Научная статья на тему 'Применение мультиконтактных коммутационных систем с мостовой схемой и четырьмя выводами в схемах электроснабжения потребителей и кодирование возникающих при этом ситуаций'

Применение мультиконтактных коммутационных систем с мостовой схемой и четырьмя выводами в схемах электроснабжения потребителей и кодирование возникающих при этом ситуаций Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
232
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ / МУЛЬТИКОНТАКТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ / НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ / SMART GRID / УМНЫЕ СИСТЕМЫ / INTELLIGENT POWER GRID / MULTI-CONTACT SWITCHING SYSTEMS / RELIABLE POWER SUPPLY / SMART SYSTEMS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Виноградов Александр Владимирович, Виноградова Алина Васильевна, Марин Александр Александрович

Введение: применение мультиконтактных коммутационных систем (МКС) это один из шагов к повышению интеллектуализации электрических распределительных сетей. Применение МКС позволяет осуществлять автоматическое изменение конфигурации сети при изменении режима работы или по заданию оператора, значительно сокращать затраты на строительство резервных линий электропередачи при увеличении надёжности электроснабжения потребителей. МКС оснащаются системами умного мониторинга, учёта, контроля и управления, передающими данные в единый информационный центр сети, что, кроме выполнения переключений в сети, позволяет «видеть» всю сеть, результаты работы коммутационных аппаратов и режимы работы сети оператору или диспетчеру сетевой компании. Одним из видов МКС являются мультиконтактные коммутационные системы, выполненные по мостовой схеме (МКСМ). Данные устройства значительно расширяют возможности изменения конфигурации сети. В статье рассмотрены различные варианты применения МКСМ и построения электрических сетей с их использованием, в том числе сетей, содержащих возобновляемые источники энергии и накопители энергии. Материалы и методы: выполнено исследование отечественных и зарубежных концепций «умных» или «интеллектуальных», «SMART GRID» электрических сетей, предложен подход к созданию умных сетей с применением мультиконтактных коммутационных систем. Результаты: предложена схема мультиконтактной коммутационной системы, выполненной по мостовой схеме с четырьмя выводами (МКСМ-4), а также способ кодирования состояния контактных групп МКСМ-4 и других коммутационных аппаратов. Обсуждение: рассмотрен пример системы электроснабжения потребителей, содержащей несколько источников электроэнергии, в том числевозобновляемые источники и накопители электроэнергии, а также МКСМ-4 и другие коммутационные аппараты. Показаны примеры кодирования различных ситуаций в рассмотренной системе электроснабжения с применением предложенного метода. Заключение: применение МКСМ-4 в схемах электроснабжения потребителей позволяет значительно повысить возможности автоматизации электрических сетей, повысить надёжность электроснабжения потребителей за счёт гибкого управления конфигурацией электрической сети, возможностей использования в сети различных источников питания независимо друг от друга, не включая их на параллельную работу, что особенно актуально при использовании возобновляемых источников энергии. Применённый метод кодирования состояния групп контактов коммутационных аппаратов позволяет получать код ситуации в электрических сетях в целом, с указанием как состояния коммутационных аппаратов, так и наличия питания на вводах потребителей.I

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Виноградов Александр Владимирович, Виноградова Алина Васильевна, Марин Александр Александрович

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

ntroduction: the use of multi-contact switching systems (MCS) is one of the steps to increase the intellectualization of electrical distribution networks. The use of the ISS allows for an automatic change in the configuration of the network when changing the operating mode or on the instructions of the operator, to significantly reduce the cost of construction of backup power lines with an increase in the reliability of power supply to consumers. The ISS is equipped with smart monitoring, accounting, control and management systems that transmit data to a single information center of the network, which, in addition to switching in the network, allows you to «see» the entire network, the results of switching devices and network operation modes to the operator or Manager of the network company. One of the types of ISS is multi-contact switching systems made on the bridge circuit (MSM). These devices greatly extend the ability to change the configuration of the network. The article discusses various options for the use of MCM and the construction of electrical networks with their use, including networks containing renewable energy sources and energy storage. Materials and methods: the research of domestic and foreign concepts of «smart» or «intelligent», «SMART GRID» electric networks is carried out, the approach to the creation of smart networks with the use of multi-contact switching systems is proposed. Results: the scheme of the multi-contact switching system made on the bridge circuit with four terminals (MCM-4), as well as a method of coding the state of contact groups MCM-4 and other switching devices. Discussion: the example of the system of power supply of consumers containing several sources of the electric power, including renewable sources and accumulators of the electric power, and also MKSM-4 and other switching devices is considered. Examples of coding of various situations in the considered system of power supply with application of the offered method are shown. Conclusion: the use of MCM-4 in power supply schemes of consumers can significantly increase the possibility of automation of electrical networks, improve the reliability of power supply to consumers due to the flexible configuration of the electrical network, the possibility of using the network of different power sources independently of each other, not including their parallel operation, which is especially important when using renewable energy sources. The applied method of coding of the state of groups of contacts of switching devices allows receiving the code of a situation in electric networks as a whole, with indication of both the state of switching devices, and availability of power on inputs of consumers.

Текст научной работы на тему «Применение мультиконтактных коммутационных систем с мостовой схемой и четырьмя выводами в схемах электроснабжения потребителей и кодирование возникающих при этом ситуаций»

05.20.02

УДК 621.3.062.8

ПРИМЕНЕНИЕ МУЛЬТИКОНТАКТНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ СИСТЕМ С МОСТОВОЙ СХЕМОЙ И ЧЕТЫРЬМЯ ВЫВОДАМИ В СХЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И КОДИРОВАНИЕ ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ЭТОМ СИТУАЦИЙ

© 2019

Александр Владимирович Виноградов, кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории электро- и энергоснабжения и электробезопасности ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», г. Москва (Россия) Алина Васильевна Виноградова, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории электро- и энергоснабжения и электробезопасности ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», г. Москва (Россия) Александр Александрович Марин, директор группы компаний «Электросвет» ООО «Электросвет», г. Орел (Россия)

Аннотация

Введение: применение мультиконтактных коммутационных систем (МКС) - это один из шагов к повышению интеллектуализации электрических распределительных сетей. Применение МКС позволяет осуществлять автоматическое изменение конфигурации сети при изменении режима работы или по заданию оператора, значительно сокращать затраты на строительство резервных линий электропередачи при увеличении надёжности электроснабжения потребителей. МКС оснащаются системами умного мониторинга, учёта, контроля и управления, передающими данные в единый информационный центр сети, что, кроме выполнения переключений в сети, позволяет «видеть» всю сеть, результаты работы коммутационных аппаратов и режимы работы сети оператору или диспетчеру сетевой компании. Одним из видов МКС являются мультиконтактные коммутационные системы, выполненные по мостовой схеме (МКСМ). Данные устройства значительно расширяют возможности изменения конфигурации сети. В статье рассмотрены различные варианты применения МКСМ и построения электрических сетей с их использованием, в том числе сетей, содержащих возобновляемые источники энергии и накопители энергии.

Материалы и методы: выполнено исследование отечественных и зарубежных концепций «умных» или «интеллектуальных», «SMART GRID» электрических сетей, предложен подход к созданию умных сетей с применением мультиконтактных коммутационных систем.

Результаты: предложена схема мультиконтактной коммутационной системы, выполненной по мостовой схеме с четырьмя выводами (МКСМ-4), а также способ кодирования состояния контактных групп МКСМ-4 и других коммутационных аппаратов.

Обсуждение: рассмотрен пример системы электроснабжения потребителей, содержащей несколько источников электроэнергии, в том числевозобновляемые источники и накопители электроэнергии, а также МКСМ-4 и другие коммутационные аппараты. Показаны примеры кодирования различных ситуаций в рассмотренной системе электроснабжения с применением предложенного метода.

Заключение: применение МКСМ-4 в схемах электроснабжения потребителей позволяет значительно повысить возможности автоматизации электрических сетей, повысить надёжность электроснабжения потребителей за счёт гибкого управления конфигурацией электрической сети, возможностей использования в сети различных источников питания независимо друг от друга, не включая их на параллельную работу, что особенно актуально при использовании возобновляемых источников энергии. Применённый метод кодирования состояния групп контактов коммутационных аппаратов позволяет получать код ситуации в электрических сетях в целом, с указанием как состояния коммутационных аппаратов, так и наличия питания на вводах потребителей. Ключевые слова: интеллектуальная электрическая сеть, мультиконтактные коммутационные системы, надежность электроснабжения, SMART GRID, умные системы.

Для цитирования: Виноградов А. В., Виноградова А. В., Марин А. А. Применение мультиконтактных коммутационных систем с мостовой схемой и четырьмя выводами в схемах электроснабжения потребителей и кодирование возникающих при этом ситуаций // Вестник НГИЭИ. 2019. № 3 (94). С. 41-50.

APPLICATION MULTICONTACT SWITCHING SYSTEMS RECTIFIER CIRCUIT, AND FOUR TERMINALS IN THE CIRCUITS OF POWER SUPPLY OF CONSUMERS AND ENCODING THE ARISING SITUATIONS

© 2019

Alexander Vladimirovich Vinogradov, Ph. D. (Engineering), associate 3rofessor, leading researcher of the laboratory of electrical and power supply and electrical safety Federal agricultural research centre VIM, Moscow (Russia) Alina Vasilievna Vinogradova, Ph. D. (Engineering), senior researcher of the laboratory of electrical and power supply and electrical safety Federal agricultural research centre VIM, Moscow (Russia) Alexander Alexandrovich Marin, director of the group of companies «Electrosvet»

«Elektrosvet», Orel (Russia)

Abstract

Introduction: the use of multi-contact switching systems (MCS) is one of the steps to increase the intellectualization of electrical distribution networks. The use of the ISS allows for an automatic change in the configuration of the network when changing the operating mode or on the instructions of the operator, to significantly reduce the cost of construction of backup power lines with an increase in the reliability of power supply to consumers. The ISS is equipped with smart monitoring, accounting, control and management systems that transmit data to a single information center of the network, which, in addition to switching in the network, allows you to «see» the entire network, the results of switching devices and network operation modes to the operator or Manager of the network company. One of the types of ISS is multi-contact switching systems made on the bridge circuit (MSM). These devices greatly extend the ability to change the configuration of the network. The article discusses various options for the use of MCM and the construction of electrical networks with their use, including networks containing renewable energy sources and energy storage. Materials and methods: the research of domestic and foreign concepts of «smart» or «intelligent», «SMART GRID» electric networks is carried out, the approach to the creation of smart networks with the use of multi-contact switching systems is proposed.

Results: the scheme of the multi-contact switching system made on the bridge circuit with four terminals (MCM-4), as well as a method of coding the state of contact groups MCM-4 and other switching devices.

Discussion: the example of the system of power supply of consumers containing several sources of the electric power, including renewable sources and accumulators of the electric power, and also MKSM-4 and other switching devices is considered. Examples of coding of various situations in the considered system of power supply with application of the offered method are shown.

Conclusion: the use of MCM-4 in power supply schemes of consumers can significantly increase the possibility of automation of electrical networks, improve the reliability of power supply to consumers due to the flexible configuration of the electrical network, the possibility of using the network of different power sources independently of each other, not including their parallel operation, which is especially important when using renewable energy sources. The applied method of coding of the state of groups of contacts of switching devices allows receiving the code of a situation in electric networks as a whole, with indication of both the state of switching devices, and availability of power on inputs of consumers.

Keyword: Intelligent power grid, multi-contact switching systems, reliable power supply, SMART GRID, smart systems.

For citation: Vinogradov A. V., Vinogradova A. V., Marin A. A. Application multicontact switching systems rectifier circuit, and four terminals in the circuits of power supply of consumers and encoding the arising situations // Bulletin of NGIEI. 2019. № 3 (94). P. 41-50.

Введение

Применение мультиконтактных коммутационных систем (МКС) - это один из шагов к повышению интеллектуализации электрических распределительных сетей. Применение МКС позволяет осуществлять автоматическое изменение конфигу-

рации сети при изменении режима работы или по заданию оператора, значительно сокращать затраты на строительство резервных линий электропередачи при увеличении надёжности электроснабжения потребителей. МКС оснащаются системами умного мониторинга, учёта, контроля и управления, пере-

дающими данные в единый информационный центр сети, что, кроме выполнения переключений в сети, позволяет «видеть» всю сеть, результаты работы коммутационных аппаратов и режимы работы сети оператору или диспетчеру сетевой компании. Одним из видов МКС являются мультиконтактные коммутационные системы, выполненные по мостовой схеме (МКСМ). Данные устройства значительно расширяют возможности изменения конфигурации сети.

Материалы и методы

Исследование концепций «умных» или «интеллектуальных», «SMART GRID» электрических сетей показывает, что они более-менее в оформленном виде появились с конца прошлого века и в настоящее время активно внедряются за рубежом [1; 2; 3; 4]. Работа по их продвижению начинается и в России [5; 6; 7; 8; 9]. В Европейских странах в основу концепции SMART GRID закладываются: способность подстраиваться под нужды потребителей; экономичность; доступность и безопасность. Активно развиваются проекты микросетей, в которых питание потребители получают от возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Так, компания ENEL приступила к эксплуатации микросети с солнечной электростанцией (СЭС) и системой накопления и хранения электроэнергии с использованием водорода. Проект реализуется в Чили [10]. В этой экологически чистой микросети реализуется принцип «plug-and-play» (подключи и пользуйся). Микросеть обеспечивает часть энергетических потребностей лагеря, в котором работает более 600 работников завода компании CerroPabellon в регионе Antofagasta. Применённый в проекте инновационный микросетевой контроллер оптимизирует потоки электроэнергии, производимые модулями солнечной электростанции, эффективно распределяя их между системами хранения таким образом, что дополнительных источников генерации, например, дизельных генераторов, не требуется.

Компании NISSAN и ENEL совместно реализуют проекты по использованию электромобилей в качестве накопителей электроэнергии [11; 12], давая возможность владельцу электромобиля за счёт применения умных систем учёта отдавать запасённую в аккумуляторе транспортного средства электроэнергию в сеть, получая за это денежные средства. Проект позволяет экономить значительные средства на строительство больших установок по накоплению электроэнергии и при этом обеспечивать необходимый объём запасённой электроэнергии в масштабах страны. Такой проект реализуется

компаниями в Великобритании, Франции и других странах.

В России, с учётом особенностей построения энергосистемы, упор при разработке интеллектуальных сетей делают на обеспечение возможностей регулирования режимов работы сети и их контроля. Особенностью проектов в России является сложность осуществления подключения возобновляемых источников энергии на параллельную работу к централизованным электрическим сетям. Поэтому проекты умных сетей с использованием ВИЭ должны учитывать возможность независимой работы ВИЭ и централизованной сети.

При значительном продвижении в создании умных сетей, как в России и за рубежом, не проработаны именно сетевые вопросы взаимодействия различных элементов данных сетей. Поэтому в [8; 9] предложена концепция развития данных сетей с применением мультиконтактных коммутационных систем (МКС) и в том числе мультиконтактных коммутационных систем, выполненных по мостовой схеме (МКСМ). Эта концепция позволяет обеспечить возможности значительного повышения надёжности электроснабжения потребителей за счёт гибкого изменения конфигурации питающей сети при различных режимах работы источников питания, изменении нагрузки потребителей, повреждениях в линиях электропередачи (ЛЭП) и т. п.

Цель исследования - исследование возможностей применения мультиконтактных коммутационных систем с мостовой схемой и четырьмя выводами в схемах электроснабжения потребителей и разработка способов кодирования с применением, в том числе и двоичных кодов, возникающих при этом ситуаций в системах электроснабжения.

Результаты

Предложенная в [8] концепция построения интеллектуальных сетей с использованием мульти-контактных коммутационных систем предполагает, в том числе и использование мультиконтактных коммутационных систем, выполненных по мостовой схеме в тех случаях, когда необходимо осуществить разделение сети на независимые участки, содержащие различные источники питания. Особенностью как МКС, так и МКСМ является независимое управление контактными группами и возможность осуществлять передачу электроэнергии в различных направлениях. То есть источники питания могут быть расположены со сторон разных выводов МКСМ.

Схема МКСМ с четырьмя выводами (МКСМ-4) показана на рисунке 1.

Рис. 1. Схема контактных групп с обозначениями выводов и контактов МКСМ-4 Fig. 1. Diagram of contact groups with pin and pin designations of a multi-pin switching system made by a bridge circuit with four pins

Таблица 1. Состояние контактных групп МКСМ-4 и их кодировка

Table 1. The state of the contact groups of the multi-contact switching system made on the bridge circuit with four pins and their coding

Код ситуации / situation code № контакта / Contact number Соединение выводов / Pin connection

1 2 3 4 5 6 7 8

А 0 0 0 0 0 0 0 Нет

В 1 0 0 0 0 0 0 0 B1-V1

С 1 1 0 0 0 0 0 0 B1-V1, B2-V2

Д 1 1 1 0 0 0 0 0 B1-V1, B2-V2, B3-V3

Е 1 1 1 1 0 0 0 0 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4

F 1 1 1 1 1 0 0 0 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4, B1-V1-V2-B2,

G 1 1 1 1 0 1 0 0 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4, B2-V2-V3-B3

H 1 1 1 1 0 0 1 0 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4, B3-V3-V4-B4

I 1 1 1 1 0 0 1 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4, B1-V1-V4-B4

J 1 1 1 1 1 0 1 0 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4, B1-V1-V2-B2, B3-V3-V4-B4

К 1 1 1 1 0 1 1 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4, B1-V1-V4-B4; B2-V2-V3-B3

L 1 1 1 1 1 1 0 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4, B1-V1-V2-B2-V2-V3-B3

М 1 1 1 1 0 1 1 B1-V1, B2-V2, B3-V3, B4-V4, B1-V1-V4-B4-V4-V3-B3

N 1 1 1 1 1 1 1 0 B1-V1-V2-B2-V2-V3-B3 -V3-V4-B4

О 1 1 1 1 1 1 1 B4-V4-V1-B1 -V1-V2-B2—V2- V3-B3

Р 1 1 1 1 1 1 1 B3 -V3-V4-B4-V4-V1-B1 -V1-V2-B2

Q 1 1 1 1 0 1 1 1 B2-V2-V3-B3-V3-V4-B4-V4-V1-B1

R 1 1 1 0 1 1 1 1 B1 -V1-V2-B2-V2-V3-B3 -V3-V4

S 1 1 0 1 1 1 1 1 B4-V4-V1-B1 -V1-V2-B2-V2-V3

T 1 0 1 1 1 1 1 1 B1 -V1-V4-B4-V4-V3-B3 -V3-V2

U 0 1 1 1 1 1 1 1 B2-V2-V3-B3-V3-V4-B4-V4-V1

V 0 0 1 1 1 1 1 1 B3-V3-V4-B4-V2-V1

W 0 0 0 1 1 1 1 1 B4-V4-V1-V2-V3

X 0 0 1 0 1 1 1 1 B3-V3-V4-V1-V2

Y 0 1 0 0 1 1 1 1 B2-V2-V3-V4-V1

Z 1 0 1 0 1 1 1 1 B1 -V1-V2-V3 -B3 -V3-V4-V1 -B1

А1 0 1 0 1 1 1 1 1 B2-V2-V1-V4-B4-V4-V3-V2-B2

В1 1 1 0 0 1 1 1 1 B1 -V1-V2-B2-V2-V3-V4-B1

С1 0 0 1 1 1 1 1 1 B3-V3-V4-B4-V4-V2-V1-V3-B3

D1 1 1 1 1 1 1 1 1 B1 -V1-V2-B2-V2-V3-B3 -V3-V4-B4

Поскольку данное устройство позволяет независимо управлять контактными группами, то возможно достаточно большое количество вариантов сочетаний включенного/отключенного их состояния и, следовательно, вариантов соединений выводов устройства. В таблице 1 приведены данные варианты и их кодирование, которое позволяет кратко представлять информацию о текущем состоянии контактных групп МКСМ-4.

Таким образом, с учётом предлагаемого варианта кодирования текущее состояние контактных групп конкретного устройства МКСМ 4 (а их в схе-

ме может быть несколько) можно записать следующим образом (например): 1МКСМ-4 - W (1 перед МКСМ-4 - это номер устройства в схеме). При наличии других МКС в схеме их состояние кодируется аналогично. Может быть вариант кодирования двоичным кодом, по сути, отражающим состояние контактных групп МКС(М). Тогда тот же вариант состояния МКСМ-4 можно записать: 1МКСМ-4 -00011111. И тот и другой вариант облегчают обработку информации о конфигурации схемы электроснабжения. На рисунке 2 приведён пример схемы электроснабжения, содержащей МКСМ-4.

Рис. 2. Пример схемы электроснабжения, содержащей МКСМ-4 Fig. 2. An example of a power supply circuit containing multi-contact switching systems made by a bridge circuit with four terminals

Схема, кроме МКСМ-4, содержит также коммутационный аппарат СПАВР - универсальный секционирующий пункт, который может отключаться при повреждениях на линии электропередачи (ЛЭП) со стороны потребителя 3. СПАВР может находиться в двух состояниях: выключено - 0 (код А); включено - 1 (код В). Как МКСМ-4, так и СПАВР имеют интеллектуальные системы контроля, учёта, мониторинга и управления [9], которые позволяют контролировать состояние данных коммутационных систем, дистанционно управлять ими, осуществлять мониторинг показателей режи-

мов работы системы электроснабжения, учитывать количество переданной электроэнергии, учитывать количество срабатываний и другие показатели работы. МКСМ-4 и СПАВР присвоены соответственно номера 1 и 2.

Также системой мониторинга технического состояния оснащены все ЛЭП в схеме. Потребители оснащены системами учёта электроэнергии и системами мониторинга качества электроэнергии и надёжности электроснабжения [13; 14; 15].

В схеме имеются три источника энергии: солнечная электростанция (СЭС); накопитель электро-

энергии (может работать на отдачу электроэнергии в сеть и на зарядку от СЭС); трансформаторная подстанция ( I II). Потребители подключены к двум ЛЭП. Количество потребителей, подключенных к каждой ЛЭП, может быть различным. Применение МКСМ-4 в схеме позволяет осуществлять переключения на разные источники в зависимости от режимов нагрузки и режима работы источника энергии. Коммутационные аппараты, положение которых также необходимо учитывать, - это выключатели источников энергии, показанные на схеме как 3ВТП (выключатель ТП), 4ВСЭС (выключатель СЭС) и 5ВН (выключатель накопителя). Так же, как и СПАВР, они имеют два возможных положения - 0 (А) и 1 (В). Питание потребителей также может быть представлено в виде кодов 0 (А - питание на

вводе отсутствует) или 1 (В - питание на вводе присутствует).

Проиллюстрируем работу системы электроснабжения на нескольких примерах.

Ситуация 1. Предположим, что питание всех потребителей осуществляется от СЭС, накопитель электроэнергии заряжается, энергии СЭС достаточно и для его подзарядки, и для питания потребителей, а в моменты недостаточной выработки энергии от СЭС накопитель выдаёт недостающий её объём. Повреждений на участке ЛЭП со стороны потребителя 3 нет. Выключатель ТП (3ВТП) отключен, выключатели 4ВСЭС и 5ВН включены. Все потребители получают питание. В этом случае работа коммутационных систем может быть представлена в виде следующей кодировочной таблицы.

Таблица 2. Кодирование ситуации 1 в системе электроснабжения Table 2. Coding of the situation 1 in the power supply system

Код в буквенной форме / The code in letter form

1МКСМ-4 2СПАВР 3ВТП 4ВСЭС 5ВН П1 П2 П3 П4 П5 D1 B A B BBBBBB

Двоичный код / Binary code

11111111 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ситуация 2. Поступила информация с системы контроля СЭС о том, что энергии, получаемой от СЭС, достаточно только для подзарядки накопителя, всех потребителей необходимо переключить

на получение питания от ТП. В этом случае происходит переключение контактных групп в соответствии с кодом, приведённым в таблице 3.

Таблица 3. Кодирование ситуации 2 в системе электроснабжения Table 3. Coding of the situation 2 in the power supply system

Код в буквенной форме / The code in letter form

1МКСМ-4 2СПАВР 3ВТП 4ВСЭС 5ВН П1 П2 П3 П4 П5 J B B B BBBBBB

Двоичный код / Binary code

11111010 1 1 1 111111

Ситуация 3. Поступила информация с системы контроля СЭС о том, что энергии, получаемой от СЭС, достаточно для питания потребителей П1, П2, П3, П5 и недостаточно для питания потребителя П4. Накопитель необходимо вывести

из работы для его обслуживания. Необходимо осуществить переключения для питания П4 от ТП, остальных потребителей - от СЭС и отключения накопителя от сети. Код ситуации показан в таблице 4.

Таблица 4. Кодирование ситуации 3 в системе электроснабжения Table 4. Coding of the situation 3 in the power supply system

Код в буквенной форме / The code in letter form

1МКСМ-4 2СПАВР 3ВТП 4ВСЭС 5ВН П1 П2 П3 П4 П5 Z B B B ABBBBB

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

Двоичный код / Binary code

10101111 1 1 1 0 11111

Аналогично могут быть представлены другие ситуации, возникающие в системе электроснабжения. Это могут быть ситуации, когда накопитель заряжается от ТП, когда все источники питания работают параллельно, ситуации при повреждениях источников энергии, ЛЭП и любые другие возможные случаи в системе электроснабжения. При создании средств управления умными сетями, содержащими МКС, МКСМ и другие коммутационные аппараты, рассматриваются все возможные ситуации в сети, разрабатываются коды (таблицы кодов) данных ситуаций. При этом, если задано (известно) количество коммутационных аппаратов и количестве их контактных групп, то код может быть двоичным сразу для всей сети, например, для рассмотренной выше ситуации 3 он будет выглядеть как 10101111111011111. Полученные коды вносятся в память средств управления и используются для управления сетью автоматически в зависимости от изменения режимов работы или исходя из заданий оператора сети.

Использование МКСМ-4 в схемах электроснабжения совместно с другими коммутационными аппаратами и при наличии систем контроля, мониторинга, управления и учёта позволяет реализовывать различные варианты управления сетью на основе анализа режимов работы сети. Это позволяет реали-

зовывать различные предлагаемые способы повышения качества поставляемой потребителям электроэнергии, например, способы адаптивного автоматического регулирования напряжения [16] и надёжности их электроснабжения, в том числе за счёт секционирования, резервирования электрических сетей [17], других способов и средств повышения эффективности систем электроснабжения [18; 19; 20].

Заключение

По итогам выполненного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Применение МКСМ-4 в схемах электроснабжения потребителей позволяет значительно повысить возможности автоматизации электрических сетей, повысить надёжность электроснабжения потребителей за счёт гибкого управления конфигурацией электрической сети, возможностей использования в сети различных источников питания независимо друг от друга, не включая их на параллельную работу, что особенно актуально при использовании возобновляемых источников энергии.

2. Применённыйметод кодирования состояния групп контактов коммутационных аппаратов позволяет получать код ситуации в электрических сетях в целом, с указанием как состояния коммутационных аппаратов, так и наличия питания на вводах потребителей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Michael T. Burr. Reliability demands drive automation investments // Public Utilities Fortnightly, Technology Corridor department, Nov. 1, 2003. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fortnightly.com/fortnightly/2003/11/technology-corridor. (Дата обращения 19.09.2018 г.).

2. Липовка Ю. Л. Математическое моделирование систем теплоснабжения с обеспечением устойчивого энергосбережения // Энергосбережение и водоподготовка. 2002. № 1. С. 89-92.

3. Grid Modernization and the Smart Grid [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.energy.gov/oe/activities/technology-development/grid-modernization-and-smart-grid (Дата обращения 10.12.2018 г.).

4. Smart Grids European Technology Platform [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.smartgrids.eu (Дата обращения 10.12.2018г.).

5. Основные положения концепции интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fsk-ees.ru/upload/docs/ies_aas.pdf. (Дата обращения 10.12.2018 г.).

6. Димов Э. М., Богданова Е. А., ГоршковаЮ. С., Ольховая О. Н. Обобщенный алгоритм имитационного моделирования работы передающей части регионального радиотелевизионного центра // Телекоммуникации. 2007. № 6. С. 41-43.

7. «Умные» электросети [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ng.ru/energy/2009-10-13/13_elektroseti.html. (Дата обращения 10.12.2018 г.).

8. Виноградов А. В. Новые мультиконтактные коммутационные системы и построение на их базе структуры интеллектуальных распределительных электрических сетей // Агротехника и энергообеспечение. 2018. № 3 (20). С. 7-20.

9. Виноградов А. В., Большев В. Е., Виноградова А. В. Системы интеллектуализации распределительных электрических сетей // В сборнике: Информационные технологии, системы и приборы в АПК. Материалы VII Международной научно-практической конференции «Агроинфо-2018». Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук, Сибирский физико-технический институт аграрных проблем и др. 2018. С.443-447.

10. Athonet Smart grid and 3 Italy provide Enel with an innovative Industrial Internet of Things solution [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.enel.com/media/press/d/2015/02/athonet-smartgrid-and-3-italy-provide-enel-with-an-innovative-industrial-internet-of-things-solution (Дата обращения 02.12.2018 г.).

11. Nissan and Enellaunch groundbreaking vehicle-to-grid project in the UK [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.eneLcom/media/press/d/2016/05/nissan-and-enel-launch-groundbreaking-vehicle-to-grid-project-in-the-uk (Дата обращения 02.12.2018г.).

12. Nissan and Enel team up to transform electric vehicles into mobile energy sources [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.eneLcom/media/press/d/2015/12/nissan-and-enel-team-up-to-transform-electric-vehicles-into-mobile-energy-sources(Дата обращения 02.12.2018г.).

13. Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A., Kudinova T., Borodin M., Selesneva A., Sorokin N. (2019) А System for Monitoring the Number and Duration of Power Outages and Power Quality in 0.38 kV Electrical Networks. In: Vasant P., Zelinka I., Weber GW. (eds) Intelligent Computing & Optimization.ICO 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 866: 1-10. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-00979-3_1

14. Армашова-Тельник Г. С. Особенности управления приобретением электроэнергии // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. № 1 (75). С. 283-287. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-1-283-287

15. Виноградов А. В., Бородин М. В., Виноградова А. В., Селезнёва А. О., Большее В. Е. Система контроля надежности электроснабжения и качества электроэнергии в электрических сетях 0,38 кВ // Промышленная энергетика. 2018. № 3. С. 14-18.

16. Голиков И. О., Виноградов А. В. Адаптивное автоматическое регулирование напряжения в сельских электрических сетях 0,38 КВ : монография. Орел : Изд-во ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2017. 166 с.

17. Виноградов А. В., Виноградова А. В. Повышение надежности электроснабжения сельских потребителей посредством секционирования и резервирования линий электропередачи 0,38 кВ : монография. Орел : Изд-во ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2016. 224 с.

18. Bolshev V. E., Vasilev A. N., Vinogradov A. V., Semenov A. E., Borodin M. V. Time factor for determination of power supply system efficiency of rural consumers // Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development Сер. «Advances in Environmental Engineering and Green Technologies». Hershey, Pennsylvania, 2018. P. 394-420.

19. Виноградов А. В., Виноградова А. В., Большев В. Е. Методы повышения эффективности систем электроснабжения сельских потребителей 0,38 кВ // Вести высших учебных заведений Черноземья. № 2 (52). 2018. С.46-57.

20. Астахов С. М., Беликов Р. П. Состояние и пути повышения эффективности функционирования распределительных сетей в агропромышленном комплексе // Вестник Орел ГАУ. 2011. Т. 29. № 2. С. 106-108.

Дата поступления статьи в редакцию 21.12.2018, принята к публикации 28.01.2019.

Информация об авторах: Виноградов Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории электро- и энергоснабжения и электробезопасности Адрес: ФГБНУ Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, 109248, г. Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5 E-mail: winaleksandr@rambler.ru Spin-код: 6652-9426

Виноградова Алина Васильевна, кандидат технических наук,

старший научный сотрудник лаборатории электро- и энергоснабжения и электробезопасности Адрес: ФГБНУ Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, 109248, г. Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5 E-mail: alinawin@rambler.ru Spin-код: 8836-8684

Марин Александр Александрович, директор группы компаний «Электросвет» Адрес: 302005, ООО «Электросвет», г. Орел, ул. Спивака, д. 74Д E-mail: marin-esvet@yandex.ru

Заявленный вклад авторов:

Виноградов Александр Владимирович: научное руководство, формулирование основной концепции исследования, участие в разработке способов и схемных решений, критический анализ и доработка текста. Виноградова Алина Васильевна: участие в разработке способов и схемных решений, участие в подготовке текста статьи, участие в обсуждении материалов статьи.

Марин Александр Александрович: участие в разработке способов и схемных решений, участие в подготовке текста статьи, участие в обсуждении материалов статьи.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

REFERENCES

1. Michael T. Burr.Reliability demands drive automation investments, Public Utilities Fortnightly, Technology Corridor department, Nov. 1, 2003. [Elektronnyj resurs]. Available at: http://www.fortnightly.com/fortnightly/ 2003/11/technology-corridor(Accessed 19.09.2018).

2. Lipovka Yu. L. Matematicheskoye modelirovaniye sistem teplosnabzheniya s obespecheniyem ustoychivogo energosberezheniya [Mathematical modeling of heat supply systems with sustainable energy saving], Energosbere-zheniye i vodopodgotovka [Energy saving and water treatment]. 2002. No. 1. pp. 89-92.

3. Grid Modernization and the Smart Grid [Elektronnyj resurs]. Available at: https://www.energy.gov/oe/activities/ technology-development/grid-modernization-and-smart-grid (Accessed 10.12.2018).

4. Smart Grids European Technology Platform [Elektronnyj resurs]. Available at: www.smartgrids.eu (Accessed 10.12.2018).

5. Osnovnye polozheniya konceptsii intellektuaFnoj energosistemy s aktivno-adaptivnoj setyu[The main provisions of the concept of an intelligent power system with an active-adaptive network] [Elektronnyj resurs]. Available at: http://www.fsk-ees.ru/upload/docs/ies_aas.pdf. (Accessed 10.12.2018).

6. Dimov E. M., Bogdanova Ye. A., Gorshkova Yu. S., Ol'khovaya O. N. Obobshchennyy algoritm imitatsion-nogo modelirovaniya raboty peredayushchey chasti regional'nogo radiotelevizionnogo tsentra [he generalized algorithm of simulation modeling of the work of the transmitting part of the regional radio and television center], Tele-kommunikatsii [Telecommunications], 2007. No. 6. pp. 41-43.

7. «Umnye» elektroseti [Smart grids] [Elektronnyj resurs]. Available at: http://www.ng.ru/energy/2009-10-13/13_elektroseti.html.(Accessed 10.12.2018).

8. Vinogradov A. V. Novy'e muFtikontaktnye kommutatsionnye sistemy i postroenie na ih baze struktury intel-lektualnyh raspredeliteFnyh elektricheskih setej[New multi-contact switching systems and building on their basis the structure of intelligent distribution networks], Agrotexnika i energoobespechenie [Agricultural engineering and energy supply], 2018. No. 3 (20). pp. 7-20.

9. Vinogradov A. V., Bolshev V. E., Vinogradova A. V. Sistemy' intellektualizatsii raspredeliteFnyh elektricheskih setej [Systems of intellectualization of distribution electric networks], Vsbornike: Informatsionnye tehnologii, sistemy i pribory v APK. Materialy 7-j Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferentsii«Agroinfo-2018» [In the collection: Information technologies, systems and devices in agroindustrial complex. Proceedings of the VII international scientific and practical conference «Agroinfo-2018»], Sibirskij federal'nyj nauchnyj tsentr agrobiotexnologij Rossijskoj akademii nauk, Sibirskij fiziko-tehnicheskij institute agrarnyh problem i dr. 2018. pp. 443-447.

10. AthonetSmartgrid and 3 Italy provide Enel with an innovative Industrial Internet of Things solution. [Elektronnyj resurs]. Available at: https://www.enel.com/media/press/d/2015/02/athonet-smartgrid-and-3-italy-provide-enel-with-an-innovative-industrial-internet-of-things-solution (Accessed 02.12.2018).

11. Nissan and eNel launch groundbreaking vehicle-to-grid project in the UK [Elektronnyj resurs]. Available at: https://www.enel.com/media/press/d/2016/05/nissan-and-enel-launch-groundbreaking-vehicle-to-grid-project-in-the-uk (Accessed 02.12.2018).

12. Nissan and Enel team up to transform electric vehicles into mobile energy sources[Elektronnyj resurs]. Available at: https://www.enel.com/media/press/d/2015/12/nissan-and-enel-team-up-to-transform-electric-vehicles-into-mobile-energy-sources (Accessed 02.12.2018).

13. Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A., Kudinova T., Borodin M., Selesneva A., Sorokin N. (2019) A System for Monitoring the Number and Duration of Power Outages and Power Quality in 0.38 kV Electrical Networks. In: Vasant P., Zelinka I., Weber GW. (eds) Intelligent Computing & Optimization.ICO 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 866: 1-10. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-00979-3_1

14. Armashova-Telnik G. S. Osobennosti upravleniya priobreteniem ehlektroehnergii [Peculiarities of electricity acquisition management], Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologij [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies], 2018, Vol. 80, No. 1 (75), pp. 283-287. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-1-283-287

15. Vinogradov A. V., Borodin M. V., Vinogradova A. V., Seleznyova A. O., Bol'shev V. E. Sistema kontrolya nadezhnosti elektrosnabzheniya i kachestva elektroenergii v elektricheskix setyax 0,38 kV [System of control of reliability of power supply and quality of the electric power in electric networks of 0,38 kV], Promyshlennaya energetika [Industrialpower engineering], 2018. No. 3.pp. 14-18.

16. Golikov I. O., Vinogradov A. V. Adaptivnoe avtomaticheskoe regulirovanie napryazheniya v sel'skih el-ektricheskih setyah 0,38 KV [Adaptive automatic voltage regulation in rural electrical networks 0.38 kV], monografi-ya. Orel: Publ. FGBOU VO Orlovskij GAU, 2017. 166 p.

17. Vinogradov A. V., Vinogradova A. V. Povy'shenie nadezhnosti elektrosnabzheniya sel'skih po-trebitelej posredstvom sektsionirovaniya i rezervirovaniya linij elektroperedachi 0,38 kV [Improving the reliability of electricity supply to rural consumers by partitioning and reserving 0.38 kV transmission lines], monografiya. Orel: Publ. FGBOU VO Orlovskij GAU, 2016. 224 p.

18. Bolshev V. E., Vasilev A. N., Vinogradov A. V., Semenov A. E., Borodin M. V. Time factor for determination of power supply system efficiency of rural consumers, Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development Ser. «Advances in Environmental Engineering and Green Technologies» Hershey, Pennsylvania, 2018. pp. 394-420.

19. Vinogradov A. V., Vinogradova A. V., Bol'shev V. E. Metody' povy'sheniya effektivnosti sistem elektrosnabzheniya sel'skih potrebitelej 0,38 kV [Methods of improving the efficiency of power supply systems of rural consumers 0.38 kV], Vesti vy'sshix uchebny'xzavedenij Chernozem'ya [Conduct higher educational institutions of the Chernozem region], No. 2 (52). 2018. pp. 46-57.

20. Astahov S. M., Belikov R. P. Sostoyanie I puti povy'sheniya e'ffektivnosti funktsionirovaniya raspredeli-tel'nyh setej v agropromyshlennom komplekse [Status and ways to improve the efficiency of distribution networks in the agro-industrial complex], Vestnik Orel GAU [Bulletin of Orel GAU], 2011. Vol. 29. No. 2. pp. 106-108.

Submitted 21.12.2018; revised 28.01.2018.

About the authors: Alexander V. Vinogradov, Ph. D. (Engineering), associate professor, leading researcher of the laboratory of electrical and power supply and electrical safety Address: Federal agricultural research centre VIM, 109248, Moscow, 1st Institutskiy Proezd, 5 E-mail: winaleksandr@rambler.ru Spin-code: 6652-9426

AlinaV.Vinogradova, Ph. D. (Engineering), senior researcher of the laboratory of electrical and power supply and electrical safety

Address: Federal agricultural research centre VIM, 109248, Moscow, 1st Institutskiy Proezd, 5 E-mail: alinawin@rambler.ru Spin-code: 8836-8684

AlexanderA. Marin, director of the group of companies «Electrosvet» Address: 302005, «Elektrosvet», Orel, street Spivak, 74 D E-mail: marin-esvet@yandex.ru

Contribution of the authors:

Alexander V. Vinogradov: participation in the development of methods and circuit solutions, writing of the draft, participation in the discussion on the topic of the article.

AlinaV. Vinogradova: research supervision, developed the theoretical framework, participation in the development of methods and circuit solutions, critical analysis and revision of the text.

Alexander A. Marin: participation in the development of methods and schematic solutions, writing of the draft, participation in the discussion on the topic of the article.

All authors have read and approved the final manuscript.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.