Русская версия English version
Главная / 2025 г. выпуск 1 / Исследование несимметрии напряжений в электрических сетях низкого напряжения с объектами микрогенерации

Исследование несимметрии напряжений в электрических сетях низкого напряжения с объектами микрогенерации

Д.К. Кугучева, М.С. Харитонов

Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 1, сс. 55—66

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Вопросы исследования влияния объектов микрогенерации на базе возобновляемых источников энергии на показатели качества электроэнергии не имеют широкого освещения в отечественных исследованиях. Однако в связи с поставленной Правительством РФ задачей по увеличению количества используемых активными потребителями возобновляемых источников энергии актуальность исследования заключается в необходимости определения особенностей влияния объектов микрогенерации, подключенных к распределительным электрическим сетям низкого напряжения, на несимметрию напряжений для определения дальнейших путей развития данной отрасли энергетики. Целью исследования является построение модели распределительной электрической сети низкого напряжения с объектами микрогенерации и проведение вычислительного эксперимента по оценке влияния объектов микрогенерации на базе возобновляемых источников энергии на несимметрию напряжений, определение путей повышения параметров качества электроэнергии, связанных с несимметрией напряжений.

Материалы и методы. Исследование проведено с использованием имитационного подхода, в соответствии с которым применен метод математического моделирования, реализованный в программных комплексах NEPLAN и Load Profile Generator.

Результаты. Определены особенности влияния объектов микрогенерации на положительные отклонения напряжения. Проведен анализ чувствительности узлов моделируемого участка электрической сети по критерию изменения напряжения. Определены коэффициенты несимметрии напряжений по обратной последовательности для наиболее чувствительного узла сети при различном уровне внедрения объектов микрогенерации и различных способах их подключения и управления. Определены особенности изменения напряжения на каждой фазе при различных способах управления и подключения объектов микрогенерации.

Выводы. Внедрение объектов микрогенерации оказывает влияние на положительные отклонения напряжения и несимметрию напряжений. Установлено, что основными факторами данного влияния являются способ подключения и управления объектом микрогенерации, несимметрия напряжений до внедрения объектов микрогенерации, соотношения между мгновенными мощностями нагрузки потребителя и объекта микрогенерации, чувствительность узлов по критерию изменения напряжения, зависящая от электрической удаленности объектов микрогенерации от центра питания, параметров фидера и нагрузки. Проведенные на математической модели экспериментальные исследования показали, что наиболее эффективным решением проблемы несимметрии является перераспределение выдаваемой объектом микрогенерации мощности между фазами электрической сети в соответствии с загрузкой фаз.

Список литературы на русском языке: 
  1. Харитонов М.С., Кугучева Д.К. Исследование влияния объектов микрогенерации на уровень напряжения в электрических сетях низкого напряжения // Электроэнергия. Передача и распределение. – 2024. – № 1(82). – С. 34–43.
  2. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Уточненная методика определения взаимных электромагнитных влияний смежных линий электропередачи // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2015. – № 3-4. – С. 29–35.
  3. Солдатов В.А., Попов Н.М. Расчет несимметричных режимов сетей 0,38 кВ в фазных координатах // Энергообеспечение и энергосбережение в сельскомхозяйстве: труды III Междунар. науч.-техн. конф., Москва, 14–15 мая 2003 г. – М.: ВИЭСХ, 2003. – Ч. 1. – С. 136–141.
  4. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Тхао В.Л. Комплексное моделирование мультифазных, многоцепных и компактных линий электропередачи [Электронный ресурс]. Лань: электронно-библиотечная система. – Иркутск: ИрГУПС, 2020. – 296 с. – Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/200192.
  5. Фролов Ю.М., Шелякин В.П. Основы электроснабжения: учеб. пособие [Электронный ресурс]. Лань: электронно-библиотечная система. – СПб.: Лань, 2022. – Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/211058.
  6. Furfari F.A., Brittain J. Charles LeGeyt Fortescue and the method of symmetrical components // IEEE Industry Applications Magazine. – 2002. – Vol. 8(3). – P. 7. https://doi.org/10.1109/MIA.2002.999605.
  7. Косоухов Ф.Д., Васильев Н.В., Филиппов А.О. Снижение потерь от несимметрии токов и повышение качества электрической энергии в сетях 0,38 кВ с коммунально-бытовыми нагрузками // Электротехника. – 2014. – № 6. – С. 8–12.
  8. Вендин С.В., Килин С.В., Соловьев С.В. Оценка эффективности мероприятий по снижению несимметрии и несинусоидальности в распределительных сетях 0,4–10 кВ // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2018. – № 2(18). – С. 3–19.
  9. Наумов И.В., Федоринова Э.С., Якупова М.А. Снижение несимметрии загрузки фаз и сокращение потерь электрической энергии в сетях 0,4 кВ ОГУЭП «ОБЛКОММУНЭНЕРГО» и ОАО «ИЭСК» // Научно-исследовательская деятельность аспирантов в решении приоритетных задач развития агропромышленного комплекса: материалы науч.-практ. конф., посвященной 70-летию аспирантуры Иркутского ГАУ, п. Молодежный, 06 декабря 2023 г. – п. Молодежный: Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского, 2023. – С. 163–167.
  10. Наумов И.В., Федоринова Э.С., Якупова М.А. Устройство для управления несимметричными режимами в компонентах низковольтных систем электроснабжения // Журнал Сибирского федерального университета. Сер. Техника и технологии. – 2023. – Т. 16, № 2. – С. 175–186.
  11. Воронин В.А. О допустимых отклонениях напряжения для асинхронных двигателей // Сборник материалов VIII Всерос., науч.-практ. конф. молодых ученых с междунар. участием «Россия молодая», Кемерово, 19–22 апреля 2016 г. / Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева; отв. ред. О.В. Тайлаков. – Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 2016. – С. 327.
  12.  Дулепов Д.Е., Тюндина Т.Е. Расчет несимметрии напряжений СЭС // Вестник НГИЭИ. – 2015. – № 4(47). – С. 35–42.
  13.  Булатов Ю.Н., Крюков А.В. Влияние нелинейной и несимметричной нагрузки на работу генераторов установок распределенной генерации // Системы. Методы. Технологии. – 2017. – № 3(35). – С. 40–49. DOI: 10.18324/2077-5415-2017-3-40-49.
  14.  Самарин Г.Н., Сукиасян С.М., Егоров М.Ю. Проблема несимметрии напряжений в сельских сетях и ее решение посредством разработки устройства симметрирования напряжений // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. – 2013. – № 3. – С. 42–46.
  15.  Наумов И.В. Симметрирование режимов работы внутренних электрических трехфазных сетей как средство снижения пожарной опасности // Актуальные вопросы аграрной науки. – 2021. – № 38. – С. 19–26.
  16.  Лыкин А.В. Электрические системы и сети: учебник [Электронный ресурс]. Лань: электронно-библиотечная система. – Новосибирск: НГТУ, 2017. – Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/118089
  17. Улучшение показателей качества электроэнергии в распределительных сетях напряжением 0,4–10 кВ / Э.Ю. Абдуллазянов, С.Н. Зарипова, А.И. Федотов, А.Р. Ахметшин // Энергетика Татарстана. – 2012. – № 1(25). – С. 3–7.
  18. Voltage Unbalance Mitigation in Low Voltage Distribution Networks with Photovoltaic Systems / K.H. Chua, Y.S. Lim, J. Wong, et al. // Journal of Electronic Science and Technology. – 2012. – Vol. 10, Issue 1. – P. 1–6.
  19. Energy management in unbalanced low voltage distribution networks with microgeneration and storage by using a multi-objective optimization algorithm / F.M. Camilo, R. Castro, M.E. Almeida, V. Fernão Pires // Journal of Energy Storage. – 2021. – Vol. 33. – P. 102100. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.102100.
  20. Mitigation of Voltage Unbalance in Low Voltage Distribution Network with High Level of Photovoltaic System / K.H. Chua, J. Wong, Y.S. Lim, et al. // Energy Procedia. – 2011. – Vol. 12. – P. 495–501. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.10.066.
  21. Alabri W., Jayaweera D. Voltage regulation in unbalanced power distribution systems with residential PV systems // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2021. – Vol. 131. – P. 107036.
  22. Tang N.C., Chang G.W. A stochastic approach for determining PV hosting capacity of a distribution feeder considering voltage quality constraints // Proceedings of the International Conference on Harmonics and Quality of Power, Ljubljana, Slovenia, 13–16 May 2018. – Ljubljana, Slovenia, 2018. – P. 1–5.
  23. Photovoltaic Power Converter Management in Unbalanced Low Voltage Networks with Ancillary Services Support / F. Barrero-González, V.F. Pires, J.L. Sousa, et al. // Energies. – 2019. – Vol. 12, Issue 6. – P. 972. https://doi.org/10.3390/en12060972.
  24. LoadProfileGenerator: An Agent-Based Behavior Simulation for Generating Residential Load Profiles / N. Pflugradt, P. Stenzel, L. Kotzur, D. Stolten // Journal of Open Source Software. – 2022. – Vol. 7, Issue 71. – P. 3574. https://doi.org/10.21105/joss.03574
  25. Кугучева Д.К., Харитонов М.С. Некоторые решения по оценке потенциала и повышению эффективности использования энергии солнца на примере Калининградской области // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. – 2021. – № 5(86). – С. 7–17. DOI: 10.37493/2307-907X.2021.5.1. – EDN RXUFZP.
  26. Кугучева Д.К., Харитонов М.С.  Оценка влияния условий эксплуатации на функционирование фотоэлектрических панелей // Балтийский морской форум: материалы IX Междунар. Балтийского морского форума. В 6 т. Т. 1. XIX Междунар. науч. конф., Калининград, 04–09 октября 2021 г. – Калининград: Калининградский государственный технический университет, 2022. – С. 599–605. – EDN WCAOLQ.
  27. Methods and Tools for PV and EV Hosting Capacity Determination in Low Voltage Distribution Networks – A Review / V. Umoh, I. Davidson, A. Adebiyi, U. Ekpe // Energies. – 2023. – Vol. 16. – P. 3609. https://doi.org/10.3390/en16083609
  28. Additional electric loss in rural distribution networks 0,38 kV / I. Naumov, D. Karamov, A. Tretyakov, et al. // E3S Web Conf. – 2020. – Vol. 209. – P. 07007. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020907007
  29. Qemali M., Bualoti R., Celo M. Voltage Stability Analysis in the Albanian Power System // Asian Online Journals (www.ajouronline.com) Asian Journal of Engineering and Technology. – 2014. – Vol. 2. – P. 119–128.
  30. Stanchev P., Vacheva G., Hinov N. Evaluation of Voltage Stability in Microgrid-Tied Photovoltaic Systems // Energies. – 2023. – Vol. 16. – P. 4895. https://doi.org/10.3390/ en16134895.
  31. Section 5: Power Flow: Energy Distribution Systems (Oregon State University). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: clck.ru/37KXHC.
  32. Seedahmed M., Mokred S., Kamara G. Voltage Stability Estimation for Complex Power System Based on Modal Analytical Techniques // 6th International Conference on Signal Processing and Integrated Networks. – Noida, India, 2019. – P. 1035–1041. DOI: 10.1109/SPIN.2019.8711683.
  33. Оморов Т.Т. Симметрирование распределенной электрической сети методом цифрового регулирования // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2018. – Т. 19, № 3. – С. 194–200.
Ключевые слова на русском языке: 
качество электрической энергии, несимметрия напряжений, микрогенерация, отклонение напряжения, возобновляемые источники энергии, фотоэлектрические преобразователи
Ключевые слова на английском языке: 
power quality, voltage unbalance, microgeneration, voltage deviation, renewable energy sources, photovoltaic converters
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2025.1.055-066
Количество скачиваний: 
11