Комплексне оцінювання ефективності встановлення додаткових джерел реактивної потужності у розподільних електричних мережах

DOI:10.30857/1813-6796.2018.4.11.

УДК 621.316.1

КУЛИК В. В.^*, БУРИКІН О. Б.^*, ПІРНЯК В. М.^**

^*Вінницький національний технічний університет,
^**ТОВ «Подільський енергоконсалтинг»

КОМПЛЕКСНЕ ОЦІНЮВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВСТАНОВЛЕННЯ ДОДАТКОВИХ ДЖЕРЕЛ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У РОЗПОДІЛЬНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖАХ

Мета. Розроблення методу комплексного оцінювання ефективності встановлення джерел реактивної потужності (ДРП) в електричних мережах.

Методика. Показник ефективності отримано шляхом поєднання методу оцінювання якості функціонування електромереж на основі мереж Маркова та методу інтервального аналізу втрат електроенергії.

Результати. Розроблений показник дозволяє вдосконалити постановку задачі оптимізації розміщення ДРП в електричних мережах та підвищити якість її розв’язання.

Наукова новизна. Запропоновано метод формування показника гарантованої ефективності впровадження КРП, який забезпечує її однозначне комплексне оцінювання з урахуванням надійності електромережі, якості напруги у її вузлах, а також точності визначення відпуску та втрат електроенергії.

Практична значимість. Алгоритми оптимізації розміщення ДРП, що побудовані на основі розробленого методу дозволяють без втручання аналітика в обчислювальний процес вилучити з області пошуку оптимальних розв’язків фрагменти мереж, для яких оцінювання реального ефекту є ускладненим або неможливим через часті відмови та відсутність засобів моніторингу режимів. Це підвищує обґрунтованість технічних рішень.

Ключові слова: розподільні електричні мережі, компенсація реактивної потужності, оцінювання ефективності, комплексний показник, якість функціонування, інтервальний аналіз.

КУЛИК В. В.^*, БУРИКІН О. Б.^*, ПІРНЯК В. М.^**

^*Вінницький національний технічний університет,

^**ТОВ «Подільський енергоконсалтинг»

Цель. Разработка метода комплексной оценки эффективности расстановки источников реактивной мощности (ИРМ) в электрических сетях.

Методика. Показатель эффективности получен путем объединения метода оценки качества функционирования электрических сетей на основе сетей Маркова и метода интервального анализа потерь электроэнергии.

Результаты. Полученный показатель позволяет усовершенствовать постановку задачи оптимизации размещения ИРМ в электрических сетях и повысить качество ее решения.

Научная новизна. Предложен метод формирования показателя гарантированной эффективности расстановки ИРМ, который обеспечивает ее однозначную комплексную оценку с учетом надежности электрической сети, качества напряжения в ее узлах, а также точности определения отпуска и потерь электроэнергии.

Практическая значимость. Алгоритмы оптимизации размещения ИРМ, построенные на основе разработанного метода позволяют без вмешательства специалиста в вычислительный процесс исключить из области поиска оптимальных решений фрагменты сети, для которых оценивание реального эффекта затруднено или невозможно из-за частых отказов или отсутствия средств мониторинга режимов. Это повышает обоснованность технических решений.

Ключевые слова: распределительные электрические сети, компенсация реактивной мощности, оценивание эффективности, комплексный показатель, качество функционирования, интервальный анализ.

COMPREHENSIVE EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF INSTALLING THE REACTIVE POWER SOURCIES IN DISTRIBUTION ELECTRIC GRIDS

KULYK V.^*, BURYKIN O.^*, PIRNYAK V.^**

^*Vinnytsya National Technical University,

^**Podilsky Energoconsulting Ltd.

Goal. To develop a method for assessing the effectiveness of reactive power sources (RPS) in electrical grids.

Methodology. The efficiency indicator was obtained as a result of combining the method of assessing the quality of the functioning of electrical grids on the basis of Markov networks and the method of interval analysis of energy losses.

Findings. The efficiency index improves the formulation of the problem of optimizing the connection of the RPS to electrical networks. It improves the quality of this task.

Originality. A new method of forming an indicator of the guaranteed effectiveness of the installing the RPS is obtained. It provides an unambiguous comprehensive evaluation of efficiency, takes into account the reliability of the electrical network, the quality of the voltage in its nodes, the accuracy of calculating the released and lost electricity.

Practical value. The method makes it possible to construct more efficient algorithms for optimizing the connection of RPS. They allow excluding from the search area optimal solutions “indefinite” fragments of the network without the help of an analyst. Estimation of the real effect is difficult or impossible for such fragments due to frequent failures or lack of monitoring devices. This correction of the search area improves the quality of the solution.

Key words: distribution electric grids, reactive power compensation, effectiveness estimation, complex indicator, quality of functioning, interval analysis.

Література

References

1. Банін Д. Б., Яндульський О. С., Банін М. Д., Боднар А. М., Гнатовський А. В. Економічні еквіваленти реактивної потужності. Математичний та чисельний аналіз. Промелектро. 2004. №1. С. 22–33.

2. S. Ibrahim, A. Cramer, X. Liu and Y. Liao. PV inverter reactive power control for chance-constrained distribution system performance optimisation. Transmission & Distribution. 2018. vol. 12. no. 5. pp. 1089-1098.

3. A. Zecchino, M. Marinelli, C. Træholt and M. Korpås. Guidelines for distribution system operators on reactive power provision by electric vehicles in low-voltage grids. CIRED – Open Access Proceedings Journal. 2017. vol. 2017, no. 1, pp. 1787-1791.

4. Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. Mосква: ENAS, 2009. 456 с.

5. Лежнюк П. Д. , Демов О. Д., Півнюк Ю. Ю. Поетапний розрахунок компенсації реактивної потужності в розподільних електричних мережах із використанням відносних спадів напруги. Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки. 2015. Вип. 30. Т. 2 . С.108-115.

6. Jizhong Zhu. Optimization of Power System Operation. Reactive Power Optimization / Zhu Jizhong. Wiley-IEEE Press, 2009. P. 409-454.

7. Narayan S. Rau. Optimization Principles: Practical Applications to the Operation and Markets of the Electric Power Industry. Solved Nonlinear Optimization Problems / S. Rau, Narayan. Wiley-IEEE Press, 2003. P. 245-295.

8. Kulyk V., Burykin O., Pirnyak V. Оptimization of the placement of reactive power sources in the electric grid based on modeling of its ideal modes. Technology audit and production reserves, 2018, vol. 1, no. 2(40). pp. 59-65.

9. Лежнюк П. Д., Комар В. О. Оцінка якості оптимального керування критеріальним методом: монографія. Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. 108 с.

10. Burykin O., Lezhniuk P., Kulyk V., Malogulko Yu. Optimization of the functioning of the renewable energy sources in the local electrical systems: monograph. Vinnytsya: VNTU, 2018. 124 p.

1. Banin D. B., Yandulskyi O. S., Banin M. D., Bodnar A. M., Hnatovskyi A. V. Ekonomichni ekvivalenty reaktyvnoi potuzhnosti. Matematychnyi ta chyselnyi analiz (Economic equivalents of reactive power. Mathematical and numerical analysis) Promelektro. 2004. no.1. pp. 22–33. (in Ukrainian)

4. Zhelezko Yu.S. Poteri elektroenergii. Reaktivnaya moshchnost’. Kachestvo elektroenergii: rukovodstvo dlya prakticheskikh raschetov (Loss of electricity. Reactive power. Quality of electricity: a guide for practical calculations). Moscow: ENAS, 2009. 456 p. (in Russian)

5. Lezhniuk P. D., Demov O. D., Pivniuk Yu.Yu. Poetapnyi rozrakhunok kompensatsii reaktyvnoi potuzhnosti v rozpodilnykh elektrychnykh merezhakh iz vykorystanniam vidnosnykh spadiv napruhy (Phased calculation of reactive power compensation in distribution networks using relative voltage drops). Visnyk Pryazovskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu. Seriia: Tekhnichni nauky. 2015. no. 30. vol. 2 . pp.108-115. (in Ukrainian)

6. Jizhong Zhu. Optimization of Power System Operation. Reactive Power Optimization / Zhu Jizhong. Wiley-IEEE Press, 2009. pp. 409-454.

Narayan S. Rau. Optimization Principles: Practical Applications to the Operation and Markets of the Electric Power Industry. Solved Nonlinear Optimization Problems / S. Rau, Narayan. Wiley-IEEE Press, 2003. pp. 245-295.

8. V. Kulyk, O. Burykin, V. Pirnyak. Оptimization of the placement of reactive power sources in the electric grid based on modeling of its ideal modes. Technology audit and production reserves, 2018, vol. 1, no. 2(40). pp. 59-65.

9. Lezhniuk P. D., Komar V. O. Otsinka yakosti optymalnoho keruvannia kryterialnym metodom (Evaluation of the quality of optimal control by the criterion method): monohraf. Vinnytsia: UNIVERSUM-Vinnytsia, 2006. 108 p. (in Ukrainian)

10. Burykin O., Lezhniuk P., Kulyk V., Malogulko Yu. Optimization of the functioning of the renewable energy sources in the local electrical systems: monograph. Vinnytsya: VNTU, 2018. 124 p.

KULYK VOLODYMYR [email protected]

ORCID: 0000-0002-7594-5661

Researcher ID: R-1122-2018

Department of Electrical Stations and Systems

Vinnytsya National Technical University

BURYKIN OLEKSANDR

[email protected]

ORCID: 0000-0002-0067-3630

Researcher ID: A-9478-2014

Department of Electrical Stations and Systems

Vinnytsya National Technical University

PIRNYAK VIKTOR[email protected]

ORCID: 0000-0003-4550-6411

Head of the Internal Audit Department of the enterpriseLLC «Podilskiy Energoconsulting»