Исследование вариативности частотных характеристик ЭЭС при изменении схемно-режимных условий
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-2-51-62Ключевые слова:
качество электроэнергии, несинусоидальность напряжения, гармоники напряжения, резонанс, частотные характеристики энергосистемы, режимы, косинусная близостьАннотация
В условиях малой распространённости систем мониторинга качества электроэнергии в отечественных электрических сетях напряжением 110 кВ и выше исследование частотных свойств электроэнергетических систем (ЭЭС) зачастую является единственным способом, позволяющим оценить необходимость разработки мероприятий по обеспечению допустимых уровней гармонических искажений напряжения. При этом зависимость частотных свойств ЭЭС от схемы и режимов её работы в значительной степени усложняет решение упомянутой задачи в связи с многообразием подлежащих анализу расчётных состояний. В статье проанализирована вариативность частотных характеристик входных сопротивлений относительно узлов 110-220 кВ энергорайона ОЭС Сибири с выделением влияния режимно-балансовых условий (потребление мощности и состав включённого генерирующего оборудования электростанций). Для формирования перечня репрезентативных схемно-режимных ситуаций с точки зрения анализа частотных свойств ЭЭС предложено использовать понятие косинусной близости – метрику, широко используемую при решении задачи распознавания образов и позволяющую численно оценить визуальное сходство кривых частотных характеристик. Возможность её применения продемонстрирована на примере частотных характеристик входного сопротивления ЭЭС относительно шин 110 кВ одной из подстанций рассматриваемого энергорайона в режимах с отключениями тупиковых ЛЭП 110 кВ.
Библиографические ссылки
1. Коверникова Л.И. и др. Качество электрической энергии: современное состояние, проблемы и предложения по их решению. Новосибирск: Наука, 2017, 219 с.
2. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014, 16 с.
3. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 30.12.2024 № 4153-р «О Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2042 года».
4. Приказ Минэнерго России от 29.11.2024 № 2328 «Об утверждении схемы и программы развития электроэнергетических систем России на 2025–2030 годы».
5. Sun Y. et al. Harmonic Assessment in Renewable Energy Zones. – CIGRE session, 2024, paper C4-10947-2024, 9 p.
6. Okada N. Review of Harmonic Characteristics in the Japanese Electric Power System. – CIGRE session, 2022, paper C4-10527-2022, 10 p.
7. Kelly B. et al. Investigation of Harmonics Trends and Characteristics on the Irish Transmission System by Analysing Historical PQ Measurements and SCADA Records. – CIGRE session, 2016, paper C4-114-2016, 12 p.
8. Piraud Q., Viel X.M., Michel J. Harmonic Studies Performed by RTE for Wind Farm Connection. – CIGRE session, 2022, paper C4-925-2022, 10 p.
9. Eggenschwiler L. et al. Frequency Scans and Resonance Mode Analysis for Resonance Problems Identification in Power Networks in Presence of Harmonic Pollution. – 24th International Conference & Exhibition on Electricity Distribution (CIRED), 2017, DOI: 10.1049/oap-cired.2017.0807.
10. Приказ Минэнерго России от 03.08.2018 № 630 «Об утверждении требований к обеспечению надёжности электроэнергетических систем, надёжности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Методические указания по устойчивости энергосистем».
11. Приказ Минэнерго России от 06.12.2022 № 1286 «Об утверждении Методических указаний по проектированию развития энергосистем».
12. CIGRE Technical Brochure 766. Network Modelling for Harmonic Studies / Ed. by M. Val Escudero, G. Lietz, 2019, 241 p.
13. Das J.C. Power System Harmonics and Passive Filter Designs. Piscataway: IEEE Press, 2015, 844 p.
14. Arrillaga J., Watson N.R. Power System Harmonics. 2nd Ed. Chichester: John Wiley & Sons Ltd., 2003, 398 p.
15. Смирнов С.С. Высшие гармоники в сетях высокого напряжения. Новосибирск: Наука, 2010, 327 с.
16. Солодовников В.Е. и др. Методика формирования математической модели ЭЭС для расчётов несинусоидальных установившихся режимов и исследования резонансных явлений. Часть 1. Алгоритм методики и практические аспекты моделирования. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2023, № 4, с. 54–62.
17. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002, 152 с.
18. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М.: Энергоатомиздат, 2000, 331 с.
19. Dangheti P. Statistics for Machine Learning. Birmingham: Packt Publishing Ltd., 2017, 425 p.
20. Kotu V., Deshpande B. Data Science. Concepts and Practice. 2nd Ed. Cambridge: Morgan Kaufmann Publishers, 2019, 549 p.
#
1. Kovernikova L.I. et al. Kachestvo elektricheskoy energii: sovremennoe sostoyanie, problemy i predlozheniya po ih resheniyu (Power Quality: State-of-the-Art, Problems and Solution Proposals). Novosibirsk: Nauka, 2017, 219 p.
2. GOST 32144-2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost’ tekhnicheskih sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Electric Energy. Electromagnetic Compatibility of Technical Equip-ment. Power Quality Limits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2014, 16 p.
3. Rasporyazhenie Pravitel’stva Rossiyskoy Federatsii (Decree of the Government of the Russian Federation) No. 4153-r dated 30.12.2024.
4. Prikaz Minenergo Rossii (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation) No. 2328 dated 29.11.2024.
5. Sun Y. et al. Harmonic Assessment in Renewable Energy Zones. – CIGRE session, 2024, paper C4-10947-2024, 9 p.
6. Okada N. Review of Harmonic Characteristics in the Japanese Electric Power System. – CIGRE session, 2022, paper C4-10527-2022, 10 p.
7. Kelly B. et al. Investigation of Harmonics Trends and Cha-racteristics on the Irish Transmission System by Analysing Historical PQ Measurements and SCADA Records. – CIGRE session, 2016, paper C4-114-2016, 12 p.
8. Piraud Q., Viel X.M., Michel J. Harmonic Studies Performed by RTE for Wind Farm Connection. – CIGRE session, 2022, paper C4-925-2022, 10 p.
9. Eggenschwiler L. et al. Frequency Scans and Resonance Mode Analysis for Resonance Problems Identification in Power Networks in Presence of Harmonic Pollution. – 24th International Conference & Exhibition on Electricity Distribution (CIRED), 2017, DOI: 10.1049/oap-cired.2017.0807.
10. Prikaz Minenergo Rossii (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation) No. 630 dated 03.08.2018.
11. Prikaz Minenergo Rossii (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation) No. 1286 dated 06.12.2022.
12. CIGRE Technical Brochure 766. Network Modelling for Harmonic Studies / Ed. by M. Val Escudero, G. Lietz, 2019, 241 p.
13. Das J.C. Power System Harmonics and Passive Filter Designs. Piscataway: IEEE Press, 2015, 844 p.
14. Arrillaga J., Watson N.R. Power System Harmonics. 2nd Ed. Chichester: John Wiley & Sons Ltd., 2003, 398 p.
15. Smirnov S.S. Vysshie garmoniki v setyah vysokogo napryazheniya (Higher Harmonics in High-Voltage Electical Grids). Novosibirsk: Nauka, 2010, 327 p.
16. Solodovnikov V.E. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspre-delenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2023, No. 4, pp. 54–62.
17. RD 153-34.0-20.527-98. Rukovodyashchie ukazaniya po raschetu tokov korotkogo zamykaniya i vyboru elektrooborudovaniya (Guidelines for Calculation of Short Circuit Currents and Selection of Electrical Equipment). M.: Izd-vo NTs ENAS, 2002, 152 p.
18. Zhezhelenko I.V. Vysshie garmoniki v sistemah elektrosnab-zheniya prompredpriyatiy (Higher Harmonics in Industrial Power Supply Systems). M.: Energoatomizdat, 2000, 331 p.
19. Dangheti P. Statistics for Machine Learning. Birmingham: Packt Publishing Ltd., 2017, 425 p.
20. Kotu V., Deshpande B. Data Science. Concepts and Practice. 2nd Ed. Cambridge: Morgan Kaufmann Publishers, 2019, 549 p
