Аннотация
На сегодняшний день локальные системы электроснабжения с собственной генерацией при использовании современных технологий управления становятся активными (интеллектуальными) сетями – Microgrid. Объекты Microgrid увеличивают децентрализацию управления энергосистемами. Одним из преимуществ сетей Microgrid является то, что в режиме параллельной работы с внешней сетью, при возникновении аварийного возмущения, происходит ускоренное разделение с последующим переходом к изолированной работе. Когда возмущение во внешней сети устраняется, появляется возможность возвращения к параллельной работе – выполняется ресинхронизация и подключение к внешней сети. Ввиду стохастического характера изменения нагрузки и малой инерционности энергоблоков Microgrid синхронизация и подключение к внешней сети приводит к колебаниям мощности и ударным моментам на валу генерирующего оборудования. Такие явления могут привести к отключению генераторов Microgrid защитами, сокращению их срока и даже повреждению, тем самым приводя к снижению надежности электроснабжения в локальной сети. Целью данной работы является исследование способа синхронизации Microgrid с внешней изолированной энергосистемой. Исследован и предложен модифицированный алгоритм синхронизации с целью снижения вероятности возникновения ударных моментов и отключения генераторов. Представлена возможность использования реклоузера в качестве объединяющего элемента при выполнении синхронизации. Проиллюстрированы параметры переходного процесса при подключении Microgrid к внешней сети. Результаты исследования доказывают работоспособность предложенного алгоритма для безопасного выполнения синхронизации. Применение данного способа синхронизации позволяет снизить расход ресурса работоспособности генерирующего оборудования, повысить надежность и эффективность функционирования частей энергосистемы при синхронизации.
Ключевые слова
Синхронизация Microgrid, реклоузер, изолированная энергосистема, децентрализованное управление.
1. Zhou X., Guo T., Ma Y. An overview on Microgrid technology // IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA). IEEE, 2015. Pp. 76-81. doi: 10.1109/ICMA.2015.7237460
2. Real-World MicroGrids-An Overview / M. Barnes, J. Kondoh, H. Asano, J. Oyarzabal, G. Ventakaramanan, R. Lasseter, N. Hatziargyriou, T. Green // IEEE International Conference on System of Systems Engineering. IEEE, 2007. Pp. 1-8. doi: 10.1109/SYSOSE.2007.4304255
3. Zaidi A.A., Kupzog F. Microgrid automation – a self-configuring approach // IEEE International Multitopic Conference. IEEE, 2008. Pp. 565-570. doi: 10.1109/INMIC.2008.4777802
4. Синхронизация Microgrid с внешней электрической сетью и между собой в нормальных и послеаварийных режимах при разных схемах объединения / А.Г. Фишов, А.Х. Гуломзода, Е.С. Ивкин, Р.Ю. Семендяев // Релейная защита и автоматизация. 2021. № 2(43). С. 32-42.
5. Азорин А.Ю. Автоматическая синхронизация «Островов» при восстановлении систем электроснабжения с распределенной генерацией // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 8. С. 83-94. doi: 10.21285/1814-3520-2018-8-83-94
6. Павлов Г.М., Меркурьев Г.В. Автоматика энергосистем. Санкт-Петербург: Центр подготовки кадров РАО “ЕЭС России”, 2001. 388 с.
7. Автоматика электроэнергетических систем / Алексеев О.П., Казанский В.Е., Козис Н.И., Овчаренко Н.И., Сиротинский Е.Л. Москва: Энергоатомиздат, 1981. 480 с.
8. Litwin M., Zielinski D., Gopakumar K. Remote Micro-Grid Synchronization Without Measurements at the Point of Common Coupling // IEEE Access. 2020. Vol. 8. Pp. 212753-212764. doi: 10.1109/ACCESS.2020.3040697
9. Nejabatkhah F., Li Y.W. Overview of Power Management Strategies of Hybrid AC/DC Microgrid // IEEE Trans. Power Electron. 2015. Vol. 30, № 12. Pp. 7072-7089. doi: 10.1109/TPEL.2014.2384999
10. Laaksonen H., Kauhaniemi K. Synchronized re-connection of island operated LV microgrid back to utility grid // IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT Europe). IEEE, 2010. Pp. 1-8. doi: 10.1109/ISGTEUROPE.2010.5638911
11. Selective frequency synchronization technique for fast grid connection of islanded microgrid using prediction method / K. Choi, S. Kim, S. Jung, R. Kim // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2019. Vol. 111. Pp. 114-124. doi: 10.1016/j.ijepes.2019.03.063
12. Пат. 2752693 Российская Федерация, МПК H02J3/42. Способ удаленной синхронизации и восстановления нормального режима аварийно разделенной электрической сети с генераторами / Фишов А.Г., Гуломзода А.Х.; ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет», № 2020131758, заявл. 28.09.2020, опубл. 30.07.2021.
13. VSC-Based Active Synchronizer for Generators / Sh. Shah, H. Sun, D. Nikovski, J. Zhang // IEEE Trans. Energy Convers. 2018. Vol. 33, № 1. Pp. 116-125. doi: 10.1109/TEC.2017.2728718
14. Active Synchronizing Control of a Microgrid / Ch. Cho, J. Jeon, J. Kim, S. Kwon, K. Park, S. Kim // IEEE Trans. Power Electron. 2011. Vol. 26, № 12. Pp. 3707-3719. doi: 10.1109/TPEL.2011.2162532
15. A synchronization control method for micro-grid with droop control / Zh. Chen, W. Zhang, J. Cai, T. Cai, Zh. Xu, N. Yan // IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). IEEE, 2015. Pp. 519-524. doi: 10.1109/ECCE.2015.7309733
16. Control for Grid-Connected and Intentional Islanding Operations of Distributed Power Generation / I. Balaguer, Q. Lei, Sh. Yang, U. Supatti, F. Peng // IEEE Trans. Ind. Electron. 2011. Vol. 58. № 1. Pp. 147-157. doi: 10.1109/TIE.2010.2049709
17. Bellini A., Bifaretti S., Giannini F. A Robust Synchronization Method for Centralized Microgrids // IEEE Trans. Ind. Appl. 2015. Vol. 51, № 2. Pp. 1602-1609. doi: 10.1109/TIA.2014.2339391
18. Secondary Control Strategies for Frequency Restoration in Islanded Microgrids With Consideration of Communication Delays / C. Ahumada, R. Cardenas, D. Saez, J.M. Guerrero // IEEE Trans. Smart Grid. 2016. Vol. 7. № 3. Pp. 1430-1441. doi: 10.1109/TSG.2015.2461190
19. Фишов А.Г., Гуломзода А.Х., Касобов Л.С. Анализ состояния и направление развития малой гидроэнергетики Таджикистана // Политехнический Вестник. Серия: Инженерные исследования. 2019. № 1(45). C. 13-20.
20. Gulomzoda A., Fishov A.G., Nikroshkina S.V. Development of small-scale hydropower generation in Tajikistan // Proceedings VIIIth International Academic and Research Conference of Graduate and Postgraduate Students. NSTU, 2019. Pp. 123-126.
21. Кокин С.Е., Сафаралиев М.Х., Султонов Ш.М. Особенности управления гидроэлектростанциями в энергосистеме Республики Таджикистан // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2017. № 2(77). С. 109-118.
22. Разработка моделей прогнозирования электропотребления на основе временных рядов в изолированных энергосистемах / Дж.Х. Худжасаидов, А.Г. Русина, П.В. Матренин, С.А. Дмитриев, М.Х. Сафаралиев // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 3(48). С. 23-27. doi: 10.18503/2311-8318-2020-3(48)-23-27
23. Разработка моделей среднесрочного прогнозирования электропотребления в изолированно работающих энергосистемах на основе ансамблевых методов машинного обучения / С.М. Асанова, Дж.С. Ахьеев, С.А. Дмитриев, П.В. Матренин, М.Х. Сафаралиев // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2021. № 1 (84). С. 32-39.
24. Gulomzoda A., Fishov A.G., Nikroshkina S.V. Technology of managing the modes of local energy supply systems // Proceedings 2018 IInd All Russia Academic and Research Conference of Graduate and Postgraduate Students. NSTU, 2019. Pp. 70-72.
25. Системная автоматика для интеграции локальных систем электроснабжения с синхронной малой генерацией в электрические сети / Е.Н. Гежа, В.Е. Глазырин, Г.В. Глазырин, Е.С. Ивкин, А.И. Марченко, Р.Ю. Семендяев, О.В. Сердюков, А.Г. Фишов // Релейщик. 75 лет кафедре РЗиАЭ НИУ «МЭИ». 2018. № 2(32). С. 24-31.
26. Пат. 2662728 Российская Федерация, МПК H02J3/46. Способ противоаварийного управления режимом параллельной работы синхронных генераторов в электрических сетях / Фишов А.Г., Мукатов Б.Б., Марченко А.И.; ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет», № 2016147843, заявл. 06.12.2016, опубл. 30.07.2018.
27. Хачатуров А.А. Несинхронные включения и ресинхронизация в энергосистемах. М.: Энергия, 1977. 176 с.
28. Реклоузер – новый уровень автоматизации и управления ВЛ 6(10) кВ. URL: http://www.news.elteh.ru/arh/2005/33/11.php (дата обращения 15.07.2021).
29. Фишов А.Г., Гуломзода А.Х., Касобов Л.С. Децентрализованная реконфигурация электрической сети с Microgrid с использованием реклоузеров // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24, № 2. С. 382-395. doi: 10.21285/1814-3520-2020-2-382-395
30. Recloser-Based Decentralized Control of the Grid with Distributed Generation in the Lahsh District of the Rasht Grid in Tajikistan, Central Asia / A. Ghulomzoda, A. Gulakhmadov, A. Fishov, M. Safaraliev, X. Chen, Kh. Rasulzoda, K. Gulyamov, J. Ahyoev // Energies. 2020. Vol. 13, № 14. Pp. 3673. doi: 10.3390/en13143673