Оптимальная настройка реклоузера с учетом надежности и качества электроэнергии в распределительных сетях



В статье предложен метод для оптимизации реклоузеров в распределительных сетях. Данный метод позволяет обеспечить компромисс между эффективностью защиты и качеством электрической энергии.

Ключевые слова: качество электрической энергии, реклоузер, АПВ, надежность.

The article proposes a method for optimizing reclosers in distribution networks. This method allows for a compromise between the efficiency of protection and the quality of electrical energy.

Keywords: quality of electrical energy, recloser, automatic reclosing, reliability.

1. Предложенный метод

Основная цель предлагаемого подхода состоит в том, чтобы минимизировать общие затраты на отключение из-за повторного включения, а также найти баланс между кратковременными и длительными отключениями. Оптимальная настройка реклоузера включает параметры стохастического характера, такие как место возникновения, тип, сопротивление и характер короткого замыкания. Чтобы учесть неопределенности метода Монте-Карло, в предлагаемом методе используется вычислительный алгоритм, основанный на повторной случайной выборке для получения численных результатов.

1. Сначала в качестве настроек реклоузера выбирается одна из возможных интервалов повторного включения и количество циклов АПВ.
2. Короткие замыкания со случайными характеристиками генерируются с учетом следующих моментов:

а) Место возникновения короткого замыкания;

б) Устойчивость к короткому замыканию;

в) Тип короткого замыкания;

г) Характер короткого замыкания;

3. Затраты на неустойчивые и устойчивые короткие замыкания рассчитывается как:

(1)

Где , и - это, соответственно, потребляемая мощность, время восстановления и стоимость энергии для нагрузки i, а n — количество нагрузок, которые испытывают кратковременные отключения. Стоимость постоянного простоя (стоимость ENS) также рассчитывается с использованием (1) следующим образом:

(2)

Где - общая потребляемая мощность нагрузок, и C — время восстановления сети и стоимость энергии, соответственно.

2. Пример использования

Однолинейная схема исследуемой системы изображена на рисунке 1. В этой сети для защиты боковых линий использовались предохранители, а на подстанции был установлен реклоузер. Таблица 1 и таблица 2 показывают параметры линии и данные нагрузки. Рассмотрены следующие четыре возможных настройки реклоузера: 1 — два цикла АПВ с интервалом 1,5 секунды, 2 — один цикл АПВ с интервалом 1,5 секунды, 3 — два цикла АПВ с интервалом 0,5 секунды, 4 — один цикл АПВ с интервалом 0,5 секунды.

Общее количество отказов в этой сети считается как 15 отказов в год, а вероятности возникновения различных типов КЗ следующие: З(1) = 75 %, З(1+1) = 17 %, К(3з) = 3 %, К(2) = 3 % и К(3) = 2. %. Кроме того, 80 % коротких замыканий в этой сети являются неустойчивыми. В таблице 3 представлен процент неустойчивых КЗ, которые устраняются при каждом цикле срабатывания АПВ в соответствии с интервалом повторного включения. Сопротивление короткого замыкания имеет нормальное распределение со средним значением 5 Ом и стандартным отклонением 1 Ом. Путем изменения количества циклов, интервала повторного включения и повторения предложенного метода Монте-Карло выбирается третья настройка реклоузера в качестве оптимальной настройки для реклоузера в тестовой системе.

Рис. 1.Схема тестовой системы. Возможные зоны защиты показаны цифрами от 1 до 4. Длины линий указаны в километрах

Таблица 1

Параметры линии

Параметры линии	Удельное сопротивление (Ом / км)
Активное сопротивление (R)	0.45
Индуктивное сопротивление (X)	0.36

Таблица 2

Активная и реактивная мощность нагрузки.

Номер нагрузки	P ( МВт )	Q (МВАр )	Номер нагрузки	P ( МВт )	Q ( МВАр )
1	0.6	0.25	8	0.6	0.25
2	0.65	0.5	9	0.35	0.09
3	0.55	0.38	10	0.45	0.15
4	0.65	0.5	11	0.35	0.09
5	0.32	0.15	12	0.56	0.24
6	0.35	0.09	13	0.56	0.24
7	0.56	0.24	14	0.35	0.09

Таблица 3

Вероятность устранения короткого замыкания при каждом срабатывании АПВ

Интервал АПВ ( с )	Один интервал АПВ	Два интервала АПВ
		Вероятность устранения при первом срабатывании (%)	Вероятность устранения при втором срабатывании (%)
	Вероятность устранения (%)
0.8	80	50	10
1.5	80	80	15

3. Заключение

В данной статье был рассмотрен метод Монте-Карло для оптимизации реклоузеров в распределительных сетях. В этом методе определены оптимальное количество операций, интервалы повторного включения и зоны защиты. Результаты моделирования подтверждают эффективность предложенного метода.

Литература:

1. Chitsazan M. A. “Harmonic Mitigation in Interphase Power Controllers Using Passive Filter-Based Phase Shifting Transformer”/ M. A. Chitsazan, A. M Trzynadlowski. — М: Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2016. — pp. 1–5.
2. Jalilzadeh Hamidi R. “A travelling wave-based fault location method for hybrid three-terminal circuits”/ R. Jalilzadeh Hamidi and H. Livani. — М: IEEE PES-GM, 2015. — pp. 1–5.
3. Gers, J. M., and Holmes, E. J. “Protection of electricity distribution networks”/ J. M. Gers, and E. J. Holmes. — М: IET Press, 1998.