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

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.

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

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

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

4. . 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)

5. . 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.

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

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

8. . 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)

9. . 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)

10. . 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.

11. . 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.

12. . 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.

13. . 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.

14. . 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.

15. . 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.

16. . 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.

17. . 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.

18. . 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.

19. . 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.

20. . 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.

21. . 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.

22. . 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.

23. . 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)

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

25. . 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

26. . 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.

27. . 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.

28. . 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.

29. . 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

30. . 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.