АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ УСТРОЙСТВ ВЫБОРА ФАЗЫ ДЛЯ ЛИНИЙ 0,4 кВ

DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-102-115

УДК 621.31

ББК 31.2

А.И. ОРЛОВ, С.В. ВОЛКОВ, И.Х. ГАРИПОВ

Ключевые слова

отклонение напряжения, несимметрия, устройство выбора фазы, потери электроэнергии, линия электропередачи 0,4 кВ, распределительная сеть

Аннотация

В удаленных от центра питания точках присоединения потребителей протяженных линий электропередачи 0,4 кВ отклонения напряжений могут превышать установленные стандартом значения.

Цель работы состоит в разработке алгоритма управления группой устройств выбора фазы, обеспечивающего минимизацию отклонений напряжения в конце линии и потерь электроэнергии в линии в целом. Научная новизна заключается в определении влияния алгоритмов на показатели несимметрии и потери в линии.

Материалы и методы. В работе применялись методы теории линейных электрических цепей, математического и компьютерного моделирования, индуктивных обобщений. Рассмотрены способы решения проблемы отклонения напряжений в линиях электропередачи 0,4 кВ, к ним относится применение устройств для подключения одно- или двухфазной нагрузки к трехфазной сети, устройств коммутационного типа, полупроводниковых устройств, перераспределяющих мгновенную мощность между фазами электрической сети. Объектом исследования является группа устройств выбора фазы, силовая часть которых включает три дистанционно-управляемых однополюсных контактора, которые позволяют подключать нагрузку к одной из фаз сети.

Результаты исследования. В качестве величин, характеризующих режим работы линии, приняты усредненные за некоторый период времени: токи и напряжения каждой фазы и нейтрального провода в начале линии; напряжения в конце линии; ток каждого потребителя, подключенного через устройство выбора фазы; текущая фаза; фазные напряжения в месте подключения устройства. Разработаны два варианта алгоритма управления группой устройств выбора фазы: первый направлен на минимизацию отклонений напряжения в конце линии; второй – на выравнивание фазных проводимостей в начале линии. В результате численных экспериментов на математической модели линии электропередачи установлено, что минимизация отклонений напряжения в конце линии или выравнивание токов в начале линии не всегда сопровождается снижением потерь в линии в целом; более предпочтительным с точки зрения принятых критериев является алгоритм, направленный на минимизацию отклонений напряжения в конце линии.

Выводы. Предложены классификация способов минимизации отклонений напряжения, схема устройства выбора фазы и схема подключения группы таких устройств к питающей сети 0,4 кВ. Разработаны алгоритмы управления группой устройств выбора фазы, направленные: а) на минимизацию напряжений в конце линии или б) на выравнивание токов в начале линии, а также математическая и компьютерная модель линии и устройств выбора фазы. Показано, что минимизация отклонений напряжения в конце линии или выравнивание токов в начале линии не всегда сопровождается снижением потерь в линии в целом. Исходя из выбранных критериев эффективности более предпочтительным является алгоритм, направленный на минимизацию отклонений напряжения в конце линии.

Литература

1. Мощность российских дата-центров выросла более чем на 20% в 2023 году [Электронный ресурс]. URL: https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2023/09/14/995074-moschnost-rossiiskih-data-tsentrov-virosla (дата обращения: 03.03.2024).
2. Оморов Т.Т., Осмонова Р.Ч., Койбагаров Т.Ж. Параметрическая идентификация распределительной сети в составе АСКУЭ // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Энергетика. 2018. № 1. С. 46–52.
3. Оморов Т.Т., Такырбашев Б.К., Осмонова Р.Ч. К проблеме моделирования несимметричных распределительных электрических сетей в составе АСКУЭ // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Энергетика. 2017. № 1. С. 21–28.
4. Орлов А.И., Волков С.В., Гарипов И.Х. Расчет матрицы индуктивностей силового трансформатора // Вестник Чувашского университета. 2023. № 4. С. 120–129. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-4-120-129.
5. Пат. РФ №BY 16121 C1, МПК H02J3/26. Устройство для симметрирования напряжения при несимметричной нагрузке фаз / Янукович Г.И., Королевич Н.Г., Селицкая О.Ю., Збродыга В.М.; заявитель и патентообладатель: Учреждение образования «Белорусский государственный аграрный технический университет». № a20100124; заявл. 01.02.2010; опубл. 30.08.2012.
6. Пат. РФ № EA 28431 B1, МПК H02J3/26. Способ симметрирования фазных токов трёхфазной четырёхпроводной линии и устройство для его осуществления / Самокиш В.В.; заявитель и патентообладатель: Самокиш Вячеслав Васильевич. № 201401340; заявл. 26.12.2014; опубл. 30.11.2017.
7. Пат. РФ № RU 2674753 C2, МПК H02J3/26. Устройство для равномерного распределения однофазной нагрузки по фазам трехфазной сети / Василенко В.Д.; заявитель и патентообладатель: Василенко Валерий Дмитриевич. № 2016145155; заявл. 17.11.2016; опубл. 13.12.2018.
8. Пат. РФ № RU 2678190C1, МПК H02J3/24. Способ симметрирования токов трёхфазной сети 0,4 кВ / Новикова А.А.; заявитель и патентообладатель: Новикова Анастасия Анатольевна. № 2017127337; заявл. 31.07.2017; опубл. 24.01.2019.
9. Пат. РФ № RU 2784455 C1, МПК H02J3/26. Способ регулируемого симметрирования токов и напряжений в сельской электрической сети 0,4 кВ / Дулепов Д.Е., Кондартенкова Т.Е., Сорокин И.А.; заявитель и патентообладатель: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет (НГИЭУ)». № 2022116879; заявл. 23.06.2022; опубл. 25.11.2022.
10. Разработка алгоритма симметрирования нагрузок в сетях 0,4 кВ при распределенной нагрузке вдоль линии / КуокКыонг Лыу, А.М. Маклецов., А. Альзаккар и др. // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2022. № 2. С. 86–97.
11. Пышкин А.А. Электроснабжение железных дорог. Екатеринбург: УрГУПС, 2016. 373c.
12. Тер-Оганов Э.В., Пышкин А.А. Электроснабжение железных дорог. Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2014. 432 с.
13. Трансформатор 3UI1 1000 (3х400/1х230) BLOCK Transformatoren [Электронный ресурс]. URL: https://www.mege.ru/catalog/transformatory_3ui_obedinyayushchie_3_fazy_v_1_fazu/3ui1_1000_3kh400_1kh230/ (дата обращения: 03.03.2024).
14. Трансформаторы симметрирующие трёхфазно-однофазные (ТСТО, 3 в 1) [Электронный ресурс]. URL: https://tula-transformator.ru/info.html (дата обращения: 03.03.2024).

Сведения об авторах

Орлов Александр Игоревич – кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой электромеханики, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола (a.i.orlov@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1152-6668).

Волков Сергей Владимирович – кандидат технических наук, декан электроэнергетического факультета, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола (svedin2011@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1152-6668).

Гарипов Ильсур Халилевич – кандидат технических наук, заведующий кафедрой электроснабжения и технической диагностики, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола (ilsur@bk.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3037-7365).

Формат цитирования

Орлов А.И., Волков С.В., Гарипов И.Х. Алгоритм управления группой устройств выбора фазы для линий 0,4 кВ // Вестник Чувашского университета. – 2024. – № 2. – С. 102–115. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-102-115.

Загрузить полный текст статьи