Анализ установившихся режимов электрических сетей 110/35 кВ с элементами распределённой генерации и компенсирующими устройствами

Аннотация

Актуальность: распределительные сети, в основном имея радиальную (разомкнутую) конфигурацию, традиционно опирались на централизованное производство и отпуск электроэнергии от центров питания к потребителям. Однако в настоящее время наблюдается существенное внедрение распределенной генерации из возобновляемых источников, таких как солнечные панели и ветрогенераторы, а также все более широкое использование компенсирующих устройств, например, конденсаторных батарей. Их внедрение направленно на регулирование напряжения и коррекцию коэффициента мощности, повышение эффективности сетей за счёт снижения потерь электроэнергии в них. Но при этом, внедрение элементов распределённой генерации и компенсирующих устройств вносит уникальные задачи и сложности в анализ разомкнутых распределительных сетей по сравнению с традиционными пассивными сетями. Эти новые элементы могут приводить к двунаправленным потокам мощности, колебаниям напряжения и изменениям уровней тока, что требует пересмотра и адаптации существующих методик расчета режимов работы. Кроме того, переменный и трудно прогнозируемый характер возобновляемых источников энергии (солнечная, ветровая, биоэнергия) требует постоянной адаптации режимов работы сети. В связи с этим возрастает необходимость анализа режимов работы сетей 110/35 кВ на основе моделирования в реальных условиях для их последующей оптимизации. Актуальность темы особенно высока в условиях реализации стратегий по расширению инфраструктуры возобновляемой энергетики в Узбекистане, странах Центральной Азии и других развивающихся регионах. Анализ функционирования электросетей с учётом технической, экономической и экологической эффективности становится насущной потребностью времени.

Цель: определение установившихся режимов работы и расчёт потерь электрической энергии в распределительных сетях 110/35 кВ, оснащённых элементами распределённой генерации и компенсирующими устройствами.

Методы: в исследовании для расчёта режимов работы открытых распределительных сетей 110/35 кВ использован двухступенчатый метод (прямого и обратного хода), а для определения потерь электроэнергии — метод средних нагрузок. Были рассмотрены четыре различных сценария: без каких-либо элементов; только с солнечной электростанцией; только с источником реактивной мощности и с совместной их работой. Для моделирования использовалась среда программирования MATLAB. В каждом случае проводился анализ уровней напряжения в узлах, мощности и потерь электроэнергии.

Результаты: по результатам исследования установлено, что при отдельном использовании солнечных электростанций или источников реактивной мощности в сетях 110/35 кВ наблюдаются положительные изменения в устойчивости напряжения. Однако наибольшую эффективность и минимальные потери энергии удалось достичь при совместном использовании СЭС и компенсаторов реактивной мощности.