CC BY
24УДК 621.311.13:621.316.06:681.518.5
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОЛИЧЕСТВА И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОТКЛЮЧЕНИЙ И ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА АКБиШО
В.Е. Большев, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва, Россия А.А. Панфилов, Филиал ПАО «МРСК Цешра»-«Орёлэнерго», Орёл, Россия А.А. Ревков,
ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В Парахина, Орёл, Россия А. В. Виноградов, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва, Россия
Аннотация. В статье произведен анализ основных показателей эффективности систем электроснабжения: надежности электроснабжения и качества электроэнергии. Выявлено, что основным показателем надежности электроснабжении время восстановления электроснабжения после отказов, основным показателем качества электрической энергии является время несоответствия качества электроэнергии требованиям нормативных документов (или договорным обязательствам). Рассмотрена существующая система мониторинга надежности электроснабжения и качества электроэнергии на проводной и беспроводной технология связи (GSM, NB-IoT, LoRa). Изучена структурная схема и определены недостатки используемых для системы мониторинга устройств контроля количества и продолжительности отключений электроэнергии и качества электроэнергии. Разработано новая схема устройства контроля количества и продолжительности отключений электроэнергии и качества электроэнергии на базе микроконтроллера Arduino в соответствии с выявленными недостатками, определены комплектующие изделия по этой схеме и собран экспериментальный образец. Перечислены все возможные аварийные режимы контролируемого участка электрической сети, которые разработанное устройство способно определять. Также перечислены все аварийные режимы электрической сети и их причины, которые система мониторинга надежности электроснабжения и качества электроэнергии на основе разработанных устройств контроля количества и продолжительности отключений и отклонения напряжения способна определять.
Ключевые слова: Эффективность систем электроснабжения, система электроснабжения, надежность электроснабжения, НЭ, качество электроэнергии, КЭ, время перерывов в электроснабжении, время несоответствия КЭ, система мониторинга.
Введение. Обеспечение надежного снабжения потребителей электрической энергией надлежащего качества является трудной, но в тоже самое время необходимой для решения задачей, так как в настоящее время невозможно представить нормальное функционирование потребителей (от производств до домовладельцев) без использования электрической энергии [1]. Особенно актуальна эта проблема в сельских электрических сетях, где протяженность и изношенность линий электропередачи (ЛЭП) делают эту задачу еще более сложной. Поэтому основными показателями эффективности систем электроснабжения (СЭС) являются надежность электроснабжения (НЭ) и качество электроэнергии (КЭ) [2-4].
Среди средств повышения НЭ и КЭ можно выделить следующие: системы регулирования параметров качества электроэнергии (например, система адаптивного автоматического регулирования напряжения (СААРН) [5], системы автоматизации подстанции (АВР, АПВ, АЧР, перераспределение нагрузки по шинам, комплекты РЗиА и т.п) [6-9], системы автоматического регулирования (компенсации) реактивной мощности и т. д.. [10, 11] Однако реализация данных средств требует мониторинга параметров электрической сети, чтобы точно и быстро реагировать на любые изменения в СЭС [11]. Поэтому создание системы мониторинга НЭ и КЭ, способной безошибочно определять аварийные режимы в сети, их причины и последствия, является актуальной задачей.
Анализ показателей надежности электроснабжения и качества электроэнергии. Согласно [12, 13] время восстановления
электроснабжения после отказов 1 восст является основным
показателем надежности электроснабжения, в то время как другие (8А1Б1, 8АГО1, СAIFI, СAIDI [3]) косвенно характеризуют его. Оно складывается из следующих составляющих: время получения информации, время на распознавание информации, время на ремонт, время на согласование включения и само включение (формула 1)
1 восст 1 пол.инф. + 1 расп.инф. + 1 рем. + 1 согл.выкл. ' (1)
где 1 полинф - время получения информации, ч.;
1 расп инф - время на распознавание информации, ч.;
1 рем - время на ремонт, ч.;
I„ы„„ - время на согласование включения и включение, ч.
согл. вы кл. ^
Несмотря на то, что электросетевые компании ведут учет времени восстановления, они не учитывают время, потраченное на получение информации об отказе. За начало отсчёта времени восстановления принимается момент получения информации об отказе диспетчером компании. При этом время получения информации об отказе может достигать в среднем 1,01 часа [14].
Система мониторинга НЭ и КЭ позволяет сократить интервал времени на получение информации о повреждени и интервал времени на её распознование.
В свою очередь, качество электрической энергии представлено временем несоответствия КЭ требованиям нормативных документов
(или договорным обязательствам) 1 несоот КЭ и определяется по
формуле 2:
1 несоот.КЭ 1 пол.инф. + 1 расп.инф. + 1 рег. ' (2)
где I полинф - время получения информации о выходе ПКЭ за установленный уровень, ч.;
1 расп инф " время на распознавание информации о выходе ПКЭ за установленный уровень, ч.;
1 рег " время на регулирование КЭ, ч.;
Система мониторинга позволяет сократить, все составляющие времени несоответствия КЭ [12, 13]. Необходимо отметить также, что после кождого регулирования показателя КЭ необходимо проводить проверку возврата ПКЭ в допустимые пределы отклонения (формула 3). Система мониторнга НЭ и КЭ позволяет проводить эту проверку в он-лайновом режиме.
t = t +1 + tд + t + t КЭ + t б , (3)
рег. нар. дв. доп. вып.рег. пров.КЭ. ок.раб. ' у 7
где ¡нар - интервал времени, необходимый для подготовки
ремонтной бригады к выезду, включая время на подготовку наряда, или распоряжения, подготовку оборудования, приспособлений, погрузку на транспорт, ч.;
tдв - интервал времени, необходимый на то, чтобы ремонтная бригада добралась до места повреждения, ч.;
tдоп - интервал времени, необходимый для допуска ремонтной бригады к выполнению работ, ч.;
tвып рег - интервал времени, необходимый для выполнения
непосредственно регулирования КЭ, ч.;
1провКЭ " интервал времени, необходимый для проверки выполненной регулировки КЭ, ч.
О раб - интервал времени, необходимый для окончания работ,
сворачивания рабочего места, выхода бригады с рабочего места и для документального оформления окончания работ ч.
Система мониторинга надежности электроснабжения и качества электроэнергии. В [15, 16] представлена система мониторнга надежности электроснабжения и качества электроэнергии (СМНиК), построенная на датчиках - устройства контроля количества и продолжительности отключений электроэнергии и качества электроэнергии (УККПОиОН). Датчики могут быть установлены на вводах потребителей, на отходящих линиях и на шинах низкого
напряжения (НН) транс<
ЙЗК
УСПЛ
юрматорной подстанции (ТП).
ШЮиОН
К2>
УККПОиОН
12
В
51
ШЮиОН
□ '—^-а
52 53
УККПОиОН
ШЮиОН
ЖПвиОН
В
±
ЖПОиОН
'УККПОиОН
о
Л 55 56
Рисунок 1 - Структурная схема системы мониторинга надежности электроснабжения и качества поставляемой электроэнергии на
примере отходящей линии 0,38 кВ: ТП - трансформаторная подстанция; УККПОиОН - устройство контроля количества и продолжительности отключений и отклонения напряжения; Б1.. .Бп - потребители; ДЭК - диспетчерская электросетевой компании; УСПД - устройство сбора и передачи
данных.
Система мониторинга надежности электроснабжения и качества поставляемой электроэнергии построена на иерархическом способе и работает следующим образом [17]. Информация от каждого
потребителя электроэнергии с помощью УККПОиОН по канал связи собирается в УСПД, которое является пунктом агрегирования. Каждый пункт агрегирования отвечает за определенные количество электропотребителей, расположенных в одном районе. Далее информация через магистральные каналы связи поступает в диспетчерскую электросетевой компании (ДЭК), где производится анализ полученных данных и принимается решение по устранению сложившейся неисправности, о режиме напряжения в линиях ЛЭП, необходимости регулирования напряжения, а также об отправке ремонтных бригад.
Трансформаторная подстанция
Линия электропередачи
Линия электропередачи
Потребитель
Потребитель
Потребитель
Потребитель
Диспетчерская электросетевой компании
Центр обработки данных
Рисунок 2 - Структурная схема системы мониторинга надежности электроснабжения и качества электрической энергии при технологии передачи данных LoRa WPLAN
В случае использования LoRa [18] в качестве канала передачи данных структурная схема СМКЭиНЭ будет похожа на схему, показанную на рисунке 1. Разница заключается в том, что информация об аварийных режимах с датчиков в УСПД передается по беспроводным информационным каналам, а затем агрегированная информация в ДЭК отправляется по магистральному каналу, выполненную, как правило, проводной технологией. (Рисунок 2).
При использовании технологий передачи данных NB-IoT и GSM [18] система мониторинга надежности электроснабжения и качества электрической энергии будет аналогична как при использовании LoRa, только в качестве УСПД будет выступать базовая станция общедоступной сотовой связи и магистральную передачу данных будет производить сам оператор сотовой связи.
Устройство контроля количества и продолжительности отключений электроэнергии и качества электроэнергии Устройства, контролирующие количество и продолжительность отключений электроэнергии и качества электроэнергии (УККПОиОН), являются основными элементами СМНиК, позволяющими осуществлять мониторинг НЭ и КЭ. Вариант устройства контроля количества и продолжительности отключений электроэнергии и контроля уровня отклонения напряжения на вводах потребителей показан на рисунке 3, работа которого подробно описана в [15, 17].
лзп
ЛКА1\
iloirpeöuwe/tb БОИЮ тп вш
Ш34 Ж
г~г
| anreJ | [¡¡«г
НЖ
в"
йияяь?
Рисунок 3 - Структурная схема устройства контроля количества и продолжительности отключений электроэнергии и контроля уровня отклонения напряжения на вводах потребителей: KA1 - коммутационный аппарат, ДН2 - датчик напряжения, НЕ3 - элемент НЕ, ДтК34 - датчик тока коротко замыкания, ДП5 - датчик перегрузки, ИЛИ6 - элемент ИЛИ, НЕ7 - элемент НЕ, И8 - элемент И, Память9 - запоминающее устройство, БОИ10 - блок обработки информации, УПД11 - устройство передачи данных, ДЭК12 -диспетчерская электросетевой компании, ДповН13 - датчик повышенного напряжения и ДпонН14 - датчик пониженного напряжения.
Однако данный вариант устройства имеет ряд недостатков:
— Отсутствие контроля напряжения после коммутационного аппарата, что не позволяет реализовать фиксацию отключения вводного коммутационного аппарата на стороне потребителя;
— Отсутствие возможности приема данных от серверов ДЭК, что не позволяет использовать обратную связь для анализа состояния системы, выполнять при необходимости определенные команды, а также тарифное регулирование;
— Отсутствие блока индикации для отображения информации (например, о состоянии электрической сети);
— Отсутствие устройства хранения архивных данных на случай нарушения канала связи с ДЭК, а также предоставления информации потребителям, в точках балансового разграничения которых УККПОиОН установлены.
Рисунок 4 - Схема соединений элементов УККПОиОН на контроллере Arduino V3 ATmega 328 при технологии передачи данных GPRS
Поэтому схема устройства контроля количества и продолжительности отключений и отклонения напряжения была переработана в соответствии с описанными недостатками. Работа предложенного устройства производится на базе микроконтроллера Arduino (Рисунок 4). Использование данных микроконтроллеров позволяет создать прототипы электронных устройств с открытым исходным кодом, основанных на гибком, простом в использовании аппаратном и программном обеспечении. Микроконтроллер на плате
программируется с использованием языка программирования Arduino (на основе Wiring) и среды разработки Arduino (на основе Processing). Проекты Arduino могут быть как автономными, так и взаимодействовать с программным обеспечением при работе на компьютере (например, Flash, Processing, MaxMSP) [19].
Ниже представлены все выбранные комплектующие изделия для экспериментального образца УККПОиОН:
1. Микроконтроллер ARDUINO NANO V3 ATmega 328 (16MHz);
2. Датчик тока SCT-013-000;
3. Дисплей LCD display 1602;
4. Часы реального времени Rtc dip-ds 1307;
5. Модуль Micro SD-карты. 3,3 В/5 В универсальный, для 3,3 В и 5 В логики. Для карт microSD и MMC;
6. Micro SD 16 Gb;
7. Литиевая аккумуляторная батарея 3,7 В 3400 мАч;
8. Модуль GSM GPRS А6.
Датчик тока SCT-013-000
Микроконтроллер ARDUINO NANO V3ATmega328
Модуль Micro SD-карты
LCD display 1602
Часы реального бремени Rtc dip-ds 1307
Модуль GSM GPRS A6
Аккумуляторная батарея
Рисунок 5 - Внешний вид собранного экспериментального образца
УККПОиОН
При использовании сети NB-IoT в качестве технологии
передачи данных, УККПОиОН будет иметь в своей структуре вместо модуля GSM GPRS A6 модуль RAK8212-NBM, при использовании сети LoRa - модуль LRTX-868-PCB-CAAT. При использовании сети LoRa также необходимо предусмотреть в структуре СМНиК базовую станцию (УСПД) LPWAN LRST-868-VGA-2.
На рисунке 5 представлен внешний вид собранного экспериментального образца УККПОиОН, а на рисунке 6 - показания, выводимые на ЖК дисплей.
>1 ф
Рисунок 6 - Показания, выводимые на ЖК дисплей УККПОиОН
Устройство позволяет точно определять все возможные аварийные режимы контролируемого участка электрической сети:
- Прерывание напряжения;
- Отклонение напряжение ниже допустимого уровня;
- Отклонение напряжение выше допустимого уровня;
- Перегрузку во внутренней;
- Короткое замыкание.
Устройство фиксирует факт и период появления аварийных режимов, анализирует их и способна выявить причины появления аварийных режимов работы электросети (например, отправка сигнала о неселективном срабатывании коммутационного аппарата, питающую ЛЭП, произошедшей из-за КЗ во внутренней сети потребителя). УККПОиОН также отправляет информацию, заложенную алгоритмом, в диспетчерскую электросетевой организации для дальнейшей обработки.
СМНиК, построенная на представленных вариантах УККПОиОН и получающая сигналы от них, позволяет определять все аварийные режимы электрической сети и их причины:
1. Отключение коммутационного аппарата на стороне
потребителя:
- В результате тока КЗ во внутренней сети одного из потребителей;
- В результате тока перегрузки во внутренних сетях потребителя;
- Отключение коммутационного аппарата в ручном режиме.
2. Отключение коммутационного аппарата на стороне потребителя:
- В результате тока КЗ в ЛЭП;
- В результате тока КЗ во внутренней сети одного из потребителей;
- В результате общего тока перегрузки в ЛЭП;
- В результате общего тока перегрузки в ЛЭП с учётом тока перегрузки во внутренних сетях одного или нескольких потребителей;
- Другие причины (Обрыв провода в результате природных катаклизмов).
3. Отключение коммутационного аппарата, питающего ЛЭП:
- В результате тока КЗ в ЛЭП;
- В результате тока КЗ во внутренней сети одного из потребителей;
- В результате общего тока перегрузки в ЛЭП;
- В результате общего тока перегрузки в ЛЭП с учётом тока перегрузки во внутренних сетях одного или нескольких потребителей;
- Другие причины.
4. ТП обесточена:
- В результате тока КЗ на вводе НН ТП;
- В результате тока КЗ в одной из ЛЭП;
- В результате тока КЗ во внутренней сети одного из потребителей;
- В результате общего тока перегрузки в ЛЭП;
- В результате общего тока перегрузки в ЛЭП с учётом тока перегрузки во внутренних сетях одного или нескольких потребителей;
- Другие причины.
5. Отклонение напряжения в точке балансового разграничения между потребителем и электроснабжающей организации:
- По вине потребителя;
- По вине электроснабжающей организации.
6. Превышение допустимого тока потребления:
- Перегрузка во внутренней сети потребителя;
- Перегрузка в ЛЭП;
- Перегрузка на вводе НН ТП.
7. Несимметрия :
- Несимметрия в ЛЭП;
- Несимметрия на вводе НН ТП.
Выводы. Разработанное устройства контроля количества и продолжительности отключений и отклонения напряжения позволяет исправить недостатки, которые имели датчики, представленные в других системах мониторинга надежности электроснабжения и качества электроэнергии. Устройство позволяет определять все возможные аварийные режимы: прерывание напряжения, отклонение напряжение ниже и выше допустимого уровня, перегрузку и короткое замыкание во внутренней сети потребителя, фиксировать факт и период их появления, а также отправлять эту информацию в диспетчерскую электросетевой организации.
Представленный вариант УККПОиОН собран на базе микропроцессора Arduino NANO V3 ATmega 328 и включает в себя следующие компоненты: датчик тока SCT-013-000, дисплей LCD display 1602, часы реального времени Rtc dip-ds 1307, модуль Micro SD-карты, карта micro SD 16 Gb, литиевая аккумуляторная батарея 3,7 В 3400 мАч. При использовании GSM канала передачи данных устройство в своей конструкции содержит модуль GSM GPRS A6, при использовании NB-IoT - модуль RAK8212-NBM, при использовании LoRa - модуль LRTX-868-PCB-CAAT. Также необходимо отметить, что при использовании технологии передачи данных LoRa структурная схема СМНиК должна предусмотреть базовую станцию LPWAN LRST-868-VGA-2.
Список использованных источников
1. Лещинская, Т. Б., Наумов И. В. Электроснабжение сельского хозяйства: учебник. - М.: БИБКОМ: ТРАНСЛОГ, 2015. - 656 с. ISBN 978-5-905563-41-6.
2. Анищенко В.А., Колосова И. В. Основы надежности систем электроснабжения: пособие для студентов специальности «Электроснабжение». - Мн.: БНТУ, 2008. - 151 с.
3. Папков Б.В., Осокин В. Л. Вероятностные и статистические методы оценки надёжности элементов и систем электроэнергетики: теория, примеры, задачи: учеб. пособие. - Княгинино: НГИЭУ, 2015. -356 с.
4. Папков Б.В., Осокин В. Л. Вероятностные и статистические методы оценки надёжности элементов и систем электроэнергетики: теория, примеры, задачи: учеб. пособие. - Старый Оскол: ТНТ, 2017. -424 с.
5. Vinogradov, A., Vinogradova, A., Golikov, I., Bolshev, V. Adaptive Automatic Voltage Regulation in Rural 0.38 kV Electrical Networks. International Journal of Emerging Electric Power Systems.
Published Online: 2019-05-17. DOI: 10.1515/ijeeps-2018-0269
6. Falaghi H., Haghifam M. R., Singh C. Ant colony optimization-based method for placement of sectionalizing switches in distribution networks using a fuzzy multiobjective approach //IEEE Transactions on Power Delivery. - 2008. - Т. 24. - №. 1. - С. 268-276.
7 Abiri-Jahromi A. et al. Optimized sectionalizing switch placement strategy in distribution systems //IEEE Transactions on Power Delivery. -2011. - Т. 27. - №. 1. - С. 362-370.
8. Billinton R., Jonnavithula S. Optimal switching device placement in radial distribution systems //IEEE transactions on power delivery. - 1996. - Т. 11. - №. 3. - С. 1646-1651.
9. Mao Y., Miu K. N. Switch placement to improve system reliability for radial distribution systems with distributed generation //IEEE Transactions on Power Systems. - 2003. - Т. 18. - №. 4. - С. 1346-1352.
10. Вуколов, В.Ю., Осокин В. Л., Папков Б. В. Повышение эффективности электрических сетей 6-35 кВ. // Вестник НГИЭИ. -2015. - №12 - С. 28-36.
11 Vinogradov, A., Vasiliev, A., Bolshev, V., Vinogradova, A., Kudinova, T., Sorokin, N., Hruntovich, N. Methods of Reducing the Power Supply Outage Time of Rural Consumers // Renewable Energy and Power Supply Challenges for Rural Regions. - IGI Global, 2019. - С. 370-392. DOI: 10.4018/978-1-5225-9179-5.ch015
12. Виноградов А. В., Васильев А. Н., Семенов А. Е., Синяков А. Н., Большев В. Е. Анализ времени перерывов в электроснабжении сельских потребителей и методы его сокращения за счет мониторинга технического состояния линий электропередачи // Вестник ВИЭСХ. - 2017. - №2(27). - С. 3-11.
13. Vinogradov A., Vasiliev A., Bolshev V., Semenov A. Borodin M. 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. - IGI Global, 2018. - С. 394-420. DOI:10.4018/978-1-5225-3867-7.ch017
14. Виноградов А.В., Семенов А. Е., Синяков А. Н. Анализ времени восстановления электроснабжения сельских потребителей при отказах в линиях электропередачи // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. - 2017. -№1 (13). - С.12-22.
15. Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A., Kudinova T., Borodin M., Selesneva A., Sorokin N. А System for Monitoring the Number and Duration of Power Outages and Power Quality in 0.38 kV Electrical Networks // Vasant P., Zelinka I., Weber GW. (eds) Intelligent Computing & Optimization. ICO 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing. - vol 866. - Springer, Cham, 2019. DOI: 10.1007/978-3-030-00979-3_1
16. Виноградов, А. В., Бородин, М. В., Виноградова, А. В., Селезнева, А. О., Большев, В. Е. Система контроля надежности электроснабжения и качества электроэнергии в электрических сетях 0, 38 кВ // Промышленная энергетика. - 2018. - №. 3. - С. 14-18.
17. Виноградов А. В., Виноградова А. В., Большев В. Е. Устройства и система мониторинга надежности электроснабжения и отклонения напряжения в электрических сетях 0,38 кВ. // Вестник НГИЭИ. - 2017. - №11(78). - С. 69-81.
18. Большев В.Е., Виноградов А. В. Обзор зарубежных источников по применению информационных сетей в инфраструктуре интеллектуальных сетей Smart Grid // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2019. - Т. 55, № 1. - С. 8-18.
19. Arduino [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.arduino.cc/ (Дата обращения: 18.09.2018).
References
1. Leschinskaya, T. B., Naumov I. V. Power supply of agriculture: a textbook. - M.: BIBKOM: TRANSLOG, 2015. - 656 p. ISBN 978-5905563-41-6.
2. Anishchenko VA., Kolosova I.V. Basics of Power Supply System Reliability: A Handbook for Students of the Specialty "Power Supply". -Minsk: BNTU, 2008. - 151 p.
3. Papkov B.V., Osokin V.L. Probabilistic and statistical methods for assessing the reliability of elements and systems of electric power industry: theory, examples, problems: textbook. allowance. - Knyaginino: NIEGU, 2015. - 356 p.
4. Papkov B.V., Osokin V.L. Probabilistic and statistical methods for assessing the reliability of elements and systems of electric power industry: theory, examples, tasks: textbook. allowance. - Stary Oskol: TNT, 2017. -424 p.
5. Vinogradov A., Vinogradova A., Golikov I., Bolshev V. Adaptive Automatic Voltage Regulation in Rural 0.38 kV Electrical Networks. International Journal of Emerging Electric Power Systems. Published Online: 2019-05-17. DOI: 10.1515/ijeeps-2018-0269
6. Falaghi H., Haghifam M. R., Singh C. Ant colony optimization-based method for placement of sectionalizing switches in distribution networks using a fuzzy multiobjective approach //IEEE Transactions on Power Delivery. - 2008. - Т. 24. - No. 1. - P. 268-276.
7 Abiri-Jahromi A. et al. Optimized sectionalizing switch placement strategy in distribution systems //IEEE Transactions on Power Delivery. -2011. - Т. 27. - No. 1. - P. 362-370.
8. Billinton R., Jonnavithula S. Optimal switching device placement in radial distribution systems //IEEE transactions on power delivery. - 1996.
- T. 11. - No. 3. - P. 1646-1651.
9. Mao Y., Miu K. N. Switch placement to improve system reliability for radial distribution systems with distributed generation //IEEE Transactions on Power Systems. - 2003. - T. 18. - No. 4. - C. 1346-1352.
10. Vukolov V.Yu., Osokin V.L., Papkov B.V. Improving the efficiency of 6-35 kV electrical networks. // Bulletin NGIEI. - 2015. - No12
- P. 28-36.
11 Vinogradov A., Vasiliev A., Bolshev V., Vinogradova A., Kudinova T., Sorokin N., Hruntovich N. Methods of Reducing the Power Supply Outage Time of Rural Consumers // Renewable Energy and Power Supply Challenges for Rural Regions. - IGI Global, 2019. - P. 370-392. DOI: 10.4018/978-1-5225-9179-5.ch015
12. Vinogradov A.V., Vasilyev A.N., Semenov A.E., Sinyakov A.N., Bolshev V.E. Analysis of the time of power supply interruptions of rural consumers and methods for their reduction through the monitoring of the technical condition of the line transmission // Bulletin VIESH. - 2017. - No2 (27). - P. 3-11.
13. Vinogradov A., Vasiliev A., Bolshev V., Semenov A. Borodin M. 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. - IGI Global, 2018. - P. 394-420. D0I:10.4018/978-1-5225-3867-7.ch017
14. Vinogradov A.V., Semenov A.E., Sinyakov A.N. Analysis of the time of restoration of power supply to rural consumers in case of failures in power lines // Innovacii v APK: problemy i perspektivy. - 2017. -No1 (13).
- P.12-22.
15. Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A., Kudinova T., Borodin M., Selesneva A., Sorokin N. A System for Monitoring the Number and Duration of Power Outages and Power Quality in 0.38 kV Electrical Networks // Vasant P., Zelinka I., Weber GW. (eds) Intelligent Computing & Optimization. ICO 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing. - vol 866. - Springer, Cham, 2019. DOI: 10.1007/978-3-030-00979-3_1
16. Vinogradov A.V., Borodin M.V., Vinogradova A.V., Selezneva A.O., Bolshev V.E. System for monitoring the reliability of power supply and power quality in 0, 38 kV electrical networks // Promyshlennaya energetika. - 2018. - No. 3. - p. 14-18.
17. Vinogradov A.V., Vinogradova A.V., Bolshev V., Devices and a system for monitoring the reliability of power supply and voltage deviations in 0.38 kV electrical networks. // Bulletin NGIEI. - 2017. - No11 (78). - pp. 69-81.
18. Bolshev V. E., Vinogradov A.V. Review of foreign sources on the application of information networks in the infrastructure of Smart Grid
// Vesti vysshih uchebnyh zavedenij CHernozem'ya - 2019. - T. 55, No. 1. -P. 8-18.
19. Arduino [Electronic resource]. - Access mode: https://www.arduino.cc/ (Access date: 09/18/2018).
Большев В.Е., научный сотрудник, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва, Россия vadim57ru@gmail. com
Панфилов А.А.,
Филиал ПАО «МРСКЦентра»-«Орёлэнерго», Орёл, Россия ra3ed@mail.ru
Ревков А.А.,
ФГБОУВО Орловский ГАУ, Орёл, Россия artem revkov@mail.ru
Виноградов А. В, канд. техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва, Россия winaleksandr@ rambler. ru
THE DEVICE FOR CONTROLLING THE NUMBER AND DURATION OF POWER SUPPLY OUTAGES AND VOLTAGE DEVIATIONS ON THE BASIS OF THE ARDUINO MICROCONTROLLER
Abstract. The article analyzes the main indicators of the power supply system efficiency: power supply reliability and power quality. It was revealed that the main indicator of the power supply reliability is the time of power supply restoration after failures, the main indicator of the power quality is the time of non-compliance of power quality with the requirements of regulatory documents (or contractual obligations). The existing monitoring systems for the power supply reliability and power quality for wired and wireless communication technology (GSM, NB-IoT, LoRa) were considered in paper. The structural scheme was studied and the deficiencies of the devices the to monitor the number and duration of power supply outages and power quality were determined. A new scheme has been developed for controlling the amount and duration of power supply outages and power quality based on the Arduino microcontroller in
accordance with the identified deficiencies. The device components have been determined according to this scheme and an experimental sample has been assembled. All possible emergency modes of the controlled area of the electrical network the developed device is able to determine are listed. The article also lists all emergency modes of the electrical network and their causes, which the monitoring system of power supply reliability and power quality based on the developed devices for monitoring the number and duration of blackouts and voltage fluctuations can be determined.
Keywords: power supply system efficiency, power supply system, power supply reliability, power quality, PQ, power supply interruption time, time of PQ non-compliance, monitoring system.
V.E. Bolshev, scientific researcher,
Federal Scientific Agroengineering Centre VIM, Moscow, Russia vadim57ru @ gmail. com
Panflov A.A., Oryol, Russia ra3ed@mail.ru
Revkov A.A., master student
Oryol, Russia
artem revkov@mail.ru
A. V. Vinogradov, PhD., Associate Professor, Senior Researcher, Federal Scientific Agroengineering Centre VIM, Moscow, Russia winaleksandr@rambler. ru
