Звіт про науково-дослідну роботу «Підвищення надійності електропостачання, якості електричної енергії та ефективності ії використання в мережах з відновлювальними джерелами енергії на основі Smart Grid технологій» (остаточний)

Abstract

Об’єкт досліджень – процеси під час транспортування електричної енергії в електричних мережах. Предмет досліджень – методи підвищення ефективності управління режимами в електричних мережах. Мета досліджень – підвищення ефективності виробництва, передачі, розподілу та використання електричної енергії, модернізація і розвиток електроенергетичної галузі України пов’язані з вирішенням питань керування режимами роботи в енергосистемі, створенню більш ефективних засобів транспортування і розподілення електроенергії, що потребує застосування нових технологій «розумних» мереж. Методи дослідження – під час виконання роботи використовувались такі методи дослідження як методи теорії ймовірностей та математичної статистики, аналітичні методи дослідження електричних кіл. Одержані наукові результати роботи: Досліджено найпоширеніші види пошкоджень у розподільних мережах напругою 6-35 кВ. Показано, що переважна їх кількість утворює однофазні замикання, які також можуть викликати напругу в місці пошкодження та негативно впливати на електрообладнання, що може призвести до зниження економічних показників. Проаналізовано методи підвищення надійності розподільних мереж напругою 6-35 кВ. Основна увага зосереджена на способі підвищення надійності за рахунок заземлення нейтралі через аркан-реактор, основною перевагою якого в експлуатації є продовження роботи з однофазним колом на землю без відключення споживачів. Конкретний приклад розрахунку параметрів при використанні запропонованої імітаційної моделі в DiGSILENT PowerFactory, що містить 5 повітряних і 5 кабельних ліній електропередач напругою 35 кВ і від 10 до 100 кілометрів. Врахування в якості критерію споживання активної енергії введеного сигналу після пошкодження покращує точність визначення лінії. Дослідження, проведені в процесі тестування пристрою PC83-AB3 показали відповідність його функціональності та характеристик до використання в сучасних умовах, а також високу надійність роботи і порівняно нескладний процес освоєння даного пристрою, що дозволяє рекомендувати його для використання в сучасних електричних мережах. Розроблено метод для оцінки послідовного опору, коефіцієнта ідеальності, контролю відстеження точки максимальної потужності (MPPT), струму насичення та шунтової провідності в освітлених сонячних елементах. Отримано результати діяльності територіальних підрозділів операторів систем розподілу, що ґрунтуються на порівнянні цільового значення та фактичного значення Індексу середньої тривалості перерв у системі для кожного територіального підрозділу. Умови визначення коефіцієнта стимулювання для досягнення найкращих результатів діяльності територіальних підрозділів операторів систем розподілу згідно з рейтингом підрозділу за різницею між фактичним значенням і цільовим значенням середнього показника тривалості переривання системи або прямо пропорційно рейтингу, або пропорційно досягнутого рівня надійності. Новизна одержаних результатів: Розроблено імітаційну модель розподільчої мережі в режимі однофазного замикання на землю та розраховано її основні параметри. В якості середовища моделювання використовується програмний комплекс DiGSILENT Використовується PowerFactory. Використання даної моделі дозволить досліджувати перехідні процеси в режимі однофазного заземлення, запобігати аварійним ситуаціям у розподільних мережах. Вдосконалено метод визначення пошкодженої лінії на основі сигнальної лінії. Розроблено математичну модель фотоелектричної (PV) комірки представлена з використанням середовища Matlab-Simulink для знаходження параметрів нелінійного рівняння, що зв’язує струм з рівнянням напруги. Розроблено мотиваційну модель підвищення надійності електропостачання, яка враховує технічний стан обладнання розподільних мереж територіальних підрозділів ОРС та рівень виконання інвестиційного плану технічного обслуговування, капітального ремонту, реконструкції. або пропонується заміна обладнання через його технічний стан. Науковий рівень: якісно нові методи та технології, розширення, доповнення відомих даних. Значимість та практичне застосування: Одержано динамічний вибір параметрів і частоти сигналу, що подається в мережу, який аналізується цим методом в реальному часі. Точність перетворення сигналу в частотній області підвищується за допомогою фазового перетворення Фур'є. Порівняльний аналіз характеристик мікропроцесорного пристрою РС83-АВ3 та електромеханічних пристроїв релейного захисту показав високу ефективність, надійність та технічні переваги мікропроцесорних рішень у сучасних електроенергетичних системах. Розроблений понижуючий перетворювач постійного/змінного струму, що дозволяє покращити режими роботи СЕС вцілому. Пропонується при визначенні цільового значення Індексу середньої тривалості перерв в системі, за яким аналізується результат діяльності територіальних підрозділів за попередній рік, враховувати технічний стан обладнання розподільних мереж на початку діяльності, що аналізується. Також при цьому пропонується враховувати рівень виконання інвестиційного плану технічного обслуговування, капітального ремонту, реконструкції або заміни обладнання через його технічний стан. За темою отримано опубліковано наукових публікацій у наукових виданнях групи А - 23 публікацій, що індексуються у базах Scopus та Web of Science; наукових публікацій у зарубіжних виданнях - 14; наукових публікацій у фахових наукових виданнях України групи Б - 21; наукових публікацій у матеріалах наукових конференцій - 56. Результати досліджень впроваджено в освітній процес ДБТУ (акт впровадження від 30.04.2024 р.) та у виробництво (РЗА Системс, акт впровадження від 26.02.2024 р.). Акти впровадження додаються.