Дослідження розподілу симетричних складових в електричній системі з дизель генераторною установкою при несиметричному навантаженні
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-3-5Ключові слова:
несиметричне навантаження, симетричні складові, активно-індуктивне навантаження, активно-ємнісне навантаженняАнотація
Мета роботи. Дослідження симетричних складових струму та напруги в елементах мікромережі з автономним синхронним генератором обмеженої потужності, який працює паралельно з мережевим трансформатором за умови несиметричного навантаження.
Методи дослідження. Під час проведення дослідження використано методи візуального програмування в пакеті Simulink/Matlab, методи теорії електротехніки в частині визначення симетричних складових струмів та напруг в гілках спостереження, методи синтезу схем заміщення елементів електроенергетичних систем для симетричних складових струмів, методи обробки даних та побудови діаграм з використанням профільних програмних засобів.
Отримані результати. В результаті аналізу відомих досліджень встановлено, що за умови дослідження генеруючих систем малої потужності в умовах несиметрії недостатньо уваги приділяється характеру несиметричного навантаження. З використанням відомої структури мікромережі, яка включає синхронний генератор, машинне навантаження та трансформатор зовнішньої мережі, побудовано її модель в якій шляхом введення несиметричного навантаження різного типу реалізовано серії експериментів з реєстрацією напруг та струмів прямої, зворотньої та нульової послідовностей в гілках мережі. Аналіз отриманих в ході дослідження результатів встановив, що напруга прямої послідовності у разі зміни активного навантаження не змінює свого рівня, за тих же обставин у разі активно-ємнісного та активно-індуктивного навантаження змі-на напруги має протилежний характер. У разі зростання несиметрії активно-індуктивного характеру напруга прямої послідовності знижується, а у разі активно-ємнісного збільшується. Зазначені зміни в деяких випадках перевищують 3%. Струми прямої послідовності у разі небалансу активного навантаження відрізняються незначним чином. У разі прямої послідовності струму трансформатора спостерігається безперервне його зростання, яке у випадку активно-ємнісного, та активно-індуктивного навантаження перевищує активне в середньому в 1,5 рази. Струми нульової послідовності в досліджуваній моделі, які утворені несиметричним навантаженням, повністю замикаються на трансформатор, викликаючі напруги нульової послідовності, а характер несиметричного навантаження суттєво впливає на значення цих струмів, відмічене зростання на 61%.
Наукова новизна. Встановлено, що в мікромережі, яка включає синхронний гененератор, машинне навантаження, симетричне активне навантаження, співставної з генератором потужності, трансформатор зовнішньої мережі, окрім самого факту несиметрії викликаної несиметричним навантаженням суттєвий вплив на симетричні складові має і характер несиметричного навантаження (активний, активно-індуктивний чи активно-ємнісний).
Практична цінність. За умови використання в мікромережах пристроїв які забезпечують підвищення якості електричної енергії, наприклад симетруючих, необхідно прийняти до уваги окрім фактору несиметрії ще й характер навантаження, яке останню викликає.
Посилання
Olyinichenko M., Bialobrzheskyi O., Postil A., Shokarov D., (2024). Factors analysis use electrical energy sources in microgrids from energy management system position. Energy saving. Energy. Energy audit 2024, 1 (191), p. 13-32. doi: 0.20998/2313-8890.2024.01.02.
Nasr-Azadani, E., Canizares, C., Olivares, Daniel Bhattacharya, Kankr. (2014). Stability Analysis of Unbalanced Distribution Systems With Synchronous Machine and DFIG Based Distributed Generators. Smart Grid, IEEE Transactions on. 5. 2326-2338. doi: 10.1109/TSG.2014.2321709..
Cao, Y, Wang, H., Chen, B. (2017). Unbalanced voltage control of virtual synchronous generator in isolated micro-grid. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 211. 012020. doi: 10.1088/1757-899X/211/1/012020.
Zheng, X., Wang, C. and Pang, S. (2019). Injecting positive-sequence current virtual synchronous generator control under unbalanced grid. IET Renewable Power Generation, 13: pp. 165-170. doi: 10.1049/iet-rpg.2018.5047
X. Wu, J. Mei, B. Wang, D. Liang, C. Qin and J. Zong. (2019). Unbalanced Loads Control Strategy for Virtual Synchronous Generator in Passive Network, IEEE Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT Asia), Chengdu, China, pp. 2063-2068, doi: 10.1109/ISGT-Asia.2019.8881184.,
Dubey, M., A. S, Vijay,. Doolla, Suryanarayana. (2023). A Non-linear Adaptive Virtual Impedance (NLAVI) based Approach for Sharing Asymmetrical Currents. doi: 10.1109/PEDES56012.2022.10080721.
Liu Y., Yi W., Xiaodong W. (2024). Independent Pitch Adaptive Control of Large Wind Turbines Using State Feedback and Disturbance Accommodating Control. Energies. 17, no. 18: pp. 4619. doi: 10.3390/en17184619.
Pana A., Alexandru B., Florin M-M., Cristian S., Andrei J., David S., (2024). Two-Way Power Flow Balancing in Three-Phase Three-Wire Networks by Unbalanced Capacitive Shunt Compensation Applied Sciences. 14, no. 9: pp. 3746. doi: 10.3390/app14093746.
Alathamneh M., Haneen G., Xingyu Y., Nelms R.,. (2022). Three-Phase Grid-Connected Inverter Power Control under Unbalanced Grid Conditions Using a Time-Domain Symmetrical Components Extraction Method. Energies 15, no. 19: pp, 6936. doi: 10.3390/en15196936
Ibrahim M., (2020). Optimization of Renewable Energy-Based Smart Micro-Grid System, pp. 12, doi: 10.5772/intechopen.87093.
Dufournet D., (2009). Circuit breakers go high voltage. IEEE Power Energy Magazine - IEEE POWER ENERGY MAG. 7. 34-40. doi: 10.1109/MPE.2008.930856.
Stephen M., Dean B., (2018). An Introduction to Symmetrical Components, System Modeling and Fault Calculation Bonneville Power Administration 35th Annual HANDS-ON Relay School March 12 - 16, 2018 Washington State University Pullman, Washington.
Adekitan, A.I., Ogunjuyigbe, A., Samuel, I., (2017). The performance of a 3-Phase Induction Machine under Unbalance Voltage Regime. Journal of Engineering Science and Technology Review. doi: 10. 136-143. 10.25103/jestr.105.17.
Cociu V., Cociu L., Berzan. (2016). Symmetrical components expression of the stator current of an induction machine under internal fault, International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE), Iasi, Romania,, pp. 267-271, doi: 10.1109/ICEPE.2016.7781345.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 O.V. Bialobrzheskyi, M.Y. Oliynichenko, V.V. Vorona, S.M. Yakimets
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.
