Применение асинхронизированных генераторов в электрических сетях с пониженным качеством электроэнергии
Ключевые слова:
установки распределенной генерации, асинхронизированные генераторы, качество процессов управления, гармонические искажения, моделирование
Аннотация
Для децентрализованного производства электроэнергии могут применяться асинхронизированные генераторы малой мощности, позволяющие получить ряд положительных эффектов по сравнению с синхронными машинами: повышение пределов устойчивости; расширение диапазонов регулирования реактивной мощности; упрощение процессов синхронизации с сетью благодаря возможности управления фазой ЭДС; обеспечение синхронной работы при повреждении одной из обмоток возбуждения. Приведено описание разработанной MATLAB-модели сети, оснащенной асинхронизированными генераторами с системами автоматического регулирования возбуждения и скорости вращения ротора. Выполнено моделирование нормальных и аварийных режимов сети 35 кВ с установками распределенной генерации на базе асинхронизированных машин в условиях пониженного качества электроэнергии из-за наличия электротяговых нагрузок. Определено влияние асинхронизированных генераторов на аварийные и послеаварийные режимы, а также уровни гармонических искажений. Для сравнения проведено моделирование режимов сети с установками, реализованными на базе синхронных машин. Проанализировано влияние высших гармоник на функционирование предлагаемой системы автоматического регулирования. Проведенные исследования показали, что при наличии асинхронизированных генераторов улучшаются процессы управления и повышается качество электроэнергии, по сравнению с синхронными машинами увеличиваются пределы устойчивости и упрощаются процессы синхронизации.
Литература
1. Barker Ph.P., De Mello R.W. Determining the Impact of Distributed Generation on Power Systems: Part 1. Radial Distribution Systems. – IEEE PES Summer Meeting, Seattle, USA, 2000, vol. 11, pp.222–233, DOI:10.1109/PESS.2000.868775.
2. Voropai N.I., Stychinsky Z.A. Renewable energy sources: theoretical foundations, technologies, technical characteristics, economics. Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2010, 223 p.
3. Mahmoud M.S., AL-Sunni F.M. Control and Optimization of Distributed Generation Systems, 2015, 578 p., DOI:10.1007/978-3-319-16910-1.
4. Shen X., Zhu Sh., Zheng J., Han Y., et all. Active distribution network expansion planning integrated with centralized and distributed Energy Storage System. – IEEE Power & Energy Society General Meeting, 2015, pp. 1–5, DOI: 10.1109/PESGM.2015.7286069.
5. Martínez Ceseña E.A., Capuder T., Mancarella P. Flexible distributed multienergy generation system expansion planning under uncertainty. – IEEE Transaction on Smart Grid, 2016, vol. 7, pp. 348–357.
6. Лабунец И.А. Асинхронизированные турбогенераторы. Новые технологии в энергетике. М.: Изд-во РАО «ЕЭС России», 2002, с. 139–144.
7. Дмитриева Г.А., Макаровский С.Н., Поздняков А.Ю. и др. Перспективы применения асинхронизированных турбогенераторов в европейской зоне «ЕЭС России». – Электрические станции, 1997, № 8, с. 35–43.
8. Шакарян Ю.Г., Лабунец И.А., Сокур П.В. Целесообразность и перспективы оснащения электростанций асинхронизированными турбо- и гидрогенераторами. – Сборник «Электросила», СПб, 2003, вып. 42. с. 35–43.
9. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Шуманский Э.К. Управление режимами систем электроснабжения с установками распределенной генерации, сформированными на основе асинхронизированных машин. – Научный вестник НГТУ, 2020, № 1 (78), с. 175–188.
10. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированная синхронная машина. М.: Энергоатомиздат, 1984, 192 с.
11. Голоднов Ю.М., Пиковский A.B. Итоги науки и техники. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Генераторы для ветровых, малых гидравлических и приливных электростанций. М.: ВИНИТИ, 2012, 98 с.
12. Bocquel A., Janning J. Analysis of a 300 MW Variable Speed Drive for Pump-Storage Plant Applications. – Power Electronics and Applications, 2005, DOI:10.1109/EPE.2005.219434.
13. Цгоев Р.С. Несинхронная параллельная работа ОЭС Сибири и Востока. – Электро, 2004, № 1, с. 4–6.
14. Гараев Ю.Н., Лоханин Е.К., Россовский Е.Л. Отличия синхронных машин продольно-поперечного возбуждения от асинхронизированных синхронных машин. – Известия НТЦ Единой энергетической системы, 2015, № 2(73), с. 88–96.
15. Bulatov Yu.N., Kryukov A.V. Optimization of automatic regulator settings of the distributed generation plants on the basis of genetic algorithm. – 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2016, pp. 1–6, DOI:10.1109/ICIEAM.2016.7911456.
16. Kryukov A.V., Kargapol'cev S.K., Bulatov Yu.N., et all. Intelligent control of the regulators adjustment of the distributed generation installation. – Far East Journal of Electronics and Communications, 2017, vol.17, No., 5, pp. 1127–1140.
#
1. Barker Ph.P., De Mello R.W. Determining the Impact of Distributed Generation on Power Systems: Part 1. Radial Distribution Systems. – IEEE PES Summer Meeting, Seattle, USA, 2000, vol. 11, pp. 222–233, DOI:10.1109/PESS.2000.868775.
2. Voropai N.I., Stychinsky Z.A. Renewable energy sources: theoretical foundations, technologies, technical characteristics, economics. Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2010, 223 p.
3. Mahmoud M.S., AL-Sunni F.M. Control and Optimization of Distributed Generation Systems, 2015, 578 p., DOI:10.1007/978-3-319-16910-1.
4. Shen X., Zhu Sh., Zheng J., Han Y., et al. Active distribution network expansion planning integrated with centralized and distributed Energy Storage System. – IEEE Power & Energy Society General Meeting, 2015, pp. 1–5, DOI: 10.1109/PESGM.2015.7286069.
5. Martínez Ceseña E.A., Capuder T., Mancarella P. Flexible distributed multienergy generation system expansion planning under uncertainty. – IEEE Transaction on Smart Grid, 2016, vol. 7, pp. 348–357.
6. Labunets I.A. Asinhronizirovannye turbogeneratory. Novye tekhnologii v energetike (Asynchronized turbogenerators. New technologies in the energy sector). M.: Izd-vo RAO «EES Rossii», 2002, pp. 139–144.
7. Dmitrieva G.A., Makarovsky S.N., Pozdnyakov A.Yu. et all. Elektricheskie stancii – in Russ. (Power stations), 1997, No. 8,
pp. 35–43.
8. Shakaryan Yu.G., Labunets I.A., Sokur P.V. Sbornik «Elektrosila» – in Russ. (Collection "Electrosila”), SPb, 2003, iss. 42, pp. 35–43.
9. Bulatov Yu.N., Kryukov A.V., Shumanskiy E.K. Nauchnyy vestnik NGTU – in Russ. (Scientific Bulletin of NSTU), 2020, No. 1 (78), pp. 175–188.
10. Shakaryan Yu.G. Asinhronizirovannaya sinhronnaya mashina (Asynchronized synchronous machine). M.: Energoatomizdat, 1984, 192 p.
11. Golodnov Yu.M., Pikovsky A.B. Itogi nauki i tekhniki. Netradicionnye i vozobnovlyaemye istochniki energii. Generatory dlya vetrovyh, malyh gidravlicheskih i prilivnyh elektrostancij (Results of science and technology. Unconventional and renewable energy sources. Generators for wind, small hydraulic and tidal power plants). M.: VINITI, 2012, 98 p.
12. Bocquel A., Janning J. Analysis of a 300 MW Variable Speed Drive for Pump-Storage Plant Applications. – Power Electronics and Applications, 2005, DOI:10.1109/EPE.2005.219434.
13. Tsgoev R.S. Elektro – in Russ. (Electro), 2004, No. 1, pp. 4–6.
14. Garaev Yu.N., Lokhanin E.K, Rossovskiy E.L. Izvestiya NTC Edinoj energeticheskoj sistemy – in Russ. (News of the STC of the Unified Energy System), 2015, No. 2 (73), pp. 88–96.
15. Bulatov Yu.N., Kryukov A.V. Optimization of automatic regulator settings of the distributed generation plants on the basis of genetic algorithm. – 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2016, pp. 1–6, DOI:10.1109/ICIEAM.2016.7911456.
16. Kryukov A.V., Kargapol'cev S.K., Bulatov Yu.N., et all. Intelligent control of the regulators adjustment of the distributed generation installation. – Far East Journal of Electronics and Communications, 2017, vol.17, No., 5, pp. 1127–1140.
2. Voropai N.I., Stychinsky Z.A. Renewable energy sources: theoretical foundations, technologies, technical characteristics, economics. Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2010, 223 p.
3. Mahmoud M.S., AL-Sunni F.M. Control and Optimization of Distributed Generation Systems, 2015, 578 p., DOI:10.1007/978-3-319-16910-1.
4. Shen X., Zhu Sh., Zheng J., Han Y., et all. Active distribution network expansion planning integrated with centralized and distributed Energy Storage System. – IEEE Power & Energy Society General Meeting, 2015, pp. 1–5, DOI: 10.1109/PESGM.2015.7286069.
5. Martínez Ceseña E.A., Capuder T., Mancarella P. Flexible distributed multienergy generation system expansion planning under uncertainty. – IEEE Transaction on Smart Grid, 2016, vol. 7, pp. 348–357.
6. Лабунец И.А. Асинхронизированные турбогенераторы. Новые технологии в энергетике. М.: Изд-во РАО «ЕЭС России», 2002, с. 139–144.
7. Дмитриева Г.А., Макаровский С.Н., Поздняков А.Ю. и др. Перспективы применения асинхронизированных турбогенераторов в европейской зоне «ЕЭС России». – Электрические станции, 1997, № 8, с. 35–43.
8. Шакарян Ю.Г., Лабунец И.А., Сокур П.В. Целесообразность и перспективы оснащения электростанций асинхронизированными турбо- и гидрогенераторами. – Сборник «Электросила», СПб, 2003, вып. 42. с. 35–43.
9. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Шуманский Э.К. Управление режимами систем электроснабжения с установками распределенной генерации, сформированными на основе асинхронизированных машин. – Научный вестник НГТУ, 2020, № 1 (78), с. 175–188.
10. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированная синхронная машина. М.: Энергоатомиздат, 1984, 192 с.
11. Голоднов Ю.М., Пиковский A.B. Итоги науки и техники. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Генераторы для ветровых, малых гидравлических и приливных электростанций. М.: ВИНИТИ, 2012, 98 с.
12. Bocquel A., Janning J. Analysis of a 300 MW Variable Speed Drive for Pump-Storage Plant Applications. – Power Electronics and Applications, 2005, DOI:10.1109/EPE.2005.219434.
13. Цгоев Р.С. Несинхронная параллельная работа ОЭС Сибири и Востока. – Электро, 2004, № 1, с. 4–6.
14. Гараев Ю.Н., Лоханин Е.К., Россовский Е.Л. Отличия синхронных машин продольно-поперечного возбуждения от асинхронизированных синхронных машин. – Известия НТЦ Единой энергетической системы, 2015, № 2(73), с. 88–96.
15. Bulatov Yu.N., Kryukov A.V. Optimization of automatic regulator settings of the distributed generation plants on the basis of genetic algorithm. – 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2016, pp. 1–6, DOI:10.1109/ICIEAM.2016.7911456.
16. Kryukov A.V., Kargapol'cev S.K., Bulatov Yu.N., et all. Intelligent control of the regulators adjustment of the distributed generation installation. – Far East Journal of Electronics and Communications, 2017, vol.17, No., 5, pp. 1127–1140.
#
1. Barker Ph.P., De Mello R.W. Determining the Impact of Distributed Generation on Power Systems: Part 1. Radial Distribution Systems. – IEEE PES Summer Meeting, Seattle, USA, 2000, vol. 11, pp. 222–233, DOI:10.1109/PESS.2000.868775.
2. Voropai N.I., Stychinsky Z.A. Renewable energy sources: theoretical foundations, technologies, technical characteristics, economics. Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2010, 223 p.
3. Mahmoud M.S., AL-Sunni F.M. Control and Optimization of Distributed Generation Systems, 2015, 578 p., DOI:10.1007/978-3-319-16910-1.
4. Shen X., Zhu Sh., Zheng J., Han Y., et al. Active distribution network expansion planning integrated with centralized and distributed Energy Storage System. – IEEE Power & Energy Society General Meeting, 2015, pp. 1–5, DOI: 10.1109/PESGM.2015.7286069.
5. Martínez Ceseña E.A., Capuder T., Mancarella P. Flexible distributed multienergy generation system expansion planning under uncertainty. – IEEE Transaction on Smart Grid, 2016, vol. 7, pp. 348–357.
6. Labunets I.A. Asinhronizirovannye turbogeneratory. Novye tekhnologii v energetike (Asynchronized turbogenerators. New technologies in the energy sector). M.: Izd-vo RAO «EES Rossii», 2002, pp. 139–144.
7. Dmitrieva G.A., Makarovsky S.N., Pozdnyakov A.Yu. et all. Elektricheskie stancii – in Russ. (Power stations), 1997, No. 8,
pp. 35–43.
8. Shakaryan Yu.G., Labunets I.A., Sokur P.V. Sbornik «Elektrosila» – in Russ. (Collection "Electrosila”), SPb, 2003, iss. 42, pp. 35–43.
9. Bulatov Yu.N., Kryukov A.V., Shumanskiy E.K. Nauchnyy vestnik NGTU – in Russ. (Scientific Bulletin of NSTU), 2020, No. 1 (78), pp. 175–188.
10. Shakaryan Yu.G. Asinhronizirovannaya sinhronnaya mashina (Asynchronized synchronous machine). M.: Energoatomizdat, 1984, 192 p.
11. Golodnov Yu.M., Pikovsky A.B. Itogi nauki i tekhniki. Netradicionnye i vozobnovlyaemye istochniki energii. Generatory dlya vetrovyh, malyh gidravlicheskih i prilivnyh elektrostancij (Results of science and technology. Unconventional and renewable energy sources. Generators for wind, small hydraulic and tidal power plants). M.: VINITI, 2012, 98 p.
12. Bocquel A., Janning J. Analysis of a 300 MW Variable Speed Drive for Pump-Storage Plant Applications. – Power Electronics and Applications, 2005, DOI:10.1109/EPE.2005.219434.
13. Tsgoev R.S. Elektro – in Russ. (Electro), 2004, No. 1, pp. 4–6.
14. Garaev Yu.N., Lokhanin E.K, Rossovskiy E.L. Izvestiya NTC Edinoj energeticheskoj sistemy – in Russ. (News of the STC of the Unified Energy System), 2015, No. 2 (73), pp. 88–96.
15. Bulatov Yu.N., Kryukov A.V. Optimization of automatic regulator settings of the distributed generation plants on the basis of genetic algorithm. – 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2016, pp. 1–6, DOI:10.1109/ICIEAM.2016.7911456.
16. Kryukov A.V., Kargapol'cev S.K., Bulatov Yu.N., et all. Intelligent control of the regulators adjustment of the distributed generation installation. – Far East Journal of Electronics and Communications, 2017, vol.17, No., 5, pp. 1127–1140.
