References

alternative

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)

1608-8298

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

10.15518/isjaee.2024.01.225-234

alternative-2378

Research Article

XI. ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, УСТРОЙСТВА И ИХ ВНЕДРЕНИЕ. 26. Инновационные решения в области энергетики и альтернативной энергетики

XI. INNOVATION SOLUTIONS, TECHNOLOGIES, FACILITIES AND THEIR INNOVATION. 26. Information solutions in the field of energy and alternative energy

Противоаварийная автоматика для создания и управления режимами локальных интеллектуальных энергосистем на базе малой генерации

Еmergency automation for creating and controlling modes of local smart power systems based on small-scale generation

https://orcid.org/0000-0002-8721-556X

Марченко

А. И.

Marchenko

A. I.

Марченко Андрей Иванович - кандидат технических наук, заведующий сектором отдела подготовки кадров высшей квалификации, старший преподаватель кафедры автоматизированных электроэнергетических систем, заведующий и старший научный сотрудник лаборатории интеллектуальных электроэнергетических систем, факультет энергетики,

проспект Карла Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073

Marchenko Andrey Ivanovich - Candidate of Technical Sciences, Sector Head of the Department of Highly qualified personnel training, Senior Lecturer of the Automated electric power systems Department, Head and Senior Researcher of the Smart electrical powersystems Laboratory, Faculty of Power Engineering,

Karl Marx Avenue, 20, Novosibirsk, 630073

amarchenko91@yandex.ru

Фишов

А. Г.

Fishov

A. G.

Фишов Александр Георгиевич - доктор технических наук, профессор кафедры автоматизированных электроэнергетических систем, факультет энергетики,

проспект Карла Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073

Fishov Alexander Georgievich - Doctor of Technical Science, Professor of the Automated electric power systems Department, Faculty of Power Engineering,

Karl Marx Avenue, 20, Novosibirsk, 630073

Мурашкина

И. С.

Murashkina

I. S.

Murashkina Inna Sergeevna - ассистент кафедры автоматизированных электроэнергетических систем, младший научный сотрудник лабораторииинтеллектуальных электроэнергетических систем, факультет энергетики,

проспект Карла Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073

Murashkina Inna Sergeevna - assistant of the Automated electric power systems Department, Junior Researcher of the Intelligent electrical power systems Laboratory, Faculty of Power Engineering,

Karl Marx Avenue, 20, Novosibirsk, 630073

Новосибирский государственный технический университет, факультет энергетики, кафедра автоматизированных электроэнергетических системРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian Federation

Новосибирский государственный технический университетРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian Federation

2024

21052024

01225234

2023

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

https://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNotice

https://www.isjaee.com/jour/article/view/2378

Актуальность работы заключается в исследованиях способов, средств, режимов и условий включения локальных систем электроснабжения с малой генерацией в состав сети внешней электроэнергетической системы (ЭЭС). При этом работа локальных систем электроснабжения в ЭЭС становится возможной только при внедрении новых подходов к управлению средствами автоматизированного режимного и противоаварийного управления при преодолении существующих технических барьеров на пути осуществления параллельной работы с ЭЭС.

В статье в общем описаны способ и техническое средство решения задачи надежного и эффективного энергоснабжения потребителей при развитии технологий малой распределенной генерации, при формировании на их базе локальных систем энергоснабжения (ЛСЭ). Предлагается малозатратная интеграция ЛСЭ в существующие электрические сети систем централизованного энергоснабжения с режимом параллельной работы генераторов в общей сети при управлении специальной противоаварийной и режимной автоматикой, качественное преобразование ЛСЭ в локальные интеллектуальные системы электроснабжения (ЛИСЭ, Minigrid).

Полноценное внедрение ЛИСЭ в существующую энергосистему для малой распределенной генерации является эволюционным этапом её развития, поскольку это позволит объектам малой энергетики работать не только в автономном режиме, но и в составе региональной централизованной электроэнергетической системы, благодаря чему у них появляются дополнительные технические эффекты, прежде всего по обеспечению надежности электроснабжения потребителей.

The relevance of the study lies in the research of methods, means, modes and conditions for the inclusion of local power supply systems with small-scale generation in the network of an external electric power system (EPS). At the same time, the operation of local power supply systems in EPS becomes possible only with the implementation of new approaches to controlling automated mode and emergency control means while overcoming existing technical barriers to parallel operation with EPS.

The article generally describes a method and technical means for solving the problem of reliable and efficient energy supply to consumers during the development of small-scale distributed generation technologies and the formation of local power supply systems (LPS) on its basis. The low-cost integration of LPSs into existing electrical networks of centralized power supply systems with a mode of parallel operation of generators in a common network while controlling special emergency and mode automation and high-quality transformation of LPSs into local smart power supply systems (LSPS, Minigrid) are proposed.

The full implementation of LSPS into the existing power system for small-scale distributed generation is an evolutionary stage in its development, since this will allow small power facilities to operate not only in an autonomous mode, but also as part of a regional centralized power system. Due to which LSPSs have additional technical effects, primarily in terms of ensuring the reliability of power supply to consumers.

локальные системы электроснабженияинтеллектуальные энергосистемыэлектрические сетисинхронная генерациягибридная генерацияраспределенная малая генерациямоделированиережимавтоматикауправление

local power supply systemssmart power systemselectrical networkssynchronous generationhybrid generationdistributed small generationmodelingmodeautomationcontrol

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-29-10186 и гранта № р-56 Правительства Новосибирской области в Новосибирском государственном техническом университете.

References1

. Мелентьев Л. А. Очерки истории отечественной энергетики. – М.: Наука, 1987. – 278 с.

. Melentyev L. A. Essays on the history of domestic energy. M.: Nauka, 1987. – 278 p. (Rus.)

. Капица С. П., Курдюмов С. П., Малинецкий Г. Г. Синергетика и прогнозы будущего. – М.: УРСС, 2003. – 288 с.

. Kapitsa S. P., Kurdyumov S. P., Malinetsky G. G. Synergetics and future forecasts. M.: URSS, 2003. – 288 p. (Rus.)

. N. Voropai. Electric Power System Transformations: A Review of Main Prospects and Challenges, Energie, 13, no. 21, 5639 (2020)

. C. Marnay, C. Abbey, G. Joos, Microgrids 1: Engineering, economics, and experience – Capabilities, benefits, business opportunities and examples – Microgrids evolution roadmap. Electra, 283, 71–75 (2015)

. Некрасов С. А. Вопросы формирования альтернативной концепции развития электроэнергетики. Часть 1. От роста мощности энергосистемы к повышению структурной устойчивости электроэнергетики [Текст]: монография. – М.: ЦЭМИ РАН, 2020. – 180 с.

. Microgrids: Architectures and Control; Hatziargiriou, N. (Ed.) IEEE Press-Wiley: New York, NY, USA (2014)

. Некрасов С. А. Вопросы формирования альтернативной концепции развития электроэнергетики. Часть 2. Пути трансформации энергоснабжения [Текст]: монография. – М.: ЦЭМИ РАН, 2020. – 283 с.

. Nekrasov S. A. Issues of establishing an alternative concept оf energy development. Part 1. From an increase in the capacity of the power system to an increase in the structural stability of the electric power industry. – Moscow: CEMI Russian Academy of Sciences, 2020. – 180 p. (Rus.)

. Microgrids: Architectures and Control; Hatziargiriou, N. (Ed.) IEEE Press-Wiley: New York, NY, USA (2014)

. Nekrasov S. A. Issues of establishing an alternative concept оf energy development. Part 2. Ways to transform energy supply. – Moscow: CEMI Russian Academy of Sciences, 2020. – 283 p. (Rus.)

. Yu. N. Kucherov, D. N. Yarosh, Yu. G. Fedorov, A. Oudalov. Analysis of technical aspects of smart grid technologies integration into power system of megacity, Proc. CIGRE International Symposium «The electric power system of the future – Integrating supergrids and microgrids», Bologna, Italy (September 13–15, 2011)

. P. V. Ilyushin, Yu. G. Fedorov, S. P. Filippov, Yu. N. Kucherov, S. A. Nekrasov, F. V. Veselov, D. N. Yarosh, Yu. A. Zeygarnik, A. Z. Zhuk. Features of small dispersed CHP integration into the power system, Proc. of 45th International Conference on Large High Voltage Electric Systems, CIGRE Session 45, Paris, France, 1–10 (August 24 – 29, 2014)

. Н. В. Кваша. Распределенная и цифровая энергетика как инновационные элементы четвертого энергоперехода / Н. В. Кваша, Е. Г. Бондарь // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Экономические науки. 2021, Том 14, № 6. – С. 67–77.

.N. V. Kvasha. Distributed and digital energy as innovative elements of the fourth energy transition / N. V. Kvasha, E. G. Bondar // Scientific and technical bulletins of St. Petersburg State Polytechnic University. Economic Sciences. 2021, Vol. 14, No. 6. – Р. 67–77. (Rus.)

. Control for Grid-Connected and Intentional Islanding Operations of Distributed Power Generation / I. J. Balaguer, Q. Lei, S. Yang [et al.] // IEEE Trans. Ind. Electron. – 2011. – Vol. 58, iss. 1. – P. 147–157.

.Control for Grid-Connected and Intentional Islanding Operations of Distributed Power Generation / I. J. Balaguer, Q. Lei, S. Yang [et al.] // IEEE Trans. Ind. Electron. – 2011. – Vol. 58, iss. 1. – P. 147–157.

. Ashabani, S. M. New Family of Microgrid Control and Management Strategies in Smart Distribution Grids – Analysis, Comparison and Testing / S.M. Ashabani, Y. A. I. Mohamed // IEEE Trans. Power Syst. – 2014. – Vol. 29, iss. 5. – P. 2257–2269.

.Ashabani, S. M. New Family of Microgrid Control and Management Strategies in Smart Distribution Grids – Analysis, Comparison and Testing / S. M. Ashabani, Y. A. I. Mohamed // IEEE Trans. Power Syst. – 2014. – Vol. 29, iss. 5. – P. 2257–2269.

. Воропай, Н. И., Проблемы уязвимости и живучести кибер-физических электроэнергетических систем / Н. И. Воропай, И. Н. Колосок., Е. С. Коркина, А. Б. Осак // Энергетическая политика. – 2018. – № 5. – С. 53–61.

.Voropai, N. I., Problems of vulnerability and survivability of cyber-physical electrical power systems / N. I. Voropai, I. N. Kolosok., E. S. Korkina, A. B. Osak // Energy Policy. – 2018. – No. 5. – P. 53–61. (Rus.)

. Булатов, Ю. Н. Мультиагентные технологии управления в системах электроснабжения с активными потребителями / Ю. Н. Булатов, А. В. Крюков // Труды Братского государственного университета. Серия Естественные и инженерные науки. – 2016. – № 2. – С. 145–154.

.Bulatov, Yu. N. Multi-agent control technologies in power supply systems with active consumers / Yu. N. Bulatov, A. V. Kryukov // Proceedings of Bratsk State University. Series Natural and engineering sciences. – 2016. – No. 2. – P. 145–154. (Rus.)

. Мультиагентное оптимальное управление электрическими сетями с активными потребителями и возобновляемыми источниками энергии / В. В. Молодюк, Я. Ш. Исамухамедов, П. В. Илюшин, Д. А. Ивановский // Энергетик. – 2022. – № 2. – С. 45–52.

.Multi-agent optimal control of electrical networks with active consumers and renewable energy sources / V. V. Molodyuk, Ya. Sh. Isamukhamedov, P. V. Ilyushin, D. A. Ivanovsky // Energetik. – 2022. – No. 2. – P. 45–52. (Rus.)

. Фишов, А. Г. Активные распределительные электрические сети с децентрализованным мультиагентным управлением режимом / А. Г. Фишов, А. А. Осинцев, Ю. В. Какоша, М. З. Одинабеков // «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» № 10 (2022): Выпуск № 10. – 2022.

.Fishov, A. G. Active distribution electrical networks with decentralized multi-agent mode control / A. G. Fishov, A. A. Osintsev, Yu. V. Kakosha, M. Z. Odinabekov // «ELECTRICITY» No. 10 (2022): Issue No. 10. – 2022. (Rus.)

. Илюшин, П. В. Системный подход к развитию и внедрению распределённой энергетики и возобновляемых источников энергии в России / П. В. Илюшин // Энергетик. – 2022. – № 4. – С. 20–27.

.Ilyushin, P. V. Systematic approach to the development and implementation of distributed energy and renewable energy sources in Russia / P. V. Ilyushin // Energetik. – 2022. – No. 4. – P. 20–27. (Rus.)

. Zhou, X. An overview on microgrid technology / X. Zhou, T. Guo, Y. Ma // 2015 160 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA): proc., Beijing, 02-05 August 2015. – Beijing: IEEE, 2015. – P. 76–81.

.Zhou, X. An overview on microgrid technology / X. Zhou, T. Guo, Y. Ma // 2015 160 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA): proc., Beijing, 02-05 August 2015. – Beijing: IEEE, 2015. – P. 76–81.

. Real-World MicroGrids-An Overview / M. Barnes, J. Kondoh, H. Asano [et al.] // 2007 IEEE International Conference on System of Systems Engineering: proc., San Antonio, 16-18 April 2007. – San Antonio: IEEE, 2007. – P. 1–8.

.Real-World MicroGrids-An Overview / M. Barnes, J. Kondoh, H. Asano [et al.] // 2007 IEEE International Conference on System of Systems Engineering: proc., San Antonio, 16-18 April 2007. – San Antonio: IEEE, 2007. – P. 1–8.

. Zaidi, A. A. Microgrid automation - a selfconfiguring approach / A. A. Zaidi, F. Kupzog // 2008 IEEE International Multitopic Conference: proc., Karachi, 23-24 December 2008. – Karachi: IEEE, 2008. – P. 565–570.

.Zaidi, A. A. Microgrid automation – a selfconfiguring approach / A. A. Zaidi, F. Kupzog // 2008 IEEE International Multitopic Conference: proc., Karachi, 23-24 December 2008. – Karachi: IEEE, 2008. – P. 565–570.

. Автоматика энергосистем: учебное пособие / составители Ю. С. Боровиков, А. С. Гусев, М. В. Андреев, А. О. Сулайманов; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – 196 с.

.Automation of power systems: textbook / compiled by Yu. S. Borovikov, A. S. Gusev, M. V. Andreev, A. O. Sulaimanov; Tomsk Polytechnic University. – Tomsk: Tomsk Polytechnic University Publishing House, 2015. – 196 p.

. Овчаренко Н. И., Автоматика энергосистем: учебник для вузов / Н. И. Овчаренко; под ред. чл.-корр. РАН, докт. техн. наук, проф. А. Ф. Дьякова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2016.

.Ovcharenko N. I., Automation of power systems: textbook for universities / N. I. Ovcharenko; edited by member-corr. RAS, Dr. tech. sciences, prof. A. F. Dyakova. – M.: MPEI Publishing House, 2016.

. A. L. Kulikov, M. V. Sharygin, P. V. Ilyushin. Principles of organization of relay protection in microgrids with distributed power generation sources, Power Technology and Engineering, 53, no. 5, 611–617 (2020)

.A. L. Kulikov, M. V. Sharygin, P. V. Ilyushin. Principles of organization of relay protection in microgrids with distributed power generation sources, Power Technology and Engineering, 53, no. 5, 611-617 (2020)

. Электронный ресурс: https://www.terbergspecialvehicles.com

.Electronic resource: https://www.terbergspecialvehicles.com

. Технические и экономические аспекты со- здания минигридов и их интеграции с централизованным энергоснабжением. Фишов А. Г. / Энергетик. 2022. № 4. С. 27-34. – http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.85.14.005

.Technical and economic aspects of creating minigrids and its integration with centralized energy supply. Fishov A. G. / Energetik. 2022. No. 4. pp. 27-34. – http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.85.14.005

. Способ противоаварийного управления режимом параллельной работы синхронных генераторов в электрических сетях. Фишов А. Г., Марченко А. И., Мукатов Б. Б. / Патент на изобретение RU 2662728 C2, 30.07.2018.

.Method of emergency control of the parallel operation mode of synchronous generators in electrical networks. Fishov A. G., Marchenko A. I., Mukatov B. B. / Patent for invention RU 2662728 C2, 07/30/2018.

. Средства и способы управления параллельной работой электрической станции малой генерации с электрической сетью / А. И. Марченко, В. В. Денисов, И. С. Мурашкина // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. – 2019. – Вып. № 1 (74). – С. 77–90. – DOI: 10.17212/1814-1196-2019-1-77-90.

.Means and methods for controlling the parallel operation of a small-generation power station with an electrical network / A. I. Marchenko, V. V. Denisov, I. S. Murashkina // Scientific Bulletin of the Novosibirsk State Technical University. – 2019. – Issue. No. 1 (74). – P. 77-90. – DOI: 10.17212/1814-1196-2019-1-77-90.

. Decentralized emergency control of AC power grid modes with distributed generation / A. Fishov, A. Osintsev, A. Ghulomzoda, A. Marchenko, Kokin, S., Safaraliev, M., Dmitriev, S. & Zicmane, I. – DOI 10.3390/en16155607. – Text : direct // Energies. – 2023. – Vol. 16, iss. 15. – Art. 5607.

.Decentralized emergency control of AC power grid modes with distributed generation / A. Fishov, A. Osintsev, A. Ghulomzoda, A. Marchenko, Kokin, S., Safaraliev, M., Dmitriev, S. & Zicmane, I. – DOI 10.3390/en16155607. – Text : direct // Energies. – 2023. – Vol. 16, iss. 15. – Art. 5607.

. Исследование устойчивости параллельной работы локальной системы энергоснабжения малой мощности с внешней электрической сетью энергосистемы / А. Г. Фишов, А. И. Марченко, В. В. Денисов, И. С. Мурашкина // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2020. – № 1. – С. 116–127. – DOI: 10.31857/S0002331020010136

.Study of the stability of parallel operation of a local low-power power supply system with an external electrical network of the power system / A. G. Fishov, A. I. Marchenko, V. V. Denisov, I. S. Murashkina // Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Energy. – 2020. – No. 1. – P. 116-127. – DOI: 10.31857/S0002331020010136

. Dynamic Characteristics of the Minigrid Synchronous Operation with the Electrical Network of a Centralized Electric Power System / A. I. Marchenko, I. S. Murashkina. – DOI: 10.1109/ EDM55285.2022.9855051. – Text: direct // IEEE 23 International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM) to the 100th anniversary of the legendary NETI rector Georgy Lyshchinsky: proc., Erlagol, 30 June – 4 July 2022. – Novosibirsk: IEEE, 2022. – P. 455-460.

.Dynamic Characteristics of the Minigrid Synchronous Operation with the Electrical Network of a Centralized Electric Power System / A. I. Marchenko, I. S. Murashkina. – DOI: 10.1109/EDM55285.2022.9855051. – Text: direct // IEEE 23 International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM) to the 100th anniversary of the legendary NETI rector Georgy Lyshchinsky: proc., Erlagol, 30 June – 4 July 2022. – Novosibirsk: IEEE, 2022. – P. 455-460.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.