Comprehensive Voltage and Reactive Power Control in Response to Changes in the Grid and Load Operating Parameters
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-2-63-71Keywords:
electric power supply system, multistage capacitor-and-reactor voltage and reactive power controller, reduction of voltage deviation, reactive power compensation, waveform distortion factorAbstract
The article considers a new technical solution based on using a multistage capacitor-and-reactor voltage and reactive power controller (MCR V&RPC). The device comprises capacitor banks and units of thyristor- controlled reactors. The device is intended for decreasing voltage deviations in a wide range jointly with reactive power compensation under the conditions of unstable power supply network voltage and load in agricultural complex power supply systems. The MCR V&RPC is connected on the high voltage side of the enterprise’s main step-down substation power transformer. The MCR V&RPC performance under the conditions of varying power supply network and load operating parameters was studied on the simulation model of a step-down substation equipped with 25000 kVA and 35/10 kV transformers in the MatLab software environment. The study results have demonstrated that the proposed MCR V&RPC maintains the voltage at the consumer node at the nominal level with high efficiency without causing a phase shift of network current with respect to voltage. An analysis of the results obtained has shown the advisability and effectiveness of applying the proposed device in enterprise electric power supply systems.
References
1. Карчин В.В., Сидорова В.Т., Федотов А.И. Компенсация реактивной мощности в сельских распределительных сетях 0,4 кВ для улучшения качества электроэнергии. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2015, № 5-6, с. 101–106.
2. Климаш В.С. Вольтодобавочные устройства для компенсации отклонений напряжения и реактивной энергии с амплитудным, импульсным и фазовым регулированием. Владивосток: Дальнаука, 2002, 140 с.
3. Ананичева С.С., Алекссев А.А., Мызин А.Л. Качество электроэнергии. Регулирование напряжения и частоты в энергосистемах. Екатеринбург: УрФУ, 2012, 93 с.
4. Веников В.А., Идельчик В.И., Лисеев М.С. Регулирование напряжения в электроэнергетических системах. М.: Энергоатомиздат, 1985, 214 с.
5. Klavsuts D.A., Klavsuts I.L., Levinzon S.V. New Method for Regulating Voltage an AC Current. – 46th International Universities' Power Engineering Conference (UPEC), 2011.
6. Солодуха Я.Ю. Состояние и перспективы внедрения в электропривод статических компенсаторов реактивной мощности Реактивная мощность в сетях с несинусоидальными токами и статические устройства для еѐ компенсации. М.: Информэлектро, 1982, 66 с.
7. Hingorani N.G., Gyugyi L. Understanding FACTS. Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. Wiley-IEEE Press, 2000, 464 p.
8. Климаш В.С., Константинов А.М. Стабилизатор трёхфазного напряжения для трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ и анализ способов его управления. – Промышленная электроника, автоматика и системы управления, 2020, № 2 (47), с. 33–40.
9. Пат. RU 26870 U1. Устройство для регулирования напряжения и реактивной мощности / В.И. Кочкин и др., 2002.
10. ООО «Энергия-Т». Регулируемая батарея статических конденсаторов 100 Мвар, 11 кВ [Электрон. ресурс], URL: https://www.energy-t.ru/catalog/krm/reguliruemaya-batareya-staticheskix-kondensatorov.html (дата обращения 01.09.2025).
11. Бушуева О.А., Мурзин А.Ю., Хасан А.Х. Новый регулируемый источник реактивной мощности для цеховых сетей промышленных предприятий. – Вестник Ивановского государственного энергетического университета, 2007, № 2, с. 81–82.
12. Rakhi K., Prerna, Chitrangada R. Modelling of UPFC (Unified Power Flow Control) to Improve Stability of Power System by Real and Reactive Power Control of Transmission Line. – Advances in Systems, Control and Automation. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2017, vol. 442, pp. 647–655, DOI: 10.1007/978-981-10-4762-6_62.
13. Вагин Г.Я. и др. Методы и средства повышения качества электроэнергии в распределительных электрических сетях низкого и среднего напряжения. – Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2020, № 11, с. 399–407.
14. Климаш С.В., Власьевский С.В. Исследование энергетических показателей системы КРМСН-ТП в динамических режимах. – Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2020, № 8, с. 58–68.
15. Пат. RU 2841997 C1. Многоступенчатый конденсаторно-реакторный регулятор напряжения и реактивной мощности на высокой стороне трансформаторной подстанции / Б.Д. Табаров, 2025.
16. Пат. RU 2850804 C1. Многоступенчатое конденсаторно-тиристорное компенсирующее устройство трансформаторной подстанции / Б.Д. Табаров, 2025.
17. Табаров Б.Д. Новые принципы построения трансформаторных подстанций на основе многоступенчатого конденсаторно-реакторного регулятора напряжения и реактивной мощности. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2025, т. 68, № 4, с. 104–117.
18. Табаров Б.Д. Оценка эффективности функционирования электротехнических систем при применении многоступенчатого конденсаторно-реакторного регулятора напряжения и реактивной мощности. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2025, № 6 (93), с. 22–33.
19. 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.
20. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014, 19 с.
---
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на 2024-2026 годы по теме «Автоматизация авиастроительных производств с применением средств промышленной робототехники».
#
1. Karchin V.V., Sidorova V.T., Fedotov A.I. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2015, No. 5-6, pp. 101–106.
2. Klimash V.S. Vol’todobavochnye ustroystva dlya kompensatsii otkloneniy napryazheniya i reaktivnoy energii s amplitudnym, im-pul’snym i fazovym regulirovaniem (Voltage Add-on Devices for Compensation of Voltage and Reactive Energy Deviations with Amplitude, Pulse and Phase Control). Vladivostok: Dal’nauka, 2002, 140 p.
3. Ananicheva S.S., Alekssev A.A., Myzin A.L. Kachestvo elektro-energii. Regulirovanie napryazheniya i chastoty v energosistemah (The Quality of Electricity. Regulation of Voltage and Frequency in Power Systems). Ekaterinburg: UrFU, 2012, 93 p.
4. Venikov V.A., Idel’chik V.I., Liseev M.S. Regulirovanie na-pryazheniya v elektroenergeticheskih sistemah (Voltage Regulation in Electric Power Systems). M.: Energoatomizdat, 1985, 214 p.
5. Klavsuts D.A., Klavsuts I.L., Levinzon S.V. New Method for Regulating Voltage an AC Current. – 46th International Universities' Power Engineering Conference (UPEC), 2011.
6. Soloduha Ya.Yu. Sostoyanie i perspektivy vnedreniya v elektroprivod staticheskih kompensatorov reaktivnoy moshchnosti Reaktivnaya moshchnost’ v setyah s nesinusoidal’nymi tokami i sta-ticheskie ustroystva dlya eѐ kompensatsii (The Status and Prospects of Introducing Static Reactive Power Compensators into Electric Drives Reactive Power in Networks with Non-Sinusoidal Currents and Static Devices for Its Compensation). M.: Informelektro, 1982, 66 p.
7. Hingorani N.G., Gyugyi L. Understanding FACTS. Concepts and Technology of Flexible AC Transmission Systems. Wiley-IEEE Press, 2000, 464 p.
8. Klimash V.S., Konstantinov A.M. Promyshlennaya elektronika, avtomatika i sistemy upravleniya – in Russ. (Industrial Electronics, Automation and Control Systems), 2020, No. 2 (47), pp. 33–40.
9. Pat. RU 26870 U1. Ustroystvo dlya regulirovaniya naprya-zheniya i reaktivnoy moshchnosti (A Device for Regulating Voltage and Reactive Power) / V.I. Kochkin et al., 2002.
10. OOO «Energiya-T». Reguliruemaya batareya staticheskih kondensatorov 100 Mvar, 11 kV (OOO "Energy-T". Adjustable battery of static capacitors 100 Mvar, 11 kV) [Electron. resource], URL: https://www.energy-t.ru/catalog/krm/reguliruemaya-batareya-staticheskix-kondensatorov.html (Accessed on 01.09.2025).
11. Bushueva O.A., Murzin A.Yu., Hasan A.H. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Ivanovo State Power Engineering University), 2007, No. 2, pp. 81–82.
12. Rakhi K., Prerna, Chitrangada R. Modelling of UPFC (Unified Power Flow Control) to Improve Stability of Power System by Real and Reactive Power Control of Transmission Line. – Advances in Systems, Control and Automation. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2017, vol. 442, pp. 647–655, DOI: 10.1007/978-981-10-4762-6_62.
13. Vagin G.Ya. et al. Izvestiya Tul’skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki – in Russ. (News of Tula State University. Technical Science), 2020, No. 11, pp. 399–407.
14. Klimash S.V., Vlas’evskiy S.V. Izvestiya Tul’skogo gosudarst-vennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki – in Russ. (News of Tula State University. Technical Science), 2020, No. 8, pp. 58–68.
15. Pat. RU 2841997 C1. Mnogostupenchatyy kondensatorno-reaktornyy regulyator napryazheniya i reaktivnoy moshchnosti na vysokoy storone transformatornoy podstantsii (Multi-Stage Capacitor-Reactor Voltage and Reactive Power Regulator on the High Side of the Transformer Substation) / B.D. Tabarov, 2025.
16. Pat. RU 2850804 C1. Mnogostupenchatoe kondensatorno-tiristornoe kompensiruyushchee ustroystvo transformatornoy podstantsii (Multi-Stage Capacitor-Thyristor Compensating Device of a Transformer Substation) / B.D. Tabarov, 2025.
17. Tabarov B.D. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2025, vol. 68, No. 4, pp. 104–117.
18. Tabarov B.D. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2025, No. 6 (93), pp. 22–33.
19. Klimash S.V., Klimash V.S., Vlas’evskiy S.V. Elektrotekhni-cheskie sistemy i kompleksy – in Russ. (Electrical Engineering Systems and Complexes), 2017, No. 3 (36), pp. 11–16.
20. GOST 32144-2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost’ tekhnicheskih sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektri-cheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Electric Energy. Electromagnetic Compatibility of Technical Equipment. Power Quality Limits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2014, 19 p
---
The work was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation for 2024-2026 on the topic "Automation of aircraft manufacturing using industrial robotics"
