omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2023-188-109-116WJZFJOomna-243Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGРазработка метода определения структуры мини-сети с учетом оптимальных маршрутов линий электропередачи на территории с резко неоднородным ландшафтомDevelopment of a method for determining the structure of mini-grid, taking into account optimal routes of power lines in an area with sharply heterogeneous landscapehttps://orcid.org/0000-0002-7321-1162ТкаченкоВ. А.TkachenkoV. A.

Ткаченко Всеволод Андреевич - преподаватель Политехнической школы ЮГУ.

Ханты-Мансийск

AuthorID (РИНЦ) 939477

AuthorID (SCOPUS) 57210291005

ResearcherID W-3652-2019

Vsevolod A. Tkachenko - Lecturer at the Polytechnic School, Yugra State University.

Khanty-Mansiysk

AuthorID (RSCI) 939477

AuthorID (SCOPUS) 57210291005

ResearcherID W-3652-2019

sevaatmail@gmail.comЮгорский государственный университетРоссияYugra State UniversityRussian Federation20233012202304109116Copyright © Ткаченко В.А., 20232023Ткаченко В.А.Tkachenko V.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/243

В данной работе представлен метод определения оптимальной структуры изолированной электрической сети с учетом географических особенностей области, на которой она располагается. Отличительной особенностью метода является снятие ограничения с количества искомых равнозначных трасс линий электропередачи с последующей фильтрацией трасс с учетом технологических и технических ограничений. Таким образом, полученный метод можно использовать для организации микрогрид в удаленных от Единой национальной (общероссийской) энергетической сети районах с распределенной генерацией и нагрузкой.

This paper presents a method for determining the optimal structure of an isolated electrical network, taking into account the geographical features of the area in which it is located. A distinctive feature of the method is the removal of restrictions on the number of equivalent routes of power transmission lines sought, with subsequent filtering of the routes, taking into account technological and technical limitations. Thus, the obtained method can be used to organize microgrids in areas remote from the Unified National (All-Russian) Energy Grid with distributed generation and load.

децентрализованное электроснабжениеминигридмикрогридоптимальная структура сетитрассировка линий электропередачиdecentralized power supplyminigridmicrogridoptimal network structuretransmission line routingРабота выполнена в рамках гранта РНФ «Разработка принципов управления и контроля режимов работы электроэнергетических систем на основе вейвлет преобразования данных о параметрах режима» Соглашение № 22-29-20052.The work is carried out within the framework of the Russian Science Foundation grant «Development of principles for controlling and controlling the operating modes of electric power systems based on wavelet transformation of data on mode parameters» Agreement No. 22-29-20052.ReferencesРоссийская Федерация. Постановление. Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Развитие энергетики»: постановление от 15 апреля 2014 г. № 321. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант Плюс».Rossiyskaya Federatsiya. Postanovleniye. Ob utverzhdenii gosudarstvennoy programmy Rossiyskoy Federatsii «Razvitiye energetiki»: postanovleniye ot 15 aprelya 2014 g. No. 321 [Russian Federation. Resolution. On approval of the state program of the Russian Federation «Energy Development»: Decree dated April 15, 2014 No. 321]. Available at «Consultant Plus» System. (In Russ.).ГОСТ Р 55993-2014/IEC/TS 61836:2007. Системы фотоэлектрические. Термины, определения и символы. Введ. 2015–01–01. Москва: Стандартинформ, 2007. 85 c.GOST R 55993-2014/IEC/TS 61836:2007. Sistemy fotoelektricheskiye. Terminy, opredeleniya i simvoly [Solar photovoltaic energy systems. Terms, definitions and symbols]. Moscow, 2007. 85 p. (In Russ.).Молодюк В. В., Исамухамедов Я. Ш., Баринов В. А. О разработке целевой модели (прототипа) Mini/Microgrid // Энергетик. 2021. № 9. С. 48–53. EDN: GGAKFC.Molodyuk V. V., Isamukhamedov Ya. Sh., Barinov V. A. O razrabotke tselevoy modeli (prototipa) Mini/Microgrid [About development of purposeful model (antetype) Mini / Microgrid] // Energetik. Energetik. 2021. No. 9. P. 48–53. EDN: GGAKFC. (In Russ.).Фишов А. Г. Технические и экономические аспекты создания минигридов и их интеграции с централизованным энергоснабжением // Энергетик. 2022. № 4. С. 27–34. EDN: CZLOIZ.Fishov A. G. Tekhnicheskiye i ekonomicheskiye aspekty sozdaniya minigridov i ikh integratsii s tsentralizovannym energosnabzheniyem [Technical and economic aspects of creating minigrids and their integration with centralized power supply] // Energetik. Energetik. 2022. No. 4. P. 27–34. EDN: CZLOIZ. (In Russ.).Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Надежность объектов распределенной энергетики // Надежность и безопасность энергетики. 2021. Т. 14, № 1. С. 45–51. DOI: 10.24223/1999-5555-2021-14-1-45-51. EDN: XRWJGO.Byk F. L., Myshkina L. S. Nadezhnost’ ob”yektov raspredelennoy energetiki [Reliability of distributed energy facilities] // Nadezhnost’ i Bezopasnost’ Energetiki. Safety and Reliability of Power Industry. 2021. Vol. 14, no. 1. P. 45–51. DOI: 10.24223/1999-5555-2021-14-1-45-51. EDN: XRWJGO. (In Russ.).Bintoudi A., Demoulias C. Optimal isolated microgrid topology design for resilient applications // Applied Energy. 2023. Vol. 338 (1). P. 120909. DOI: 10.1016/j.apenergy.2023.120909.Bintoudi A., Demoulias C. Optimal isolated microgrid topology design for resilient applications // Applied Energy. 2023. Vol. 338 (1). P. 120909. DOI: 10.1016/j.apenergy.2023.120909. (In Engl.).Du S., Wu D., Dai Z. [et al.]. Regional collaborative planning equipped with shared energy storage under multi-time scale rolling optimisation method // Energy. 2023. Vol. 277 (5). P 127680. DOI: 10.1016/j.energy.2023.127680.Du S., Wu D., Dai Z. [et al.]. Regional collaborative planning equipped with shared energy storage under multi-time scale rolling optimisation method // Energy. 2023. Vol. 277 (5). P 127680. DOI: 10.1016/j.energy.2023.127680. (In Engl.).Zhou Y., Ma Y., Wang J. [et al.]. Collaborative planning of spatial layouts of distributed energy stations and networks: A case study // Energy. 2021. Vol. 234 (3). P. 121205. DOI: 10.1016/j.energy.2021.121205.Zhou Y., Ma Y., Wang J. [et al.]. Collaborative planning of spatial layouts of distributed energy stations and networks: A case study // Energy. 2021. Vol. 234 (3). P. 121205. DOI: 10.1016/j.energy.2021.121205. (In Engl.).О мерах по реализации государственной программы Ханты-Мансийского автономного округа–Югры «Жилищно-коммунальный комплекс и городская среда»: постановление от 30 декабря 2021 г., № 635–п // Правительство Ханты-Мансийского автономного округа–Югры. 2021. 30 декабря. 183 c.O merakh po realizatsii gosudarstvennoy programmy Khanty — Mansiyskogo avtonomnogo okruga–Yugry «Zhilishchno-kommunal’nyy kompleks i gorodskaya sreda»: postanovleniye ot 30 dekabrya 2021 goda No. 635-p [On measures to implement the state program of the Khanty-Mansiysk Autonomous Region–Ugra «Housing and communal services complex and urban environment»: Resolution of December 30, 2021, No. 635-p] // Pravitel’stvo Khanty-Mansiyskogo avtonomnogo okruga– Yugry. Government of the Khanty-Mansiysk Autonomous Region. 2021. 183 p. (In Russ.).Бушин С. А., Курейник В. В. Генетический алгоритм размещения разногабаритных элементов // Известия ЮФУ. Технические науки. 2009. № 12 (101). С. 22–27. EDN: LAUDKZ.Bushin S. A., Kureynik V. V. Geneticheskiy algoritm razmeshcheniya raznogabaritnykh elementov [Different-dimension elements placement genetic algorithm] // Izvestiya YuFU. Tekhnicheskiye nauki. Izvestiya Sfedu. Engineering Sciences. 2009. No. 12 (101). P. 22–27. EDN: LAUDKZ. (In Russ.).Ghorayeb K., Hayek H., Harb A. [et al.]. Bridging the integration gap — simultaneous optimization of well placement, well trajectory, and facility layout // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2023. Vol. 220. P. 111222. DOI: 10.1016/j.petrol.2022.111222.Ghorayeb K., Hayek H., Harb A. [et al.]. Bridging the integration gap — simultaneous optimization of well placement, well trajectory, and facility layout // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2023. Vol. 220. P. 111222. DOI: 10.1016/j.petrol.2022.111222. (In Engl.).Гадалов А. Б., Козлов Е. Г., Косяков С. В. Анализ стоимости размещения трансформаторных подстанций с использованием методов построения ценовых поверхностей в среде ГИС // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (ХХI Бенардосовские чтения): материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 140-летию изобретения электросварки Н. Н. Бенардосом, 02–04 июня 2021 г. Иваново, 2021. Т. 3. С. 9–12. EDN: FWUTYG.Gadalov A. B., Kozlov E. G., Kosyakov S. V. Analiz stoimosti razmeshcheniya transformatornykh podstantsiy s ispol’zovaniyem metodov postroyeniya tsenovykh poverkhnostey v srede GIS [Power distribution substations locations analysis using the methods of constructing cost surfaces in GIS] // Sostoyaniye i perspektivy razvitiya elektro- i teplotekhnologii (XXI Benardosovskiye chteniya). State and Prospects for the Development of Electrical and Thermal Technology (XXI Benardos Readings). Ivanovo, 2021. Vol. 3. P. 9–12. EDN: FWUTYG. (In Russ.).Афанасьев А. П., Гринкруг М. С., Ткачева Ю. И. Определение местоположения трансформаторных подстанций в сети электроснабжения низкого напряжения с помощью кумулятивной матрицы геодезических дистанций // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2014. Т. 1, № 2. С. 17–20. EDN: SYETKT.Afanas’yev A. P., Grinkrug M. S., Tkacheva Yu. I. Opredeleniye mestopolozheniya transformatornykh podstantsiy v seti elektrosnabzheniya nizkogo napryazheniya s pomoshch’yu kumulyativnoy matritsy geodezicheskikh distantsiy [Finding coordinates of transformer sustations in low voltage power supply network with the help of the cumulative matrix of geodesic distances] // Elektrotekhnika: Setevoy Elektronnyy Nauchnyy Zhurnal. Russian Internet Journal of Electrical Engineering. 2014. Vol. 1, no. 2. P. 17–20. EDN: SYETKT. (In Russ.).Хомченко В. Г., Зуга И. М., Кужель А. Н. [и др.]. Исследование качественных показателей методов трассировки на основе волнового алгоритма и алгоритма A* применительно к промышленным предприятиям // Омский научный вестник. 2018. № 6 (162). С. 220–224. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-220-224. EDN: YSWONF.Khomchenko V. G., Zuga I. M., Kuzhel’ A. N. Issledovaniye kachestvennykh pokazateley metodov trassirovki na osnove volnovogo algoritma i algoritma A* primenitel’no k promyshlennym predpriyatiyam [Qualitative research of routing methods based on wave algorithm and algorithm A* for industrial plants] // Omskiy Nauchnyy Vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2018. No. 6 (162). P. 220–224. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-162-220-224. EDN: YSWONF. (In Russ.).Жила В. А., Клочко А. К., Маркевич Ю. Г. Нахождение конфигурации газораспределительных сетей математическими методами // Интернет-вестник ВолгГАСУ. 2013. № 1 (25). С. 1–4. EDN: RBBGHH.Zhila V. A., Klochko A. K., Markevich Yu. G. Nakhozhdeniye konfiguratsii gazoraspredelitel’nykh setey matematicheskimi metodami [Finding the configuration of gas distribution networks by mathematical methods] // Internet-Vestnik VolgGASU. Russian Internet Journal of Electrical Engineering. 2013. No. 1 (25). P. 1–4. EDN: RBBGHH. (In Russ.).Новаковский Б. А., Каргашин П. Е., Карпачевский А. М. Геоинформационный анализ территории для автоматизированного выбора трассы ЛЭП // Геоинформатика. 2017. № 2. С. 30–38. EDN: ZRCUOB.Novakovskiy B. A., Kargashin P. E., Karpachevskiy A. M. Geoinformatsionnyy analiz territorii dlya avtomatizirovannogo vybora trassy LEP [Gis-techniques application for automatic power line route selection] // Geoinformatika. Geoinformatika. 2017. No. 2. P. 30–38. EDN: ZRCUOB. (In Russ.).Правила устройства электроустановок. 7-е изд., изм. и доп. Новосибирск: Изд-во Сиб. ун-та, 2005. 510 с.Pravila ustroystva elektroustanovok [Rules for the installation of electrical installations]. Novosibirsk, 2005. 510 p. (In Russ.).Российская Федерация. Постановление. О порядке установления охранных зон объектов электросетевого хозяйства и особых условий использования земельных участков, расположенных в границах таких зон: постановление от 24 февраля 2009 г. № 160. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант Плюс».Rossiyskaya Federatsiya. Postanovleniye. O poryadke ustanovleniya okhrannykh zon ob”yektov elektrosetevogo khozyaystva i osobykh usloviy ispol’zovaniya zemel’nykh uchastkov, raspolozhennykh v granitsakh takikh zon: postanovleniye ot 24 fevralya 2009 g. No. 160 [Russian Federation. Resolution. On the procedure for establishing security zones of electric grid facilities and special conditions for the use of land plots located within the boundaries of such zones: Resolution of February 24, 2009 No. 160]. Available at «Consultant Plus» System. (In Russ.).Кормен Т. Х., Лейзерсон Ч., Ривести Р. [и др.]. Алгоритмы: построение и анализ / пер. с англ. и ред. И. В. Красикова. 3-е изд. Москва: Вильямс, 2013. 1328 с. ISBN 978-5-8459-1794-2.Kormen T. Kh., Leizerson C., Rivest R. [et al.]. Algoritmy: postroyeniye i analiz [Algorithms: construction and analysis]. Moscow, 2013. 1328 p. ISBN 978-5-8459-1794-2. (In Russ.).ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2014–07–01. Москва: Стандартинформ, 2014. 19 с.GOST 32144-2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost’ tekhnicheskikh sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemakh elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya [Electric energy. Electromagnetic compatibility of technical equipment. Power quality limits in the public power supply systems]. Moscow, 2014. 19 p. (In Russ.).Российская Федерация. Приказ. Об утверждении укрупненных нормативов цены типовых технологических решений капитального строительства объектов электроэнергетики в части объектов электросетевого хозяйства: приказ от 17 января 2019 г. № 10. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант Плюс».Rossiyskaya Federatsiya. Prikaz. Ob utverzhdenii ukrupnennykh normativov tseny tipovykh tekhnologicheskikh resheniy kapital’nogo stroitel’stva ob”yektov elektroenergetiki v chasti ob”yektov elektrosetevogo khozyaystva: prikaz ot 17 yanvarya 2019 g. No. 10 [Russian Federation. Order. On approval of consolidated price standards for standard technological solutions for capital construction of electric power facilities in terms of power grid facilities: order dated January 17, 2019 No. 10]. Available at «Consultant Plus» System. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.