Застосування індикативного якісного показника при динамічному керуванні топологією розподільної мережі з локальними джерелами енергії з метою мінімізації втрат енергії

ЗАСТОСУВАННЯ ІНДИКАТИВНОГО ЯКІСНОГО ПОКАЗНИКА ПРИ ДИНАМІЧНОМУ КЕРУВАННІ ТОПОЛОГІЄЮ РОЗПОДІЛЬНОЇ МЕРЕЖІ З ЛОКАЛЬНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ З МЕТОЮ МІНІМІЗАЦІЇ ВТРАТ ЕНЕРГІЇ

APPLICATION OF INDICATIVE QUALITY INDICATOR IN DYNAMIC MANAGEMENT OF THE TOPOLOGY OF A DISTRIBUTION NETWORK WITH LOCAL ENERGY SOURCES WITH THE PURPOSE OF MINIMIZING ENERGY LOSSES

Сторінки: 274-281. Номер: №6, 2022 (315) 
Автори:
ЯЦЕНКО Дмитро
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”
ORCID ID: 0000-0001-6702-569X
e-mail: 19yatsenko94@gmail.com
ПОПОВ Володимир
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”
ORCID ID: 0000-0003-3484-4597
e-mail: tig@ukr.net
ЗАМУЛКО Анатолій
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”
ORCID ID: 0000-0001-8018-6332
e-mail: zai_71@ukr.net
ЯРМОЛЮК Олена
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”
ORCID ID: 0000-0001-8571-2573
e-mail: yarmolyuk.lena@gmail.com
АДАНІКОВ Олександр
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”
ORCID ID: 0000-0003-2773-244X
e-mail: dreamfavel@gmail.com
YATSENKO Dmytro, POPOV Vladimir, ZAMULKO Anatolii,
YARMOLIUK Olena, ADANIKOV Oleksandr
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-315-6-274-281

Анотація мовою оригіналу

Практично в усіх країнах значна частина розподільних електричних мереж експлуатуються у розімкненому режимі. Тому задача вибору оптимальної топології електричної мережі залишається актуальною і популярною серед дослідників. На сьогодні запропоновано багато шляхів вирішення зазначеної задачі, що знайшло відображення у сотнях публікацій. Для досягнення мети формування оптимальної топології електричної мережі використовують різні оптимізаційні методи, задачу також вирішують, у як однокритеріальній так, і багатокритеріальній постановках.
У даній статті проведено бібліографічний аналіз і запропоновано використання індикативного якісного показника для знаходження оптимальної топології розподільної електричної мережі у режимі реального часу, що дає змогу мінімізувати втрати активної енергії. Наразі це актуально через зростання неоднорідності навантаження та збільшення частки локальних джерел енергії у розподільних мережах нашої країни. Дані фактори формують потокорозподіли у добовому розрізі, які у більшості випадків будуть не співпадати з тим режимом, для якого вибиралась відповідна конфігурація мережі, що, у свою чергу, призводить до зростання втрат електричної енергії. Ефект від запропонованого підходу залежить від належного рівня технічного й інформаційного забезпечення мережі, тим паче, з урахуванням того, що більша частина обладнання розподільних електричної мереж випрацювала свій фізичний ресурс. Використання індикативного якісного показника передбачається у розподільних мережах обладнаних сучасними комутаційними апаратами з можливістю дистанційного керування та наявністю систематичних вимірювань режимних параметрів мережі. На підставі отриманих результатів досліджень можна зробити висновок, що розроблений індикативний показник успішно застосовується при вирішенні задач пошуку оптимальної топології мережі у реальному часі, що дає можливість досягти суттєвого додаткового зменшення втрат активної енергії.
Ключові слова: індикативний якісний показник, розподільна мережа, втрати енергії, дистанційно керований вимикач, локальна генерація, керування режимами.

Розширена анотація англійською  мовою

In practically all countries, a significant part of distribution electric networks is operated in an open mode. Therefore, the task of choosing the optimal topology of the electrical network remains relevant and popular among researchers. To date, many ways of solving this problem have been proposed, which have been reflected in hundreds of publications. To achieve the goal of forming the optimal topology of the electric network, various optimization methods are used, the problem is also solved in both single-criteria and multi-criteria formulations. In this article, a bibliographic analysis is carried out and the use of an indicative qualitative indicator is proposed for finding the optimal topology of the distribution electric network in real time, which makes it possible to minimize the loss of active energy. Currently, this is relevant due to the growth of load heterogeneity and the increase in the share of local energy sources in the distribution networks of our country. These factors form flow distributions daily, which in most cases will not coincide with the mode for which the appropriate network configuration was chosen, which in turn leads to an increase in electrical energy losses. The effect of the proposed approach depends on the proper level of technical and information support of the network, especially since most of the equipment of distribution electric networks has exhausted its physical resource. The use of an indicative qualitative indicator is envisaged in distribution networks equipped with modern switching devices with the possibility of remote control and the presence of systematic measurements of the mode parameters of the network. Based on the obtained research results, it can be concluded that the developed indicative indicator is successfully used in solving the problems of finding the optimal network topology in real time, which makes it possible to achieve significant results. additional reduction of active energy losses.
Key words: indicative quality indicator, distribution network, energy losses, remotely controlled switch, local generation, mode control.

Література

1. Циганенко Б.В. Підвищення показників якості електропостачання в розподільних електричних мережах / Б.В. Циганенко, В.В. Кирик // Матеріали XVII міжнародної науково-практичної конференції «Відновлювана енергетика та енергоефективність у ХХІ столітті», 29-30 вересня 2016 р., м. Київ, НТУУ КПІ. – Київ, 2016. – С. 157–162.
2. Бондаренко Р.В. Підвищення надійності функціонування розподільних електричних мереж / Р.В. Бондаренко, О.М. Довгалюк, Г.В. Омельяненко, О.Є. Піротті, Т.В. Сиромятнікова // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. – 2018. – Вип. 195. – С. 69–71. – URL : http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vkhdtusg_2018_195_25
3. Попов В.А. Особливості використання комутаційних апаратів з дистанційним керуванням в процесі формування активних розподільних мереж / В.А. Попов, Д.В. Яценко, О.В. Аданіков, О.В. Яценко // Енергетика: економіка, технології, екологія. – Київ, 2020. – № 1. – С. 21–28.
4. Prada R.B., Souza L.J. Voltage stability and thermal limit: Constraints on the maximum loading of electrical energy distribution feeders. IEE Proceedings – Generation, Transmission and Distribution, 1998, 145(5), рр. 573. doi:10.1049/ip-gtd:19982186.
5. Kashem M., Jasmon G., Ganapathy V. A new approach of distribution system reconfiguration for loss minimization. Int J Electr Power, 2000, vol 22, рр. 269–76, doi: 10.1016/S0142-0615(99)00057-5.
6. Zhanga F., Zhanga Y, Xina X, Zhangb L, Fana L. Study on oilfield distribution network reconfiguration with distributed generation. Int J Smart Grid Clean Energy (SGCE), September 2012, vol. 1, pp. 135–141, doi: 10.12720/sgce.1.1.135-141.
7. Rugthaicharoencheep N., Sirisumrannukul S. Feeder reconfiguration for loss reduction in distribution system with distributed generators by tabu search. GMSARN Int J, 2009, vol.  3, рр. 47–54.
8. Carreno E. M., Moreira N. and Romero R. Distribution network reconfiguration using an efficient evolutionary algorithm. 2007 IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2007, pp. 1–6, doi: 10.1109/PES.2007.385648.
9. Bagheri Tolabi, H. Simultaneous, Ali, M. H., & Rizwan, M. Reconfiguration, Optimal Placement of DSTATCOM, and Photovoltaic Array in a Distribution System Based on Fuzzy-ACO Approach. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2015, vol. 6(1), рр. 210–218, DOI: 10.1109/TSTE.2014.2364230.
10. Rao R.S., Narasimham S., Ramalingaraju M. Optimization of distribution network configuration for loss reduction using artificial bee colony algorithm. Int J Electr Power Energy Syst Eng, 2008, vol. 1, рр. 116–22, doi: 10.5281/zenodo.1057591.
11. Ramadoni & Robandi, Imam & Ashari, Mochamad. Reconfiguration of Distribution Network with DG Using Fuzzy Multi-objective Method. ICIMTR 2012 International Conference on Innovation, Management and Technology Research, 2012, doi: 10.1109/ICIMTR.2012.6236410.
12. Hemmatpour M. A novel reconfiguration mixed with distributed generation planning via considering voltage stability margin / M. Hemmatpour, M. Mohammadian, M. Rashidinejad // Amirkabir/Electr Electron Eng (AIJ-EEE). – 2011. – vol. – Р. 23–34.

References

1. Tsyhanenko B.V., Pidvyshchennia pokaznykiv yakosti elektropostachannia v rozpodilnykh elektrychnykh merezhakh / B.V. Tsyhanenko, V.V. Kyryk//Materialy XVII mizhnarodnoinaukovo-praktychnoi konferentsii «Vidnovliuvania enerhetyka ta enerhoefektyvnist u KhKhI stolitti», 29-30 veresnia 2016 r., m.Kyiv, NTUU KPI – Kyiv, 2016. – str. 157-162.
2. Bondarenko R. V. Pidvyshchennia nadiinosti funktsionuvannia rozpodilnykh elektrychnykh merezh / R. V. Bondarenko, O. M. Dovhaliuk, H. V. Omelianenko, O. Ye. Pirotti, T. V. Syromiatnikova // Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva imeni Petra Vasylenka. – 2018. – Vyp. 195. – S. 69-71. – Rezhym dostupu: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vkhdtusg_2018_195_25
3. A. Popov. Osoblyvosti vykorystannia komutatsiinykh aparativ z dystantsiinym keruvanniam v protsesi formuvannia aktyvnykh rozpodilnykh merezh / V.A. Popov., D. V. Yatsenko, O. V. Adanikov, O. V. Yatsenko // Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohii, ekolohiia. – Kyiv. – 2020. – №1. – S. 21-28
4. Prada, R. B. Voltage stability and thermal limit: Constraints on the maximum loading of electrical energy distribution feeders / Souza, L. J. // IEE Proceedings – Generation, Transmission and Distribution, 1998, 145(5), рр. 573. doi:10.1049/ip-gtd:19982186.
5. Kashem M. A new approach of distribution system reconfiguration for loss minimization / Jasmon G, Ganapathy V. // Int J Electr Power, 2000, vol 22, рр. 269–76, doi: 10.1016/S0142-0615(99)00057-5.
6. Zhanga F. Study on oilfield distribution network reconfiguration with distributed generation / Zhanga Y, Xina X, Zhangb L, Fana L. // Int J Smart Grid Clean Energy (SGCE), September  2012, vol. 1, pp. 135–141, doi: 10.12720/sgce.1.1.135-141.
7. Rugthaicharoencheep N. Feeder reconfiguration for loss reduction in distribution system with distributed generators by tabu search / Sirisumrannukul S. // GMSARN Int J, 2009, vol.  3, рр. 47–54.
8. M. Carreno. Distribution network reconfiguration using an efficient evolutionary algorithm / N. Moreira and R. Romero, // 2007 IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2007, pp. 1-6, doi: 10.1109/PES.2007.385648.
9. Bagheri Tolabi, Reconfiguration, Optimal Placement of DSTATCOM, and Photovoltaic Array in a Distribution System Based on Fuzzy-ACO Approach / H. Simultaneous, Ali, M. H., & Rizwan, M. // IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2015, vol. 6(1), рр. 210–218, DOI: 10.1109/TSTE.2014.2364230.
10. Rao RS. Optimization of distribution network configuration for loss reduction using artificial bee colony algorithm / Narasimham S, Ramalingaraju M. // Int J Electr Power Energy Syst Eng,  2008, vol. 1, рр. 116–22,  doi: 10.5281/zenodo.1057591.
11. Reconfiguration of Distribution Network with DG Using Fuzzy Multi-objective Method / Ramadoni & Robandi, Imam & Ashari, Mochamad // ICIMTR 2012 – 2012 International Conference on Innovation, Management and Technology Research, 2012, doi: 10.1109/ICIMTR.2012.6236410.
12. Hemmatpour M. A novel reconfiguration mixed with distributed generation planning via considering voltage stability margin / Mohammadian M, Rashidinejad M. // Amirkabir/Electr Electron Eng (AIJ-EEE), 2011, vol. 43, рр. 23–34.
13. A. Popov. Osoblyvosti vykorystannia komutatsiinykh aparativ z dystantsiinym keruvanniam v protsesi formuvannia aktyvnykh rozpodilnykh merezh / V.A. Popov., D. V. Yatsenko, O. V. Adanikov, O. V. Yatsenko // Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohii, ekolohiia. – Kyiv. – 2020. – №1. – S. 21-28.