Научная статья на тему 'Модель электротехнической системы с распределенной генерацией'

Модель электротехнической системы с распределенной генерацией Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
377
95
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ГЕНЕРАЦИЯ / ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ / СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКА / ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ / СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР / ДЕЙСТВУЮЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА / АКТИВНАЯ И РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ / СУММАРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ / DISTRIBUTED GENERATION / SIMULATION MODEL / EQUIVALENT CIRCUIT OF CURRENT-USING EQUIPMENT / ELECTRIC TRANSMISSION LINE / POWER TRANSFORMER / EFFECTIVE VALUE OF ALTERNATING VOLTAGE AND CURRENT / ACTIVE AND REACTIVE POWER / TOTAL HARMONIC DISTORTION

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Косарев Борис Андреевич, Федоров Владимир Кузьмич

Статья посвящена разработке имитационной модели электротехнической системы с распределенной генерацией на примере электроснабжения жилых зданий. Оуществующие модели подобных систем обладают рядом недостатков: не представлены основные виды электроприемников, схемы замещения отдельных электроприемников некорректны, не приведен расчет параметров схем замещения электроприемников и других элементов электросистем, не описана методика измерения основных параметров электросистемы. В этой связи существует необходимость обобщения полученных ранее результатов и создания имитационной модели системы электроснабжения жилых зданий с распределенной генерацией, учитывающей вышеперечисленные недостатки. целью данной работы является разработка имитационной модели системы электроснабжения жилых зданий с распределенной генерацией, включающей основные виды электроприемников, описание расчетов параметров схем замещения электроприемников и других элементов электросистемы, рассмотрение методики измерения основных параметров электросистемы. результатом работы является создание имитационной модели системы электроснабжения шести жилых зданий в программном пакете Simscape PowerSystems (Matlab). Модель учитывает основные виды электроприемников жилого здания. В работе описан расчет параметров схем замещения электроприемников, линий электропередачи и силового трансформатора. рассмотрена методика измерения основных параметров системы при помощи блоков U, I P Measurement и Powergui. Приведены результаты измерений основных параметров системы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Косарев Борис Андреевич, Федоров Владимир Кузьмич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Modeling power system with distributed generation

The article is devoted to the development of a simulation model of an electrical system with distributed generation on the example of power supply of residential buildings. Existing models of such systems have several drawbacks: not represented principal power consumers of the equivalent circuit of the individual power consumers is incorrect, the calculation of parameters of equivalent circuits of power consumers and other elements of electrical systems that are not described methods of measuring the main parameters of the electrical system. In this regard, there is a need to generalize the results obtained earlier and create a simulation model of the power supply system of residential buildings with distributed generation, taking into account the above shortcomings. The aim of this work is to develop a simulation model of the power supply system of residential buildings with distributed generation, including principal consumers, a description of the calculation of parameters of equivalent circuits of power consumers and other elements of electrical systems, review of methods of measurement of basic parameters of the electrical system. The result of the work is the creation of a simulation model of the power supply system of 6 residential buildings in the software package SimscapePowerSystems (Matlab). The model takes into account the main types of current-using equipment of a residential building. The paper describes the calculation of the parameters of the equivalent circuit of current-using equipment, electric transmission lines and power transformer. The method of measuring the basic parameters of the system using the blocks U, I, P Measurement and Powergui is considered. The results of measurements of the basic parameters of the system are showed.

Текст научной работы на тему «Модель электротехнической системы с распределенной генерацией»

УДК 621.311 Б. А. КОСАРЕВ

йО!: 10.25206/1813-8225-2019-167-64-71

В. К. ФЕДОРОВ

Омский государственный технический университет, г. Омск

МОДЕЛЬ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИЕЙ

Статья посвящена разработке имитационной модели электротехнической системы с распределенной генерацией на примере электроснабжения жилых зданий. Существующие модели подобных систем обладают рядом недостатков: не представлены основные виды электроприемников, схемы замещения отдельных электроприемников некорректны, не приведен расчет параметров схем замещения электроприемников и других элементов электросистем, не описана методика измерения основных параметров электросистемы. В этой связи существует необходимость обобщения полученных ранее результатов и создания имитационной модели системы электроснабжения жилых зданий с распределенной генерацией, учитывающей вышеперечисленные недостатки. Целью данной работы является разработка имитационной модели системы электроснабжения жилых зданий с распределенной генерацией, включающей основные виды электроприемников, описание расчетов параметров схем замещения электроприемников и других элементов электросистемы, рассмотрение методики измерения основных параметров электросистемы. Результатом работы является создание имитационной модели системы электроснабжения шести жилых зданий в программном пакете Simscape PowerSystems (Matlab). Модель учитывает основные виды электроприемников жилого здания. В работе описан расчет параметров схем замещения электроприемников, линий электропередачи и силового трансформатора. Рассмотрена методика измерения основных параметров системы при помощи блоков U, I, P Measurement и Powergui. Приведены результаты измерений основных параметров системы.

Ключевые слова: распределенная генерация, имитационная модель, схема замещения электроприемника, линия электропередачи, силовой трансформатор, действующее значение напряжения и тока, активная и реактивная мощность, суммарный коэффициент гармонических составляющих.

Введение. Стремительное развитие технологий пакете SympowerSystems (MatLab). Имитационная альтернативных источников энергии [1] создает модель включает МикроГЭС и частный многоквар-возможность децентрализации электроснабжения тирный дом. В данной работе рассмотрена устой-при существовании экономического эффекта с це- чивость режимов работы ГЭС при изменяющейся нологической точки зрения. Особенно эффективно с течением суток нагрузке. Схемы замещения от-внедрение распределенной генерации [2] в системы дельных видов электроприемников не рассмотре-электроснабжения жилых зданий, так как тепло- ны, электроприемники представлены в виде актив-вые потери генерирующих установок можно ис- но-индуктивных нагрузок, расчет параметров схем пользовать для отопления, значительно увеличивая замещения электроприемников и других элементов коэффициент полезного действия при использова- системы электроснабжения не приведен, не рас-нии энергетических ресурсов [3]. Для организации смотрена возможность оценки качества электросистемы электроснабжения с распределенной гене- энергии.

рацией требуется предварительная оценка режимов В работе [6] моделирование электросистемы выи качества электроснабжения проектируемой си- полнено в программном пакете MATLAB. Рассмо-стемы. Одним из наиболее удобных инструментов трен график нагрузок характерных электроприем-оценки проектируемой системы является ее ими- ников офиса.

тационное моделирование [4]. Анализ литературы Расчет параметров схем замещения электропри-

показывает, что создано значительное количество емников и других элементов системы электроснаб-

имитационных моделей систем электроснабжения жения не приведен.

жилых зданий c распределенной генерацией. Влияние нелинейных нагрузок на показатели

Децентрализация электроснабжения рассмотре- качества электроэнергии трехфазной системы под-

на в работе [5] на примере имитационного моде- робно рассмотрено в работе [7]. Приведены ими-

лирования ЭТС с РГ в современном программном тационные S-модели. Однако электросистема, рас-

сматриваемая в работе, не включает основные виды бытовых электроприемников.

Децентрализация системы электроснабжения рассмотрена в работе [8] на примере электротехнической системы индивидуального жилищного строительства (ИЖС). Имитационное моделирование системы ИЖС выполнено в программном пакете SympowerSystems (МаНаЬ). Рассмотрены основные бытовые электроприборы (телевизор, компьютер, драйверы энергосберегающих ламп, холодильник, стиральная машина и т.п.). Показана возможность оценки качества электроэнергии в виде расчета суммарных коэффициентов гармонических искажений напряжения и тока. Однако представляется недостаточно проработанным вопрос моделирования электропривода бытовых приборов, в структуру которого, как правило, входит частотный преобразователь. Базовым элементом частотного преобразователя является полупроводниковый электронный ключ (тиристор, транзистор), обладающий нелинейной вольт-амперной характеристикой. Известно, что нелинейная нагрузка является причиной гармонических искажений. Поэтому при моделировании системы электроснабжения с распределенной генерацией с целью оценки основных параметров, в частности, качества электроэнергии, необходимо включать в имитационную модель частотно регулируемый электропривод. Также следует отметить, что в работе не приведен расчет параметров схем замещения электроприемников и других элементов системы электроснабжения.

Таким образом, разработанные модели электроснабжения жилых зданий с распределенной генерацией обладают рядом недостатков: не представлены основные виды электроприемников, схемы замещения отдельных электроприемников некорректны, не приведен расчет параметров схем замещения электроприемников и других элементов электросистем, не рассмотрена методика измерения основных параметров системы. В этой связи существует необходимость обобщения полученных ранее результатов и создания имитационной модели системы электроснабжения жилых зданий с распределенной генерацией, учитывающей вышеперечисленные недостатки. Поэтому целью данной

работы является разработка имитационной модели системы электроснабжения жилых зданий с распределенной генерацией, учитывающей основные виды электроприемников, описание расчетов схем замещения электроприемников и других элементов электросистемы, рассмотрение методики измерения основных параметров системы.

имитационная модель системы ЭТС с РГ. Имитационная модель представляет собой автономную систему электроснабжения шести частных домов (рис. 1).

В качестве генерирующей установки системы выбран идеальный источник трехфазного напряжения бесконечной мощности (например, в установке используются схемотехнические решения источников бесперебойного питания с двойным преобразованием MAKELSAN ВХ 3360).

В модели источник сформирован соединением трех однофазных источников AC Voltage Source по схеме «звезда», у которых заданы следующие параметры: peak amplitude (максимальная амплитуда) 6000sqrt(2), frequency (частота) 50, phase (смещение фазы) 0, 120 и —120 — соответственно для каждого источника.

Блок 2 (Three-Phase VI Measurement) измеряет межфазные (phase-to-phase) или фазные (phase-to-ground) напряжения и токи, осциллограммы которых снимают осциллографы 5 (Scope).

Распределительные линии системы выполнены воздушными линиями электропередач (блок 3 — Three-Phase Series RLC Branch, блок 6 — Series RLC Branch, branch type — RL).

Оценка токовой нагрузки проводов линии выполнена по формуле [9]:

S

1ф ~ V3 • и.

где 1ф — фазный ток, S — полная мощность силового трансформатора, U — линейное напряжение.

Значения активного и реактивного сопротивления линии (в окне задания ¡параметров Resistance R и Inductance L соответственно) рассчитываются по формулам:

Рис. 1. имитационная модель ЭТС с РГ: 1 — трехфазный источник питания;

2 — блок измерения напряжения и тока;

3 — трехфазная линия электропередач;,

4 — трехфазный трансформатор с глухозаземленной нейтралью; 5 — осциллографы измерения тока и напряжения; 6 — однофазная линия электропередачи; 7 — блок из трех жилых зданий

Расчетные параметры s-модели трансформатора

Расчетные параметры Формулы для расчета Результаты расчета

Номинальная мощность фазы трансформатора, ВА S -SL 21000

Номинальное фазное напряжение первичной обмотки, В и„ф 33 3464

Номинальный фазный ток первичной обмотки, А s т J „Ф 'Ыф 0 О нф 6,06

Фазный ток холостого хода, А , Ьнф ' 1х.х ф." 100 0,15

Полное сопротивление ветви намагничивания, Ом Z Uoo " " ио 22860

Мощность потерь холостого хода на фазу, Вт 3" 3 66,67

Коэффициент мощности холостого хода Рф0Ф еоое.,- =- е 11 Чн3-^ 0,13

Активное сопротивление ветви намагничивания, Ом хм = ZKK • соо ее х 2902

Реактивное сопротивление ветви намагничивания, Ом хм м z^ ■ U\ - 3ose2x. * 22670

Фазное напряжение короткого замыкания, В о ич--^ 3z 100 155,89

Полное сопротивление короткого замыкания, Ом Р = ООно 25,71

Мощность потерь короткого замыкания на фазу, Вт P = Р 433,33

Коэффициент мощности короткого замыкания Рф,, соое- , =- ■ U3C0 - еое 0,46

Активное сопротивление короткого замыкания, Ом х = 3 = ZK3 • соо е*з 11,79

Реактивное сопротивление короткого замыкания, Ом х,с = ZK 3 • 0l - сООС^- .3 22,85

Расчет параметров в относительных единицах (о.е.)

Базисное сопротивление, Ом 7 Охф =0 1нф 571,43

Активное сопротивление ветви намагничивания, о.е. х =Х( хМ&.е) х Z б 5,08

Реактивное сопротивление ветви намагничивания, о.е. X = Х( хМ(о.е) ~ у Z б 39,68

Активное сопротивление первичной и вторичной обмоток, о.е. D D _ D _ D* 3 D1(o.e) D2(o.e) ^ 0,01

Индуктивное сопротивление первичной и вторичной обмоток, о.е. x -X - X1(o.e) ~ X2(o.e) ~ ^ 0,02

R= R L,

уд

X= X L,

уд

где Ryg, Худ — удельные активные и реактивные сопротивления проводов линии соответственно, L — длина линии.

Для части системы со стороны высокого напряжения выбрана марка провода СИП-3 1x16 с R = 1,91 Ом, Х = 0,299 Ом, допустимая токовая

уд уд " J

нагрузка 100 А. Для части системы со стороны низкого напряжения выбрана марка провода СИП-2 1x50 с R = 0,822 Ом, Х = 0,0794 Ом, допустимая

уд уд

токовая нагрузка 195 А.

Блок 7 состоит из трех жилых зданий, равномерно распределенных по фазам.

В качестве силового трансформатора системы выбран трехфазный трансформатор с глухо заземленной нейтралью (блок 4 — Three-Phase Transformer со схемой соединения первичной и вторичной обмоток Winding 1 connection Y, Winding 2 connection Yn соответственно).

Исходя из предполагаемой пиковой мощности потребления проектируемой системы (59,9 ВА), расчет s-модели трансформатора выполнен по номинальным параметрам трансформатора ТМ-63/6/0,4.

Параметры s-модели трансформатора (табл. 1) рассчитаны по методике [10—13].

В состав s-модели жилого здания включены следующие бытовые электроприборы: утюг 2 кВт; чайник 1,5 кВт; стиральная машина 0,37 кВт (без учета водонагревателя 1,5 кВт); насос 2,2 кВт; осветительная нагрузка (LED лампа 8 Вт) 0,12 кВт; телевизор 0,34 кВт; персональный компьютер (ПК) 0,2 кВт; ноутбук 0,2 кВт; холодильник 0,3 кВт.

Рассмотрим схемы замещения данных электроприборов и их расчет.

Схемой замещения утюга и чайника является активное сопротивление R, которое рассчитывается через активную мощность P и действующее значение напряжения U по следующей формуле:

* = U2.

p

При U = 220 В для утю га мощ ностью 2 кВт имеем R = 24,2 Ом, а для чайника мощностью 1,5 кВт — R = 32,3 Ом.

Схемы замещения осветительной нагрузки, телевизора, персонального компьютера (ПК), ноутбука и их расчет описаны в работе [14]. Подробно рассмотрим схемы замещения осветительной нагрузки и телевизора, которые представим в виде импульсных источников питания.

Рис. 2. Схема замещения импульсного источника питания

Схема замещения импульсного источника питания телевизора и осветительной нагрузки приведена на рис. 2.

На рисунке:

С1 — конденсатор подавления ВЧ-помех; С2 — конденсатор, сглаживающий выходное напряжение мостовой схемы; R — эквивалент нагрузки электроприемника и ВЧ-преобр азователя; Ь — С3 — контур, корректирующий коэффици ент мощности электроприемника.

Эквивалент нагрузки электроприемника и ВЧ-преобразователя рассчитывается по формуле:

C ■ U2

R, = C-Udc-

L P„

где Udc — выходное напряжение мостовой схемы, P — активная мощность электроприемника, С — коэффициент сглаживания выпрямленного напряжения.

Значения элементов схемы замещения осветительной нагрузки, телевизора, ПК и ноутбука были выбраны из рекомендуемых диапазонов [15] и скорректированы при отладке s-моделей электроприемников в программе MatLab (табл. 2).

Обязательной частью бытовых электроприборов, таких как холодильник, насос, стиральная машина, является электродвигатель. Поэтому при создании s-моделей данных электроприемников необходим расчет параметров схемы замещения электродвигателя [16]. Одним из распространенных типов двигателя, использующихся в бытовых электроприборах, является асинхронный двигатель. S-модели бытовых электроприборов рассчитаны по номинальным параметрам следующих двигателей: AMPE90L4K2 (насос), АИРЕ56В2 (холодильник), АИР63А2 (стиральная машина). Расчетные параметры электродвигателей приведены в табл. 3.

В качестве схемы замещения холодильника (например, Nord с линейным компрессором) и насоса (например, Гном 16-16 с напором воды 16 м) выбран однофазный асинхронный конденсаторный двигатель. При моделировании использовалась s-модель

Параметры бытовых электроприборов

Таблица 2

Вид электроприемника P, Вт R, ком С, мкФ С2, мкФ С3, мкФ L, мГн

Светодиодная лампа 8 8,5 0,55 3,2 - -

Телевизор 300 0,31 0,15 607 0,83 35

ПК 250 0,37 0,62 3,2 0,9 30

Ноутбук 200 0,484 0,62 3,2 0,9 30

Расчетные параметры s-моделей электродвигателей

Расчетные параметры двигателя

Формулы для расчета

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

Результаты расчета

Насос

Холодильник

Стиральная машина

Номинальное фазное напряжение, В

U

U* = 0

219,4

219,4

Синхронная скорость, об./мин

60-/,

3000

3000

3000

Номинальное скольжение, о.е.

0,067

0,067

Критическое скольжение, о.е.

s„ ■ + 4 mlaKC - 1)

0,22

0.21

Синхронная скорость, рад/с

2+- f,

157,1

314,16

Номинальная скорость вращения вала, рад/с

146,6

293,22

Номинальный момент, Н-м

15

0,61

Максимальный момент, Н-м

М.

- М „

27

1,04

Пусковой момент, Н-м

25,51

0,31

Механические потери, Вт

П.„ = 0,03 Р.

66

5,4

Коэффициент приведения

1,013

1,026

Приведенное активное сопротивление ротора, Ом

R = f P„ + nc

- p 3 1 - 1-s„

0,28

1,72

Активное сопротивление статора, Ом

R = 00 = ■cos(p-(1-r1) oC2.R _ Пш

c - k 3,11

3,18

52,99

Приведенная индуктивность рассеяния статора (ротора), Гн

L= = L

c UP

М-п-f, -(l + cM-k -Г

0,002

0,028

Индуктивность статора, Гн

2г - / - /„ - д/l -м cospp -

2 2г - / - М,.

0,16

Р - иФ s*P

1,12

Индуктивность цепи намагничивания, Гн

0,16

1,09

Capacitor-start (для холодильника) и Capacitor-start-run (для насоса).

Также в число электроприемников жилого здания был включен электропривод стиральной машины. В состав электропривода входит преобразовательное устройство, электродвигатель, механическое передаточное устройство (в случае directdrive отсутствует), исполнительный орган (барабан с бельем).

В современных стиральных машинах используется замкнутый электропривод с преобразовательным устройством в виде преобразователя частоты (рис. 3).

Рассмотрим алгоритм работы электропривода с преобразователем частоты. Переменное фазное напряжение преобразуется мостовым выпрямителем 1 (схема Гретца) в постоянное (пульсирующее). Звено постоянного тока 2 ^С-фильтр) сглаживает

кр

l

C

М Lc Lcn

Рис. 3. Структурная схема преобразователя частоты: 1 — мостовой выпрямитель; 2 — звено постоянного тока; 3 — инверторный преобразователь; 4 — электродвигатель

пульсации напряжения и тока. Трехфазный инверторный преобразователь 3 выполняет широтно-импульсную модуляцию напряжения на обмотках статора согласно управляющему сигналу (скалярное или векторное управление), поступающему от микроконтроллера через драйвер на электронные ключи. В данном случае в преобразователе стиральной машины используются в ключевом режиме IGBT транзисторы. Датчик скорости, момента на валу и т.п. осуществляют обратную связь между нагрузкой двигателя 4 и алгоритмом управления ин-верторным преобразователем 3.

В качестве электродвигателя стиральной машины используют асинхронный трехфазный двигатель, коллекторный или бесколлекторный двигатели. В данной работе выбран трехфазный асинхронный двигатель АИР63А2.

При моделировании трехфазного асинхронного двигателя стиральной машины использовалась s-модель Asynchronous Machine.

Подсистема s-модели электропривода стиральной машины с частотным регулированием [17] представлена на рис. 4.

Структура подсистемы соответствует алгоритму работы электропривода стиральной машины, описанному выше. Следует отметить, что блок управления 5 организует аналоговую ШИМ, в которой

управляющий сигнал формируется путем сравнения компаратором пилообразного сигнала высокой частоты (2 кГц) с модулирующим синусоидальным сигналом.

Подсистема s-модели жилого здания представляет собой параллельное включение рассмотренных s-моделей бытовых электроприборов. Для удобства изменения при моделировании суммарной нагрузки жилого здания и ее характера подключение электроприборов к питающей фазе выполнено через блок Breaker (выключатель).

Методика измерения основных параметров модели ЭТС с РГ. Действующие значения фазных и линейных напряжений модели трехфазной системы измеряются при помощи последовательного соединения блоков Voltage Measurement, RMS, Display. Клеммы блока Voltage Measurement присоединяют соответственно к фазному и нулевому проводу или к фазным проводам. Действующие значения токов определяют при помощи последовательного соединения блоков Current Measurement, RMS, Display. Значения активной и реактивной мощностей определены соединением блоков Current, Voltage Measurement с соответствующими входными портами блока Power Measurement. Выходные порты Power Measurement соединяют с блоком Display.

Осциллограммы токов и напряжений измеряют при помощи последовательного соединения блоков Current или Voltage Measurement и Scope. Также осциллограммы токов и напряжений могут быть измерены последовательным соединением блоков Three-Phase V-I Measurement и Scope.

Для реализации гармонического анализа напряжений и токов системы используют блок Powergui. При этом необходимо перед инициированием расчета модели для каждого блока Scope выполнить последовательность команд: Scope parameters, History, Save data to workspace, Structure with time, ввести наименование переменной напряжения или тока. После завершения расчета модели выполняют сле-

Рис. 4. Подсистема s-модели электропривода стиральной машины: 1 — мостовой выпрямитель; 2 — звено постоянного тока; 3 — инверторный преобразователь; 4 — трехфазный асинхронный двигатель; 5 — блок управления; 6 — водонагреватель

Действующие значения напряжений и токов, активной и реактивной мощности

Б-модели ЭТС с РГ

Ua, В U В Uc, В U , В U , В be' Uac, В I, А b А

216,5 216,9 220,2 377,1 377,9 377,3 58,6 59,3

I, А I,, А Pa, Вт P, Вт b P, Вт Q, Вар Qb, Вар Q, Вар

36,3 28,3 11293,2 11368,1 6418,4 5557,5 5773,9 4539,5

дующую последовательность команд: Powergui, FFT Analysis, выбор переменной. Основные функции, которые доступны в окне FFT Analysis блока Powergui: построение гистограммы гармонических составляющих выбранной переменной (вкладка Bar), вывод спектра гармонических составляющих выбранной переменной (вкладка List).

Результаты измерений действующих значений напряжения и тока, активной и реактивной мощности s-модели ЭТС с РГ (четырехпроводная трехфазная система) со стороны низкого напряжения приведены в табл. 4.

Здесь: Ua, Ub, Uc — фазные напряжения; Uab, Ubc, Uac — межфазные напряжения; I, Ib, I — фазные (линейные) токи; I — ток в нулевом проводе системы; Pa, Pb, Pc и Qa, Qb, Qc — активные и реактивные мощности, измеренные на шинах силового трансформатора.

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

Спектр гармонических составляющих фазного напряжения модели представлен 3 (7,31 %), 5 (1,58 %), 7 (3,16 %) и 9 (0,39 %) гармониками. THD (Total Harmonic Distortion) — суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения [18] равен 8,88 %.

Выводы. Разработана имитационная модель системы электроснабжения шести жилых зданий в программном пакете Simscape Power Systems (Matlab). Модель учитывает основные виды электроприемников жилого здания.

В работе описан расчет параметров схем замещения электроприемников, линий электропередач и силового трансформатора. Рассмотрена методика измерения основных параметров системы при помощи блоков U, I, P Measurement и Powergui. Приведены результаты измерений основных параметров системы.

Библиографический список

1. Зиновьев Е. В., Мумладзе Д. Г., Бубенчиков А. А., Бу-бенчикова Т. В. Возможность применения альтернативных источников энергии в Омском регионе // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. № 1 (67). С. 70 — 73. DOI: 10.23670/IRJ.2018.67.104.

2. Pehnt M., Cames M., Fisher C. [et al.]. Micro Cogeneration: Towards Decentralized Energy Systems. Heidelberg: SpringerVerlag, 2006. 346 p. ISBN 978-3-540-25582-6.

3. Slingerland S. Energy conservation and electricity sector liberalization in the Netherlands and UK: case studies on the development of cogeneration of heat and power, wind energy and demand-side management as energy conversation options // International Journal of Global Energy Issues. 2003. Vol. 19, № 1. С. 95-114. DOI: 10.1504/IJGEI.2003.002384.

4. Асиев А. Т. Автономные системы электроснабжения в отдаленных районах: обоснование целесообразности использования и методы оценки показателей качества электроэнергии на основе имитационного моделирования // Прикаспий-

ский журнал: управление и высокие технологии. 2017. № 3 (39). С. 80-94.

5. Бастрон А. В., Коровайкин Н. В., Костюченко Л. П. Моделирование автономной системы электроснабжения многоквартирного сельского дома от микроГЭС // Ползуновский вестник. 2012. № 4. С. 78-82.

6. Sandels C., Broden D., Widen J. [et al.]. Modeling office building consumer load with a combined physical and behavioral approach: Simulation and validation // Applied Energy. 2016. Vol. 162. P. 472-485. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.10.141.

7. Tan R. H., Ramachandaramurthy V. K. A comprehensive modeling and simulation of power quality disturbances using MATLAB/Simulink // Power quality issues in distributed generation. InTech, Rijeka. 2015. P. 83-107. DOI: 10.5772/61209.

8. Авербух М. А., Жилин Е. В. Влияние нелинейной и несимметричной нагрузки на систему электроснабжения жилых микрорайонов // Промышленная энергетика. 2017. № 12. С. 40-45.

9. Никитин К. И. Принципы построения, алгоритмы и модели токовых защит электроэнергетических систем: моногр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2012. 291 с.

10. Новаш И. В., Румянцев Ю. В. Расчет параметров модели трехфазного трансформатора из библиотеки MatLab-Simulink с учетом насыщения магнитопровода // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015. № 1. С. 12-24.

11. Дед А. В. Расчет параметров Simulink-модели силового трехфазного трансформатора для исследования длительных несимметричных режимов // Омский научный вестник. 2017. № 3 (153). С. 68-74.

12. Dommel H. W. Electromagnetic transients program reference manual (EMTP Theory Book). Prepared for Bonneville Power Administration. P.O. Box 3621. Portland, Ore., 97208, USA. 1986.

13. Dommel H. W. Techniques for analyzing electromagnetic transients // IEEE Computer Applications in Power. 1997.Vol. 10, no. 3. P. 18-21.

14. Цырук C. А., Янченко C. А., Рыжкова Е. Н. Моделирование основных источников несинусоидальности в бытовых электросетях // Вестник МЭИ. 2013. № 3. C. 67-71.

15. Цырук C. А., Янченко C. А. Моделирование гармонического состава входного тока светодиодных светильников // Энерго- и ресурсосбережение — XXI век: материалы XI Междунар. науч.-практ. конф. Орел, 2013. C. 103-106.

16. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab. SimPower Systems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2007. 288 с.

17. Лысенко О. А., Белодедов А. Е., Беляев П. В. Создание модели частотно-регулируемого электропривода с блоком суперконденсаторов // Актуальные вопросы энергетики: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Омск, 2017. С. 269-271. ISBN 978-5-8149-2453-7.

18. Ded A. V., Maltsev V. N., Sikorski S. P. Comparative analysis of the specifications on the power quality of the European union and the Russian Federation // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Ser. Metrology, Standardization, Quality:

Theory and Practice. MSQ 2017. 2018. Vol. 998. 012007. DOI: 10.1088/1742-6596/998/1/012007.

AuthorlD (РИНЦ): 512746

Адрес для переписки: [email protected]

КОСАРЕВ Борис Андреевич, инженер по специальности «Промышленная электроника». Адрес для переписки: [email protected] ФЕДОРОВ Владимир Кузьмич, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Электрическая техника». SPIN-код: 2389-6978

Для цитирования

Косарев Б. А., Федоров В. К. Модель электротехнической системы с распределенной генерацией // Омский научный вестник. 2019. № 5 (167). С. 64-71. Б01: 10.25206/1813-82252019-167-64-71.

Статья поступила в редакцию 23.09.2019 г. © Б. А. Косарев, В. К. Федоров

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.