Нечітка модель компенсації факторів старіння розподільних трансформаторів
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-2-1Ключові слова:
електромобілі, старіння трансформаторів, накопичення енергії, фотоелектричні системи, розподіл електроенергії, компенсація реактивної потужностіАнотація
Мета роботи. Метою даної роботи є проведення оцінки негативних факторів, що впливають на старіння силових розподільних трансформаторів, розробка нечіткої моделі управління засобами їх компенсації та дослідження результатів застосування запропонованої моделі для різних режимів роботи електричної мережі.
Методи дослідження. Для реалізації системи управління режимами роботи електричної мережі був використаний математичний метод нечіткої логіки.
Отримані результати. В роботі представлено структуру на основі нечіткої логіки для компенсації факторів старіння розподільних трансформаторів. Було розроблено алгоритм налаштування та розроблено заходи, спрямовані на оптимізацію рівня навантаження та коефіцієнта потужності трансформатора. Розроблена модель аналізує параметри та фактори, що впливають на нормальну роботу трансформатора, і попереджає про наявність небезпечних факторів, які становлять загрозу надійності та можуть призвести до несправності. Крім того, було проаналізовано та обговорено ефективність фотоелектричних генеруючих станцій, батарей шунтових конденсаторів і систем накопичення енергії, встановлених на стороні вторинної напруги, для збереження терміну служби розподільних трансформаторів..
Наукова новизна. В роботі отримали подальший розвиток моделі нечіткої логіки, що використовуються для оптимізації роботи електричної мережі та компенсації факторів старіння силових розподільних трансформаторів.
Практична цінність. Отримані в роботі результати можуть бути використані для побудови оптимальної системи управління режимами роботи електричної мережі, яка зменшує фактори, що прискорюють старіння силових розподільних трансформаторів.
Посилання
Falchetta, G., & Noussan, M. (2021). Electric vehicle charging network in Europe: An accessibility and de-ployment trends analysis. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 94, 102813. DOI: 10.1016/j.trd.2021.102813
Diahovchenko, I., Chuprun, A., & Čonka, Z. (2023). Assessment and mitigation of the influence of rising charging demand of electric vehicles on the aging of distribution transformers. Electric Power Systems Re-search, 221, 109455. DOI: 10.1016/j.epsr.2023.109455
Jones, C. B., Lave, M., Vining, W., & Garcia, B. M. (2021). Uncontrolled electric vehicle charging impacts on distribution electric power systems with primarily residential, commercial or industrial loads. Energies, 14(6), 1688. DOI: 10.3390/en14061688
Argade, S., Aravinthan, V., & Jewell, W. (2012, March). Probabilistic modeling of EV charging and its impact on distribution transformer loss of life. In 2012 IEEE International Electric Vehicle Conference (pp. 1-8). IEEE. DOI: 10.1109/IEVC.2012.6183209
Mantilla, H. F. M., Pavas, A., & Durán, I. C. (2017, May). Aging of distribution transformers due to voltage harmonics. In 2017 IEEE Workshop on Power Electronics and Power Quality Applications (PEPQA) (pp. 1-5). IEEE. DOI: 10.1109/PEPQA.2017.7981649
Dao, T., & Phung, B. T. (2018). Effects of voltage harmonic on losses and temperature rise in distribution transformers. IET Generation, Transmission & Distribution, 12(2), 347-354. DOI: 10.1049/iet-gtd.2017.0498
Paevere, P., Higgins, A., Ren, Z., Horn, M., Grozev, G., & McNamara, C. (2014). Spatio-temporal modelling of electric vehicle charging demand and impacts on peak household electrical load. Sustainability science, 9, 61-76. DOI: 10.1007/s11625-013-0235-3
Visakh, A., & Selvan, M. P. (2022). Smart charging of electric vehicles to minimize the cost of chargingand the rate of transformer aging in a residential distribution network. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 30(3), 927-942. DOI: 10.55730/1300-0632.3819
Brinkel, N. B. G., Schram, W. L., AlSkaif, T. A., Lampropoulos, I., & Van Sark, W. G. J. H. M. (2020). Should we reinforce the grid? Cost and emission optimization of electric vehicle charging under different transformer limits. Applied Energy, 276, 115285. DOI: 10.1016/j.apenergy.2020.115285
Nafisi, H. (2021). Investigation on distribution transformer loss-of-life due to plug-in hybrid electric vehicles charging. International Journal of Ambient Energy, 42(7), 744-750. DOI: 10.1080/01430750.2018.1563816
Palomino, A., & Parvania, M. (2020). Data-driven risk analysis of joint electric vehicle and solar operation in distribution networks. IEEE Open Access Journal of Power and Energy, 7, 141-150. DOI: 10.1109/OAJPE.2020.2984696
Affonso, C. M., & Kezunovic, M. (2018, June). Probabilistic assessment of electric vehicle charging demand impact on residential distribution transformer aging. In 2018 IEEE International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS) (pp. 1-6). IEEE. DOI: 10.1109/PMAPS.2018.8440211
Romero Quete, A. A., Mombello, E. E., & Rattá, G. (2016). Evaluación de la pérdida de vida del aislamiento solido en transformadores de potencia, estimando la historia de carga y los perfiles de temperatura ambiente por medio de redes neuronales artificiales y simulaciones de Monte Carlo. In DYNA (Vol. 83, Issue 197, p. 104). Universidad Nacional de Colombia. DOU: 10.15446/dyna.v83n197.48134
He, L., Li, L., Li, M., Li, Z., & Wang, X. (2022). A Deep Learning Approach to the Transformer Life Prediction Considering Diverse Aging Factors. In Frontiers in Energy Research (Vol. 10). Frontiers Media SA. DOI: 10.3389/fenrg.2022.930093
El-Bataway, S. A., & Morsi, W. G. (2019). Distribution Transformer’s Loss of Life Considering Residential Prosumers Owning Solar Shingles, High-Power Fast Chargers and Second-Generation Battery Energy Storage. In IEEE Transactions on Industrial Informatics (Vol. 15, Issue 3, pp. 1287–1297). Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). DOI: 10.1109/tii.2018.2845416
Diahovchenko, I., Petrichenko, R., Petrichenko, L., Mahnitko, A., Korzh, P., Kolcun, M., & Čonka, Z. (2022). Mitigation of transformers’ loss of life in power distribution networks with high penetration of electric vehicles. In Results in Engineering (Vol. 15, p. 100592). Elsevier BV. DOI: 10.1016/j.rineng.2022.100592
Schreider, Yu. A., Tee, G. J., & Henney, A. G. (1967). The Monte Carlo Method: The Method of Statistical Trials. In Physics Today (Vol. 20, Issue 1, pp. 129–129). AIP Publishing. DOI: 10.1063/1.3034116
Shevchenko, S. Yu., Volokhin, V. V., & Diahovchenko, I. M. (2018). Power quality issues in smart grids with photovoltaic power stations. In En-ergetika (Vol. 63, Issue 4). Lithuanian Academy of Sciences. DOI: 10.6001/energetika.v63i4.3623
Seme, S., Lukač, N., Štumberger, B., & Hadžiselimović, M. (2017). Power quality experi-mental analysis of grid-connected photovoltaic sys-tems in urban distribution networks. In Energy (Vol. 139, pp. 1261–1266). Elsevier BV. DOI: 10.1016/j.energy.2017.05.088
Diahovchenko, I., Dolník, B., Kanálik, M., & Ku-rimský, J. (2021). Contemporary electric energy me-ters testing under simulated nonsinusoidal field con-ditions. In Electrical Engineering (Vol. 104, Issue 2, pp. 1077–1092). Springer Science and Business Me-dia LLC. DOI: 10.1007/s00202-021-01365-8
Volokhin, V. V., Diahovchenko, I. M., & Derevyanko, B. V. (2017). Prospects of nanomateri-als use in current and voltage hall sensors to improve the measurements accuracy and reduce the external impacts. In 2017 IEEE 7th International Conference Nanomaterials: Application & Properties (NAP). 2017 IEEE 7th International Conference “Nanomaterials: Application & Properties” (NAP). IEEE. DOI: 10.1109/nap.2017.8190239
Shevchenko, S., Dovgalyuk, O., Danylchenko, D., Rubanenko, O., Fedorchuk, S., & Potryvai, A. (2021). Accounting For The Effect Of PV Panel Dustiness On System Performance With Correction For Panel Cleaning For Matlab Simulink. In 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineer-ing (UKRCON). IEEE. DOI: 10.1109/ukrcon53503.2021.9575747
Fedorchuk, S., Ivakhnov, A., Bulhakov, O., & Danylchenko, D. (2020). Optimization of Storage Systems According to the Criterion of Minimizing the Cost of Electricity for Balancing Renewable Energy Sources. In 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). DOI: 10.1109/khpiweek51551.2020.9250155
Müller, M., Viernstein, L., Truong, C. N., Eiting, A., Hesse, H. C., Witzmann, R., & Jossen, A. (2017). Evaluation of grid-level adaptability for stationary battery energy storage system applications in Europe. In Journal of Energy Storage (Vol. 9, pp. 1–11). Elsevier BV. DOI: 10.1016/j.est.2016.11.005
Beer, C. (1995). Fuzzy Thinking: The New Science of Fuzzy Logic.Bart Kosko. In The Quarterly Review of Biology (Vol. 70, Issue 2, pp. 210–210). University of Chicago Press. DOI: doi.org/10.1086/418985
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 V.S. Nozdrenkov, I.M. Diahovchenko, M.V. Petrovskyi, V.V. Volokhin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
