МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКИ В ПОСЕЛКОВЫХ СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

MODELING OF ASYMMETRIC LOAD IN VILLAGE POWER SUPPLY SYSTEMS

Dmitryi Saushkin

student, Department of Electrical and Thermal Power Engineering, Orenburg state University

Russia, Orenburg

Izat Zhusupov

student, Department of Electrical and Thermal Power Engineering, Orenburg state University.

Russia, Orenburg

Vyacheslav Shleinikov

scientific advisor, сandidate of Technical Sciences, Associate Professor, Orenburg state University,

Russia, Orenburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается проблема несимметричной нагрузки в поселковых системах электроснабжения, а также способ решения данной проблемы.

ABSTRACT

The problem of asymmetric load in village power supply systems, as well as a way to solve this problem.

Ключевые слова: электроснабжение; несимметрия напряжений; автоматизация.

Keywords: power supply; voltage asymmetry; automation.

В действующем нормативе [1] термин несимметрия применен к несимметрии напряжений и соответствует такому состоянию системы трехфазного переменного тока, при котором среднеквадратические значения основных составляющих междуфазных напряжений или углы сдвига фаз между основными составляющими междуфазных напряжений не равны между собой [1].

Несимметрия трехфазной системы напряжений может быть вызвана несимметричными нагрузками потребителей электрической энергии или несимметрией элементов электрической сети.

Несимметрию элементов электрической сети для нормального режима работы будем считать маловероятной, поэтому основное внимание уделим несимметрии нагрузки, создаваемой несимметричным включением однофазных электроприемников. К таковым относятся однофазные электроприемники бытового назначения.

Изучению особенностей электропотребления несимметричной нагрузки, средств и методов симметрирования, посвящено немало работ.

Так, в работе [2] выполнен обзор способов частичного или полного устранения несимметрии и сделан вывод о невозможности решения проблемы несимметрии в связи с отсутствием необходимого уровня автоматизации технологического процесса.

Известен способ симметрирования токов трехфазной сети [3] предусматривающий цикличное измерение величины несимметрии, выявление наиболее нагруженной фазы и последующая ее разгрузка посредством перекоммутации потребителей для ее разгрузки. Однако, неизбежное переприсоединение устройств связано с необходимостью работы контактной системы, ресурс которой ограничен. Кроме того, возможно возникновение ситуаций, связанных с циклическими коммутациями, на которые указано в [4].

Одним из самых распространенных и гибких комплексов для решения технологических задач на сегодняшний день является пакет прикладных программ MATLAB и входящая в него среда моделирования Simulink. Для создания модели была использована библиотека средств моделирования физических процессов и систем под названием Simscape [5].

Для моделирования принимается низковольтная коммунальная электрическая сеть с номинальным напряжением 0,4 кВ. Сеть будет содержать следующие элементы: источник питания; самонесущий изолированный провод (СИП) длиной 200 метров и несимметричную нагрузку. Для создания модели данной сети потребуется использование таких блоков, как Three Phase Source, Three Phase V-I Measurement, Three Phase PI Section Line, Series RLC Branch, Controlled Current Source.

Построенная модель позволяет получать значения фазных токов и линейных напряжений, их симметричных составляющих, а также измерять коэффициент несимметрии токов и напряжений по обратной последовательности.

Нагрузка каждой из фаз была задана при помощи блока одномерной интерполяции 1-D Lookup Table, в котором содержатся данные по нагрузке за период 24 часа с шагом времени 1 (рисунок 1).

Рисунок 1. График дневной нагрузки

Схема измерения коэффициентов несимметрии токов и напряжений по обратной последовательности состоит из блоков Gain, Sequence Analyzer, Demux, Terminator, Product и Scope (рисунок 2).

Рисунок 2. Измерение коэффициентов несимметрии токов и напряжений по обратной последовательности

Построенная модель представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Модель электрической сети

Результаты, полученные при симуляции исходного графика, показали следующее:

1 при увеличении нагрузки происходит увеличение несимметрии токов и напряжений;

2 коэффициенты несимметрии токов и напряжений увеличиваются пропорционально росту электрической нагрузки

Построенная имитационная модель позволяет получать значения токов и напряжений в сети 0,4 кВ, и определять коэффициенты несимметрии. Также данная модель позволяет изменять заданную нагрузку для исследования ее влияния на несимметрию в сети.

Список литературы:

1. ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – Введен 2014-07-01. –М.: Стандартинформ. - 16 с.
2. Чернецкая, И. Е., Закурдаев, Р. Ю. Обзор существующего инструментария для снижения несимметрии и анализ его соответствия современному и перспективному уровню информатизации коммунально-бытовых электрических сетей //Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. № 5(74). С. 16-24.
3. Способ симметрирования токов трехфазной сети 0,4 кВ. Новикова А.А. Патент на изобретение RU 2678190 C1, 24.01.2019. Заявка № 2017127337 от 31.07.2017.
4. Орлов, А. И., Волков, С.В., Савельев, А. А. Алгоритмы управления трехфазным устройством выравнивания нагрузки электрической сети // Вестник Чувашского университета. 2017. № 1. С. 162-172.
5. Дед, А.В. Моделирование в среде MATLAB работы электрической системы при наличии несимметрии нагрузки / А.В. Дед, А.В. Паршукова // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность. – 2015. – №1. – С. 172 – 177.