимость наличия в контроллере устройства выравнивания нагрузки системы фазовой автоподстройки частоты, что приводит к его усложнению.
Алгоритм управления, основанный на анализе действующих значений фазных напряжений и токов, не имеет указанного недостатка. Кроме того, нагрузка коммунально-бытового характера имеет, как правило, высокий коэффициент мощности, приблизительно одинаковый во всех фазах. При фцт = 0 в 100% случаев К0и.УВН < К0и и в 99,9% случаев К2и.УВН < К2и, т.е. практически все переключения корректны (рис. 2, б). Если фазные сопротивления нагрузок 1 и 2 содержат реактивную составляющую, фцт > 0, то по мере ее увеличения появляется определенная доля срабатываний, приводящих к повышению коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности относительно исходного уровня (К2иУВН > К2и). В случае наибольшего возможного разброса фазовых углов фазных нагрузок фцт = п/2 средние значения отношений (К2иУВН / К2и) приближаются к значению 0,90, медиана распределения - к 1,3, корректные переключения выполняются только в 57% случаев. Для распределения отношений (К0иУВН / К0и) медиана и среднее арифметическое составляют 0,17 и 0,24, соответственно.
Таким образом, рассмотренный алгоритм управления, учитывающий только действующие значения измеряемых токов и напряжений, может применяться для управления трехфазным устройством выравнивания нагрузок электрической сети при близких друг к другу значениях углов фазных нагрузок, например, нагрузки коммунально-бытового характера. Аппаратная реализация алгоритма не требует наличия системы автоподстройки частоты в устройстве. Однако при наличии несимметрии, характеризуемой существенным различием углов нагрузки отдельных фаз, применение данного алгоритма в ряде случаев будет приводить к некорректным срабатываниям. Указанного недостатка практически лишен алгоритм управления, в котором помимо действующих значений контролируется значение фазового угла измеряемых величин, но его реализация усложняет устройство. Алгоритм управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки электрической сети должен выбираться индивидуально в результате технико-экономического обоснования.
Практическая значимость результатов исследования заключается в определении границ применения предложенных алгоритмов управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки.
К нерешенным вопросам, обозначающим перспективу дальнейших исследований, относятся организация совместной согласованной работы груп-
пы устройств выравнивания нагрузок, оценка взаимного влияния этих устройств друг на друга и на показатели качества электрической энергии.
Выводы. 1. Устройства, направленные на решение проблемы несимметрии электрической сети, по принципу работы и используемым техническим средствам можно разделить на статические устройства, бесступенчато перераспределяющие мгновенную мощность между фазами электрической сети, симметрирующие трансформаторы и на устройства равномерного распределения электрической нагрузки по фазам электрической сети за счет выполнения определенных присоединений фаз нагрузки к фазам электрической сети.
2. Предложены алгоритмы управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки, отличающиеся наличием и отсутствием в устройстве возможности определения фазы измеряемых величин.
3. Путем моделирования вероятностной несимметрии фазных электрических нагрузок на примере расчетной электрической схемы определены границы применения алгоритмов управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки. Установлено, что при измерении действующих значений величин указанный алгоритм способен обеспечить корректность выполняемых коммутаций в 99,9% случаев при совпадении углов отдельных фазных нагрузок между собой. При различных углах фазных нагрузок указанный алгоритм не обеспечивает достаточного количества корректных коммутаций. Указанный недостаток преодолевается применением предложенного алгоритма управления устройством с контролем фазовых углов измеряемых величин.
4. Алгоритм управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки электрической сети должен выбираться индивидуально в результате анализа электрической сети и соответствующего технико-экономического обоснования.
Литература
1. Венедиктов С.В., Державин А. С. Модели, алгоритмы и функционал комбинированных переключателей // Наука и инновации - 2014: материалы IX Междунар. науч. шк. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2014, С. 166-177.
2. Вохидов А.Д., Немцев Г.А. К определению потерь мощности при несимметричной нагрузке // Вестник Чувашского университета. 2015. № 1. С. 56-58.
3. Дед А.В., Волынкин А.И., Денисенко М.Ю., Кириченко Н.В., Сухов Е.С. Дополнительные потери мощности в электрических сетях при несимметричной нагрузке // Омский научный вестник. 2013. № 1(117). С. 157-158.
4. Дулепов Д.Е., Тюндина Т.Е. Расчет несимметрии напряжений СЭС // Вестник НГИЭИ.
2015. № 4(47). С. 35-42.
5. Курилин С.П. Развитие теории несимметричных режимов и энергетических процессов асинхронных двигателей сельскохозяйственных электроустановок: дис. ... д-ра техн. наук. М., 2005. 367 с.
6. 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.
7. Пат. 2200364 РФ, МПК H02J 1/10 (2000.01) Устройство равномерного распределения электрической нагрузки по n-фазной сети распределения электроэнергии / Яир Д., Лупу В.; заявитель и патентообладатель ТАРДЖЕТ-ХАЙ-ТЕК ЭЛЕКТРОНИКС ЛТД. Заявка: № 99115774/09, 05.12.1997; опубл. 10.03.2003 Бюл. № 7. 20 с.
8. Пат. 162639 РФ, МПК H02J 1/00 (2006.01) Устройство симметрирования нагрузки / Орлов А.И., Савельев А.А.; заявитель и патентообладатель Орлов А.И., Савельев А.А. Заявка: № 2015146070/07, 26.10.2015; опубл. 20.06.2016 Бюл. № 17. 2 с.
9. Сидоров С.А., Рогинская Л.Э. Регулируемое симметрирующее устройство с индуктивным накопителем энергии // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Энергетика. 2014. № 3, т. 14. С. 33-40.
10. Akagi H., Watanabe E.H., Aredes M. Instantaneous Power Theory and Applications to Power Conditioning. Wiley-IEEE Press, 2007, 379 p.
11. Fortescue, Charles. L. Method of Symmetrical Co-Ordinates Applied to the Solution of Polyphase Networks. AIEE Transactions, 1918, vol. 37, part II, pp. 1027-1140.
12. Krause P.C., Wasynczuk O., Sudhoff S.D. Analysis of Electric Machinery and drive systems. 3rd ed. Wiley-IEEE Press, 2013, 680 p.
ОРЛОВ АЛЕКСАНДР ИГОРЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры электромеханики, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола ([email protected]).
ВОЛКОВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ - кандидат технических наук, заведующий кафедрой электромеханики, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола ([email protected]).
САВЕЛЬЕВ АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ - магистр направления подготовки 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола ([email protected]).
A. ORLOV, S. VOLKOV, A. SAVELYEV
CONTROL ALGORITHMS FOR THREE-PHASE BALANCING UNIT IN POWER SUPPLY NETWORK
Key words: voltage unbalance, unbalanced load, unbalance ratio, symmetrical components, power quality, electric loss.
The article presents control algorithms for three-phase balancing unit in power supply network operating on selection principle of connection schemes of load phases to phases of power supply network keeping the initial order of sequence in load phases. The analysis of the effect of the device control algorithms on voltage unbalance ratio at zero and reverse sequence in the point of common coupling load to power a supply network based on computer simulation of branched three-phase network is provided. The application boundaries of the given control algorithms are determined.
References
1. Venediktov S.V., Derzhavin A.S. Modeli, algoritmy i funktsional kombinirovannykh perek-lyuchatelei [Models, algorithms, and functionality of the combined switches]. Nauka i innovatsii -2014: materialy IXmezhdunar. nauch. shkoly [Prof. of Int. School «Science and innovation - 2014»]. Yoshkar-Ola, 2014, pp. 166-177.
2. Vokhiodv A.D., Nemtsev G.A. K opredeleniyu poter' moshchnosti pri nesimmetrichnoi na-gruzke [Determination of power losses at unbalanced load]. Vestnik Chuvashskogo universiteta, 2015, no. 1, pp. 56-58.
3. Ded A.V., Volynkin A.I., Denisenko M.Yu., Kirichenko N.V., Sukhov E.S. Dopolnitel'nye poteri moshchnosti v elektricheskikh setyakh pri nesimmetrichnoi nagruzke [Extra power losses in electrical networks with unbalanced load]. Omskii nauchnyi vestnik [Omsk Scientific Bulletin], 2013, no. 1 (117), pp. 157-158.
4. Dulepov D.E., Tyundina T.E. Raschet nesimmetrii napryazhenii SES [Calculation of voltage unbalance in power supply system]. Vestnik NGIEI [Bulletin of NGII], 2015, no. 4 (47), pp. 35-42.
5. Kurilin S.P. Razvitie teorii nesimmetrichnykh rezhimov i energeticheskikh protsessov asinkhronnykh dvigatelei sel'skokhozyaistvennykh elektroustanovok dis. ... dokt. tekhn. nauk [Development of the theory of asymmetric modes and energy processes asynchronous engines of agricultural electrical. Doct. Diss.]. Moscow, 2005, 367 p.
6. Orlov A.I., Volkov S.V., Savel'ev A.A. Analiz vliyaniya ustroistva vyravnivaniya nagruzki na pokazateli nesimmetrii elektricheskoi seti [Analysis of influence of load balancing unit on indicators of unbalance of power supply]. Vestnik Chuvashskogo universiteta, 2016, no. 3, pp. 100-108.
7. David Yair, Vittner Lupu. Ustroistvo ravnomernogo raspredeleniya elektricheskoi nagruzki po n-faznoi seti raspredeleniya elektroenergii [Device for uniform distribution of the electrical load to the n-phase power distribution network]. Patent PF, no. 2200364, 2003.
8. Orlov A.I., Savel'ev A.A. Ustroistvo simmetrirovaniya nagruzki [Load balancing unit]. Patent RF 162639, no. 162639, 2016.
9. Sidorov S.A., Roginskaya L.E. Reguliruemoe simmetriruyushchee ustroistvo s induktivnym nakopitelem energii [Controlled balancing unit with inductive energy storage]. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Energetika [Bulletin of South Ural State University. Series: Power engineering], 2014, no. 3, vol. 14, pp. 33-40.
10. Akagi H. Watanabe E.H., Aredes M. Instantaneous Power Theory and Applications to Power Conditioning. Wiley-IEEE Press, 2007, 379 p.
11. Fortescue, Charles. L. Method of Symmetrical Co-Ordinates Applied to the Solution of Polyphase Networks // AIEE Transactions, Vol. 37, part II, 1918, pp. 1027-1140.
12. Krause P.C., Wasynczuk O., Sudhoff S.D. Analysis of Electric Machinery and drive systems. 3rd ed. Wiley-IEEE Press, 2013, 680 p.
ORLOV ALEKSANDR - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Electro-Mechanics Department, Mari State University, Russia, Yoshkar-Ola ([email protected]).
VOLKOV SERGEY - Candidate of Technical Sciences, Head of Electro-Mechanics Department, Mari State University, Russia, Yoshkar-Ola ([email protected]).
SAVELYEV ALEKSEI - Master's Program Student, Mari State University, Russia, Yoshkar-Ola ([email protected]).
Ссылка на статью: Орлов А.И., Волков С.В., Савельев А.А. Алгоритмы управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки электрической сети // Вестник Чувашского университета. - 2017. - № 1. - С. 162-172.
