Метод оптимизации размещения компенсирующих и симметрирующих устройств в электрических сетях низкого напряжения

В работе исследованы особенности оптимизации режимов электрической сети низкого напряжения для энергоэффективной электропередачи. Основными особенностями данных сетей являются высокие значения коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности и несоответствие значений напряжений необходимым требованиям. Поэтому в качестве мер улучшения перечисленных параметров сети выбраны симметрирование нагрузок по фазам и компенсация реактивной мощности. Одним из главных факторов эффективного решения данной задачи является определение точек симметрирования нагрузок и компенсации реактивной мощности, а также необходимой мощности используемых устройств. Для решения многокритериальной задачи определения точек подключения устройств проведён анализ существующих целевых функций. В результате предложена целевая функция, включающая в себя приведенные затраты, потери напряжения и коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности. При решении задачи оптимизации с помощью предложенной целевой функции значения напряжения и коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности в точках присоединения потребителей будут находиться в необходимых пределах. Приводятся результаты исследования оптимизационной функции на примере модельной сети. Расчеты проводились в два этапа: поиск сенсорных узлов, затем их исследование на оптимальность. Все расчеты проведены в среде MATLAB с учетом потерь напряжения и мощности. Согласно полученным результатам, в исследуемой сети потери мощности с использованием предложенной целевой функции могут быть уменьшены до 19 % от исходных потерь и получена значительная экономия финансовых средств.

1. 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. 16 c.

2. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года. URL: https://minenergo.gov.ru/upload/iblock/75c/uwl0o12ve2rp8gyo3lndsy7jdr8e6q25/document_119047.pdf (дата обращения: 14.06.2023).

3. Орлов В. В., Орлова Э. О. Анализ способов симметрирования напряжения в сетях 0.4/0.23 кВ // Электроэнергия. Передача и распределение. 2020. № 2 (59). С. 56–63. EDN: HCXTRQ.

4. Кубарьков Ю. П., Кулаев И. С., Алехин Р. А. Оптимизация уровней напряжения в активно-адаптивных сетях с распределённой генерацией // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: технические науки. 2018. № 3 (59). С. 154–164. EDN: YPDAIP.

5. Варганова А. В. О методах оптимизации режимов работы электроэнергетических систем и сетей // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2017. Т. 17, № 3. С. 48–55. DOI: 10.14529/power170309. EDN: ZGQBYH.

6. Толба М. А. Х. Развитие методов оптимизации размещения компенсирующих устройств и возобновляемой распределённой генерации в радиальных электрических сетях: дис. … канд. тех. наук. Москва, 2018. 171 с.

7. Sidorova V. T. Determining Mains Connection Points Charging Stations on RES for Electric Vehicles // 2021 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), Sochi, Russia. 2021. P. 85–89. DOI: 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446376.

8. Тульский В. Н., Ванин А. С., Толба М. А. Х. Оптимальное размещение батарей конденсаторов в радиальной распределительной сети // Электричество. 2017. № 6. С. 16–23. DOI: 10.24160/0013-5380-2017-6-16-23. EDN: YQFRCZ.

9. Третьяков Е. А. Совершенствование методов управления передачей и распределением электроэнергии в адаптивных системах электроснабжения стационарных потребителей железных дорог: дис. … д-ра техн. наук. Омск, 2021. 403 с.

10. Лыкин А. В. Электрические системы и сети. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2017. 363 с. ISBN 978-5-7782-3037-8.

11. Abdelaziz A. Y., Ali E. S, Abd-Elazim S. M. Optimal Sizing and Locations of capacitors in radial distribution systems via flower pollination optimization algorithm and power loss index // Engineering Science and Technology an International Journal. 2016. Vol. 19, Issue 1. P. 610–618. DOI: 10.1016/j.jestch.2015.09.002.