Оценка расширения функциональных возможностей реакторно-тиристорного регулятора напряжения при регулировании напряжения в широких пределах и диапазонах

   В работе рассматривается влияние реакторно-тиристорного регулятора напряжения на синусоидальность тока и напряжения систем электроснабжения при стабилизации напряжения путём ступенчатого повышения напряжения в питающей сети до +16 % и снижении тока на нагрузке до –70 % от номинального уровня для оценки расширения функциональных возможностей заявляемого технического решения. Исследование проводилось в среде Matlab на имитационной модели системы электроснабжения с применением измерительных модулей, которое позволило оценить расширение функциональных возможностей предлагаемого регулятора напряжения с высокими энергетическими показателями. Работа проводилась при повышении напряжения в питающей сети до +16 % по шагам +2,5 %, а при снижении тока на нагрузке до –70 % по шагам –10 % от номинального значения. Полученные результаты подтверждают, что заявляемое устройство не искажает синусоидальность токов и напряжения питающей сети при регулировании напряжения в широких пределах и диапазонах. Результатами численных экспериментов также установлено, что новое техническое решение создает максимальное искажение напряжения в силовом трансформаторе и у потребителей электроэнергии на 3,75 % при повышении напряжения в питающей сети на +10 %, а при снижении тока нагрузки на –40 % от номинального уровня. Значение несинусоидальности напряжения составляет 1,63 %, которые не выходят за нормально допустимые нормы, установленные отечественным и зарубежным ГОСТами. Наиболее целесообразной областью применения заявляемого технического решения является система электроснабжения, где при возникновении положительного отклонения и колебания напряжения в питающей сети и (или) отрицательного отклонения и колебания тока на нагрузке в широких пределах и диапазонах возникает необходимость поддерживать номинальное напряжение у потребителей на заданном уровне с высокой эффективностью.

1. Булатов Ю. Н., Крюков А. В., Суслов К. В. [и др.]. Согласованное управление накопителями электроэнергии и установкой распределенной генерации с прогностическими регуляторами в системе электроснабжения с пониженным качеством электроэнергии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2023. Т. 25, № 6. С. 3–13. DOI: 10.30724/1998-9903-2023-25-6-3-13. EDN: HQLXTA.

2. Климаш В. С., Константинов А. М. Устройство для повышения качества напряжения и энергетических показателей трансформаторных подстанций // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 9. С. 570–581. EDN: LTKRSG.

3. Наумов А. А. Обеспечение требуемого качества электрической энергии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22, № 1. С. 85–92. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-1-85-92. EDN: MTRTJG.

4. Фетисов Л. В., Роженцова Н. В., Булатов О. А. Повышение качества электрической энергии в сетях низкого напряжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т. 20, № 11–12. С. 99–106. DOI: 10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-99-106. EDN: YXRTWH.

5. Al-Saedi W., Lachowicz S. W., Habibi D. [et al.]. Power quality enhancement in autonomous microgrid operation using Particle Swarm Optimization. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2011. Vol. 42, no. 1-6. DOI: 10.1109/ISGT-Asia.2011.6257101.

6. Montoya F. G., Banos R., Gil C. [et al.]. Minimization of voltage deviation and power losses in power networks using Pareto optimization methods. Engineering Applications of Artificial Intelligence. 2010. Vol. 23. P. 695–703. DOI: 10.1016/j.engappai.2010.01.011.

7. Lumbreras D., Galvez E., Collado A. [et al.]. Trends in power quality, harmonic mitigation and standards for light and heavy industries: a review. Energies. 2020. Vol. 13. P. 5792. DOI: 10.3390/en13215792.

8. Солодухо Я. Ю. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности (обобщение отечественного и зарубежного опыта). Реактивная мощность в сетях с несинусоидальными токами и статические устройства для её компенсации. Москва: Информэлектро, 1981. 89 с.

9. Vinogradov A., Vinogradova A., Golikov I. [et al.]. Adaptive automatic voltage regulation in rural 0.38 kV electrical networks. International Journal of Emerging Electric Power Systems. 2019. Vol. 20. DOI: 10.1515/ijeeps-2018-0269.

10. Ma J. Classification of power quality disturbances via deep learning. Journal of IETE, Technical Review. 2017. Vol. 34, no. 4. P. 408–415. DOI: 10.1080/02564602.2016.1196620.

11. Chernyshov M., Dovgun V., Temerbaev S. Hybrid power quality conditioner for three-phase four-wire power systems. E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 178. P. 01009. DOI: 10.1051/e3sconf/202017801009.

12. Popescu M., Bitoleanu A., Linca M. [et al.]. Improving power quality by a four-wire shunt active power filter: a case study. Energies. 2021. Vol. 14. P. 1951. DOI: 10.3390/en14071951.13.

13. Moursi M., Joos G., Abbey C. A secondary voltage control strategy for transmission level interconnection of wind generation. Power Electronics. 2008. P. 1178–1190. DOI: 10.1109/TPEL.2008.921195.

14. Haque M. H. Compensation of distribution system voltage Sag by DVR and D-STATCOM. Proceedings of IEEE Porto Power Tech. 2001. Vol. 5. 5 р. DOI: 10.1109/PTC.2001.964609.

15. Belyaev A. N., Smolovik S. V. An improvement of AC electrical energy transmission system with series compensation by implementation of controllable shunt reactors. Proceedings of IEEE Power Engineering Society PowerTech. 2003. Vol. 3. 6 р. DOI: 10.1109/PTC.2003.1304526.

16. Табаров Б. Д. Исследование влияния нового управляемого регулятора напряжения на несинусоидальность тока и напряжения системы электроснабжения // iPolytech Journal. 2024. Т. 28, № 3. С. 475–488. DOI: 10.21285/1814-3520-2024-3-475-488. EDN: MMQUKA.

17. ГОСТ 32144–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 01–07–2014. Москва: Росстандарт, 2014. 16 с.

18. ГОСТ IEC 61000-6-3–2016. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 6-3. Общие стандарты. Стандарт электромагнитной эмиссии для жилых, коммерческих и легких промышленных обстановок. Введ. 01–09–2017. Москва: Стандартинформ, 2020.15 с.

19. Пат. 2829330 C1 Российская Федерация, МПК Н 02 М 5/25. Реакторно-тиристорное пускорегулирующее устройство на высокой стороне трансформаторной подстанции / Табаров Б. Д. № 2024114284; заявл. 24. 05. 2024; опубл. 30. 10. 2024. EDN: LAXNHD.

20. Пат. 2834452 C1 Российская Федерация, МПК H 02 M 5/257, H 02 P 13/06. Способ управления реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством силового трансформатора / Табаров Б. Д. № 2024120821; заявл. 19. 07. 2024; опубл. 11. 02. 2025. EDN: IINBAU.

21. Климаш С. В., Климаш В. С., Власьевский С. В. Специализированные модули для исследования энергетических показателей электротехнических устройств в среде Matlab // Электротехнические системы и комплексы. 2017. № 3(36). С. 11–16. DOI: 10.18503/2311-8318-2017-3(36)-11-16. EDN: ZHLGNH.

22. Табаров Б. Д. Принципы построения трансформаторной подстанции на основе управляемого реакторно-тиристорного устройства // iPolytech Journal. 2025. Т. 29, № 2. С. 252–269. DOI: 10.21285/1814-3520-2025-2-252-269. EDN: BQPAMI.