RU2727708C1 - Method of distributing active power in circuit of high-voltage electrical network by angle of adjustment of phase-change transformer based on parameters of current mode - Google Patents

Method of distributing active power in circuit of high-voltage electrical network by angle of adjustment of phase-change transformer based on parameters of current mode Download PDF

Info

Publication number
RU2727708C1
RU2727708C1 RU2019127856A RU2019127856A RU2727708C1 RU 2727708 C1 RU2727708 C1 RU 2727708C1 RU 2019127856 A RU2019127856 A RU 2019127856A RU 2019127856 A RU2019127856 A RU 2019127856A RU 2727708 C1 RU2727708 C1 RU 2727708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
branch
active power
angle
circuit
phase
Prior art date
Application number
RU2019127856A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Локтионов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2019127856A priority Critical patent/RU2727708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727708C1 publication Critical patent/RU2727708C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, power engineering. Technical result consists in reduction of total losses of active power and is achieved by method of forced distribution of active power in circuit of high-voltage electric network, which consists in the fact that parameters of current mode are measured: modules U and phases of voltage vectors of circuit nodes, calculated parameters of electric network circuit of high voltage: complex conductances of lines y, where indices i and j denote the beginning and end of the branch, respectively, and the adjustment angle by the criterion of minimum losses of active power is determined from the analytical expression for the control angle of the PCTwhere i ≠ j, ij ≠ mk, m ≠ k - designation of branches beginning and end, mkf - branch designation containing PCT; U, Uare nodes voltages modules;is the initial angle of shear between the branches beginning and ending stress vectors; Δδis increment of shift angle δunder action of PCT; yis branch conductance;y, α- index "f" shows allowance for complex resistance of PCT installed in this branch.EFFECT: technical result consists in reduction of total losses of active power.

Description

Одной из наиболее перспективных электросетевых технологий является применение управляемых систем электропередачи переменного тока, в англоязычной транскрипции FACTS. Суть этой технологии состоит в том, что электрическая сеть из пассивного устройства транспорта электроэнергии превращается в устройство, активно участвующее в управлении режимами работы электрических сетей, становясь интеллектуальной сетью. Одним из известных применяемых элементов, относящихся к FACTS-оборудованию, является фазоповоротный трансформатор (ФПТ), в технической литературе применяется также название «фазорегулирующий трансформатор» (ФРТ), фазоповоротное устройство (ФПУ). Это устройство, позволяющее осуществить преднамеренное поперечное регулирование напряжения в замкнутом электрическом контуре, в результате чего изменяется угол между векторами напряжений по концам электропередачи, в которую включено ФПУ, и, как следствие, происходит желаемое изменение мощности, передаваемое по этой линии электропередачи, вне зависимости от параметров шунтирующих связей.One of the most promising power grid technologies is the use of controlled AC power transmission systems, in the English transcription of FACTS. The essence of this technology lies in the fact that the electrical network is transformed from a passive device for the transport of electricity into a device that actively participates in the control of the operating modes of electrical networks, becoming an intelligent network. One of the known applied elements related to FACTS equipment is a phase-shifting transformer (FPT); in the technical literature, the name “phase-shifting transformer” (PSR), phase-shifting device (FPU) is also used. This is a device that allows for deliberate transverse voltage regulation in a closed electrical circuit, as a result of which the angle between the voltage vectors at the ends of the power transmission, in which the PDU is connected, changes, and, as a consequence, the desired change in power transmitted through this power line occurs, regardless of parameters of shunting connections.

Известен опыт установки первого в СНГ (на границе Казахстан-Россия) ФПТ с целью регулирования межгосударственных потоков активной мощности за счет их принудительного перераспределения между параллельными линиями электропередачи 500 и 220 кВ для снижения платы за транзит. В данном ФПТ применяется механическое устройство переключения регулирующих отпаек, в настоящее время разрабатываются быстродействующие системы переключения отпаек на основе тиристоров, такие разработки ведутся в том числе и в России [1].The experience of installing the first FPT in the CIS (on the Kazakhstan-Russia border) with the aim of regulating interstate flows of active power due to their forced redistribution between parallel transmission lines of 500 and 220 kV to reduce transit fees is known. In this FPT, a mechanical device for switching regulating taps is used, at present, high-speed systems for switching taps based on thyristors are being developed, such developments are being carried out, including in Russia [1].

Однако такая система управления требует получения быстрого ответа в виде численного значения угла регулирования ФПТ на изменяющийся во времени режим работы электроэнергетической системы, иначе обесценивается преимущество тиристорной системы управления [1]. Диспетчер, выбирая настройки ФПТ (угол регулирования), должен оценивать текущий режим и принимать решения по улучшению его показателей, например по снижению потерь активной мощности, что является нетривиальной задачей. Основная проблема - наличие большого числа возможных состояний. Каждое состояние характеризуется набором не сопоставимых между собой показателей, отражающих надежность, качество и экономичность работы. "В настоящее время данная задача решается простым перебором всех возможных настроек фазоповоротного трансформатора, построением множества эффективных оценок режимов электроэнергетической системы, например, с помощью графического представления множества эффективных оценок дается анализ электрических режимов и рекомендуется область оптимальных настроек фазоповоротного трансформатора" [2]. Однако метод перебора трудоемок, а рекомендуемая область оптимальных настроек ФПТ не может учитывать все возможные режимы электроэнергетической системы, а также изменения, которые могут произойти в топологии электрической сети (включение и отключение линий), введение в работу новых линий и т.д. Изменения в топологии сети влияют на перетоки мощности и, как следствие, на угол регулирования ФПТ.However, such a control system requires a quick response in the form of a numerical value of the FCT control angle to the time-varying operating mode of the electric power system, otherwise the advantage of the thyristor control system is devalued [1]. The dispatcher, choosing the settings of the FPT (control angle), must evaluate the current mode and make decisions to improve its performance, for example, to reduce active power losses, which is a non-trivial task. The main problem is the presence of a large number of possible states. Each state is characterized by a set of incomparable indicators that reflect the reliability, quality and efficiency of work. "At present, this problem is solved by a simple enumeration of all possible settings of a phase-shifting transformer, constructing a set of effective estimates of the modes of an electric power system, for example, using a graphical representation of a set of effective estimates, an analysis of electrical modes is given and the area of optimal settings for a phase-shifting transformer is recommended" [2]. However, the enumeration method is laborious, and the recommended area of optimal FPT settings cannot take into account all possible modes of the electric power system, as well as changes that can occur in the topology of the electric network (switching on and off lines), putting new lines into operation, etc. Changes in the network topology affect the power flows and, as a consequence, the control angle of the FPT.

Для установленного ФПТ в одной из ветвей контура возникает задача определения оптимального угла регулирования ФПТ по критерию минимальных потерь активной мощности.For the installed PDT in one of the branches of the loop, the problem arises of determining the optimal angle of PDT regulation by the criterion of minimum active power losses.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в определении угла регулирования ФПТ по текущим параметрам установившегося режима и по параметрам существующей топологии электрической сети для оптимального перераспределения потоков активной мощности в контуре электрической сети. Технический эффект - снижение суммарных потерь активной мощности.The technical problem solved by the proposed invention consists in determining the angle of control of the FPT according to the current parameters of the steady state and according to the parameters of the existing topology of the electrical network for optimal redistribution of active power flows in the circuit of the electrical network. The technical effect is to reduce the total losses of active power.

Поставленная задача в части способа принудительного распределения активной мощности в контуре электрической сети высокого напряжения заключается в том, что измеряют параметры текущего режима: модули U и фазы векторов напряжения узлов схемы

Figure 00000001
, берут рассчитанные параметры схемы электрической сети высокого напряжения: комплексные проводимости линий yij, где индексы i и j обозначают начало и конец ветви соответственно, а угол регулирования по критерию минимальных потерь активной мощности определяют из аналитического выражения для угла регулирования ФПТThe problem posed in terms of the method of forced distribution of active power in the circuit of a high voltage electrical network is that the parameters of the current mode are measured: modules U and phases of voltage vectors of circuit nodes
Figure 00000001
, the calculated parameters of the high-voltage electrical network are taken: the complex conductivity of the lines y ij , where the indices i and j denote the beginning and end of the branch, respectively, and the control angle according to the criterion of minimum active power losses is determined from the analytical expression for the FCT control angle

Figure 00000002
Figure 00000002

где i≠j, ij≠mk, m≠k, обозначения начало и конца ветвей, mkф-обозначение ветви содержащей ФПТ;where i ≠ j, ij ≠ mk, m ≠ k, designations of the beginning and end of branches, mkф-designation of the branch containing the FPT;

Um, Uk - модули напряжений узлов;U m , U k - modules of node voltages;

Figure 00000003
- начальный угол сдвига между векторами напряжения начала и кон ветви;
Figure 00000003
- the initial shear angle between the voltage vectors of the beginning and end of the branch;

Δδij - приращение угла сдвига δij под действием ФПТ;Δδ ij - increment of the shear angle δ ij under the action of the PDT;

yij - проводимость ветви;y ij - branch conductivity;

Figure 00000004
Figure 00000004

ymkф, αmkф - индекс "ф" показывает учет комплексного сопротивления ФПТ, установленного в этой ветви.y mkf , α mkf - the index "f" shows taking into account the complex resistance of the PPT installed in this branch.

Поставленная задача в части устройства решается тем, что в известном устройстве, содержащем две или более параллельные линии, с установленными на них измерительными приборами, в одной из параллельных ветвей расположен трансформатор ФПТ, дополнительно снабженный вычислительным блоком, входы которого соединены с концами параллельных линий, а выход подключен к блоку переключения ступеней трансформатора.The problem posed in terms of the device is solved by the fact that in a known device containing two or more parallel lines with measuring devices installed on them, in one of the parallel branches there is a FPT transformer, additionally equipped with a computing unit, the inputs of which are connected to the ends of the parallel lines, and the output is connected to the transformer step switching unit.

На рисунке показаны две параллельные линии с комплексным сопротивлением Z=R1+jX1 и ветвь Z=R2+jX2 в которую включен ФПТ с исполнительным механизмом переключения регулирующих отпаек 1, вход которого подключен к блоку вычисления угла регулирования 2, вход которого подключен к стандартному операционно-измерительному комплексу (ОИК), существующему в данной электрической сети. ОИК - стандартный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для хранения справочной информации, краткосрочного планирования режимов энергетической системы (единой, объединенной, региональной), получения данных о текущем режиме, обработки, архивирования поступающей информации, выдачи оперативному и диспетчерскому персоналу справочной информации, всех изменений режима, состояния оборудования и аварийно-предупредительных сообщений в темпе поступления информации, а также ретроспективно.The figure shows two parallel lines with a complex resistance Z = R 1 + jX 1 and a branch Z = R 2 + jX 2 , which includes a PDT with an actuator for switching regulating taps 1, the input of which is connected to the control angle calculation unit 2, the input of which is connected to the standard operating and measuring complex (OIC) existing in this electrical network. OIC is a standard software and hardware complex designed for storing reference information, short-term planning of power system modes (unified, integrated, regional), obtaining data on the current mode, processing, archiving incoming information, issuing reference information to operational and dispatch personnel, all mode changes , the state of equipment and emergency warning messages at the rate of receipt of information, as well as retrospectively.

На рисунке приняты следующие обозначения: Рвх и Рвых - входная и выходная активная мощность;

Figure 00000005
- активная мощность начала и конца ветви; R, X - активное и реактивное сопротивление ветвей схемы; U1, U2 - модули напряжений узлов схемы; θ - угол регулирования ФПТ.The following designations are adopted in the figure: P in and P out - input and output active power;
Figure 00000005
- active power of the beginning and end of the branch; R, X - active and reactive resistance of the circuit branches; U 1 , U 2 - voltage modules of circuit nodes; θ is the angle of adjustment of the FPT.

Устройство работает следующим образом: в качестве исходных (начальных) данных для расчета угла регулирования ФПТ используют параметры существующего установившегося режима электрической сети на начальный момент расчета (до регулирования). Это параметры режима: модули напряжение в узлах и их фазовые углы, замеренные с помощью датчиков ОИК. А также параметры схемы: комплексные сопротивления и проводимости ветвей, комплексное сопротивление ФПТ. Далее эти значения поступают в вычислительный блок, в котором с помощью разработанного алгоритма вычисляется необходимое значение угла регулирования и передается на исполнительный механизм переключения отпаек обмотки регулирования (быстродействующий тиристорный или механический - диспетчеру) для установления необходимого угла регулирования ФПТ, который осуществляет сдвиг фаз между векторами напряжения начала (индекс i) и конца ветви (индекс j), где установлен ФПТ, тем самым изменяя потоки активной мощности для получения необходимого эффекта.The device works as follows: the parameters of the existing steady-state mode of the electric network at the initial moment of calculation (before regulation) are used as the initial (initial) data for calculating the angle of adjustment of the FPT. These are mode parameters: modules, voltage at nodes and their phase angles, measured using OIC sensors. As well as the parameters of the circuit: complex resistances and conductances of the branches, complex resistance of the FPT. Further, these values are sent to the computing unit, in which, using the developed algorithm, the required value of the regulation angle is calculated and transmitted to the actuator for switching the taps of the regulation winding (high-speed thyristor or mechanical - to the dispatcher) to establish the required FPT regulation angle, which carries out the phase shift between the voltage vectors the beginning (index i) and the end of the branch (index j), where the PDT is installed, thereby changing the active power fluxes to obtain the desired effect.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫLIST OF REFERENCES

1. Евдокунин А.Г., Николаев Р.Н., Искаков А.К., Оспанов Б.К., Утегулов Н.И. Фазоповоротный трансформатор впервые в СНГ применен в Казахстане / Г.А. Евдокунин // Новости электротехники. - 2008. - №6. - с. 12-16.1. Evdokunin A.G., Nikolaev R.N., Iskakov A.K., Ospanov B.K., Utegulov N.I. For the first time in the CIS, a phase-shifting transformer was used in Kazakhstan / G.A. Evdokunin // Electrical Engineering News. - 2008. - No. 6. - from. 12-16.

2. Оптимизация режимов работы энергосистемы с помощью фазоповоротного трансформатора на подстанции 500 кВ / М.В. Одинцов, Д.А. Акимов, Н.В. Коровкин, О.В. Фролов // Электротехника. - 2014. - №3. - с. 139-145.2. Optimization of power system operating modes using a phase-shifting transformer at a 500 kV substation / M.V. Odintsov, D.A. Akimov, N.V. Korovkin, O. V. Frolov // Electrical Engineering. - 2014. - No. 3. - from. 139-145.

Claims (10)

1. Способ распределения активной мощности в контуре электрической сети высокого напряжения углом регулирования фазоповоротного трансформатора, расположенного в одной из параллельных ветвей сети, заключающийся в определении следующих параметров режима: модули и фазы векторов напряжения узлов схемы путем измерения; параметров схемы - комплексные проводимости линий путем расчета; и последующем расчете оптимального угла регулирования
Figure 00000006
ФТП по критерию минимальных потерь активной мощности согласно следующему аналитическому выражению1. A method of distributing active power in a high voltage electrical network circuit by the angle of regulation of a phase-shifting transformer located in one of the parallel branches of the network, which consists in determining the following mode parameters: modules and phases of voltage vectors of circuit nodes by measuring; circuit parameters - complex line conductivity by calculation; and the subsequent calculation of the optimal control angle
Figure 00000006
FTP according to the criterion of minimum active power losses according to the following analytical expression
Figure 00000007
Figure 00000007
 где i≠j, ij≠mk, m≠k - обозначения начала и конца ветвей, mkф - обозначение ветви, содержащей ФПТ;where i ≠ j, ij ≠ mk, m ≠ k - designations of the beginning and end of branches, mkф - designation of a branch containing an FPT; Um, Uk - модули напряжений узлов;U m , U k - modules of node voltages;
Figure 00000008
- начальный угол сдвига между векторами напряжения начала и конца ветви;
Figure 00000008
- the initial shear angle between the stress vectors of the beginning and end of the branch; Δδjj - приращение угла сдвига δij под действием ФПТ;Δδ jj - increment of the shear angle δ ij under the action of the PDT; yij - проводимость ветви;y ij - branch conductivity;
Figure 00000009
Figure 00000009
 ymkф, αmkф - индекс "ф" показывает учет комплексного сопротивления ФПТ, установленного в этой ветви.y mkf , α mkf - the index "f" shows taking into account the complex resistance of the PPT installed in this branch. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее две или более параллельные линии, оперативно-измерительный комплекс, содержащий измерительные приборы, фазоповоротный трансформатор, расположенный в одной из ветвей, отличающееся тем, что оно снабжено вычислительным блоком, входы которого соединены с началами и концами линий через оперативно-измерительный комплекс, а выходы которого соединены с исполнительным механизмом переключения регулирующих отпаек фазоповоротного трансформатора.2. A device for implementing the method according to claim 1, containing two or more parallel lines, an operational-measuring complex containing measuring instruments, a phase-shifting transformer located in one of the branches, characterized in that it is equipped with a computing unit, the inputs of which are connected to the beginnings and the ends of the lines through the operational-measuring complex, and the outputs of which are connected to the actuator for switching the regulating taps of the phase-shifting transformer.
RU2019127856A 2019-09-04 2019-09-04 Method of distributing active power in circuit of high-voltage electrical network by angle of adjustment of phase-change transformer based on parameters of current mode RU2727708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127856A RU2727708C1 (en) 2019-09-04 2019-09-04 Method of distributing active power in circuit of high-voltage electrical network by angle of adjustment of phase-change transformer based on parameters of current mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127856A RU2727708C1 (en) 2019-09-04 2019-09-04 Method of distributing active power in circuit of high-voltage electrical network by angle of adjustment of phase-change transformer based on parameters of current mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727708C1 true RU2727708C1 (en) 2020-07-23

Family

ID=71741443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127856A RU2727708C1 (en) 2019-09-04 2019-09-04 Method of distributing active power in circuit of high-voltage electrical network by angle of adjustment of phase-change transformer based on parameters of current mode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2727708C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1436181A1 (en) * 1986-11-20 1988-11-07 Сибирский научно-исследовательский институт энергетики Method of distributing active power flows in closed non-homogeneous electric network
SU1686594A1 (en) * 1988-12-14 1991-10-23 Р.С.Цгоев Device for connection of two power systems
RU2035107C1 (en) * 1992-01-22 1995-05-10 Игорь Анатольевич Козурман Power supply system
US6486569B2 (en) * 1998-12-04 2002-11-26 Hydro-Quebec Power flow management in an electric power grid
RU39232U1 (en) * 2004-05-06 2004-07-20 Савелкова Елена Валентиновна DEVICE FOR STABILIZATION OF CURRENT POWER CONVERTER SUBSTATION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1436181A1 (en) * 1986-11-20 1988-11-07 Сибирский научно-исследовательский институт энергетики Method of distributing active power flows in closed non-homogeneous electric network
SU1686594A1 (en) * 1988-12-14 1991-10-23 Р.С.Цгоев Device for connection of two power systems
RU2035107C1 (en) * 1992-01-22 1995-05-10 Игорь Анатольевич Козурман Power supply system
US6486569B2 (en) * 1998-12-04 2002-11-26 Hydro-Quebec Power flow management in an electric power grid
RU39232U1 (en) * 2004-05-06 2004-07-20 Савелкова Елена Валентиновна DEVICE FOR STABILIZATION OF CURRENT POWER CONVERTER SUBSTATION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zarrabian et al. Reinforcement learning approach for congestion management and cascading failure prevention with experimental application
Thiébaux et al. Planning with MIP for supply restoration in power distribution systems
JP2012010567A (en) Power system monitoring control apparatus
CN110221183A (en) Distribution Network Failure method for early warning and system towards non-power distribution automation overlay area
EP3267544B1 (en) Direct current power transmission grid
RU2727708C1 (en) Method of distributing active power in circuit of high-voltage electrical network by angle of adjustment of phase-change transformer based on parameters of current mode
Sosnina et al. Active-adaptive control system of the thyristor voltage regulator
KR101926308B1 (en) Distribution automation system having dispersion generation
Dalhues et al. Analysis of real-time coordination of distributed power flow controllers using software-defined networking communication
Fyodorova et al. The SCADA System Digital Infrastructure Implementation in Distribution Networks
Babaeinejadsarookolaee et al. Transmission congestion management via reactive power loss minimization and node-breaker topology control
Marques et al. Service restoration in large-scale distribution systems considering three levels of priority customers
Li et al. Real-time contingency analysis with corrective transmission switching-Part I: methodology
JP6352861B2 (en) Power facility variable calculation apparatus and method
Hosseinzadeh et al. A new technique in distribution network reconfiguration for loss reduction and optimum operation
Wang et al. A framework for special protection system modeling for dynamic security assessment of power systems
Tian et al. Transmission switching considering short-circuit current limitations
Guo et al. Transmission switching to relieve voltage violations in low load period
Kramer Models poised to boost grid efficiency
Mokhov et al. On the Task of Multi-objective Dynamic Optimization Power Losses
RU2812195C1 (en) Method for intelligent load control in isolated power systems in emergency modes and device for its implementation
Ivanković et al. Transmission system phase angle footprint based on synchrophasor measurements
Wang Advanced special protection system modeling for on-line applications
KR102657277B1 (en) Apparatus and method for derivating new expansion optimization of superconducting cable
Sun WAMS-based controlled system separation to mitigate cascading failures in smart grid