В сети завышенное напряжение: Высокое напряжение и перепады в сети? Защити права потребителя!

Как правильно выбрать стабилизатор напряжения для дома

Состояние линий передачи электрической энергии, оставшихся с советских времён, довольно ветхое. Их замена и реконструкция производятся низкими темпами. Многие потребители, особенно в удалённых районах, жалуются на низкое напряжение в сети. Иногда при определённых неисправностях трансформаторной подстанции или обрыва нулевого провода в домах может появиться завышенное напряжение.

Ещё одним негативным явлением электроснабжения являются импульсные скачки или периодические изменения напряжения.

Некачественное снабжение обычно вызывает сбои и отказы бытовых приборов и устройств у потребителя. При наличии автоматического управления и защиты бытовая техника и устройства будут отключаться. При этом возможны сбои программы и потеря информации. Не оснащённое защитой оборудование при таких ситуациях часто приходит в непригодность. В некоторых случаях происходит возгорание бытовых приборов и устройств с последующим пожаром.

Доказать вину снабжающей организации и получить с них соответствующую компенсацию довольно сложно.

Устранить такие проблемы можно, установив стабилизатор напряжения необходимой мощности для всего оборудования или наиболее важных устройств.

Функциональные схемы различных устройств, поддерживающих напряжение на заданном уровне, особых различий не имеют. Во всех стабилизаторах имеется схема, контролирующая напряжение на выходе и сравнивающая его с заданным номиналом. В зависимости от разницы напряжений схемы формируют управляющий сигнал для исполнительных устройств. Тип сигнала зависит от вида используемого исполнительного устройства. Исполнительное устройство соответственно выполняет полученную команду изменяет напряжение на выходе устройства в нужную сторону.

Устройства с сервоприводом

Стабилизаторы, оснащённые в качестве исполнительного устройства небольшим электродвигателем со схемой кинематики, называют устройствами с сервоприводом. При поступлении команды двигатель начинает вращаться в необходимую сторону и перемещать ползунок по виткам обмотки трансформатора, изменяя соответственно напряжение. Надёжность и быстродействие таких устройств невелики из-за использования кинематики, что компенсируется их низкой стоимостью. Оптимальная ситуация для применения — стабильно низкое напряжение сети с небольшими колебаниями без резких скачков.

Устройства с релейной регулировкой

Этот тип стабилизаторов можно назвать промежуточным между устройствами с сервоприводом и приборами с электронной регулировкой. В зависимости от разницы напряжений схема контроля выдаёт сигнал на определённое реле силового блока. Реле, в свою очередь, подключает определённое количество витков обмотки трансформатора, изменяя напряжение на выходе устройства. Релейные стабилизаторы более надёжны, стоимость также невелика. К недостаткам можно отнести ограниченный срок службы и ступенчатую регулировку напряжения. Срок службы в основном зависит от качества используемых реле.

Стабилизаторы с электронной схемой регулирования

Электронные устройства имеют самую высокую надёжность и быстродействие из всех видов стабилизаторов. Многие из них оснащены автоматическими защитами от различных аварийных ситуаций.

Работа устройств абсолютно бесшумна. Стоимость стабилизаторов с электронной схемой регулирования почти вдвое выше устройств с сервоприводом и релейной регулировкой.

Как выбрать необходимое устройство

Основным параметром всех устройств является их максимально допустимая мощность. Для определения параметров стабилизатора нужно суммировать мощность всех устройств, которые будут к нему подключены. Номиналы можно узнать из документации или посмотреть на табличках, закреплённых на оборудовании. Если в доме есть холодильники, стиральные машины, кондиционеры и другое оборудование с электроприводом, нужно учесть пусковой ток этих устройств, и выбрать стабилизатор с запасом по мощности.

Подключать стабилизатор можно по разным схемам. Если позволяет мощность устройства, можно подключить сразу после счётчика. В этом случае все линии дома будут иметь стабильное напряжение. При недостаточной мощности к устройству можно подключить отдельные, наиболее значимые для жизнедеятельности устройства.

Для оптимального решения желательно предварительно проконсультироваться у специалистов.

Самое время подумать о байпасе

Наличие дополнительных функций, которые производитель закладывает в оборудование с одной стороны делают его сложнее, а с другой открывают возможности для более комфортной работы. Стабилизаторы напряжения относятся к той технике, которая является защитной и наличие дополнительных режимов работы не всегда является понятными для неподготовленного пользователя.

Когда нужен байпас?

Транзитная передача электроэнергии от линии к нагрузке необходима для случая, когда нет необходимости в стабилизации напряжения или нет возможности запустить стабилизатор из-за того, что параметры питающей сети не соответствуют его рабочим допускам. Также он является некоторой альтернативой резервной подачи питания к технике, если произошла какая-то аварийная ситуация с регулятором напряжения. В этом случае даже при невозможности выполнять свою основную функцию стабилизатор будет пропускать напряжение из линии через себя транзитом.

Какие бывают типы байпаса?

В зависимости от исполнения и комплектации стабилизатор может быть оснащен или электронным, или механическим байпасом. Как один, так и другой тип выполняют одну и ту же функцию – питание нагрузки в обход стабилизатора, но реализовано это по-разному. При электронном задействованы контакты реле, контроллер, сетевой анализатор – весь этот набор делает возможным работу в режиме реле напряжения, при котором даже опасное заниженное или завышенное напряжение все-равно будет отсечено в это режиме.

Механический транзит отличается тем, что для перехода в этот режим используются контакты рубильника или автомата. При этом никакого контроля за входящим напряжением со стороны электроники не производится и если в сети вдруг появится опасный вольтаж, то он напрямую попадет в нагрузку. Поэтому при использовании данного типа байпаса не рекомендуется оставлять технику без присмотра, особенно если есть вероятность аномалий с напряжением в сети.

Как правильно включить байпас?

Большинство однофазных и трехфазных моделей стабилизаторов ВОЛЬТ имеют электронный байпас, для перехода в который нужно произвести ряд действий. В ВОЛЬТ ГИБРИД нужно выключить, снова включить автомат и тут же выбрать режим работы, а в остальных моделях – транзит выбирается при выключенном автомате, а запускается при включенном.

Механический байпас доступен в трехфазных моделях ВОЛЬТ ГЕРЦ, перейти в который можно переводом автомата из одного положения в другое. Стоит отметить, что для защиты стабилизатора от перевода из одного режима в другой в процессе работы предусмотрен замок, который не дает переключиться под нагрузкой без ее предварительного обесточивания.

Какую нагрузку можно запустить через байпас?

Очень часто для того, чтобы продлить срок службы стабилизатора, потребители включают нагрузку с высокими пусковыми токами (сварку, двигатели, насосы) через байпас. Однако это имеет какой-то смысл, если используется механический байпас, т. к. нагрузка идет через автомат, который при перегрузке просто выключится. При электронном байпасе все-таки есть вероятность того, что большие пусковые токи данного оборудования могут вывести из строя контакты реле. Поэтому в этом режиме наиболее целесообразно работать со стандартной бытовой нагрузкой и только в случае крайней необходимости.

Регулирование перенапряжения в распределительных сетях путем скоординированной работы фотоэлектрических инверторов и программы управления спросом

Введение

с чистой энергией. Стоимость производства фотоэлектрической электроэнергии значительно снизилась, и фотоэлектрические установки нашли широкое применение (Wongsaichua et al., 2004). Однако высокий коэффициент проникновения фотоэлектрических систем приводит к серьезным проблемам с качеством электроэнергии (например, к перенапряжению) (Yang et al., 2020).

В энергосистемах с высоким проникновением фотоэлектрических модулей фотоэлектрические генераторы могут вызвать протекание обратного тока в линиях сети, и тогда может появиться узловое перенапряжение. Исследователи использовали два общих метода, а именно ограничение активной мощности (APC) и управление реактивной мощностью фотоэлектрических инверторов, чтобы смягчить проблему перенапряжения. Применение методов APC (которые снижают выработку солнечной энергии) и потребление реактивной мощности инверторами может снизить узловые напряжения до допустимых диапазонов. Было предпринято много значительных усилий для решения проблемы перенапряжения, возникающей в результате подачи высокой активной мощности из возобновляемых источников (Yeh et al., 2012; Kryonidis et al., 2016; Molina-García et al., 2016; Li et al. , 2017 г.; Чиосия и др., 2018 г.; Сингхал и др., 2018 г.; Куро и др., 2019 г.; Фатама и др., 2020 г.; Джозеф и др., 2020). Исследование (Singhal et al., 2018) было сосредоточено на внедрении адаптивной системы управления напряжением/варом для фотоэлектрических инверторов для устранения установившегося отклонения напряжения и улучшения реакции системы на внешние неисправности. В работе (Ciocia et al. , 2018) были рекомендованы и отработаны три различных подхода к использованию устройств управления напряжением и применению статического регулятора напряжения (SVC) вместо устройства РПН (РПН). Авторы (Kryonidis et al., 2016) предложили стратегию децентрализованного управления для минимизации потерь мощности и обеспечения быстрого отклика при регулировании напряжения. Исследователи пытались получить доход от участия фотоэлектрических инверторов на рынке вспомогательных услуг (Karbouj et al., 2020). Трехуровневая система управления, состоящая из контуров управления мощностью, напряжением и током, была рекомендована (Molina-García et al., 2016) для фотоэлектрических инверторов для преодоления проблем перенапряжения и проблем конвергенции потока мощности. Кроме того, были представлены модифицированная кривая напряжения-реактивной мощности и процедура потока мощности, чтобы избежать трудоемких вычислений для определения напряжения узлов и тока линий. (Joseph et al., 2020) также обсуждалось использование трансформатора с возможностью переключения ответвлений, переключаемых конденсаторных батарей и блоков распределенной генерации для улучшения качества напряжения. Однако этот метод сократит срок службы трансформатора и потребует дорогостоящих переключаемых конденсаторов. Проблемы с перенапряжением и пониженным напряжением ожидаются в энергосистемах с высоким проникновением PV в облачных условиях. Поэтому (Li et al., 2017) были предложены решения для смягчения этих проблем путем регулирования значений активной и реактивной мощности фотоэлектрических инверторов. Условия несбалансированного напряжения в сети можно смягчить за счет скоординированной работы распределенных инверторов и других устройств контроля качества электроэнергии для улучшения условий небаланса напряжения (Peng et al., 2020).

Тщательный анализ литературы показывает, что методы APC и управление реактивной мощностью фотоэлектрических инверторов широко используются для решения проблемы перенапряжения в различных условиях. Однако использование этих методов уменьшит свободу управления напряжением. Кроме того, они вызовут другие технические проблемы с фотоэлектрическими инверторами и лягут дополнительным экономическим бременем на владельцев. Ввод/поглощение реактивной мощности фотоэлектрическими инверторами увеличивает требуемую мощность вольт-ампер (ВА) инверторов. Следовательно, размеры инверторов будут увеличены, потребуются усовершенствованные системы охлаждения, а инвестиционные затраты возрастут. Кроме того, подача реактивной мощности через инверторы может потенциально сократить срок их службы из-за предполагаемых токовых нагрузок (Anurag et al., 2015). Использование методов APC приведет к утечке солнечной энергии и уменьшит финансовые выгоды. Кроме того, сетевые операторы должны уплатить штраф владельцам фотоэлектрических установок за их вклад в регулирование напряжения. Следовательно, важно уменьшить вклад фотоэлектрического инвертора, чтобы улучшить качество напряжения.

В этом исследовании предлагается новая методика, учитывающая программу аварийного восстановления для решения обсуждаемых проблем. Основным вкладом этого письма является предложение одновременного и скоординированного использования программ аварийного восстановления и регулирования реактивной/активной мощности фотоэлектрических инверторов для улучшения качества напряжения в сети. Тем не менее, исследователи использовали методы DR (Aghae et al., 2016; Dong et al., 2017; Yao et al., 2019; Antonopoulos et al., 2020; Barik and Das, 2020; Li et al., 2020; Xie et al., 2020) для решения различных задач, таких как стабильность напряжения, кратковременная стабильность напряжения и качество напряжения в долгосрочной/краткосрочной перспективе. Все указанные работы были выполнены без учета вклада распределенных генераторов (ДГ) и фотоэлектрических установок в поддержку напряжения. Кроме того, электромобили (EV) считаются дополнительными инструментами для улучшения качества напряжения (Prabawa and Choi, 2021; Dutta et al., 2021; Pournazarian et al., 2019).). Тем не менее, электромобили в основном могут быстро устранять динамические отклонения напряжения, в то время как операторы коммунальных служб предпочитают применять долгосрочную стратегию контроля напряжения. В литературе еще не изучался потенциал DR для уменьшения вклада фотоэлектрической системы в регулирование напряжения. Чтобы быть более точным, цель состоит в том, чтобы преодолеть проблемы перенапряжения распределительных сетей, предложив скоординированную работу DR нагрузок и APC и регулирование реактивной мощности фотоэлектрических ферм. Эффективная работа предложенной методологии исследуется в распределенной сети шины IEEE 33.

Предлагаемая стратегия представлена ​​в разделе 2. Критерии, функции приспособленности и тематическое исследование с его характеристиками представлены в разделе 3. Для оценки предлагаемой стратегии проводится моделирование, и его результаты обсуждаются в разделе 4. Наконец, Раздел 5 посвящен подчеркиванию основного вывода.

Предлагаемая стратегия

Этапы построения предлагаемой методологии показаны на рисунке 1. На рисунке 1A проблема перенапряжения очевидна около полудня из-за высокой выработки фотоэлектрической энергии. Как следствие, к инверторам фотоэлектрической фермы было применено ограничение реальной мощности, а для смягчения проблемы перенапряжения была применена компенсация реактивной мощности, см. Рисунок 1B. Различные методы управления реактивной мощностью также могут применяться к фотоэлектрическим инверторам в условиях перенапряжения, например, регулировка реактивной мощности с учетом IEEE 1547–2018. Был применен относительно высокий уровень APC, и фотоэлектрические инверторы отрегулировали выработку реактивной мощности, чтобы смягчить проблему перенапряжения.

РИСУНОК 1 . Шаги вывода предлагаемой методики: (A) Без поддержки напряжения фотоэлектрическими инверторами и без реализации программы DR, (B) стандартная поддержка напряжения фотоэлектрическими инверторами и без реализации программы DR и (C) предлагаемая стратегия для скоординированной работы фотоэлектрических инверторов и программы аварийного восстановления.

Основные проблемы, связанные с вкладом фотоэлектрических инверторов в управление напряжением без использования подходящей программы аварийного восстановления, можно сделать вывод из рисунка 1B. Подробнее:

• Увеличение выработки реактивной мощности инверторами приведет к увеличению требуемой мощности ВА для фотоэлектрических инверторов, что приведет к увеличению инвестиционных затрат.

• Ограниченная активная мощность, обозначенная P1, очень значительна; использование методов APC приведет к значительным финансовым потерям.

В предлагаемом методе перенос нагрузки с пиковых периодов на периоды, когда фотоэлектрическая ферма подает в сеть большую мощность (в нашем случае: около полудня), был бы эффективным подходом. Предполагается, что потребители позволяют сетевому оператору смещать определенный процент своего энергопотребления с пиковых периодов на непиковые периоды с помощью программ аварийного восстановления. Таким образом, на Рисунке 1C показан профиль напряжения сети с использованием скоординированной работы фотоэлектрических инверторов и программ аварийного восстановления, в которых проблема перенапряжения устранена. Для реализации программы DR выбран метод переключения нагрузки (LSH). В результате уровни ограничения активной мощности и выработки реактивной мощности фотоэлектрических инверторов снижаются. Другим преимуществом было бы уменьшение проблемы с пониженным напряжением в часы пик, что выделено на рисунке 1C.

Учитывая вышеизложенное, поддержка реактивной мощности инверторами по-прежнему необходима в электрических сетях, но ее уровень может быть значительно снижен. В этом контексте в программном обеспечении управления инверторами PV должен быть реализован контур регулирования для регулирования его реактивной мощности (Q) в зависимости от состояния сети [уровень напряжения (V)]. IEEE Std. 1547 определил требуемую функцию Q-V для фотоэлектрических инверторов, см. рис. 1B.

В этой части обсуждается концепция аварийного восстановления. В настоящее время поведение нагрузок можно прогнозировать с высокой точностью. В программах аварийного восстановления клиенты вносят свой вклад добровольно, на основе контракта и в обязательном порядке в некоторых чрезвычайных ситуациях в схемах энергопотребления. Таким образом, непредсказуемость и неконтролируемость с точки зрения пользователей не вызывают особого беспокойства. Рисунок 2 ясно показывает концепцию DR, а уравнения 1–3 пытаются выразить эту концепцию. Предполагается, что потребители позволяют сетевому оператору переносить определенный процент их энергопотребления с пиковых периодов на непиковые периоды. Итоговая нагрузка в каждый момент времени после участия в программах DR может быть больше или меньше базовой нагрузки. Фигура 2; Уравнения 1–3, Load(tp) и Load(ti) показывают конечную нагрузку в пиковое и непиковое время соответственно. Loadb(ti) и Loadb(tp) — базовая нагрузка в непиковое и пиковое время соответственно. Idr (tp) указывает на смещение нагрузки с пикового времени на другое непиковое время. С другой стороны, коэффициент Idr (ti) показывает уровень участия потребителей в поглощении Idr (tp) на уровне 9.0039 i непиковое время. Значения нагрузки после запуска программы DR в пиковое и непиковое время могут быть получены через 2) и 3).

{αp=Idr(tp)Loadb(tp)p∈tpeakαik=Idr(ti)Loadb(ti)i∈tnon−peak(1)

Load(tp)=(1+αp)×Loadb(tp) (2)

Нагрузка(ti)=(1+αi)×Нагрузкаb(ti)(3)

РИСУНОК 2 . Концепция методики LSH.

Внедрение предлагаемой стратегии

Цель этого раздела – прояснить процесс реализации предлагаемой стратегии. Как обсуждалось в этом документе, вклад фотоэлектрических блоков в регулирование напряжения означает, что владельцы фотоэлектрических ферм потеряют часть дохода из-за применения метода APC, который должен быть компенсирован владельцем сети. С другой стороны, владелец сети должен платить владельцам фотоэлектрических блоков за их вклад в регулирование реактивной мощности в качестве вспомогательной услуги. Для снижения указанных затрат в данном исследовании предлагается использовать программы ДР. Перенос нагрузки с часов пик на часы непиковости представляет собой программу поощрения и ведет к затратам. Однако, реализуя оптимальные графики, можно найти оптимальное решение, при котором общие штрафные расходы, отнесенные на владельца сети, будут наименьшими. В общем, для изучения эффективности предлагаемой стратегии можно рассмотреть различные функции пригодности, алгоритмы оптимизации, сценарии и профили нагрузки. Но это исследование пытается просто реализовать предложенную стратегию. В этом контексте сначала определяются три фитнес-функции.

Стоимость вклада фотоэлектрических инверторов в регулирование напряжения может быть выражена как:

RC=∑t=1t=tend|QtPV|×Cq−t(4)

AC=∑t=1t=tend| PtPV|×CP−t(5)

, где QtPV и PtPV — обмен реактивной и активной мощности фотоэлектрическим инвертором. Распределенные затраты на единицу реактивной и активной мощности для каждого временного интервала обозначаются Cq-t и CP-t соответственно. Штрафные расходы также выражены формулой (6) для учета стоимости переключения нагрузки с пикового времени на непиковое время. Предполагается, что изменение нагрузки после применения программы ДР составляет ∆P (t). Таким образом, распределенная стоимость штрафа может быть получена как

CDR=∑y=1t=tendΔP(t)×CPL−t(6)

где CPL-h — дневная цена электроэнергии, определяемая владельцем распределительной сети для каждого временного интервала. На этом этапе указывается задача многокритериальной оптимизации. Одним из методов упрощения многоцелевых задач является объединение всех целей в одно выражение путем присвоения каждой цели определенного весового коэффициента:

FT=ω1RC+ω2AC+ω3CDR(7)

я -я фитнес-функция Следует отметить, что в отношении целей и приоритетов оператора могут быть определены определенные весовые коэффициенты для реализации требований к качеству электроэнергии и одновременного максимизации прибыли оператора.

Практический пример

Шина IEEE 33 в качестве тестовой платформы выбрана для оценки предлагаемого метода. Эта система представляет собой распределительную сеть среднего напряжения (MV) и подходящую сеть для крупных фотоэлектрических ферм, подключенных к сети. Он имеет радиальную форму, чтобы усилить эффект высокой проникающей способности PV. Однолинейная диаграмма тематического исследования проиллюстрирована на рисунке 3. Поскольку во всем мире были разработаны фотоэлектрические установки мощностью МВт и ГВт, подключенные к сети (Trindade et al., 2016), предполагается, что крупные Масштабная фотоэлектрическая ферма подключена к предлагаемой сети. В частности, фотоэлектрическая ферма подключена к шине № 18, чтобы подчеркнуть влияние фотоэлектрической фермы на явление перенапряжения. Для упрощения анализа все параметры выражаются в формате «на единицу» (о.е.) для исследований потока нагрузки, типы нагрузки — P-Q, а фотоэлектрическая ферма моделируется как нагрузка с возможностью подачи и поглощения реактивной мощности.

РИСУНОК 3 . Однолинейная схема распределительной сети шины IEEE 33.

Базовая активная и реактивная мощность нагрузок приводится в литературе (Yuvaraj et al., 2021). Однако профиль нагрузки не сообщается для разных временных интервалов дня. Таким образом, к данным базовой нагрузки следует применить временной коэффициент (HBFt), чтобы создать ежедневный профиль нагрузки. Этот коэффициент будет изменяться в течение дня, см. рис. 3, для моделирования профиля нагрузки в пиковое и непиковое время. Однако также могут быть рассмотрены различные сценарии, учитывающие профили нагрузки и выработки электроэнергии. Активная (Pi,tL) и реактивная (Qi,tL) мощности i -й автобус в t -й интервал времени вычисляются как,

Pi,tL=Pi,baseL×HBFt(8)

Qi,tL=Qi,baseL×HBFt(9)

где, Pi, baseL и Qi,baseL — базовые активная и реактивная мощности.

Как показано на рис. 3, крупная фотоэлектрическая ферма подключена к сети. На Рисунке 3 также показана прогнозируемая средняя выработка электроэнергии крупной фотоэлектрической фермой на следующий день.

Результаты и обсуждение

Для оценки эффективности предложенной методологии в течение дня в программной среде MATLAB моделируется тематическое исследование и его характеристики. Метод потока мощности основан на концепции матричных линий-узлов, которая подробно обсуждается в (Sotkiewicz and Vignolo, 2006). На каждом шаге кода MATLAB вызываются данные о нагрузках и генерации, регулируется реактивная мощность, проверяется напряжение узлов и снижается выработка фотоэлектрической мощности в случае перенапряжения; этот процесс повторяется до тех пор, пока не будут выполнены требования критериев остановки.

Следует отметить, что алгоритм оптимизации, профили нагрузки и генерации, а также исследуемая тестовая система выбраны для достижения целей данной статьи. Исследователи могут рассматривать различные сценарии, учитывающие профили нагрузки и выработки электроэнергии.

Результаты моделирования представлены на рис. 4. Обратите внимание, что из-за устранения резервной шины в потоке мощности осталось 32 шины. Таким образом, n -я шина на рисунках профиля напряжения соответствует (n+1)-й шине в рассматриваемой сети. Профили активной мощности фотоэлектрических ферм в различных сценариях также показаны на рисунке 4А. Уровень АПК при применении метода ЛСГ ниже, чем при отсутствии ЛСГ. Следовательно, использование метода LSH может увеличить прибыль владельцев фотоэлектрических систем за счет продажи большего количества активной мощности. Кроме того, уменьшается вклад фотоэлектрической фермы в потребление реактивной мощности, что снижает потери мощности инвертора и, следовательно, увеличивает срок службы инвертора. Учитывая используемую поддержку Q, см. рис. 1, фотоэлектрическая установка должна потреблять реактивную мощность около полудня, чтобы уменьшить проблему перенапряжения. С другой стороны, фотоэлектрическая установка отвечает за подачу реактивной мощности в сеть для поддержания профильного напряжения в ночное время в соответствии со стандартом IEEE 1547–2018. Упомянутый вклад блока PV в поддержку Q показан на рисунке 4B.

РИСУНОК 4 . Профили выходной мощности с нагрузкой и без нагрузки методом LSH: (A) выработка активной мощности и (B) компенсация реактивной мощности, (C) изменение профиля потребления после выполнения метода LSH и (D) сравнение профиля напряжения относительно различных стратегий управления напряжением.

Изменение профиля спроса для всех сетевых шин после реализации метода LSH также показано на рисунке 4C, где наибольшее изменение спроса происходит в полдень. Кроме того, снижение спроса происходит в часы 20:00. до 12:00 для всех автобусов. Результирующий профиль напряжения показан на рисунке 4D. Значение напряжения днем ​​и на всех автобусах остается ниже 1,05 р. ты Соответственно, проблема пониженного напряжения уменьшается в часы пик.

Заключение

Предлагается новая стратегия координации регуляторов активной и реактивной мощности фотоэлектрических установок и программы реагирования на спрос. Предлагаемая стратегия смягчила проблемы, связанные с вкладом фотоэлектрических инверторов в регулирование напряжения. Эти проблемы заключаются в высоких обязательных уровнях APC, а также в увеличении стоимости и нагрузок фотоэлектрических инверторов при выработке реактивной мощности. Большой вклад фотоэлектрических блоков в управление напряжением нерентабелен и может усложнить конструкцию и управление инверторами. Предложенная стратегия решила проблему перенапряжения и упомянутые проблемы, предложив метод скоординированной работы фотоэлектрических инверторов (с учетом их обмена активной и реактивной мощностью) и программу аварийного восстановления. Три фитнес-функции были введены и интегрированы в фитнес-функцию. Программа DR координировала работу фотоэлектрической установки, чтобы одновременно минимизировать конечную функцию пригодности и решить проблему перенапряжения. Эффективность предложенной стратегии была успешно проверена на тесте сетки шины IEEE 33.

Заявление о доступности данных

Первоначальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал. Дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору.

Вклад авторов

Все перечисленные авторы внесли существенный, непосредственный и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке гранта Совместного исследовательского проекта (CRP) Назарбаев Университета (проект № 021220CRP0322).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все утверждения, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

ссылки

Агаи, Дж. , Ализаде, М.И., Абдоллахи, А., и Барани, М. (2016). Распределение ресурсов реагирования на спрос: на пути к эффективному вкладу в стабильность напряжения энергосистемы. ИЭТ Ген. Трансм. &ампер; Распредел. 10 (16), 4169–4177. doi:10.1049/iet-gtd.2016.0680

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Антонопулос И., Робу В., Куро Б., Кирли Д., Норбу С., Кипракис А. и др. (2020). Подходы искусственного интеллекта и машинного обучения к реагированию на спрос на энергию: систематический обзор. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 130, 109899. doi:10.1016/j.rser.2020.109899

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Анураг А., Ян Ю. и Блобьерг Ф. (2015). Анализ тепловых характеристик и надежности однофазных фотоэлектрических инверторов с подачей реактивной мощности вне рабочих часов подачи. IEEE J. Emerg. Сел. Верхний. Силовой электрон. 3 (4), 870–880. doi:10.1109/jestpe.2015.2428432

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барик А. К. и Дас Д.К. (2020). Скоординированное регулирование напряжения и частоты нагрузки при реагировании на спрос поддерживает изолированную гибридную микросеть на основе биовозобновляемой энергии и когенерации с квазипротивоположной оптимизацией эгоистичного стада. Междунар. Транс. электр. Энергетическая система 30 (1), e12176. doi:10.1002/2050-7038.12176

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ciocia, A., Boicea, V.A., Chicco, G., Di Leo, P., Mazza, A., Pons, E., et al. (2018). Управление напряжением в сетях низкого напряжения с использованием распределенных фотоэлектрических преобразователей и централизованных устройств. IEEE Trans. Промышленное приложение 55 (1), 225–237.

Google Scholar

Куро Б., Кумар П., Робу В., Дженкинс Д., Норбу С., Флинн Д. и др. (2019). «Декабрь. Оценка стратегий децентрализованного управления реактивной мощностью для низковольтных фотоэлектрических инверторов», 8-я Международная конференция по энергосистемам (ICPS), 2019 г. , Джайпур, Индия, 20–22 декабря 2019 г. (IEEE), 1–6.

Google Scholar

Донг Ю., Се X., Ши В., Чжоу Б. и Цзян К. (2017). Распределенное профилактическое управление на основе реакции на спрос для улучшения кратковременной стабильности напряжения. IEEE Trans. Smart Grid 9 (5), 4785–4795.

Академия Google

Датта, А., Гангули, С., и Кумар, К. (2021). Скоординированное управление напряжением/варом активных распределительных сетей с интерфейсом PV и EV на основе двухступенчатого прогнозирующего управления модели. IEEE Сист. Дж. 2021, 1–10. doi:10.1109/jsyst.2021.3110509

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Фатама А. З., Хан М. А., Курукуру В. Б., Хак А. и Блобьерг Ф. (2020). Стратегия скоординированной реактивной мощности с использованием статического синхронного компенсатора для фотоэлектрических инверторов. Междунар. Транс. электр. Энергетическая система 30 (6), е12393. doi:10.1002/2050-7038.12393

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джозеф А. , Смедли К. и Мераин С. (2020). Надежное распределение мощности с высоким проникновением МЭД с помощью автономно скоординированного управления напряжением/варом. IEEE Trans. Мощность Делив. 35 (5), 2272–2284. doi:10.1109/tpwrd.2020.2965107

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Карбуж, Х., Разер, З. Х., и Пал, Б. К. (2020). Адаптивное управление напряжением для крупномасштабной солнечной электростанции с учетом факторов реальной жизни. IEEE Trans. Поддерживать. Энергия 12 (2), 990–998.

Google Scholar

Крионидис, Г. К., Демулиас, К. С., и Папагианнис, Г. К. (2016). Алгоритм почти децентрализованного регулирования напряжения для минимизации потерь в радиальных сетях среднего напряжения с высоким проникновением РГ. IEEE Trans. Поддерживать. Энергия 7 (4), 1430–1439. doi:10.1109/tste.2016.2556009

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ли, Х., Аззуз, М.А., и Хамад, А.А. (2020). Совместное управление напряжением в распределительных сетях среднего напряжения с зарядными станциями для электромобилей и фотоэлектрическими ДГ. IEEE сист. J. 15 (2), 2989–3000.

Google Scholar

Ли Дж., Сюй З., Чжао Дж. и Ван К. (2017). Координированная модель диспетчеризации для распределительной сети с учетом рампы PV. IEEE Trans. Система питания 33 (1), 1107–1109.

Google Scholar

Молина-Гарсия А., Мастромауро Р. А., Гарсия-Санчес Т., Пульезе С., Лизерре М. и Стази С. (2016). Управление потоком реактивной мощности для поддержки напряжения фотоэлектрических инверторов в распределительных сетях низкого напряжения. IEEE Trans. Smart Grid 8 (1), 447–456.

Google Scholar

Пэн Ю., Ли Ю., Ли К.Ю., Тан Ю., Цао Ю., Вэнь М. и др. (2020). Стратегия скоординированного управления PMSG и каскадным H-Bridge STATCOM в рассредоточенной ветряной электростанции для подавления несбалансированного напряжения в сети. IEEE Trans. Поддерживать. Энергия 12 (1), 349–359.

Google Scholar

Photovoltaics, DG, and Storage, E. (2018). Стандарт IEEE для взаимодействия и взаимодействия распределенных энергетических ресурсов с интерфейсами связанных систем электроснабжения . Стандарт IEEE, 1547–2018.

Google Scholar

Пурназарян Б., Каримян П., Гарепетян Г. Б., Абеди М. и Пуресмаил Э. (2019). Интеллектуальное участие PHEV в управлении напряжением и частотой островных микросетей. Междунар. Дж. Электр. Система питания и энергии. 110, 510–522. doi:10.1016/j.ijepes.2019.03.036

CrossRef Full Text | Google Scholar

Прабава П. и Чой Д.-Х. (2021). Иерархическая схема оптимизации Volt-VAR с учетом управления напряжением интеллектуальных зарядных станций для электромобилей в условиях неопределенности. Доступ IEEE 9, 123398–123413. doi:10.1109/access.2021.3109621

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сингхал А., Аджарапу В., Фуллер Дж. и Хансен Дж. (2018). Локальное управление напряжением/варом в режиме реального времени при внешних возмущениях с высоким проникновением PV. IEEE Trans. Smart Grid 10 (4), 3849–3859.

Google Scholar

Соткевич П.М. и Виньоло Дж.М. (2006). Распределение постоянных затрат в распределительных сетях с распределенной генерацией. IEEE Trans. Система питания 21 (2), 639–652. doi:10.1109/tpwrs.2006.873112

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Триндаде, Ф. К., Феррейра, Т. С., Лопес, М. Г., и Фрейтас, В. (2016). Смягчение быстрых изменений напряжения во время облачных переходных процессов в распределительных системах с фотоэлектрическими солнечными фермами. IEEE Trans. Мощность Делив. 32 (2), 921–932. doi:10.1109/TPWRD.2016.2562922

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Вонгсайчуа В., Ли В. Дж., Орайнтара С., Кван К. и Чжан Ф. (2004). «Октябрь. Integrated High Speed ​​Intelligent Utility Tie Unit for Disbursed/возобновляемых генерирующих мощностей», в протоколе конференции IEEE Industry Applications Conference 2004, 2004. 39th Ежегодное собрание IAS, 2051–2056.3

Google Scholar

Xie, Q., Hui, H., Ding, Y., Ye, C., Lin, Z., Wang, P., et al. (2020). Использование Demand Response для регулирования напряжения в системах распределения электроэнергии с гибкими ресурсами. ИЭТ Ген. Трансм. &ампер; Распредел. 14 (5), 883–892. doi:10.1049/iet-gtd.2019.1170

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ян, Ю., Йе, Х. Г., и Тран, К. Х. (2020). Совместное вольт-амперное реактивное управление для фотоэлектрической распределительной сети с аномально высокой мощностью нагрузки. IEEE сист. J. 15 (4), 5714–5723.

Google Scholar

Яо, М., Молзан, Д. К., и Матье, Дж. Л. (2019). Подход оптимального потока мощности для улучшения стабильности напряжения энергосистемы с использованием реакции на спрос. IEEE Trans. Управление сетью. Сист. 6 (3), 1015–1025. doi:10.1109/tcns.2019.2910455

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Yeh, H.-G., Gayme, D.F., and Low, S.H. (2012). Адаптивное управление реактивной мощностью для распределительных цепей с фотоэлектрическими генераторами. IEEE Trans. Система питания 27 (3), 1656–1663. doi:10.1109/tpwrs.2012.2183151

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Юварадж Т. , Девабаладжи К. Р., Шринивасан С., Прабахаран Н., Харихаран Р., Хаес Алхелоу Х. и др. (2021). Сравнительный анализ различных компенсирующих устройств в системе радиального распределения электроэнергии для регулирования напряжения и снижения потерь с использованием технологии блокчейн и алгоритма Bat. Energy Rep. 7, 8312–8321. doi:10.1016/j.egyr.2021.08.184

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

LAN/WAN Защита Ethernet от перегрузки по току и перенапряжению

Локальные сети (LAN) — это каналы передачи данных на короткие расстояния, обычно в пределах одного здания или одного кампуса. В локальной сети не используются общие каналы связи (например, коммутируемая телефонная сеть общего пользования или PSTN). Напротив, глобальная сеть (WAN) использует линии, предоставляемые общим оператором, для покрытия более протяженного географического региона, чем локальная сеть. Ethernet — это протокол физического канала и канала передачи данных, используемый для межсетевых соединений LAN. Эта витая пара и/или коаксиальный кабель может работать на скорости до 100 Мбит/с. Он был известен под несколькими разными именами, такими как Thick Ethemet (10Base-5), Thin Ethernet (10Base-2), Twisted Ethemet (10Base-T) и теперь Fast Ethernet (100Base-T).

Base-T Ethernet изначально был разработан для работы по телефонным кабелям. Каналы Base-T Ethemet сегодня являются наиболее часто устанавливаемыми локальными сетями. Эти сети имеют проводное соединение от каждой рабочей станции к концентратору Base-T, подобно телефонной системе. Его преимущество в том, что вся система не выйдет из строя, если один компьютер в сети выйдет из строя. Однако коаксиальные локальные сети Ethernet перестанут работать, если один компьютер в сети выйдет из строя, поскольку коаксиальный Ethernet представляет собой один длинный провод, петляющий от одного компьютера к другому.

В сетях 10Base-T и 100Base-T используется проводка категории 5 (известная как CAT5) с максимальной длиной сегмента 100 метров на неэкранированных парах. 10 указывает на возможность скорости 10 Мбит/с, а 100 указывает на возможность 100 Мбит/с. Эта проводка CAT5 представляет собой кабель UTP (неэкранированная витая пара) или STP (экранированная витая пара), который может передавать сигналы от 1 до 100 МГц.

GR 1089, отраслевой стандарт производительности сетевого оборудования, описывает уровни устойчивости к грозовым перенапряжениям внутри здания для оборудования типа LAN. Эти требования применяются только к сетевому оборудованию, которое не взаимодействует с внешним оборудованием, таким как PSTN (коммутируемая телефонная сеть общего пользования), или не обслуживает внешнее оборудование. Оборудование ЛВС не может быть повреждено и должно продолжать безопасно работать после применения условий грозового перенапряжения «Уровень 1» (Таблица 1) .

При подключении к глобальной сети оборудование может подвергаться более серьезным ударам молнии, поскольку его подключение выходит за пределы одного здания. Таким образом, эти подключения к глобальной сети должны соответствовать требованиям перенапряжения GR1089 для телекоммуникационного порта (таблица 2) .

Решение для защиты 10Base-T Ethernet (рис. 1) обеспечивает как защиту от перегрузки по току (перекрестная мощность), так и защиту от перенапряжения (вызванное молнией). Плавкий предохранитель Teccor F1250T для поверхностного монтажа обеспечивает защиту от перегрузки по току, не размыкаясь во время скачков напряжения, предотвращая ложные срабатывания. Однако он будет открываться соответствующим образом для UL 19.50 и/или UL 1459. Эти UL-тесты на переключение питания представлены в Таблице 3. Предохранитель MDL-2A для UL 1950 и предохранитель MDQ-1.6A для UL 1459 не могут размыкаться во время этих событий с переключением питания. F1250T разомкнется до того, как перегорят предохранители имитатора проводки.

Устройство Teccor SIDACtor PG640EC/SC представляет собой технологическое решение для сквозного или поверхностного монтажа для защиты от перенапряжения, вызванного перенапряжением, которое соответствует GR 1089. Одиночное устройство защиты SIDACtor обеспечивает металлическую (дифференциальную) защиту. Если используется заземление, то для обеспечения продольной (синфазной) защиты потребуются еще два устройства защиты SIDACtor.

Диоды Motorola MUR1100E используются для компенсации эффектов емкостной нагрузки твердотельных предохранителей SIDACtor. Из-за высоких скоростей передачи данных 10Base-T реактивное значение шунта устройства защиты должно быть уменьшено. Это достигается за счет использования пары диодов MUR1100E.

Для приложений LAN можно использовать Teccor P0640SA/EA из-за требований GR 1089 к устойчивости к перенапряжениям низкого уровня внутри здания. Это устройство защиты SIDACtor имеет емкость 50 пФ. Диоды МУР1100Э имеют характеристическую емкость 10 пФ. Их параллельное соединение дает значение емкости 20 пФ. Эта емкость включена последовательно со значением емкости SIDACtor 60 пФ, в результате чего общая шунтирующая емкость составляет менее 15 пФ.

Для проектирования WAN используется Teccor P0640SC/EC из-за более высоких требований к устойчивости к перенапряжениям телекоммуникационных портов согласно GR 1089. Это устройство защиты SIDACtor имеет емкость 100 пФ. Цепь компенсационного диода снижает шунтирующую емкость менее чем до 17 пФ.

Для приложений 100Base-T более высокие скорости передачи данных требуют еще более низкого значения шунтирующей емкости. Таким образом, схема на рисунке 2 использует две пары пар диодов, чтобы еще больше уменьшить эффективную емкость до менее чем 9пФ в приложениях LAN и менее 10 пФ в приложениях WAN.

Эти конструкции были успешно реализованы в приложениях с максимальной длиной петли 100 метров для петель 100Base-T Ethernet. Они прошли испытания на соответствие требованиям GR 1089 и UL 1950. При использовании компенсирующих быстропереключающихся диодов частота ошибок по битам находится в допустимых пределах. Кроме того, эллиптическая форма глазковой диаграммы (визуальный инструмент, используемый для определения качества скорректированного сигнала линии передачи) по-прежнему четко определена и неискажена. Результатом этих разработок является экономичное и надежное решение для защиты Ethernet-соединений.