Аналитический расчет узловых нагрузок распределительной электрической сети
Ключевые слова:
распределительная электрическая сеть, оценка состояния, расчёт электрических нагрузок, хищение электроэнергии
Аннотация
Разработан метод расчёта узловых нагрузок при известном напряжении питающей шины и токе головного участка схемы. Модель электрической сети представлена магистральным участком, в котором известны параметры линий электропередачи и предусмотрена возможность изменения состояния схемы. Изменение состояния схемы состоит в изменении напряжения питающей шины за счёт регулировки на силовом трансформаторе подстанции, изменении параметров линий, оснащённых устройствами FACTS, либо комбинацией этих воздействий. Узловые напряжения узлов нагрузки в разных состояниях будут разными при неизменной мощности. Достоинство подхода и его теоретическая значимость состоят в том, что все необходимые соотношения получены аналитически и в корректном сведении решения сложной нелинейной задачи к линейным операциям. Предложенный подход может быть использован при определении мест несанкционированного подключения к электрической сети.
Литература
1. Курганов С.А., Филаретов В.В. Диагностика линейных электрических цепей по узлам с наименьшим числом неизвестных параметров. – Электричество, 2021, № 1, с. 61–67.
2. Баламетов А.Б.О., Халилов Э.Д.О., Салимова А.К.К., Исаева Т.М.К. Оценивание состояния воздушной линии переменного тока методом релинеаризации. – Электричество, 2021, № 4, с. 17–24.
3. Ву К.Ш., Коровкин Н.В. Минимизация степени неуравновешенности режима в трехфазных системах с использованием генетического алгоритма. – Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2018, т. 24, № 2, с. 82–93, DOI: 10.18721/JEST.240207.
4. Курганов С.А., Филаретов В.В. Схемно-алгебраический расчет установившихся режимов электрических сетей. – Электричество, 2021, № 4, с. 65–72.
5. Федоров М.П., Назарычев А.Н., Таджибаев А., Коровкин Н.В. Задачи управления техническим состоянием оборудования АЭС. – Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2019, т. 25, № 4, с. 23–30, DOI:10.18721/JEST.25402.
6. Куликов А.Л., Илюшин П.В., Пелевин П.С. Применение дискриминаторных методов для оценки параметров режима энергорайонов с объектами распределенной генерации. – Электричество, 2019, № 7, с. 22–35.
7. Жуков В.В., Шмелев А.В., Михеев Д.В. Оценка надежности цифровой подстанции и элементов интеллектуальной электрической сети. – Электричество, 2019, № 9, с. 4–15.
8. Геворкян В.М., Казанцев Ю.А. Нелинейная математическая модель устройства отбора мощности от фазного провода линий электропередачи. – Электричество, 2019, № 10, с. 29–33.
9. Фигурнов Е.П., Жарков Ю.И., Харчевников В.И. Уточненная методика вычисления длительно допустимых токов неизолированных проводов воздушных линий электропередачи и контактных сетей. – Электричество, 2021, № 2, с. 36–43.
10. Фархадзаде Э.М., Мурадалиев А.З.О., Рафиева Т.К., Рустамова А.А. Обеспечение достоверности методической поддержки управления объектов электроэнергетических систем. – Электричество, 2020, № 2, с. 4–9.
11. Грицутенко С.С., Коровкин Н.В. Метод измерения характеристик нелинейных элементов электрических цепей. – Электричество, 2019, № 1, с. 37–44.
12. Reinders J., Paterakis N.G., Morren J., et al. A Linearized Probabilistic Load Flow Method to deal with Uncertainties in Transmission Networks. – 2018 IEEE Int. Conf. on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), 2018, pp. 1–6, DOI: 10.1109/PMAPS.2018.8440326.
13. Mukka B.K., Vyjayanthi C., Bathin V. Poly-Phase Power Flow Analysis for Unbalanced Distribution Systems using Modified Nodal Newton’s Iterative Technique. – TENCON 2019 - 2019 IEEE Region 10 Conference (TENCON), 2019, pp. 1026–1030, DOI: 10.1109/TENCON.2019.8929662.
14. Yuan Z., Hesamzadeh M.R. Implementing zonal pricing in distribution network: The concept of pricing equivalence. – 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), 2016, pp. 1–5, DOI:10.1109/PESGM.2016.7741478.
15. Zhang H., Liu B., Wu H. Net Load Redistribution Attacks on Nodal Voltage Magnitude Estimation in AC Distribution Networks. – 2020 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT-Europe), 2020, pp. 46–50, DOI: 10.1109/ISGT-Europe47291.2020.9248915.
16. Chew B.S.H., Xu Y., Wu Q. Voltage Balancing for Bipolar DC Distribution Grids: A Power Flow Based Binary Integer Multi-Objective Optimization Approach. – IEEE Trans. on Power Systems, 2019, vol. 34, No. 1, pp. 28–39, DOI: 10.1109/TPWRS.2018.2866817.
17. Alamaniotis M., Tsoukalas L.H. Multi-kernel assimilation for prediction intervals in nodal short term load forecasting. – 2017 19th International Conference on Intelligent System Application to Power Systems (ISAP), 2017, pp. 1–6, DOI: 10.1109/ISAP.2017.8071377.
18. Nazir F.Ul, Pal B., Jabr R. A Two-Stage Chance Constrained Volt/Var Control Scheme for Active Distribution Networks with Nodal Power Uncertainties. – 2019 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 2019, DOI: 10.1109/PESGM40551.2019.8974082.
19. Wang J., et al. A Data-Driven Pivot-Point-Based Time-Series Feeder Load Disaggregation Method. – IEEE Trans. on Smart Grid, 2020, vol. 11, No. 6, pp. 5396–5406, DOI: 10.1109/TSG.2020.3008603.
20. Solovyeva E. Cellular neural network as a non-linear filter of impulse noise. – 2017 20th Conference of Open Innovations Association FRUCT (FRUCT20), St. Petersburg, Russia, 2017, pp. 420–426.
21. Wei W., Wang J., Wu L. Distribution Optimal Power Flow With Real-Time Price Elasticity. – IEEE Trans. on Power Systems, 2018, vol. 33, No. 1, pp. 1097–1098, DOI: 10.1109/TPWRS.2017.2691558.
#
1. Kurganov S.A., Filaretov V.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 1, pp. 61–67.
2. Balametov A.B.O., Khalilov E.D.O., Salimova A.K.K., Isae-va T.M.K. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 4, pp. 17–24.
3. Vu K.Sh., Korovkin N.V. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki – in Russ. (Scientific and technical statements of SPbPU. Natural and engineering sciences), 2018, vol. 24, No. 2, pp. 82–93, DOI: 10.18721/JEST.240207.
4. Kurganov S.A., Filaretov V.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 4, pp. 65–72.
5. Fedorov M.P., Nazarychev A.N., Tadjibaev A., Korovkin N.V. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki – in Russ. (Scientific and technical statements of SPbPU. Natural and engineering sciences), 2019, vol. 25, № 4, pp. 23–30, DOI:10.18721/JEST.25402.
6. Kulikov A.L., Ilyushin P.V., Pelevin P.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 7, pp. 22–35.
7. Zhukov V.V., Shmelev A.V., Mikheev D.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 9, pp. 4–15.
8. Gevorkyan V.M., Kazantsev Yu.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 10, pp. 29–33.
9. Figurnov E.P., Zharkov Yu.I., Kharchevnikov V.I. Elek-trichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 2, pp. 36–43.
10. Farhadzade E.M., Muradaliev A.Z.O., Rafieva T.K., Rus-tamova A.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 2, pp. 4–9.
11. Gritsutenko S.S., Korovkin N.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 1, pp. 37–44.
12. Reinders J., Paterakis N.G., Morren J., et al. A Linearized Probabilistic Load Flow Method to deal with Uncertainties in Transmission Networks. – 2018 IEEE Int. Conf. on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), 2018, pp. 1–6, DOI: 10.1109/PMAPS.2018.8440326.
13. Mukka B.K., Vyjayanthi C., Bathin V. Poly-Phase Power Flow Analysis for Unbalanced Distribution Systems using Modified Nodal Newton’s Iterative Technique. – TENCON 2019 - 2019 IEEE Region 10 Conference (TENCON), 2019, pp. 1026–1030, DOI: 10.1109/TENCON.2019.8929662.
14. Yuan Z., Hesamzadeh M.R. Implementing zonal pricing in distribution network: The concept of pricing equivalence. – 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), 2016, pp. 1–5, DOI:10.1109/PESGM.2016.7741478.
15. Zhang H., Liu B., Wu H. Net Load Redistribution Attacks on Nodal Voltage Magnitude Estimation in AC Distribution Networks. – 2020 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT-Europe), 2020, pp. 46–50, DOI: 10.1109/ISGT-Europe 47291.2020.9248915.
16. Chew B.S.H., Xu Y., Wu Q. Voltage Balancing for Bipolar DC Distribution Grids: A Power Flow Based Binary Integer Multi-Objective Optimization Approach. – IEEE Trans. on Power Systems, 2019, vol. 34, No. 1, pp. 28–39, DOI: 10.1109/TPWRS.2018.2866817.
17. Alamaniotis M., Tsoukalas L.H. Multi-kernel assimilation for prediction intervals in nodal short term load forecasting. – 2017 19th International Conference on Intelligent System Application to Power Systems (ISAP), 2017, pp. 1–6, DOI: 10.1109/ISAP.2017.8071377.
18. Nazir F.Ul, Pal B., Jabr R. A Two-Stage Chance Constrained Volt/Var Control Scheme for Active Distribution Networks with Nodal Power Uncertainties. – 2019 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 2019, DOI: 10.1109/PESGM40551.2019.8974082.
19. Wang J., et al. A Data-Driven Pivot-Point-Based Time-Series Feeder Load Disaggregation Method. – IEEE Trans. on Smart Grid, 2020, vol. 11, No. 6, pp. 5396–5406, DOI: 10.1109/TSG.2020.3008603.
20. Solovyeva E. Cellular neural network as a non-linear filter of impulse noise. – 2017 20th Conference of Open Innovations Association FRUCT (FRUCT20), St. Petersburg, Russia, 2017, pp. 420–426.
21. Wei W., Wang J., Wu L. Distribution Optimal Power Flow with Real-Time Price Elasticity. – IEEE Trans. on Power Systems, 2018, vol. 33, No. 1, pp. 1097–1098, DOI: 10.1109/TPWRS.2017.2691558.
2. Баламетов А.Б.О., Халилов Э.Д.О., Салимова А.К.К., Исаева Т.М.К. Оценивание состояния воздушной линии переменного тока методом релинеаризации. – Электричество, 2021, № 4, с. 17–24.
3. Ву К.Ш., Коровкин Н.В. Минимизация степени неуравновешенности режима в трехфазных системах с использованием генетического алгоритма. – Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2018, т. 24, № 2, с. 82–93, DOI: 10.18721/JEST.240207.
4. Курганов С.А., Филаретов В.В. Схемно-алгебраический расчет установившихся режимов электрических сетей. – Электричество, 2021, № 4, с. 65–72.
5. Федоров М.П., Назарычев А.Н., Таджибаев А., Коровкин Н.В. Задачи управления техническим состоянием оборудования АЭС. – Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2019, т. 25, № 4, с. 23–30, DOI:10.18721/JEST.25402.
6. Куликов А.Л., Илюшин П.В., Пелевин П.С. Применение дискриминаторных методов для оценки параметров режима энергорайонов с объектами распределенной генерации. – Электричество, 2019, № 7, с. 22–35.
7. Жуков В.В., Шмелев А.В., Михеев Д.В. Оценка надежности цифровой подстанции и элементов интеллектуальной электрической сети. – Электричество, 2019, № 9, с. 4–15.
8. Геворкян В.М., Казанцев Ю.А. Нелинейная математическая модель устройства отбора мощности от фазного провода линий электропередачи. – Электричество, 2019, № 10, с. 29–33.
9. Фигурнов Е.П., Жарков Ю.И., Харчевников В.И. Уточненная методика вычисления длительно допустимых токов неизолированных проводов воздушных линий электропередачи и контактных сетей. – Электричество, 2021, № 2, с. 36–43.
10. Фархадзаде Э.М., Мурадалиев А.З.О., Рафиева Т.К., Рустамова А.А. Обеспечение достоверности методической поддержки управления объектов электроэнергетических систем. – Электричество, 2020, № 2, с. 4–9.
11. Грицутенко С.С., Коровкин Н.В. Метод измерения характеристик нелинейных элементов электрических цепей. – Электричество, 2019, № 1, с. 37–44.
12. Reinders J., Paterakis N.G., Morren J., et al. A Linearized Probabilistic Load Flow Method to deal with Uncertainties in Transmission Networks. – 2018 IEEE Int. Conf. on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), 2018, pp. 1–6, DOI: 10.1109/PMAPS.2018.8440326.
13. Mukka B.K., Vyjayanthi C., Bathin V. Poly-Phase Power Flow Analysis for Unbalanced Distribution Systems using Modified Nodal Newton’s Iterative Technique. – TENCON 2019 - 2019 IEEE Region 10 Conference (TENCON), 2019, pp. 1026–1030, DOI: 10.1109/TENCON.2019.8929662.
14. Yuan Z., Hesamzadeh M.R. Implementing zonal pricing in distribution network: The concept of pricing equivalence. – 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), 2016, pp. 1–5, DOI:10.1109/PESGM.2016.7741478.
15. Zhang H., Liu B., Wu H. Net Load Redistribution Attacks on Nodal Voltage Magnitude Estimation in AC Distribution Networks. – 2020 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT-Europe), 2020, pp. 46–50, DOI: 10.1109/ISGT-Europe47291.2020.9248915.
16. Chew B.S.H., Xu Y., Wu Q. Voltage Balancing for Bipolar DC Distribution Grids: A Power Flow Based Binary Integer Multi-Objective Optimization Approach. – IEEE Trans. on Power Systems, 2019, vol. 34, No. 1, pp. 28–39, DOI: 10.1109/TPWRS.2018.2866817.
17. Alamaniotis M., Tsoukalas L.H. Multi-kernel assimilation for prediction intervals in nodal short term load forecasting. – 2017 19th International Conference on Intelligent System Application to Power Systems (ISAP), 2017, pp. 1–6, DOI: 10.1109/ISAP.2017.8071377.
18. Nazir F.Ul, Pal B., Jabr R. A Two-Stage Chance Constrained Volt/Var Control Scheme for Active Distribution Networks with Nodal Power Uncertainties. – 2019 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 2019, DOI: 10.1109/PESGM40551.2019.8974082.
19. Wang J., et al. A Data-Driven Pivot-Point-Based Time-Series Feeder Load Disaggregation Method. – IEEE Trans. on Smart Grid, 2020, vol. 11, No. 6, pp. 5396–5406, DOI: 10.1109/TSG.2020.3008603.
20. Solovyeva E. Cellular neural network as a non-linear filter of impulse noise. – 2017 20th Conference of Open Innovations Association FRUCT (FRUCT20), St. Petersburg, Russia, 2017, pp. 420–426.
21. Wei W., Wang J., Wu L. Distribution Optimal Power Flow With Real-Time Price Elasticity. – IEEE Trans. on Power Systems, 2018, vol. 33, No. 1, pp. 1097–1098, DOI: 10.1109/TPWRS.2017.2691558.
#
1. Kurganov S.A., Filaretov V.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 1, pp. 61–67.
2. Balametov A.B.O., Khalilov E.D.O., Salimova A.K.K., Isae-va T.M.K. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 4, pp. 17–24.
3. Vu K.Sh., Korovkin N.V. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki – in Russ. (Scientific and technical statements of SPbPU. Natural and engineering sciences), 2018, vol. 24, No. 2, pp. 82–93, DOI: 10.18721/JEST.240207.
4. Kurganov S.A., Filaretov V.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 4, pp. 65–72.
5. Fedorov M.P., Nazarychev A.N., Tadjibaev A., Korovkin N.V. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki – in Russ. (Scientific and technical statements of SPbPU. Natural and engineering sciences), 2019, vol. 25, № 4, pp. 23–30, DOI:10.18721/JEST.25402.
6. Kulikov A.L., Ilyushin P.V., Pelevin P.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 7, pp. 22–35.
7. Zhukov V.V., Shmelev A.V., Mikheev D.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 9, pp. 4–15.
8. Gevorkyan V.M., Kazantsev Yu.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 10, pp. 29–33.
9. Figurnov E.P., Zharkov Yu.I., Kharchevnikov V.I. Elek-trichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 2, pp. 36–43.
10. Farhadzade E.M., Muradaliev A.Z.O., Rafieva T.K., Rus-tamova A.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 2, pp. 4–9.
11. Gritsutenko S.S., Korovkin N.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 1, pp. 37–44.
12. Reinders J., Paterakis N.G., Morren J., et al. A Linearized Probabilistic Load Flow Method to deal with Uncertainties in Transmission Networks. – 2018 IEEE Int. Conf. on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), 2018, pp. 1–6, DOI: 10.1109/PMAPS.2018.8440326.
13. Mukka B.K., Vyjayanthi C., Bathin V. Poly-Phase Power Flow Analysis for Unbalanced Distribution Systems using Modified Nodal Newton’s Iterative Technique. – TENCON 2019 - 2019 IEEE Region 10 Conference (TENCON), 2019, pp. 1026–1030, DOI: 10.1109/TENCON.2019.8929662.
14. Yuan Z., Hesamzadeh M.R. Implementing zonal pricing in distribution network: The concept of pricing equivalence. – 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), 2016, pp. 1–5, DOI:10.1109/PESGM.2016.7741478.
15. Zhang H., Liu B., Wu H. Net Load Redistribution Attacks on Nodal Voltage Magnitude Estimation in AC Distribution Networks. – 2020 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT-Europe), 2020, pp. 46–50, DOI: 10.1109/ISGT-Europe 47291.2020.9248915.
16. Chew B.S.H., Xu Y., Wu Q. Voltage Balancing for Bipolar DC Distribution Grids: A Power Flow Based Binary Integer Multi-Objective Optimization Approach. – IEEE Trans. on Power Systems, 2019, vol. 34, No. 1, pp. 28–39, DOI: 10.1109/TPWRS.2018.2866817.
17. Alamaniotis M., Tsoukalas L.H. Multi-kernel assimilation for prediction intervals in nodal short term load forecasting. – 2017 19th International Conference on Intelligent System Application to Power Systems (ISAP), 2017, pp. 1–6, DOI: 10.1109/ISAP.2017.8071377.
18. Nazir F.Ul, Pal B., Jabr R. A Two-Stage Chance Constrained Volt/Var Control Scheme for Active Distribution Networks with Nodal Power Uncertainties. – 2019 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 2019, DOI: 10.1109/PESGM40551.2019.8974082.
19. Wang J., et al. A Data-Driven Pivot-Point-Based Time-Series Feeder Load Disaggregation Method. – IEEE Trans. on Smart Grid, 2020, vol. 11, No. 6, pp. 5396–5406, DOI: 10.1109/TSG.2020.3008603.
20. Solovyeva E. Cellular neural network as a non-linear filter of impulse noise. – 2017 20th Conference of Open Innovations Association FRUCT (FRUCT20), St. Petersburg, Russia, 2017, pp. 420–426.
21. Wei W., Wang J., Wu L. Distribution Optimal Power Flow with Real-Time Price Elasticity. – IEEE Trans. on Power Systems, 2018, vol. 33, No. 1, pp. 1097–1098, DOI: 10.1109/TPWRS.2017.2691558.
