Децентрализованная реконфигурация электрической сети с Microgrid с использованием реклоузеров

Фишов Александр Георгиевич; Гуломзода Анвари Хикмат; Касобов Лоик Сафарович

Оригинальная статья / Original article УДК 621.316.1.05

DOI: http://dx.doi.orcg/10.21285/1814-3520-2020-2-382-395

Децентрализованная реконфигурация электрической сети с Microgrid с использованием реклоузеров

*Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия **Таджикский технический университет им. акад. М. С. Осими, г. Душанбе, Таджикистан

Резюме: Целью работы является исследование возможностей повышения надежности электроснабжения отдаленных потребителей в электрических сетях с распределенной малой генерацией путем применения реклоузеров и соответствующего управления. В распределительных электрических сетях растет доля малой генерации на базе возобновляемых источников энергии в локальных районах с собственными потребителями, при этом потребители, находящиеся в отдаленных районах, преимущественно сельских, все еще страдают от поставляемой им некачественной электроэнергии и низкой надежности электроснабжения, хотя, в случае потери основного источника, электроснабжение всех или части потребителей в таких районах может осуществляться от имеющейся в них малой генерации. Отсутствие надлежащей технологии управления сетью с распределенной малой генерацией при потере основного источника не позволяет полноценно использовать эту возможность обеспечения надежного электроснабжения потребителей в таких районах. Предлагается и исследуется способ децентрализованного управления отделением районов сети с собственной генерацией при потере основного источника электроснабжения с последующим восстановлением нормальной схемы и режима на реклоузерах электрической сети. Такие районы приобретают свойства Microgrid, способной работать как автономно, так и параллельно с внешней сетью. Деление и восстановление целостности происходит в автоматических пунктах секционирования с реклоузерами, при этом восстановление целостности сети с параллельной работой источников нуждается в проведении синхронизации частей на удаленных от источников реклоузерах. Для решения данной задачи предлагается добавление синхронизатора в шкаф управления реклоузера.

Ключевые слова: малая гидрогенерация, децентрализованное управление, Microgrid, режимная и противоава-рийная автоматика, автоматический пункт секционирования, реклоузер

Информация о статье: Дата поступления 17 октября 2019 г.; дата принятия к печати 12 февраля 2020 г.; дата онлайн-размещения 30 апреля 2020 г.

Для цитирования: Фишов А.Г., Гуломзода А.Х., Касобов Л.С. Децентрализованная реконфигурация электрической сети с Microgrid с использованием реклоузеров. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 382-395. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-382-395

Decentralised reconfiguration of a Microgrid electrical network using reclosers

Alexander G. Fishov*, Anvari Kh. Ghulomzoda*, Loik S. Kasobov**

*Novosibirsk state technical University, Novosibirsk, Russia

**Tajik technical University named after Academician M.S. Osimi, Dushanbe, Republic of Tajikistan

Abstract: The present study is aimed at investigating possibilities for increasing the reliability of power supply to remote consumers via electric networks having distributed power generation sources by means of automatic circuit reclosers (ACRs) and appropriate management systems. At the present time, the number of small electrical networks based on renewable energy generation sources in local areas is growing. Although consumers located in remote rural areas continue to suffer from low power supply reliability, in case of loss of the main source, all or part of the consumer base in such areas can be supplied with electricity from available small power generation sources. However, the assurance of reliable power supply to consumers in remote areas is hampered by a lack of appropriate technological solutions for managing such networks when the main power source fails. A decentralised method for controlling a network with autonomous power generation in case of loss of main power source supply, allowing the subsequent restoration of normal circuit and mode for a recloser electric network, is proposed and studied. Such networks acquire the properties of a Microgrid, capable of working both autonomously and in parallel with an external network. Division and restoration of integrity occurs at automatic sectioning points using reclosers, while the restoration of the integrity of the network with parallel

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

operation of sources requires synchronisation of components at reclosers remote from sources. As a solution, the addition of a synchroniser at the recloser control cabinet is proposed.

Keywords: small-scale hydrogeneration, decentralized control, Microgrid, operating and automatic emergency response system, automatic unit for sectionalizing, recloser

Information about the article: Received October 17, 2019; accepted for publication February 12, 2020; available online April 30, 2020.

For citation: Fishov AG, Ghulomzoda AKh, Kasobov LS. Decentralised reconfiguration of a Microgrid electrical network using reclosers. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2020;24(2):382—395. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-382-395

1. ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время существует немало технологий, обеспечивающих качественное и надежное электроснабжение потребителей от локальных источников энергии, имеющих возможность в аварийных режимах получить питание от резервных источников. При этом электроснабжение потребителей, находящихся в отдаленных сельских районах, на сегодняшний день является весьма сложной задачей для электросетевых компаний.

С такими трудностями сталкивается и электроэнергетическая система Таджикистана, где электроснабжение потребителей производится централизованно, а в осенне-зимний период появляется значительный дефицит электроэнергии, вынуждающий вводить ограничения в ее доступе, что особенно сильно отражается на сельском населении, составляющем около 70% населения страны.

В стране имеется огромный запас гидроресурсов, по данному показателю Таджикистан стоит на первом месте среди стран Центральной Азии и на восьмом - в мире. Страна обладает 4% всего мирового гидроэнергетического потенциала. Общий гидроэнергетический потенциал страны превышает 527 млрд кВт-ч в год. Потенциальные запасы малой гидроэнергетики составляют 184,46 млрд кВт-ч в год [1, 2]. К малой генерации в стране относят малые электростанции мощностью 10-10000 кВт. В период с 1990 по 2013 г. на территории страны было построено и сдано в эксплуатацию множество малых гидроэлектростанций (МГЭС) различной мощности [3],

динамика строительства которых приведена на рис. 1.

В развитии малой гидрогенерации в стране огромное значение имеет проект «CASA-1000» [4], разработанный и согласованный в 2011 г. между правительствами 4 стран (Таджикистан, Киргизия, Афганистан и Пакистан), предусматривающий экспорт избыточной электроэнергии, появляющейся в летний период, в соседние страны. В производстве электроэнергии равноправно будут участвовать не только крупные ГЭС, но и МГЭС. Реализация вышеуказанного проекта позволит эффективно использовать МГЭС и развивать данную область энергетики в стране.

Необходимым условием для этого является интеграция МГЭС в существующие электрические сети, объединение нескольких локальных систем энергоснабжения (ЛСЭ) на базе МГЭС в изолированные (островные) или связанные с общей электрической сетью (полуостровные) локальные энергосистемы. Кроме того, автономная работа МГЭС имеет известные недостатки. К ним относят низкие надежность электроснабжения и качество электроэнергии. Эти недостатки в значительной мере устраняются при синхронной параллельной работе ЛСЭ с внешней энергосистемой. Положительные эффекты в виде снижения потерь, возможности подключения дополнительных потребителей за счет разгрузки сети, а также повышения качества электроэнергии (по напряжению) в районе присоединения малой генерации получает и сама внешняя электрическая сеть, к которой присоединяется ЛСЭ.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

Рис. 1. Динамика строительства малых гидроэлектростанций в Таджикистане

в период с 1990 по 2013 г. Fig. 1. Construction dynamics of small hydroelectric power stations in the Republic of Tajikistan in the period from 1990 to 2013

Таким образом, для решения вышеуказанных задач необходима специальная технология управления режимами ЛСЭ, работающих параллельно с внешними электрическими сетями.

2. СМЕНА КОНЦЕПЦИИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

В настоящее время актуальным является переход от централизованной к децентрализованной системе электроснабжения отдаленных потребителей, позволяющей использовать распределенные по электрической сети источники электроэнергии, в т.ч. возобновляемые, называемые распределенной генерацией [5, 6].

С развитием силовой электроники и теории управления возникла концепция Microgrid, которая отражена в исследовательских работах, проведенных в США, Европе и Азии [7-9]. Microgrid - это небольшая независимая система, которая объединяет малую генерацию (МГ), потребителей, устройства накопления энергии, а также устройства управления, образуя целостную управляемую систему энерго-

снабжения. На рис. 2 показана базовая структура гибридной Microgrid.

Microgrid может иметь как автономный, так и параллельный с внешней сетью режим работы, в котором обменная мощность может носить реверсивный характер. В аварийной ситуации Microgrid может самостоятельно отделяться от внешней сети и переходить в автономный режим. После устранения аварии Microgrid может снова перейти в режим параллельной работы с внешней сетью. Таким образом, Microgrid является интеллектуальной автоматизированной системой, которая самостоятельно реконфигурируется, управляет балансом и распределяет потоки мощности.

В работе предлагается решение задачи присоединения Microgrid на базе малой генерации к внешней электрической сети за счет ее прямого включения в сеть посредством синхронных связей или создания Microgrid в существующей сети без централизации управления на концепции мультиагентных систем. Необходимая для этого автоматика является режимно-противоаварийной с автооператором [10]. Данная автоматика применима как на планируемых объектах с малой генерацией,

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

Внешняя сеть

I—I—f

Рис. 2. Базовая структура гибридной Microgrid Fig. 2. Basic structure of a hybrid Microgrid

так и на уже существующих объектах, работа которых в таких режимах исходно не предполагалась.

Для обеспечения безопасной параллельной работы Microgrid в автоматике предложен и реализован специальный способ режимно-противоаварийного управления [11]. Идея способа - опережающее сбалансированное отделение Microgrid по заранее известным фиксированным сечениям сети при нарушениях нормального режима с переходом в автономный режим работы с последующим автоматическим восстановлением синхронизма и нормального режима с требуемой загрузкой оборудования.

3. РАСПРЕДЕЛЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С MICROGRID С ПОМОЩЬЮ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ УПРАВЛЯЕМЫХ РЕКЛОУЗЕРОВ

Распределительные сети 0,4-6-10 кВ системы сельского электроснабжения характеризуются большой протяженностью линий и разветвленностью. К основным не-

достаткам таких сетей можно отнести низкую надежность, невысокое качество поставляемой электроэнергии и значительные потери. В этих сетях аварийные отключения линий, а именно отключения воздушных линий 0,4 и 10 кВ, могут составлять 40-90% от общего количества аварийных отключений [12]. Надежность электроснабжения в распределительных сельских сетях ухудшается также в связи с их значительным износом. Например, в сетях напряжением 6-20 кВ происходит в среднем 30 отключений в год на 100 км длины линии, а в сетях напряжением 0,4 кВ - до 100 отключений в год на 100 км1 [13].

Сократить число аварийных отключений потребителей можно путем применения автоматического повторного включения (АПВ) в линиях электропередачи (ЛЭП). Как показывают исследования, около 60% повреждений ЛЭП оказываются неустойчивыми и устраняются АПВ [14]. Однако, т.к. сельские распределительные сети в основном построены в 1960-1970 гг., в распределительных пунктах, где стоят в основном маломасляные выключатели старых типов, физически невозможно применение АПВ.

1

Положение ОАО «РОССЕТИ о единой технической политике в электросетевом комплексе. Введ. протоколом № 208 Совета директоров ОАО «ФСК ЕЭС» от 27.12.2013. М., 2013.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

Известно, что защитные органы распределительных сетей находятся на подстанциях и в распределительных пунктах. При возникновении аварийных ситуаций срабатывает соответствующая защита, дается команда на отключение выключателя фидера, и все потребители фидера остаются без питания, а иногда - на длительное время. Для нахождения места повреждения и его локализации на отходящие линии фидера выезжает оперативная бригада. Путем последовательных переключений разъединителей вдоль фидера и ручного повторного включения выключателя дежурным персоналом подстанции по соответствующей команде диспетчера определяется и отделяется поврежденная часть сети (рис. 3). Такая схема восстановления питания потребителей требует значительного времени, привлечения большого количества персонала и техники.

Значительную часть аварийных отключений и перерывов в потреблении можно сократить, и тем самым повысить надежность электроснабжения. Одним из наиболее эффективных способов является применение пунктов секционирования с разделением фидера коммутационными аппаратами на части. Традиционные пункты секционирования выполнялись на базе ячеек комплектных распределительных устройств наружной установки. В этих ячейках монтировались необходимые токовые защиты, тем самым защищая ЛЭП от

токов короткого замыкания, однако никакой автоматики (например, АПВ) не применялось ввиду различных причин.

С развитием техники и технологии на базе автоматических пунктов секционирования (АПС) удается значительно повысить надежность электроснабжения потребителей, особенно в сельской местности. Такую возможность дает применение реклоузеров.

Реклоузеры - это элементы, выполняющие функции разделения, резервирования частей электрических сетей 6-10 кВ, имеющих длинные ЛЭП магистрально-радиальной конфигурации. Реклоузер (рис. 4) объединяет в себя вакуумный выключатель, систему преобразователей тока и напряжения, автономную систему оперативного питания, микропроцессорную релейную защиту и автоматику, систему портов для подключения устройств телемеханики, комплекс программного обеспечения [15].

Современные реклоузеры выполняют следующие функции [16]: автоматическое отключение поврежденных участков линии; автоматическое повторное включение; автоматический ввод резервного питания (АВР); оперативные местную и дистанционную реконфигурации сети; самодиагностику; измерение параметров режимов сети; ведение журналов оперативных и аварийных событий в линии; дистанционное управление.

Fig. 3. Restoration of consumer power supply according to the classical scheme

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

Рис. 4. Общий вид реклоузера (высоковольтный вакуумный выключатель со шкафом управления) Fig. 4. General view of a recloser (high-voltage vacuum circuit breaker with a control cabinet)

Микропроцессорная релейная защита и автоматика современных реклоузеров выполняют такие функции как [17] токовая отсечка, направленная и ненаправленная защита максимального тока, направленная защита от замыканий на землю, защита минимального напряжения, защита максимального напряжения, автоматическое повторное включение (4-кратное), автоматическая частотная разгрузка, восстановление нормального режима, дистанционная защита, защита от обрыва фаз, измерение электрических характеристик, защита от однофазных замыканий на землю, определение места повреждения, частотное автоматическое повторное включение.

Основными производителями

реклоузеров в мире на сегодняшний день являются компании «Cooper Power Systems» (США), «Таврида Электрик» (Россия), «NuLec Industries» (Австралия), «Wipp&Bourn» (Англия) и др.

Внедрение реклоузеров в распределительные сети приводит к децентрализации управления аварийными режимами, обеспечивает независимость работы АПС от внешнего управления, минимизацию человеческого фактора, быстрое восстановление питания в неповрежденных участках

сети и, соответственно, минимизирует недоотпуск электроэнергии потребителям [18, 19].

Примеры использования реклоузе-ров приведены ниже. В протяженных магистральных ЛЭП, где питание осуществляется с одной стороны (отсутствие резервного источника), при возникновении короткого замыкания (КЗ) отключается реклоузер Р2, прежде чем отключится головной выключатель В (рис. 5). В этом случае потребители в неповрежденных участках сети продолжат нормально функционировать. В схемах, где имеется второй источник для резервирования, дополнительно устанавливается реклоузер в качестве пункта АВР (рис. 6). При возникновении КЗ отключаются реклоузеры Р1, Р2, локализируя место повреждения, и срабатывает реклоузер в роли АВР, подавая питание остальным потребителям.

Нужно отметить, что реклоузеры могут применяться не только в проектируемых районных электрических сетях, но и в существующих, что снижает затраты на реконструкцию и сохраняет пригодность физически изношенных сетей, строившихся в далеких 1960-х годах.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

Рис. 5. Схема установки реклоузеров при одностороннем питании Fig. 5. Recloser installation diagram with single side power supply

ПС

H3D+

Р2

-

Резервный источник

-!-' ' I H 4 4/ ' Ê

I - - ^ - I

Рис. 6. Схема установки реклоузеров при двустороннем питании сети Fig. 6. Recloser installation diagram with duplicate power supply

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕКЛОУЗЕРОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ В MICROGRID

Общеизвестно, что в сетях, где есть генерирующие устройства (МГ в нашем случае), запрещается повторное включение линий, связывающих Microgrid с внешней электрической сетью. При каждом включении таких линий необходимо выполнить условия синхронизации. При несоблюдении этого правила при несинхронном включении генерирующих устройств возникают значительные динамические моменты, что может представлять угрозу повреждения генераторов и их первичных двигателей [20]. Это необходимо учитывать при установке реклоузеров в сетях с генерирующими устройствами. Возможность использования реклоузеров для восстановления параллельной работы источников необходимо исследовать.

Современные реклоузеры не имеют синхронизирующей функциональности, необходимой при их работе в сетях с наличием МГ. Так как реклоузеры устанавливаются удаленно от генераторов, предлагается производить синхронизацию на них, а не на генераторных выключателях. Для этого предлагается усовершенствование функциональности реклоузеров путем добавления блока синхронизации в их шкаф управления вакуумным выключателем (рис. 7).

В качестве синхронизатора предлагается использовать современные микропроцессорные устройства синхронизации типов АС-М, Спринт-М и SYNCHROTACT2 [20, 22]. Перечисленные устройства обеспечивают выполнение всех условий точной синхронизации источников. Они реализуют функции измерения, анализа и (при необходимости) подгонки параметров для синхронизации. Подгонка электрических параметров производится системой телемеха-

Беляев Н.А. Синтез систем адаптивной синхронизации генераторов с электрической сетью на основе методов автоматического управления с эталонной моделью: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02. Томск, 2015. 170 с.

к з

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

Аккумулятор

Релейная защита

Модуль управления выключателем

Панель управления

Блок питания

И/

¿..Синхронизатор

Место для коммуникационного ................оборудов ания

Рис. 7. Шкаф управления вакуумным выключателем с добавлением синхронизатора Fig. 7. Control cabinet of the vacuum circuit breaker with added synchronizer

ники с использованием различных каналов связи (GSM, радио, оптико-волоконные линии связи) с выдачей сигналов автоматическим регуляторам скорости и возбуждения генераторов. При выполнении всех условий синхронизма устройство синхронизации формирует команду на включение выключателя реклоузера. Также необходимо отметить, что устройства синхронизации имеют возможность проведения самодиагностики и вывода информации на дисплее о состоянии синхронизатора, что является безусловным достоинствам рассматриваемых устройств.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО СПОСОБА ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ АКТИВНОЙ СЕТИ

Моделирование выполнено для одной из схем электроснабжения сельской местности Лахшского района Таджикистана. В схеме ЛСЭ данной местности присутствуют две МГЭС. Электроснабжение потребителей производится в островном режиме или в режиме питания от внешней сети на напряжении 10 кВ. Такой режим

электроснабжения обусловлен тем, что во внешней сети происходят частые возмущения, а в случае параллельной работы МГЭС с внешней сетью синхронная работа генераторов часто нарушается, что приводит к обесточиванию потребителей целого фидера. Учитывая высокую аварийность в схеме, приводящей к большому количеству отключений, длительному простою и недо-отпуску электроэнергии потребителям, предлагается установка реклоузеров в разных местах этого фидера (рис. 8).

Места установки реклоузеров на схеме рис. 8 выбираются исходя из условия баланса мощностей генерирующих устройств обеих МГЭС и нагрузок потребителей. Такая расстановка позволяет Microgrid автоматически быстро отделяться от внешней сети в аварийных режимах. В качестве противоаварийной автоматики, выполняющей такую функцию, предлагается автоматика опережающего сбалансированного деления (АОСД) [10], [11]. В этом случае генераторы станций не будут выпадать в асинхронный режим, сохраняя устойчивую работу со сбалансированной нагрузкой в островном режиме.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

ЛРчд

rvHl' I-—II"

ОдА

КЗ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ТМ-10000/110>

ЛРчд

rvHl' I-—1|"

inl ОД,

ТМ-10000/110

КЗ

I сш 10 кВ 11111 □ "П В«П В^ В7П

> f \f 4

-Л ^Л -А' -Л L

-OD-

/

ТП-8734 ТМ-250/10

ТП-8015 ТМ-100/10

<30-—

ТП-8011 ТМ-630/10

СЮ-

ТП-8713

ТМ-250/10

-ŒH—

SSH

41-

V ч

-л

-

ТП-8072

ТМ-250/10

-ао-

ТП-8114 ТМ-250/10

-мЗ>

ТМ-100/10

--GO

0

-00-

<3010 ТП-

ТМ-100/10 ТП-8029

ТМ-250/10

HOD—

ТП-8026 ТМ-160/10

--00-

ТМ-10/10 ТП-8061

ТМ-63/10 ТП-8045

-Н3[>

<мО-

é(Or

2х552 кВт4---'

2х552 кВт МГЭС «Питовкул-2»

-00-

-асн-

-00-

4

H

ТМ-250/10 ГКТП

ТМ-250/10 ТМ-250/10 ТП-8172 ТП-8706

ТМ-63/10

ТП-8729 ТМ-63/10

-С£>

ТМ-100/10 ТП-8739

Рис. 8. Моделируемая схема электроснабжения сельской местности Лахшского района Раштских электрических сетей Таджикистана Fig. 8. Simulated power supply scheme of the rural Lakhsh district of Rasht electric networks in Tajikistan

ШР

II сш 10 кВ

ТП-8013

ТП-8176

ТП-8121

ТП-8012

111-8110

ТП-8127

ТП-8062

ТП-8132

ТП-8010

ТП-8050

ТП-8126

ТП-8153

ТП-8171

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

В схеме устанавливаются 4 рекло-узера, 2 из которых (Р1, Р2) предназначены для отделения Microgrid от внешней сети (выделенная область схемы рис. 8) и ее включения на параллельную работу с сетью с выполнением условий синхронизации. Реклоузер Р3 предназначен для объединения (включено) двух частей Microgrid при островном режиме и исключения шунтирования схемы (отключено) при ее параллельной работе с сетью, а реклоузер Р4 - для выполнения автоматической частотной разгрузки (АЧР).

Моделирование выполнялась в ПВК Rustab базы RastrWin3. Результаты моделирования и осциллограммы переходного процесса при вариации нагрузки Microgrid представлены на рис. 9-11.

На рис. 9-11 представлены изменения токов через реклоузеры Р1, Р2 - 1(Р1), 1(Р2), А; мощность генераторов Г1-Г4 -Р(Г1), Р(Г2), Р(Г3), Р(Г4), МВт; частоту в Microgrid - f, Гц; вертикальные полосы, обозначенные буквами А-Д являются указателями действия. При моделировании использовалась противоаварийная АОСД,

»1 » 50 *

140 <

40'

507

»0

ШЛ 100 м,„

50 J «U 50.1

M 44,«

тл «г

--1-1-Г

llrnw Iffiu*! » iriLIM»».: unu^j • |r«v>**l

Рис. 9. Переходный процесс в сети с Microgrid с 20% нагрузкой Fig. 9. Transient in an electrical network with Microgrid with 20% load

lUf »

»

В ю

n

70 U

w

и

v> «

«

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

я »

к я

IS 111 s о

I*

ЧАИ

ю.г

50.1S 50.1 50,05 Я) 40.« 4">.»

V ~Г 4 I *

1in:w i I »aw »niU"»i mria>»i| » »onumhi wii

Рис. 10. Переходный процесс в сети с Microgrid с 60% нагрузкой Fig. 10. Transient in an electrical network with Microgrid with 60% load

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

200 ям mu

MB »05 1

tu

SO 0.8

(«

1Л «Я M

im 0.«

80 mas «2

Ш •M 0

« «чи

» •M

О

\/\Л/ч—

/Vaa—

уЛЛл—

M lb

Рис. 11. Переходный процесс в сети с Microgrid с 100% нагрузкой Fig. 11. Transient in an electrical network with Microgrid with 100% load

действующая по определенным алгоритмам на отключение генераторов при вариации доли нагрузки Microgrid. Сценарии моделирования: при возникновении КЗ (см. рис. 8), опережая срабатывание токовых защит, АОСД распределенно действует на отключение реклоузеров Р1, Р2 с последующим включением реклоузера Р3 (точка А, при t = 1,5 с, см. рис. 9-11) и отключением генераторов (точка В, при t = 2,27 с; Г1, Г2 на рис. 9 и Г3, Г4 на рис. 10), устраняющих избыточную мощность в отделяемой Microgrid, а в случае дефицита мощности в Microgrid срабатывает АЧР и отключает выключатель реклоузера Р4 (точка В при t = 4,85 с на рис. 11); срабатывает традиционная защита МТЗ (точка Б при t = 2 с на рис. 9-11) и отключает головной выключатель В6; происходит самоустранение КЗ и срабатывает АПВ выключателя В6 (точка Г при t = 5 с на рис. 9-11); с появлением напряжения с двух сторон на выключателях реклоузеров Р1, Р2 запускаются их АПВ с автоматическим повторным включением с

ожиданием синхронизма, и при выполнении условий синхронизации автоматически включаются реклоузеры Р1, Р2, отключается реклоузер Р3 (точка Д при t = 6,5 с на см. рис. 9-11). Нормальная работа схемы электроснабжения потребителей восстанавливается. Нарушений электроснабжения потребителей при вариации нагрузки в частях сети с МГ не происходит за счет сохранения в работе генерации.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложен и исследован способ распределенной синхронизации при подключении Microgrid на параллельную работу с внешней сетью. Способ предполагает использование усовершенствованных рек-лоузеров. Результаты моделирования подтверждают полезность предложенного способа, обеспечивающего повышение качества поставляемой электроэнергии и надежности электроснабжения отдаленных потребителей.

Библиографический список

1. Фишов А.Г., Гуломзода А.Х., Касобов Л.С. Анализ состояния и направление развития малой гидроэнергетики Таджикистана // Политехнический Вестник. Серия: Инженерные исследования. 2019. № 1. С. 13-20.

2. Таджикистан. Экспресс-оценка и анализ пробелов [Электронный ресурс]. URL: www.book.lib-i.ru/25selskohozyaistvo/685622-1 -tadzhikistan-

ekspress-ocenka-analiz-probelov-kratkoe-rezyume-

energetika-zanimaet-tadzhikistane-oso.php

(28.09.2019).

3. Gulomzoda A., Nikroshkina S.V. Development of small-scale hydropower generation in Tajikistan // Progress through Innovations: тр. VIII Междунар. науч.-практ. конф. аспирантов и магистрантов (г. Новосибирск, 28 марта 2019 г.). Новосибирск: Изд-во НГТУ,

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

2019. С. 123-126.

4. CASA-1000 [Электронный ресурс]. URL: http://www.casa-1000.org/indexr.php ( 08.01.2019).

5. Gulomzoda A., Fishov A.G., Nikroshkina S.V. Technology of Managing the Modes of Local Energy Supply Systems // Science. Research. Practice: тр. II Всерос. науч.-практ. конф. аспирантов и магистрантов (г. Новосибирск, 20 декабря 2018 г.). Новосибирск: Изд -во НГТУ, 2019. C. 70-72.

6. Исмоилов С.Т., Гуломзода А.Х., Рахимов Ф.М. Ввод распределенной генерации в сеть для предоставления системных услуг // Социально -экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: материалы XI Междунар. конф. (г. Тула, 5-6 ноября 2015 г.). Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. С. 362-367.

7. Xuesong Zhou, Tie Guo, Youjie Ma. An overview on Microgrid technology // International Conference on Mechatronics and Automation (Beijing, 2-5 August 2015). Beijing: IEEE, 2015. P. 76-81. https://doi.org/10.1109/ICMA.2015.7237460

8. Barnes M., Kondoh J., Asano H., Oyarzabal J., Ven-takaramanan G., Lasseter R. et al. Real-World Mi-crogrids-An Overview // International Conference on System of Systems Engineering (San Antonio, 16-18 April 2007). San Antonio: IEEE, 2007. [Электронный ресурс]. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/ 4304255 (28.09.2019). https://doi.org/10.1109/SYS0SE.2007.4304255

9. Zaidi A.A., Kupzog F. Microgrid automation - A self-configuring approach // International Multitopic Conference (Karachi, 23-24 December 2008). Karachi: IEEE, 2008. P. 565-570. https://doi.org/10.1109/INMIC.2008.4777802

10. Гежа Е.Н., Глазырин В.Е., Глазырин Г.В., Ивкин Е.С., Марченко А.И., Семендяев Р.Ю. [и др.]. Системная автоматика для интеграции локальных систем электроснабжения с синхронной малой генерацией в электрические сети // Релейщик. 2018. № 2. С. 24-31.

11. Пат. № 2662728 С2, Российская Федерация, H02J 3/46. Способ противоаварийного управления режимом параллельной работы синхронных генераторов в электрических сетях / А.Г. Фишов, Б.Б. Му-катов, А.И. Марченко; заявитель и патентообладатель Новосибирский государственный технический

университет. Заявл. 06.12.2016; опубл. 30.07.2018.

12. Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Сукманов В.И. Электроснабжение сельского хозяйства. М.: Изд-во «Колос», 2000. 536 с.

13. Расторгуев В.М. О проблемах и путях развития сельских электрических сетей // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. 2018. № 29. С. 28-32.

14. Черкасова Н.И. Анализ состояния сельских электрических сетей 10 кВ в свете мониторинга отказов // Ползуновский Вестник. 2012. № 4. С. 49-54.

15. Бузин С., Воротницкий В. Современная релейная защита и автоматика для целей автоматизации воздушных электрических сетей 6-10 кВ. СПб: ООО «РК Таврида Электрик». 2010. 4 c.

16. Реклоузеры 6-20 кВ // Таврида Электрик [Электронный ресурс]. URL: http://www.tavrida.com/ ter/solutions/REC15/ (28.09.2019).

17. Реклоузеры OSM15 // Тяжмаштрейд. Энергетика инноваций [Электронный ресурс]. URL: https:// tmtrade.ru/reklouzery-osm15-na-10-kv (28.09.2019).

18. Овчинников А. Надежность распределительных электрических сетей 6 (10) кВ автоматизация с применением реклоузеров // Новости электротехники. 2002. № 5. [Электронный ресурс]. URL: http://www.news.elteh.ru/arh/2002/17/08.php (27.09.2019).

19. Воротницкий В., Бузин С. Реклоузер - новый уровень автоматизации и управления ВЛ 6 (10) кВ // Новости Электротехники. 2005. № 3. [Электронный ресурс]. URL: http://www.news.elteh.ru/arh/2005/33/11.php (27.09.2019).

20. Хачатуров А.А. Несинхронные включения и ресинхронизация в энергосистемах. М.: Энергия, 1977. 176 с.

21. Устройство точной автоматической синхронизации «Спринт-М» // Радиус автоматика [Электронный ресурс]. URL: https://www.rza.ru/catalog/zahita-i-avtomatika-stancionnogo-oborudovaniya/sprint-m.php?sphrase_id=29938&click=130 (15.09.2019).

22. Solutions for excitation and synchronization // АВВ. Power electronics. 2018. Р. 56. [Электронный ресурс]. URL: https://new.abb.com/power-electronics (15.09.2019).

References

1. Fishov AG, Gulomzoda AH, Kasobov LS. Analysis of the State and Direction of Development of Small Hydropower of Tajikistan. Politekhnicheskii Vestnik. Seri-ya: Inzhenernye issledovaniya = Polytechnic Bulletin. Series: Engineering studies. 2019;1:13-20. (In Russ.)

2. Tajikistan. Rapid Assessment and Gap Analysis. Available from: www.book.lib-i.ru/25selskohozyaistvo/ 685622-1-tadzhikistan-ekspress-ocenka-analiz-probelov-kratkoe-rezyume-energetika-zanimaet-tadzhikistane-oso.php [Accessed 28th September 2019].

3. Gulomzoda A, Nikroshkina SV. Development of Small-Scale Hydropower Generation in Tajikistan. In: Progress through Innovations: tr. VIII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. aspirantov i magistrantov = Progress through Innovations: Proceedings of 8th International Scientific and Practical Conference of Graduate and Postgraduate Students. 28 March 2019, Novosibirsk. Novosibirsk: Novosibirsk State Technical University; 2019, p. 123-126.

4. CASA-1000. Available from: http://www.casa-1000.org/indexr.php [Accessed 28th September 2019].

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

5. Gulomzoda A, Fishov AG, Nikroshkina SV. Technology of Managing the Modes of Local Energy Supply Systems. In: Science. Research. Practice: trudy 2 Vse-rossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii aspirantov i magistrantov = Science. Research. Practice: Proceedings of II All-Russia Scientific and Practical Conference of Postgraduate and Undergraduate Students. 20 December 2018, Novosibirsk. Novosibirsk: Novosibirsk State Technical University; 2019, р. 70-72.

6. Ismoilov ST, Gulomzoda AH, Rahimov FM. Introduction of Distributed Generation into Network to Provide System Services. In: Social'no-ekonomicheskie i ekologicheskie problemy gornoj promyshlennosti, stroitel'stva i energetiki: materialy XI Mezhdunarodnoj konferencii = Socio-Economic and Environmental Problems of Mining, Construction and Energy: Materials of XI International Conference. 5-6 November 2015, Tula. Tula: Tula State University; 2015, р. 362-367. (In Russ.)

7. Xuesong Zhou, Tie Guo, Youjie Ma. An overview on Microgrid Technology. In: International Conference on Mechatronics and Automation. 2-5 August 2015, Beijing. Beijing: IEEE; 2015, р. 76-81. https://doi.org/10.1109/ICMA.2015.7237460

8. Barnes M, Kondoh J, Asano H, Oyarzabal J, Ven-takaramanan G, Lasseter R, et al. Real-World Mi-crogrids-An Overview. In: International Conference on System of Systems Engineering. 16-18 April 2007, San Antonio. San Antonio: IEEE; 2007. Available from: https://ieeexplore.ieee.org/document/4304255 [Accessed 28th September 2019]. https://doi.org/10.1109/SYSOSE.2007.4304255

9. Zaidi AA, Kupzog F. Microgrid automation - A Self-Configuring Approach. In: International Multitopic Conference. 23-24 December 2008, Karachi. Karachi: IEEE; 2008, р. 565-570. https://doi.org/10.1109/INMIC.2008.4777802

10. Gezha EN, Glazyrin VE, Glazyrin GV, Ivkin ES, Marchenko AI, Semendyaev RYu, et al. System Automation to Integrate Local Power Supply Systems and Synchronous Small Generation into Electric Networks. Relejshchik. 2018;2:24-31. (In Russ.)

11. Fishov AG, Mukatov BB, Marchenko AI. Method of Emergency Control of Synchronous Generator Parallel Operation in Electric Networks. Patent RF, no. 2662728 S2; 2018. (In Russ.)

12. Budzko IA, Leshchinskaya TB, Sukmanov VI. Agri-

Критерии авторства

Фишов А.Г., Гуломзода А.Х., Касобов Л.С. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

culture Power Supply. Moscow: Kolos; 2000, 536 p. (In Russ.)

13. Rastorguev VM. On Problems and Development Trends of Rural Electric Networks. Vestnik Rossiiskogo gosudarstvennogo agrarnogo zaochnogo universiteta = Herald of Russian State Agrarian Correspondence University. 2018;29:28-32. (In Russ.)

14. Cherkasova NI. Analysis of the State of 10 kV Rural Electric Networks in terms of Failure Monitoring. Polzunovskii Vestnik. 2012;4:49-54. (In Russ.)

15. Buzin S, Vorotnickij V. Modern Relay Protection and Automation for 6-10 kV Overhead Electrical Networks Automation. Saint-Petersburg: RK Tavrida Elektrik; 2010, 4 c. (In Russ.)

16. 6-20 kV Reclosers. Tavrida Elektrik. Available from: http://www.tavrida.com/ter/solutions/REC15/ [Accessed 28th September 2019]. (In Russ.)

17. OSM15 Reclosers. Tyazhmashtrejd. Energetika innovacij. Available from: https://tmtrade.ru/reklouzery-osm15-na-10-kv [Accessed 28th September 2019]. (In Russ.)

18. Ovchinnikov A. Reliability of 6 (10) kV Distribution Electric Networks, Recloser-Based Automation. Novosti elektrotekhniki = Electrical Engineering News. 2002;5. Available from: http://www.news.elteh.ru/arh/2002/17/08.php [Accessed 27th September 2019]. (In Russ.)

19. Vorotnickij V, Buzin S. Recloser as a New Level of Automation and Control of 6 (10) kV Overhead Lines. Novosti Elektrotekhniki = Electrical Engineering News. 2. 2005;3. Available from: http://www.news.elteh.ru/arh/2005/33/11.php [Accessed 27th September 2019]. (In Russ.)

20. Khachaturov AA. Non-Synchronous Switching and Resynchronization in Power Systems. Moscow: Energy; 1977, 176 p. (In Russ.)

21. Sprint-M Device for Accurate Automatic Synchronization. Radius avtomatika. Available from: https://www.rza.ru/catalog/zahita-i-avtomatika-stancionnogo-oborudovaniya/sprint-m.php?sphrase_id=29938&click=130 [Accessed 15th September 2019]. (In Russ.)

22. Solutions for Excitation and Synchronization. АВВ. Power Electronics. 2018, p. 56. Available from: https://new.abb.com/power-electronics [Accessed 15th September 2019].

Authorship criteria

Fishov A.G., Ghulomzoda A.Kh., Kasobov L.S. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.

The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):382-39Б

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Фишов Александр Георгиевич,

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автоматизированных электроэнергетических систем, Новосибирский государственный технический университет,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

630073, г. Новосибирск, просп. Карла Маркса, 20, Россия;

Н e-mail: [email protected]

Гуломзода Анвари Хикмат,

аспирант,

Новосибирский государственный технический университет,

630073, г. Новосибирск, просп. Карла Маркса, 20, Россия;

e-mail: [email protected]

Касобов Лоик Сафарович,

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электрические станции», Таджикский технический университет им. акад. М.С. Осими,

734042, г. Душанбе, ул. акад. Раджабовых, 10,

Таджикистан;