Разработка и исследование систем управления фазоповоротными устройствами, работающими в активно-адаптивных электрических сетях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.12, кандидат наук Рожков Александр Николаевич

• Рожков Александр Николаевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Рожков Александр Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ФПУ В СОСТАВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ

1.1 Моделирование режимов работы линии электропередачи с установленными ФПУ

1.2 Обобщенная модель ФПУ для расчета режимов работы линии электропередачи

1.3 Передаточные и регулировочные характеристики ФПУ

1.4 Модель системы управления ФПУ

1.5 Модель энергосистемы для анализа режимов работы ФПУ

1.6 Применение моделей СУ и ФПУ для расчета электрических режимов работы линии электропередачи

1.7 Сравнение различных методов расчета режимов работы линии электропередачи

1.8 Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ФПУ

2.1 Особенности реализации адаптивного управления ФПУ

2.2 Верификация параметров моделей ФПУ и энергосистемы в местах установки ФПУ

2.2.1 Методика проведения экспериментальной верификации

2.2.2 Верификация параметров обобщенной модели и передаточных функций ФПУ

2.2.3 Верификация параметров модели энергосистемы

2.2.4. Расчет регулировочных характеристик ФПУ

2.3. Разработка и исследование алгоритма адаптации режима работы ФПУ

2.3.1 Алгоритм адаптации управления ФПУ к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи

2.3.2 Интеграция алгоритма адаптации в общий алгоритм работы системы управления ФПУ

2.4 Анализ работы алгоритма адаптации в среде PSCAD

2.5 Исследование функциональных возможностей алгоритма адаптации

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ФПУ С АДАПТИВНЫМИ АЛГОРИТМАМИ

3.1 Система управления, регулирования, защиты и автоматики ФПУ

3.1.1 Основные функции СУ ФПУ

3.1.2 Способы управления тиристорным коммутатором переменного тока

3.1.2.1 Способы управления без прерывания тока тиристорного моста

3.1.2.2 Способ управления с прерыванием тока тиристорного моста

3.1.3 Техническая реализация СУРЗА

3.2 Особенности построения СУ ФПУ с адаптивными алгоритмами работы

3.3 Программно-аппаратное обеспечение алгоритма адаптации СУ ФПУ

3.4 Обобщенный алгоритм работы СУ ФПУ

3.5 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ФПУ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

4.1 Физическая модель линии электропередачи для исследования влияния ФПУ на режимы работы энергосистемы

4.2 Экспериментальное исследование работы ФПУ на физической модели линии электропередачи

4.2.1 Цели и задачи экспериментальных исследований

4.2.2 Методика проведения экспериментальных исследований

4.2.3 Исследование процесса адаптации управления ФПУ на физической модели лини электропередачи

4.2.3.1 Определение параметров обобщенной модели ФПУ и передаточных характеристик

4.2.3.2 Определение параметров двухмашинной модели линии электропередачи

4.2.3.3 Определение регулировочных характеристик ФПУ

4.2.3.4 Исследование работы алгоритмов адаптации СУ ФПУ

4.3 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Параметры оборудования физической модели линии электропередачи и экспериментального образца ФПУ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Свидетельства интеллектуальной собственности

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование систем управления фазоповоротными устройствами, работающими в активно-адаптивных электрических сетях»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Одним из приоритетных направлений научно-технического прогресса в энергетическом секторе по направлению «Электроэнергетика» является создание интеллектуальных системообразующих и распределительных электрических сетей нового поколения («интеллектуальные сети» - «Smart Grids»). Концепция «интеллектуальной сети», более распространенная в России как «активно-адаптивная сеть», подразумевает отслеживание и контролирование в режиме реального времени работу всех участников процесса выработки, передачи и потребления электроэнергии. Подобная активно-адаптивная сеть будет иметь возможность в автоматическом режиме оперативно реагировать на изменения различных параметров в энергосистеме и осуществлять электроснабжение потребителей с максимальной надежностью и экономической эффективностью [8].

Началу развития концепции интеллектуальной сети положил ряд крупных системных аварий во второй половине XX в. на территории США и ряда других государств [10, 17]. Повторное их возникновение в начале XXI в. в таких странах как: США, Канада, Финляндия, Великобритания, Швеция, Дания, Италия, Швейцария, в том числе и России привело к тому, что сначала в США и странах Европы, а затем и в России проблемы интеллектуализации энергосистемы стали обсуждаться на государственном уровне [17]. Результатом обсуждения указанной проблемы в России стала разработка по инициативе ОАО «ФСК ЕЭС» «Концепции развития интеллектуальной электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью» [24]. В указанной концепции определены принципы построения инновационной Единой национальной электрической сети и рассмотрены задачи управления режимами электрических сетей Единой электроэнергетической системы страны, для решения которых потребуется совершенствование технологии производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии [17].

Ключевыми элементами, определяющими отличия активно-адаптивной сети от традиционной системообразующей сети, являются [13]:

- применение принципов векторного измерения в режиме реального времени величин токов, напряжений и топологии сети для систем защиты, режимной и противоаварийной автоматики;

- развитие существующих, создание новых иерархических систем координации и управления перетоками мощности, регулирования частоты и напряжения, ситуационного управления электроустановками потребителей;

- разработка новых видов силового оборудования, придающих электрической сети активные свойства (маневренность, глубокое ограничение токов короткого замыкания, быстродействующее регулирование величин и углов напряжения, пропускной способности электропередачи);

- реализацию адаптивной реакции энергосистемы в режиме реального времени на основе сочетания централизованного и местного режимного и противоаварийного управления в нормальных и аварийных режимах;

- совершенствование традиционного электротехнического оборудования и электрических аппаратов с приданием качеств, соответствующих современным мировым критериям аппаратной надёжности, ремонтопригодности, наблюдаемости, способности эксплуатироваться без постоянного присутствия оперативного персонала;

- создание и развертывание современных систем мониторинга технического состояния воздушных линий, а также внешних природно-климатических воздействий.

Таким образом, реализация положений [24] концепции активно-адаптивной сети позволит: повысить надежность электроснабжения потребителей, повысить эффективность использования электроэнергии, снизить общую стоимость доставки электричества, увеличить стабильность и качество подачи электричества, увеличить гибкость подачи питания и многое другое.

Одним из средств, создающих основу для практической реализации активно-адаптивных сетей, является развитие и внедрение в энергосистему

технологии гибких (управляемых) систем электропередач переменного тока -FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems) [46, 59]. Технология FACTS подразумевает использование в составе энергосистемы управляемых устройств силовой электроники с целью воздействия на режимы работы линий электропередачи [1, 14, 19, 20, 65, 72]. Наряду со множеством устройств технологии FACTS, фазоповоротные устройства (ФПУ) являются одними из перспективных устройств, способных осуществлять управляемое воздействие на режимы работы линии электропередачи [55, 84, 88, 95]. Отметим, что в эксплуатируемых в настоящее время ФПУ, установленных в основном в странах Европы и США [64, 86], управление режимами работы ФПУ осуществляется с помощью механических переключателей, что ухудшает надежность и быстродействие ФПУ в целом. Реализация ФПУ с механическими коммутаторами затрудняет их интеграцию в состав активно-адаптивной сети. Установка коммутаторов на основе полупроводниковых приборов силовой электроники позволяет решить эту проблему, и наделяет ФПУ дополнительными функциями, способствующими интеграции ФПУ в состав активно-адаптивной сети.

Принцип действия ФПУ заключается в создании дополнительной комплексной вольтодобавки в месте его установки в составе энергосистемы [12, 28, 30, 47, 55, 56]. Интеграция ФПУ в состав активно-адаптивной сети подразумевает автоматическое и своевременное регулирование параметров вольтодобавочного напряжения ФПУ в целях установления, либо поддержания требуемого режима работы. Реализации подобных функций подразумевает формирование соответствующих управляющих воздействий на ФПУ посредством интеллектуальных систем управления (СУ) ФПУ при изменении параметров режима линии электропередачи. Под параметрами режима линии электропередачи понимаются исходные данные для источников энергии и нагрузок, определяющие электрический режим работы линии электропередачи. Таким образом, применение СУ ФПУ, способных адаптировать свое управляющее воздействие к изменению параметров режима линии

электропередачи, является необходимым условием для использования ФПУ в составе активно-адаптивной сети.

Степень разработанности темы исследования. Вопросам проектирования, применения ФПУ, в том числе построения их СУ посвящено множество работ ученых России и зарубежья [6, 15, 22, 34, 47, 50, 52, 57, 64, 67, 70, 82, 85, 93, 95]. В отмеченных работах авторы уделяют большое внимание вопросам регулирования перетоков мощности в энергосистеме с помощью ФПУ, выбору оптимальных мест их установки, моделирования режимов работы ФПУ, а также вопросам демпфирования колебаний мощности в энергосистеме с помощью ФПУ и построения СУ, реализующих и подобные функции. Вопросы интеграции ФПУ в состав активно-адаптивных систем и построения интеллектуальных СУ ФПУ в представленной литературе практически не затрагиваются.

В России в настоящее время вопросами проектирования, исследования режимов работы ФПУ и построения их СУ активно занимаются сотрудники АО «ЭНИН» совместно с коллективом кафедры Промышленная электроника ФГБОУ ВО «НИУ«МЭИ». Проведенный цикл работ создал основу для реализации надежных, быстродействующих ФПУ, способных работать при любых режимах работы линии электропередачи и при этом эффективно регулировать параметры режима работы энергосистемы. Тем не менее, вопрос интеграции ФПУ в состав активно-адаптивной сети на сегодняшний день остается открытым, так как нерешенной остается проблема построения таких СУ ФПУ, способных адаптировать свое управление к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи и формировать актуальные управляющие воздействия.

В диссертации поставлена задача разработки и исследования СУ ФПУ, реализующих функции адаптации управления ФПУ к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи с целью интеграции ФПУ в состав активно-адаптивной сети. В силу того, что объектами управления таких СУ являются устройства, рассчитанные на мощности десятки и сотни МВА, а их сборка и подключение осуществляется непосредственно в месте эксплуатации устройства, то разработка и отладка подобных интеллектуальных СУ ФПУ, предшествующая

их интеграции в сеть, становится проблематичной. Тестирование подобных устройств усугубляется тем фактом, что речь идет об устройствах, предназначенных для работы в составе единой взаимосвязанной энергосистемы, неполадки и аварии на одном из участков которой могут сказаться на работе всей системы в целом.

Одним из эффективных подходов к разработке и отладке устройств большой мощности, их СУ, совместной работы СУ и силовой части является моделирование, которое может реализовать имитацию всевозможных режимов работы как самого устройства, его СУ, так и участка энергосистемы, в котором планируется его установка. Поэтому в диссертации было уделено особое внимание построению моделей ФПУ, его СУ, модели энергосистемы, а также методам определения параметров моделей. Представленные в работе аналитические выражения, описывающие работу моделей ФПУ, СУ, линии электропередачи позволяют оценивать и анализировать степень влияния параметров реальных ФПУ, имеющих различную топологию построения, на режимы работы линии электропередачи.

Разработанные модели ФПУ и линии электропередачи, а также аналитические выражения, описывающие их работу, послужили основой для разработки и исследования адаптивных алгоритмов управления ФПУ. Суть предлагаемого алгоритма адаптации заключается в актуализации регулировочной характеристики ФПУ при изменении параметров режима линии электропередачи. Регулировочная характеристика устанавливает связь регулируемого параметра линии электропередачи с управляющим сигналом ФПУ. Актуализация регулировочной характеристики проводится на основе математических моделей ФПУ, СУ и линии электропередачи. При этом параметры самих математических моделей определяются из экспериментальных данных для режимов работы линии электропередачи при различных управляющих воздействиях на нее со стороны ФПУ. Изменение состояния энергосистемы сказывается на изменение параметров режима линии электропередачи с установленным в ней ФПУ, что должно быть автоматически идентифицировано СУ ФПУ и привести к очередной актуализации

его регулировочной характеристики. При этом адаптивный алгоритм должен быть встроен в программное обеспечение существующих СУ ФПУ

Так как реальное ФПУ, предназначенное для установки в состав энергосистемы, является сложным электротехническим комплексом устройств, то интеграция алгоритма адаптации в состав его СУ должна осуществляется с учетом функционирования всех его подсистем (управление выходным напряжением ФПУ в автоматическом режиме и по сигналам с диспетчерского терминала, диагностика и защита ФПУ от аварийных режимов, обмен информацией с локальным терминалом оператора, реализация управления ФПУ в режиме самодиагностики и отладки основных режимов и т.д.). Поэтому в работе представлено описание структуры реальной СУ ФПУ, и предложен подход к интеграции разработанного алгоритма адаптации в структуру программно-аппаратного обеспечения СУ.

Значительная часть в диссертации посвящена экспериментальным исследованиям, в результате которых была проведена оценка точности и адекватности разработанных аналитических подходов к анализу процессов в реальных устройствах, а также была проверена функциональность всей системы в целом. Для этих целей была разработана физическая модель линии электропередачи класса напряжения 10 кВ, в которую был установлен экспериментальный образец ФПУ проходной мощности 0,52 МВА, управление которым в свою очередь осуществлялось адаптивной СУ. В разработанной модели линии электропередачи имеется возможность изменения режимов ее работы, что позволяет имитировать работу тестируемого устройства в активно-адаптивной сети.

Таким образом, для достижения поставленной цели, в первой главе диссертации представлен обзор существующих моделей ФПУ, показано, что их применение в рамках данной работы не позволяет решать задачу в общем виде. В связи с этим, в работе поставлена задача разработки обобщенной модели ФПУ, позволяющей отображать в себе все многообразие существующих схемотехнических реализаций ФПУ и способов их управления. Представлен

подход к построению обобщенной модели ФПУ, приведены аналитические выражения, описывающие ее работу. Представлена модель СУ ФПУ, ориентированная на работу с обобщенной моделью ФПУ. Обоснован выбор двухмашинной модели линии электропередачи для расчетов режимов ее работы с установленным ФПУ. Доказана возможность анализа влияния ФПУ на режимы работы линии электропередачи с использованием разработанных моделей, а также рассмотрена задача адаптации управления ФПУ к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи.

Вторая глава посвящена разработке и анализу способов экспериментального определения значений параметров моделей в целях их верификации, и разработке предложений по использованию предлагаемого способа для реализации адаптивного управления ФПУ. В главе представлено описание адаптивного алгоритма управления ФПУ, а также рассматривается задача его интеграции в состав общего алгоритма работы СУ ФПУ. Приведены результаты анализа работы алгоритма адаптации на примере 39-ти узловой модели энергосистемы [66], в составе которой работает ФПУ с адаптивной СУ

В третьей главе рассматриваются вопросы интеграции и реализации разработанного алгоритма адаптации в состав СУ ФПУ. Проводится анализ общей структуры программно-аппаратного обеспечения СУ ФПУ. Представлены особенности построения СУ ФПУ с адаптивными алгоритмами, приведено описание програмно-аппаратного обеспечения блока адаптации и СУ ФПУ в целом и обобщенного алгоритма работы СУ ФПУ при работе с адаптивными алгоритмами.

Четвертая глава посвящена экспериментальному подтверждению основных положений, разработанных в диссертации. Решается задача разработки физических моделей линии электропередачи и ФПУ для проведения всего комплекса практических исследований по анализу работы ФПУ при изменении параметров режима физической модели линии электропередачи. Представлено описание параметров физической модели ФПУ, линии электропередачи и их технические возможности. Разработана методика проведения экспериментальных

исследований на экспериментальной установке. Получены и проанализированы экспериментальные данные о режимах работы линии электропередачи и ФПУ при реализации адаптивного управления ФПУ. Подтверждена возможность верификации параметров моделей линии электропередачи и ФПУ по экспериментальным данным, а также практическая реализация основные этапов работы алгоритма адаптации управления ФПУ при изменении параметров режима физической модели линии электропередачи.

Объектом исследования в работе являются СУ ФПУ, предметом -разработка подходов к реализации алгоритмов адаптации управления ФПУ к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование СУ ФПУ, реализующих функции адаптации управления ФПУ к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи с целью интеграции ФПУ в состав активно-адаптивной сети.

Задачи диссертации. Поставленная цель достигается решением следующих

задач:

1. Разработкой и исследованием обобщенной модели ФПУ, устанавливающей связи между входными и выходными токами и напряжениями при различных законах управления ФПУ. Получением аналитических выражений, описывающих передаточные и регулировочные характеристики для обобщенной модели ФПУ. Разработкой подхода к определению параметров обобщенной модели ФПУ при различных схемах построения ФПУ.

2. Обоснованием выбора модели линии электропередачи, используемой при реализации алгоритмов адаптивного управления ФПУ.

3. Проведением исследований влияния ФПУ на режимы работы линии электропередачи с использованием моделей ФПУ и линии электропередачи.

4. Разработкой методов определения параметров моделей ФПУ и линии электропередачи из экспериментальных данных о режимах работы линии электропередачи в конкретном месте установки ФПУ.

5. Разработкой и реализацией алгоритма адаптации управления ФПУ к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи.

6. Созданием экспериментальной установки для исследования режимов работы на физических моделях ФПУ и линии электропередачи.

7. Исследованиями работы СУ ФПУ с адаптивными режимами работы на экспериментальной установке.

Научная новизна:

1. Получена обобщенная модель ФПУ, корректно отображающая соотношения между токами и напряжениями на входах и выходах при различных законах управления ФПУ. Разработан подход к определению параметров обобщенной модели ФПУ для различных схем его построения.

2. Предложен подход к верификации параметров моделей ФПУ и линии электропередачи на основе экспериментальных данных о токах и напряжениях на входах и выходах ФПУ в конкретном месте его установки в линии электропередачи.

3. Разработан способ адаптации управления ФПУ, заключающийся в актуализации регулировочной характеристики ФПУ при изменении параметров режима линии электропередачи (решение о выдаче патента от 29.08.17, заявка №2016145990/08(073848)).

Практическая значимость работы:

1. Предложенные решения по разработке и интеграции алгоритма адаптации управления ФПУ в общий алгоритм работы СУ ФПУ создают основу для практического применения ФПУ в активно-адаптивных сетях.

2. Разработана и реализована экспериментальная установка, содержащая физическую модель линии электропередачи и ФПУ класса напряжения 10кВ, мощностью 0.52 МВА, позволяющая исследовать работу ФПУ в составе активно-адаптивной сети. Физическая модель линии электропередачи позволяет изменять параметры режима линии электропередачи. В экспериментальном образце ФПУ реализована СУ с адаптивным управлением.

3. Предложена схема построения СУ ФПУ, позволяющая повысить надежность и управляемость ФПУ за счет применения в СУ блока мониторинга процессом коммутации тиристорного коммутатора ФПУ (патент на полезную модель РФ №151550 от 16.09.14).

4. Предложенный алгоритм адаптации и СУ ФПУ внедрены по соглашению с Минобрнауки России № 14.579.21.0045 от 26.08.2014 г.. Физическая модель линии электропередачи внедрена по Договору №4/15 от 24.12.2015 на НИОКР с ПАО «ФСК ЕЭС».

Методы исследования базируются на фундаментальных положениях теоретических основ электротехники, преобразования и передачи электрической энергии в электрических сетях, методах имитационного моделирования в программных пакетах MATLAB&SimuHnk и PSCAD, экспериментальных исследований на физической модели.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты разработки и исследования обобщенной модели ФПУ. Аналитические выражения, описывающие соотношения между токами и напряжениями на входах и выходах обобщенной модели для различных схем построения ФПУ. Аналитические выражения для передаточных и регулировочных характеристик обобщенной модели ФПУ.

2. Подход к экспериментальному определению значений параметров моделей линии электропередачи и ФПУ в конкретном месте установки ФПУ в линии электропередачи.

3. Алгоритм адаптации управления ФПУ к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи.

4. Система управления ФПУ с адаптацией управления к изменяющимся параметрам режима линии электропередачи.

5. Результаты исследований на экспериментальной установке, подтверждающие адекватность и эффективность разработанных в рамках диссертации решений.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием математического аппарата, а также совпадением в пределах погрешности основных результатов, полученных на основе аналитических выражений, с результатами моделирования в среде PSCAD и натурного эксперимента на физической модели линии электропередачи.

Внедрение результатов работы.

1. Разработанные алгоритмы адаптации управления ФПУ лежат в основе прикладного программного обеспечения реализованной системы управления экспериментального образца автоматизированного узла регулирования транспортных потоков мощности на базе ФПУ, разрабатываемого и изготовляемого АО «ЭНИН» в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» на основании Соглашения АО «ЭНИН» и Минобрнауки России № 14.579.21.0045 от 26.08.2014г. «Разработка автоматизированного узла регулирования транспортных потоков мощности в интеллектуальной распределительной электрической сети ^МБЕ157914Х0045)».

2. Реализованная физическая модель линии электропередачи использовалась для тестирования и исследования работы малогабаритного устройства продольной компенсации, разрабатываемого и изготовляемого АО «ЭНИН» по заказу ПАО «ФСК ЕЭС» в рамках Договора №4/15 от 24.12.2015 НИОКР «Исследование и разработка опытного образца малогабаритного устройства распределенной продольной компенсации для ЛЭП 220 кВ с выбором и обоснованием пилотного объекта внедрения»

Апробация полученных результатов. Основные результаты работы докладывались на:

1. Заседаниях и научно-технических семинарах кафедры «Промышленная электроника» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в 2016, 2017 гг.

2. XX, XXI, XXII и XXIII Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиотехника, электроника и энергетика», г. Москва, 2014 - 2017 гг. [38, 39, 41, 42]

3. 17-ой и 18-ой международной конференции молодых специалистов «International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices». г. Новосибирск, 2016, 2017 гг. [58, 63].

4. 16-ой и 17-ой международной конференции «IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering». г. Флоренция, Италия, 2016 г., г. Милан, Италия, 2017г. [61, 62].

5. 58-ой международной научной конференции «Power and Electrical Engineering», г. Рига, Латвия, 2017г.

6. 11-ой международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЭНЕРГИЯ-2016». г. Иваново 2016г. [40]

7. Международной научно-практической заочной конференции «Глобализация науки: проблемы и перспективы», г. Уфа, 2014 г. [43]

8. Международной научно-практической заочной конференции «Наука сегодня: история и современность». г. Вологда, 26 октября 2016 [26].

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 17 печатных трудах, из них 2 статьи [25, 37] в рецензируемых журналах из перечня ВАК РФ, 4 статьи [58, 61, 62, 63] в журналах, входящих в международные системы цитирования (Scopus, Web of Sciences), 1 статья в сборнике трудов, индексируемом в РИНЦ [26], 1 статья в зарубежном издательстве [76], 7 тезисов конференций. Имеется 2 объекта интеллектуальной собственности: патент на полезную модель [29], решение о выдаче патента на изобретение (Приложение 2).

Личный вклад автора состоял в разработке обобщенной модели ФПУ, разработке методов определения параметров моделей ФПУ и модели линии электропередачи, выводе аналитических выражений для регулировочных характеристик ФПУ, разработке алгоритмов адаптации управления ФПУ, проектировании и реализации программно-аппаратных решений СУ ФПУ, разработке и реализации физической модели линии электропередачи и

экспериментального образца ФПУ, планировании, проведении и интерпретации экспериментальных исследований, участии в обсуждении и анализе полученных результатов а также в написании научных публикаций по результатам работы и апробации ее результатов. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит:

В публикации [61] - результаты разработки и исследования обобщенной модели ФПУ, аналитического описания ее работы, анализ результатов математического моделирования;

В публикациях [62, 76] - результаты разработки и исследования способа экспериментального определения параметров обобщенной модели ФПУ и модели линии электропередачи; результаты разработки и исследования алгоритма адаптации управления ФПУ к изменяющимся режимам работы линии электропередачи; анализ результатов имитационного моделирования;

В публикации [63] - результаты разработки физической модели линии электропередачи и экспериментального образца ФПУ;

В публикации [26] - обобщенные выводы о применении предложенного алгоритма адаптации в составе СУ ФПУ;

В публикациях [37, 42, 43, 58] - вывод основных соотношений условия полной управляемости тиристорного моста переменного тока;

В публикации [25] - результаты исследования средствами имитационного моделирования способов управления ключами тиристорного моста переменного тока;

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 165 страницах, имеет 42 иллюстрации, 21 таблицу, включает титульный лист, оглавление, введение, 4 главы результатов работы, заключение, список сокращений и условных обозначений, список литературы (95 позиций) и 3 приложения на 14 страницах.

ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ФПУ В СОСТАВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СЕТИ

1.1 Моделирование режимов работы линии электропередачи с установленными ФПУ

Концепция интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью подразумевает, что устройства, работающие в подобной сети, будут обладать достаточным быстродействием и интеллектуальной системой управления (СУ), чтобы была возможность реагирования на всевозможные возмущения и изменения режимов работы энергосистемы. Подобные функциональные возможности устройств позволят предотвращать нежелательные и аварийные режимы. Фазоповоротные устройства (ФПУ) являются одним из эффективных инструментов воздействия на режимы работы энергосистемы [6, 9, 12, 15, 95], и в случае удовлетворения требованиям активно-адаптивной сети, способно повысить ее эффективность за счет управляемого воздействия на режимы работы энергосистемы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рожков Александр Николаевич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Александров Г.Н. Технология гибких линий электропередачи и электропередач, настроенных на передаваемую мощность // Электричество. -2006. - № 6. - С. 2-6.

[2] Армеев Д.В. Исследование непрерывного управления фазами режимных параметров для обеспечения динамической устойчивости электрических систем: Диссертация кандидата технических наук: 05.14.02 / Армеев Денис Владимирович. - Новосибирск, 2003. - 176 а

[3] Асташев М.Г., Новиков М.А., Панфилов Д.И., Рашитов П.А., Ремизевич Т.В., Федорова М.И. К расчету режимов работы линий электропередачи с управляемыми фазоповоротными устройствами // Изв. РАН. Энергетика. - 2016. -№ 1. - С. 15-23.

[4] Асташев М.Г., Новиков М.А., Панфилов Д.И., Рашитов П.А., Ремизевич Т.В., Федорова М.И. Неполнофазные режимы работы схем регулирования транспортных потоков мощности в интеллектуальной распределительной электрической сети // Изв. РАН. Энергетика. - 2015.

[5] Асташев М.Г., Новиков М.А., Панфилов Д.И., Рашитов П.А., Федорова М.И. Упрощенная аналитическая модель для исследования неполнофазных режимов работы фазоповоротного устройства с тиристорным коммутатором // Изв. РАН. Энергетика - 2015. - № 1. - С. 91-104.

[6] Асташев М.Г., Панфилов Д.И. Фазоповоротные устройства с тиристорными коммутаторами для активно-адаптивных электрических сетей // Электричество. - 2013. - № 8. - С. 60-64.

[7] Асташев М.Г., Рашитов П.А., Новиков М.А., Федорова М.И., Голодов А.В., Рожков А.Н., Фазоповоротное устройство с тиристорным управлением // Энергетическая безопасность Союзного государства: сборник материалов секции, 6 - 11 октября 2014 года / Белорусский национальный технический университет, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ». - Минск: БНТУ, 2014. - С. 153-154.

[8] Бердников Р.Н., Дементьев Ю.А., Моржин Ю.И., Шакарян Ю.Г. Основные положения концепции интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью // Энергия Единой сети №4 - 2012. С. 4-11.

[9] Бурман А.П. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем: учебное пособие / Бурман А.П., Розанов Ю.К.,. Шакарян Ю.Г. // Издательский дом МЭИ - 2012. - 336 с.

[10] Глущенко П.В. Активно-адаптивные электросети: интеллектуальный мультиагентный диагностико-прогнозирующий комплекс и интеллектуальный алгоритм мультиагента решений диагностического мониторинга // Математические и инструментальные методы экономики № 68 УЭкС, 2014.

[11] Голодов А.Н. Рожков А.Н., Разработка технических средств защиты и диагностики тиристорного преобразователя в составе мощного фазоповоротного устройства // Тез. Докл. XX Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, В 4-х т. М.: Издательский дом МЭИ, 2014. - Т. 1. - С. 233.

[12] Гринштейн Б.Н., Толстов Ю.Г. Регулирование фазы вектора напряжения сети вентильным фазоповоротным устройством // Электричество. -1992 - № 2. - С. 55-60.

[13] Дементьев Ю.А., Бердников Р.Н., Моржин Ю.И., Шакарян Ю.Г. Концепция интеллектуальной электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС) // Сборник докладов XII Всемирного электротехнического конгресса ВЭЛК 2011.

[14] Дорофеев В.В., Шакарян Ю.Г., Кочкин В.И. и др. Перспективы применения в ЕЭС России гибких (управляемых) электропередач переменного тока // Электрические станции. -2004. -№ 8. - С. 10-13.

[15] Жмуров В.П., Стельмаков В.Н., Тарасов А.Н., Гринштейн Б.Н. Применение фазоповоротных устройств с тиристорным управлением при больших углах регулирования фазового сдвига // Известия РАН: Энергетика. -2010. - № 5. - С. 132-141.

[16] Зарудский Г.К. Особенности расчетов нормальных режимов электропередач сверхвысокого напряжения: уч.-метод. пособие / Г.К. Зарудский, П.П. Кутлер. М.: ИПК госслужбы 2001.

[17] Зеленохат Н.И. Интеллектуализация ЕЭС России: инновационные предложения: Практическое пособие. М.: Издательский дом МЭИ, 2013.- С. 192.

[18] Иофьев Б.И. Автоматическое аварийное управлением мощностью энергосистем. -М.: Энергия, 1974г, 416с.

[19] Кочкин В.И., Шакарян Ю.Г. Применение гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока в энергосистемах - Москва: Торус-пресс, 2011.

[20] Кочкин В.И., Шакарян Ю.Г. Режимы работы управляемых линий электропередачи // Электричество. - 1997. - №9. - С. 3-8.

[21] Локтионов С.В. Разработка алгоритма для выбора мест установки фазорегулирующих трансформаторов в электрических сетях: Диссертация кандидата технических наук: 05.14.02 / Локтионов Сергей Викторович, МЭИ(ТУ). - М., 2003. - 182 с.

[22] Новиков М.А. Разработка адаптивных алгоритмов поключевого управления тиристорными коммутаторами фазоповоротных устройств: Диссертация кандидата технических наук: 05.09.12 / Новиков Михаил Александрович, ФГБОУ ВПО «НИУ«МЭИ». - М., 2013. - 221 с.

[23] Новиков М.А., Федорова М.И. Разработка структуры отказоустойчивой системы управления и диагностики мощного полупроводникового фазоповоротного устройства // Тез. Докл. XIX Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, В 4-х т. - М.: Издательский дом МЭИ, 2013. - Т. 1. - С. 235.

[24] Основные положения концепции интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью. ОАО «ФСК ЕЭС», 2011г.

[25] Панфилов Д.И., Асташев М.Г., Рашитов П.А., Рожков А.Н. Анализ способов управления ключами тиристорного моста переменного тока // Изв. РАН. Энергетика - 2014. - № 4. - С. 148-159.

[26] Панфилов Д.И., Асташев М.Г., Рожков А.Н., Ануфриев А.С. Автоматизированный узел регулирования транспортных потоков мощности // Наука сегодня: история и современность [Текст]: материалы международной научно-практической конференции, г. Вологда, 2016 г.: в 2 частях. Часть 1. -Вологда: ООО «Маркер», 2016. - 112 с.

[27] Панфилов Д.И., Рашитов П.А., Ремизевич Т.В., Федорова М.И. Расширение зоны управляемости полупроводниковых фазоповоротных устройств средствами алгоритмов управления тиристорным коммутатором // Динамика нелинейных дискретных электромеханических и электронных систем: материалы 11-й Всероссийской научной конференции. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. Ун-та, 2015. - С. 286-289.

[28] Патент 107005 РФ. Фазоповоротное устройство / Панфилов Д.И., Рашитов П.А., Ремизевич Т.В., Стельмаков В.Н. // от 25.03.2011.

[29] Патент 151550 РФ. Система управления поэтапным переключением обмоток шунтового трансформатора фазоповоротного устройства / Рожков А.Н, Ремизевич Т.В, Рашитов П.А, Панфилов Д.И, Асташев М.Г, Новиков М.А. // 2014г.

[30] Патент 2450420 РФ. Полупроводниковое фазоповоротное устройство / Жмуров В.П., Стельмаков В.Н., Тарасов А.Н. // 2012. № 13.

[31] Патент на изобретение 2577190 РФ. Способ управления фазоповоротным устройством /Ремизевич Т.В., Рашитов П.А., Панфилов Д.И., Асташев М.Г., Новиков М.А., Федорова М.И. // 23.12.2014 г.

[32] Программный комплекс МаАаЬ [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://matlab.ru/

[33] Программный комплекс PSCAD [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://hvdc.ca/pscad/, http://ennlab.ru/

[34] Рашитов П.А. Разработка и исследование алгоритмов управления мощными полупроводниковыми фазоповоротными устройствами для объектов единой национальной электрической сети России: Диссертация кандидата

технических наук: 05.09.12 / Рашитов Павел Ахматович, МЭИ(ТУ). - М., 2011. -196 с.

[35] Рашитов П.А., Ремизевич Т.В. Анализ режимов коммутации тиристорного моста переменного тока в среде Pspice // Силовая электроника. -2010. - № 2. - С. 20-24.

[36] Рашитов П.А., Ремизевич Т.В. Особенности управления полупроводниковым ФПУ со средней точкой // Силовая электроника. - 2011. -№ 1. - С. 78-82.

[37] Ремизевич Т.В., Рашитов П.А., Рожков А.Н., Асташев М.Г. Особенности повентильного управления тиристорным мостом переменного тока // Вестник МЭИ - 2015. -№3. - С. 63-70.

[38] Рожков А.Н. Адаптация управления фазоповоротного устройства к изменениям параметров режима энергосистемы // Тез. Докл. XXIII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, В 3-х т. М.: Издательский дом МЭИ, 2017. - Т. 3. - С. 448.

[39] Рожков А.Н. Методика определения свойства полной управляемости тиристорного моста переменного тока // Тез. Докл. XXI Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, В 3-х т. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. - Т. 1. -С. 244.

[40] Рожков А.Н. Разработка и исследование алгоритмов управления регулятором фазопоповортного устройства с полупроводниковым коммутатором для работы в условиях установившегося режима энергосистемы // Тез. Докл. одиннадцатой Междунар. науч. -техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых ЭНЕРГИЯ-2016, В 7-ми т. ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2016. - Т. 3. - С. 298.

[41] Рожков А.Н. Реализация управления режимами работы энергосистемы с помощью фазоповоротного устройства с полупроводниковым коммутатором // Тез. Докл. XXII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, В 3-х т. М.: Издательский дом МЭИ, 2016. - Т. 3. - С. 356.

[42] Рожков А.Н., Голодов А.Н. Исследование режимов коммутации в тиристорном преобразователе фазоповоротного устройства с повентильным управлением // Тез. Докл. XX Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, В 4-х т. М.: Издательский дом МЭИ, 2014. - Т. 1. - С. 233.

[43] Рожков А.Н., Ремизевич Т.В., Рашитов П.А. Исследование режимов работы мостового тиристорного коммутатора переменного тока при повентильном способе управления // сборник статей Международной научно-практической конференции. в 3 ч. Ч.2 Уфа: РИЦ БашГУ, 2014. - С. 107-111.

[44] Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: изд-во НЦ ЭНАС, 2004. -152с

[45] Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения: учебник для вузов -М.: Издательский дом МЭИ, 2007г. 488с.

[46] Савина В.Ю., Маркитан Н.В. Морфологический анализ технических средств для создания активно-адаптивных сетей // Вестник Амурского государственного университета. - 2013. - Вып. 61: Сер. Естеств.и экон. науки. - С. 38-42 .

[47] Стельмаков В.Н., Жмуров В.П., Тарасов А.Н. Фазоповоротные устройства с тиристорным управлением // Электротехника. - 2014. - № 1. - С. 1118.

[48] Стельмаков В.Н., Жмуров В.П., Тарасов А.Н., Гринштейн Б.И., Тузлукова Е.В. Фазоповоротные устройства с тиристорным управлением // Энергетик. - 2010. - № 8. - С. 20-23.

[49] Ульянов С.А., «Электромагнитные переходные процессы в электрических системах» М., "Энергия", 1970

[50] Федорова М.И. Повышение управляемости фазоповоротных устройств с тиристорными коммутаторами: Диссертация кандидата технических наук: 05.09.12 / Федорова Мария Игоревна, ФГБОУ ВО «НИУ«МЭИ». - М., 2016. - 257 с.

[51] Фролов О.В. Оптимизация режимов энергосистемы северо-запада на основе применения фазорегулирующих устройств: Диссертация кандидата технических наук: 05.14.02 / Фролов Олег Валерьевич. - Санкт-Петербург, 2007. -135 с.

[52] Чебан В.М. и др. Управление режимами электроэнергетических систем в аварийных ситуациях: учебное пособие для электроэнергетических специальностей вузов/ Чебан В.М., Ландман А.К., Фишов А.Г. - М.: Высшая школа, 1990. - 144 с.

[53] Чебан В.М., Долгов А.П., Фишов А.Г., Григоркин Б.О., Ландман А.К. Фазовое управление в электроэнергетических системах и системах электроснабжения // Энергетика. - 2000. - № 11. - С. 54-60.

[54] Чебанов К.А, Журавель В.Ф., Гринь А.И. Переходные процессы в электроэнергетических установках. - Невинномысск: НГГТИ, 2007г. -184стр.

[55] Шакарян Ю.Г., Фокин В.К., Лихачев А.П. Установившиеся режимы электроэнергетических систем с фазоповоротными устройствами (Часть 1) // Электричество. - 2014. - № 7. - С. 16-26.

[56] Шакарян Ю.Г., Фокин В.К., Лихачев А.П. Установившиеся режимы электроэнергетических систем с фазоповоротными устройствами (Часть 2) // Электричество. - 2014. - № 8. - С. 9-18.

[57] A.Gabrijel, B. Mihalic, "Phase-shifting transformers in a structure-preserving energy function" Electric Power Systems Research Vol.74 2005, pp. 323330.

[58] А. N. Rozhkov, M.G. Astashev, P. A. Rashitov " The influence of control methods of AC thyristor bridge on its switching modes", 17th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). Conference Proceeding, 30 June - 4 July 2016, Erlagol, Russia, pp 544-549.

[59] ABB Review: FACTS - solutions to power flow control & stability problems. Sweden: ABB Power Systems AB, 1999, 16 p.

[60] A.S. Rao, S. S. Nagaraju, P. S Raju, "Automatic generation control of TCPS based hydrothermal system under open market scenario: A fuzzy logic approach". Electric Power Systems Research, Vol. 31, 2009, pp. 315-322.

[61] D.I. Panfilov, A.N. Rozhkov, M.G. Astashev "Controlled Phase Shifters Model for Power Grid Operating Modes Calculation", IEEE 16 International Conference on Environment and Electrical Engineering. Conference Proceeding, 7-10 June 2016, Florence, Italy, pp 118-122.

[62] D.I. Panfilov, A.N. Rozhkov, M.G. Astashev "Research of Controlled Phase Shifter operation on a Physical Model of the Transmission Line", IEEE 17 International Conference on Environment and Electrical Engineering. Conference Proceeding, 6-9 June 2017, Milan, Italy, pp 2107-2112.

[63] D.I. Panfilov, A.N. Rozhkov, M.G. Astashev "Transmission Line Model for Controlled Series Compensation Devices Evaluation", 18th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). Conference Proceeding, 29 June - 3 July 2017, Erlagol, Russia, pp 465-468.

[64] G. B. Shrestha ; Y. L. Kang ; T. T. Lie. Incorporation of static phase shifter in power systems using variable structure and state feedback control. Control and Automation, 2009. ICCA 2009. IEEE International Conference on. Pp

[65] Hingorani N.G., Gyugi L. Understanding FACTS. Concept and technology of Flexible AC Transmission Systems. IEEE Press book. 2000.

[66] IEEE 39 bus system model description [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://sys.elec.kitami-it.ac.jp/ueda/demo/WebPF/39-New-England.pdf

[67] J. Ishigame, Zhao, Taniguchi T. "Representation and control of high speed phase shifter for an electric power system" IEE Proceedings - Generation, Transmission and Distribution, Vol. 145, Issue: 3, 1998,.pp 308 - 314

[68] J. Verboomen, "Optimisation of Transmission Systems by use of Phase Shifting Transformers", ISBN 978-90-8570-306-8, 2008.

[69] J. Verboomen, D. Van Hertem, P. H. Schavemaker, W. L. Kling, R. Belmans, "Border-Flow Control by means of Phase Shifting Transformers". Power Tech, 2007 IEEE Lausanne, 1-5 July 2007.

[70] J.Verboomen, D.Van Hertem, P.H.Schavemaker, W.L.Kling, R.Belmans, "The Influence of Phase Shifting Transformers on Transient Stability" Proceedings of the 40th International universities power engineering conference (pp. 1-5). Ireland, Sept. 07-09 2005. [Online]

[71] Jyothi Varanasi, Aditya Patil, Dr. M. M. Tripathi "Transient Stability Improvement of Power System With Phase Shifting Transformer", International Journal of Technology Enhancements And Emerging Engineering Research, Vol. 3, ISSUE 03. ISSN 2347-4289, 2015, Pp 19- 23

[72] K. R. Padiyar "FACTS Controllers In Power Transmission And Distribution", New Age International, 2007, ISBN (13) : 978-81-224-2541-3, New Delhi.

[73] K.S.L Lavanya., P. Shobha Rani, "A Review on Optimal Location and Parameter Settings of FACTS Devices in Power Systems Era: Models, Methods", International Journal for Modern Trends in Science and Technology Vol. 2, Issue 11, 2016, pp. 112 - 117.

[74] L. Nogal, J. Machowski. "WAMS - based control of series FACTS devices installed in tie-lines of interconnected power system" Electrical Engineering VOL. 59(3-4), 2010, pp. 121-140

[75] M Reza Safari Tirtashi, Kazem Mazlumi, Ahmad Rohani. TCPS controller design using fuzzy logic controller for power system stability enhancement. Power and Energy (PECon), 2010 IEEE International Conference on. pp. 195-199

[76] M. G. Astashev, D. I. Panfilov, A.N. Rozhkov, P. A. Rashitov, D.A. Seregin. "Automated Control Unit of Power Flow in Intellectual Electricity Distribution Network", Proceedings of the Scientific-Practical Conference "Research and Development - 2016", Springer International Publishing, Chapter 17., 2017, pp 737

[77] M. G. Astashev, M. A. Novikov, D. I. Panfilov, P. A. Rashitov, M. I. Fedorova. "Simplified analytical model for open-phase operating mode of thyristor-controlled phase angle regulator", Thermal Engineering, December 2015, Vol. 62, Issue 13, pp 928-937

[78] M.S.Tirtashi, K. Mazlumi, A. Rohani "TCPS Controller Design Dsing Fuzzy Logic Controller for Power System Stability Enhancement". IEEE International Conference on Power and Energy (PECon2010), Nov 29 - Dec 1, 2010, Kuala Lumpur, Malaysia. pp 195-199

[79] Marinakis M. Glavic ,T. V. Cutsem, "Control of phase shifting transformers by multiple transmission system operators" Power Tech, IEEE Lausanne ,1-5 July2007

[80] N. L. Aouzellag, L. Benkhellat, S. Mahloul "Modelling and Simulation of TCPAR for Power System Flow Studies". Leonardo Journal of Sciences. Issue 21, July-December 2012, pp. 123-137

[81] P. Bhatt, S. P. Ghoshal, R. Roy "Optimized Automatic Generation Control by SSSC and TCPS in Coordination with SMES for Two-area Hydro-Hydro Power System". International Conference on Advances in Computing, Control, and Telecommunication Technologies. 2009, pp. 474-480

[82] P. Bresesti ; M. Sforna ; V. Allegranza ; D. Canever ; R. Vailati, "Application of Phase Shifting Transformers for a secure and efficient operation of the interconnection corridors", Power Engineering Society General Meeting, 6-10 June 2004. IEEE

[83] P. Kumkratug and M. H. Haque. New model of a thyristor controlled phase shifter in a simple power system. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/252550664_NEW_MODEL_OF_A_THYRIS TOR_CONTROLLED_PHASE_SHIFTER_IN_A_SIMPLE_POWER_SYSTEM

[84] P. Kumkratug, "Improvement of Transient Stability of Power System by Thyristor Controlled Phase Shifter Transformer", American Journal of Applied Sciences , Vol 7 (11), ISSN 1546-9239, 2010, pp 1495-1499

[85] R. Baker, G. Guth, W. Egli, P. Eglin "Control Algorithm for a Static Phase Shifting Transformer To Enhance Transient and Dynamic Stability of Large Power Systems", IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-101, No. 9, 1982, pp 3532- 3542

[86] R. Korab, R. Owczarek, "Application of phase shifting transformers in the tie-lines of interconnected power systems" Przegl^d Elektrotechniczny, ISSN 00332097, R. 91 NR 8/2015, pp 166-170

[87] R. Mihalic, U. Gabrijel , "Transient stability assessment of systems comprising phase-shifting FACTS devices by direct methods" Electrical Power and Energy Systems, Vol. 26, 2004, pp 445-453

[88] R. Mohan Mathur, Rajiv K. Varma. Thyristor-Based FACTS Controllers for Electrical Transmission Systems. 2002. ISBN: 978-0-471-20643-9. 495 pages.

[89] S. Kumar. C. Srivastava, S. N. Singh, "Impact of TCPAR on Cluster-Based Congestion Management Using Improved Performance Index", Iranian Journal of Electrical and Computer Engineering, Vol. 7, NO. 2, 2008, pp 89 - 97

[90] S. P. Ghoshal, R Roy "Evolutionary Computation Based Comparative Study of TCPS and CES Control Applied to Automatic Generation Control" Power System Technology and IEEE Power India Conference, 2008. POWERCON 2008. Joint International Conference 12-15 Oct. 2008.

[91] S. Robaka, D.Rasolomampionona, S. Anwar, "Application of linearized power system model to selection of PST controller input signal" Electric Power Systems Research, Vol. 78, 2008, pp. 1008-1018

[92] T. Athay, R. Podmore, and S. Virmani, "A Practical Method for the Direct Analysis of Transient Stability" IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-98, no. 2, March/April 1979, pp. 573-584.

[93] Y. Xiaonan ; C. Hongkun ; Z. Xiaochun ; W. Zhengfeng ; W. Xu ; S. Yunting ;. Jian. "Modeling and Control of Thyristor Controlled Phaseb Shifting Transformer", Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT ASIA), 2015 IEEE, 36 Nov. 2015.

[94] Z. Fedyczak, M. Jankowski, P Szczesniak "Modelling and Analysis of The Quadrature-Booster Phase Shifter With PWM AC Bipolar Matrix-reactance Chopper and Passive Load" Electrical Power Quality and Utilisation. Vol. 12, No 2, 2006, pp 83-93.

[95] Z. X. Han "Phase Shifter and Power Flow Control", IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-101, No. 10,1982, 3790-3795.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Параметры оборудования физической модели линии электропередачи и экспериментального образца ФПУ

1. Вводное устройство: промышленная трехфазная сеть 380 В, 50 Гц, ток до

630 А.

2. Повышающий трансформатор: ТЛС-1000/10-У3:

—мощность 1000 кВА; —номинальное напряжение ВН 10000 В; —номинальное напряжение НН 400 В; —номинальный ток ВН 57.7 А; —номинальный ток НН 1443 А; —ток холостого хода 0,286 %; —напряжение короткого замыкания 11,9 %;

—сопротивление обмоток ВН: А-В - 0,9614 Ом, В-С - 0,9656 Ом, С-А -0,9634 Ом;

—сопротивление обмоток НН: а^ - 0,000985 Ом, Ь^ - 0,000988 Ом, ^

а- 0,001001 Ом; —коэффициент трансформации UAB/Uab - 25,03 —потери холостого хода - 1515,8 Вт;

—потери короткого замыкания на основном ответвлении обмоток,

приведенные к 115°С - 13167,2 Вт. —масса 2050 кг.

3. Фазосдвигающий трансформатор: ТС-200/10-16х0-У3 с воздушно-барьерной изоляцией:

— мощность 200 кВА;

— номинальное напряжение ВН 10000 В;

— номинальное напряжение НН 2000 В;

— количество секций вторичной обмотки 16;

— номинальное напряжение каждой секции 125 В, соединение свободное;

— номинальный ток ВН 11.55 А;

— номинальный ток НН 33.3 А;

— ток холостого хода 3,3 %;

— потери холостого хода 1100 Вт;

— напряжение короткого замыкания приведенные к 115°С - 12,0 %;

— потери короткого замыкания приведенные к 115°С - 2800 Вт

— масса 1400 кг

4. Сериесный трансформатор ФПУ: ТСС-200/10-У3:

— мощность 200 кВА;

— номинальное напряжение ВН 3480 В;

— номинальное напряжение НН 5490 В;

— номинальный ток ВН 52.8 А;

— номинальный ток НН 33.3 А;

— ток холостого хода 2,0 %;

— потери холостого хода 1500 Вт;

— напряжение короткого замыкания приведенные к 115 °С - 13,12 %;

— потери короткого замыкания приведенные к 115 °С - 1100 Вт;

— сопротивление обмоток ВН: АХ - 0,9554 Ом, ВУ - 0,95 Ом, С7 -0,946 Ом;

— сопротивление обмоток НН: а1х1 - 0,153 Ом, Ь1у1 - 0,1540м, сШ-0,156 Ом;

— масса 1800 кг.

5. Шунтовой трансформатор ФПУ: ТСШ-315/10-У3:

— мощность 315 кВА;

— номинальное напряжение ВН 5780 В;

— номинальный ток ВН 18.17 А;

— номинальное напряжение НН1 527,9 В;

— номинальный ток НН1 52.8 А;

— номинальное напряжение НН2 176,4 В;

— номинальный ток НН2 52.8 А;

— номинальное напряжение НН3 527,9 В;

— номинальный ток НН3 52.8 А;

— номинальное напряжение НН4 179,5 В;

— номинальный ток НН4 52.8 А;

— номинальное напряжение НН5 263,2 В;

— номинальный ток НН5 52.8 А;

— номинальное напряжение НН6 133,4 В;

— номинальный ток НН6 52.8 А;

— номинальное напряжение НН7 176,4 В;

— номинальный ток НН7 52.8 А;

— ток холостого хода 3,06 %;

— потери холостого хода 1800 Вт;

— напряжение короткого замыкания - 9,77 %;

— сопротивление обмоток ВН: АХ - 6,66 Ом, ВУ - 6,66 Ом, С7 - 6,67 Ом;

— сопротивление обмоток НН: a1x1 - 0,092 Ом, b1y1 - 0,0915 Ом, c1z1-0,092 Ом;

— масса 1970 кг.

6. Токоограничивающие реакторы L1 - L6: РТ0С-6-33-40 У3:

— номинальное напряжение 6000 В;

— номинальный ток 33 А;

— номинальное индуктивное сопротивление 40 Ом;

— индуктивное сопротивление на отпайке 20 Ом;

— потери в реакторе при номинальном токе (115°С) 2400 Вт;

— охлаждение естественное;

— масса 130 кг.

7. Измерительные трансформаторы тока ТА1 - ТА6: ТОЛ-10-100/5:

— номинальное напряжение 10000 В;

— номинальный первичный ток 100А;

— номинальный вторичный ток 5А;

— класс точности 0.5.

— масса 10 кг.

8. Измерительные трансформаторы напряжения TV1 - TV6: ЗНОЛП-10:

— класс напряжения 10000 В;

— номинальное линейное напряжение первичной стороны 10000 В;

— номинальное линейное напряжение на основной вторичной обмотке 100 В;

— номинальная мощность в классе точности 0.5 225 ВА;

— масса 37 кг.

9. Переносные измерительные датчики тока: Цифровые датчики тока 10 шт:

— измерение токов до 50А;

— частота дискретизации измеряемого сигнала 250 кГц;

— автономное питание от аккумуляторной батареи;

— оптоволоконная развязка.

10. Измерители мощности РМ130 PLUS:

— три входа напряжения и три изолированные гальванически входа тока. Используются для прямого подключения, либо через трансформаторы тока и напряжения;

— многофункциональный трехфазный измеритель токов, напряжений, активной, реактивной и полной мощностей, соэф, частоты, несимметрии токов и напряжений, тока нейтрали;

— анализатор гармоник: коэффициент искажения синусоидальности (КИС) по токам и напряжениям, индивидуальные гармоники до 40-й. Спектр гармоник и углы;

— трехфазный счетчик электрической энергии по 4 квадрантам, класса точности 0^ (МЭК 62053-22:2003). Учет активной, реактивной и полной энергии, суммарной и по фазам;

— многотарифная система учета электроэнергии: 4 регистра х 4 тарифа, 4 сезона х 4 типа дня. 8 времен начала нового тарифа в течении суток;

— 16 программируемых уставок, время срабатывания уставки 20 мсек;

— Встроенные часы и календарь, метка времени (сохранение времени в течение 30 сек, при отсутствии питания прибора);

— Возможность обновления программы прибора через порты связи.

Мостовой тиристорный коммутатор МТК1 Схема электрическая принципиальная Лит Масса Масштаб

Изм Лист № докум. Подпись Дата

Разраб. Рожков 10.06.16

Провер. Тарасов

Т. контр. Лист 1 | Листов 1

Н. контр.

Утверд. Асташев

Поз. обознач. Наименование Кол. Примечание

А1...А8 Источник питания драйвера 8

А9...А16 Драйвер тиристора 8

С1...С4 Конденсаторы В3265682224+561 14 7 4 МКР0,22мкФ 5% 2000 В

Резисторы С5-35В-50-7.5 кОм ±5% 0Ж0.467.551ТУ 8 по 2 послед.

И5..Ш Резисторы С2-23-2а-240 Ом ±5% - 0Ж0.467.081 ТУ 8

Я13..Я16 Резисторы ЯСН508100Р!00№6 4 100 Ом 5% 50Вт 2500В

тсюоюоы) 100 Ом 5% 100 Вт 1900В

Варисторы В32К550 (В72232В0551К001) 8 У\^910В 70 кА по 2 послед.

\/81...\/84 Тиристоры 8ККТ72/22ЕН4 4

ТА1 Трансформатор тока ТТИ-А 50/5А 5ВА класс 0,5 ИЭК 1

Ш Трансформатор напряжения ТТП-60 220-220 0.3А 1

Мостовой тиристорный коммутатор МТК1 Перечень элементов Лит Масса Масштаб

Изм Лист N3 докум. Подпись Дата

Разраб. Рожков 10.06.16

Провер. Тарасов

Т. контр Лист Листов

Н. контр.

Утверд. Асташев

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Свидетельства интеллектуальной собственности

Авторы): Рожков Александр Николаевич (КИ), Ремизе в ич Татьяна Вячеславовна (НИ), Рашитов Пивел .Ахматович (IШ), Панфилов Дмитрий Иванович (К1/), Асташев Михаил Георгиевич (ЯУ), Новиков Михаил Александрович (М1)

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕГАЦИЯ

,|ÍJ: ei

RU

III'

I 5 50 U1

(51) VI ПК

ищj/i T/is i.awe.oi)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА HO ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

О л ю

— OL

"-'ТИТУЛЬНЫЙ Л ИСТ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

(ЗГК^Зщыщ: IQ 14 LЗТН15ЛВ, 16.09.2014

i-4] Дата начат отсктл срокл действии ItaTtotTt 1ÍW.2014

ПрийрИ Т£Т< Ь11.

< 1 Jana пидпп аивлм: ] 6 СН И) 14

< Олу&ликовани 10 04.2015 Был № 10

Aj|4t Л.11 Bfftnil.'M

llWíl. МйСП*. Лв.-шмсвий пр-кт, ОАО ■ЭННИ*

I ~2 I :\БТ0ГН ЫI'

Рожков Александр Николаевич (RU). Реииаеьнч Татьян! Вячеславовна (RU). Hilulhiob П jíi.n Анаши fRU!■. Панфл-тзв Дннгрнй Иванович ikU.i.

A^raiuen Мнкинл Гсортнсв» Ч (RUl, Elmncnu Мп^ашп А.-схшпдрилнч íliUí

Пiftfiiообчайшо[к); ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. Г.М КРЯсИЖАНО&СКОГО" (fcUi

Я) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЭТАПНЫМ ПЕРРКЛЮЧЕНИЕМ ОБМОТОК ШУНТОВОГО ТТЛНСФОРМЛТОРА ФАЮПОЁОРОТНОГО УСТРОЙСТВА

(57) Формула ттолиной модели Система управления поэтапны« гнреключошем обмоток шу tmiporo трансформаторе фашпонротиоi о устройствас i иiмошью тнристорного многоеостового кОммутатсра, содертшдал формирователь рдорешемнш интервалов коммутации н блок определения набора допустимы* переключений, первые и вторые входы кстйрых предназначены для подключения к датчикам напряжений на обмотка* шуктового трансформатора и. N0 меньшей мере, к одному датчику пока через мжты тирнсторного коммутаторе

соответственно, а ВТОРОЙ ВЫХОД формирователя разрешен и !.|?с итерннлОв комму ral ии и выход 5лота определения набора допустимых переключений псшючски к второму входу блока уг |равлсння гнрнсторным многомостовым Юйсмутатсрон и к второму в\олу блока выбора маршрута переключения соответственно, к третьему и чет вертому в\одам блока выбора маршрута переключении подключены выходы блещ падания требуемого СОСТОЯНИЯ фйЗОГООВОрОТНОГО устройства и Е)лОка Задания характеристик вибнраено! и маршру га переключения соответственно, при этом íí.idk управления тиристориым ми ого мостовым коммутатором снабжен нычодом, подключенным к пятом^' вчолу блока выбора маршрута п^р^клк'чения, выход кочврого подключен к третьему влолу блока управления тнристОрНЫМ многомосговым коммутатором, а формирователь разрешенных интервалов коммутации снабжен третьим н.*од«м. к которому подключен блок ДИННЬИ O I Гц 7i¡l метра* СИЛОВЫИ коыпонентов споены фаюпо&орогно: о устройства, отличающаяся тем, что система управления снабжена блоком мониторинг провидя ком нунции и дополнительным итчиквы то« а, размещенным и диагонали моста тчрнеторнгцто коммутатора, при это« первый ваод олока мониторинга процесса коммутации соединяется l дополнительным датчиком ■ ока через вторичную обмотку шунтового трансформатора, а нч-орой вюдс

Л

С

СП СП

ел о

ФП|Ш;! 01 и. 5-2« 14

ФЕДЕРАЛЬНА Я Г Л УЖ П Л ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(РОСПАТЕНТ)

киргжкгжсяги; щй„ !5П, корп. I, Млсква, ГМ"), ГСТТ-1, 125993. Тедфзн (8-49^ 240- 60- 15. Факс [phone]

На № 01 -13-1 102£9ЫЖ от 21.07.2017 Паш № 2016145990/08(073348)

При пергпшнс /цхсш1 ссылаться ш э*тяяаи ы

И|Л7!"Л,|.ГГ.ЧЛ 1>;'/11} пилуппт ил1|;|ил;1гм

от 29.0$.2017

Акционерное общество "Энергетическим институт " 1 им, Г.М. Кржижановского 1 (АО "ЭНИНН> Ленинский пр-кт, I1? Москва I ;<Ю71

I

РЕ III ЕН И Е

и выдаче патента на тпПрсгение

(21) Заявка № 2016145990/08(0738+8)

(22) Дата подачи захьки 24.11.201А

J

В результате экспертизы заявки на изобретение по существу установлено, что заявленное изобретение

относится к объектам патентных прав, соответствует условиям патентоспособности, сущность заявленного изобретении (изобретений) и документах заявки раскрыта с полнотой, достаточной для осуществления изобретения (изобретений)*, в связи с чем принято решение о выдаче патента на изобретение.

Заключение по результатам экспертизы прилагается.

Приложение: ча 4 л. в 1 экз.

Заместитель руководителя

^'■¡куи'Ц" I поди'спи гпек'ЭаН'Ой РО,И ИСь-Г

СйГ'дгс-г.'и а еету*икйга Л I

Сертификат

вссшЕссшогоокидес

Владелец Кирий

."ийонь Гяснилиння Сргпл действия ^ 09.06.2017 по 01 М.2СЭ0

Л. Л. Кирий

Приложен ut к форме № dl 113-2014

10,401

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРТИЗЫ

(21)3мв«а№ 2ÛI 6Н5990Л)8{073848) (М)Дчта пожгишин 24.11.20lö

(24) Дйтя начала отечт срока дсПствил глгента 24.1 1.2016

ПРИОРИТЕТ УСТАНОВЛЕН IЮ ДАТЕ

(22) nofli4n»ibhir 24.11.2016

(72) Автор(ы) Панфилов Дмитрий Иванович, Астдшеа Михаил Георгиевич, Роле ков Александр Николаевич, Рашитов Павел Ахматович, Серегин Дмитрий Андреевич, KU

(73) Плтеншоб|ииишс111,(н) А к пионер л ne общество "Энергетический институт им. Г. M Кржижановского", RU

(5<1) Незнание шобрстсния Способ управления фада поноротным устройством

Адрсе для переписки с птентсобладателем или tro представителем, который будет опубликован в официальном бюллетене

указан на лицевой стороне бланка решения Адрес для направления патента

УКИ'ЛПЫ на лицевой с гор Line mi янки pu пени я _

lî результате экспертизы залнки по существу, проведенной в ссютнйтствии со статьей 13Я6 и пунктом I статьи 1387 Гражданского кодекса Российской Федерации, введенного л действие Федеральным законом от 12 марта 20['I г. № 35-ФЗ (далее - Кодекс), к отношении уточненной заявителем формулы j-j-juGpcгения установлено соответствие заявленного изобретения требованиям статьи 1349 Кодекса, уелняиим иатентослосойности, установленным статьей 1350 Кодекса, и соответствие документов заявки требованию достаточности раскрытия сущности изобретепил, установленному пунктом 2 ciaihn 1375 Кодекса.

Формула изобретения приведена на странице(ах) 3.

2

'i'upMü № 91л

(2I)2016145990/08

(51) МПК

Н03Н 7//S (2006.01)

(57)

с: и особ управления фаэо поворотным устройством путем поэтаиного изменения его состояния, использующий задание его конечного состояния, н ы пор допустимой последовательности поэтапного переключения, удовлетворяющей заданным ограничениям на величину выходного напряжения, измерение токов фазоповоротною устройства, реализацию заданной последовательности управления тиристор и ым коммутатором фазоповоротного устройства, отличающийся тем, что измеряют напряжения на фазоповоротном устройстве и по измеренным токам и напряжениям фазоповоротного устройства вычисляют эквивалентные параметры линии электропередачи относительно узлов, к которым подключено фазоповоротное устройство, для дополнительной адаптации в реальном времени маршрутов переключения и управления последовательностью переключения фшогmворотного устройства.

(56) RU 2577190С1, 10.03.2016;

RL" 2509408С2, 10.03.2014;

W02007/008269А 1,18.01.2007:

US 2009/01407 87 Al, 04.06.2009;

US 7633358В2, 15.12.2009.

При публикации будут использованы первоначальные чертежи и описание с заменяющими с, в, 7, поступившими в ФИПС 01Ж2017,

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Для предоставления в диссертационный совет: Д 212.157.12 ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»

гнерждаю»

ектор АО «ЭНИН» Кононенко В.Ю.

2017 г.

Э ЭНИН

Ш^Ш ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ^^^ им. г. М. КРЖИЖАНОВСКОГО

Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М Кржижановского* (АО 'ЭНИН") 119071, г. Мосвз, Лвииисюай проспект, д 19. Теп. »7(495) 770-31 -00. [phone] Фа*с: »7(495) 770-31-03 E-mail; postEoxg«rrfi.oe(.ru ИННКПП 77250S4454/772S01001 Р/с 40702810800100000834 в ПАО "МИнБ»я" г. Москва БИК 044525600 К'с Э01018Ю300000000600

АКТ

о внедрении результатов диссертационной pauoibi Рожкова Александра Николаевича

Настоящим актом годтвсрждастся, что результаты диссертационной рабо™ на соискание ученой степени кандидата технических наук «Разработка и исследование систем управления фазоповоротными устройствами, работающими в активно-адаптивных электрических сетях», выполненной Рожковым Александром Николаевичем внедрены в НИОКР. выполненных АО «ЭНИН»:

1. НИОКР «Разработка автоматизированною узла регулирования фанснортных потоков мощности в интеллектуальной распределительной электрической сети (RFMEF157914X0045)». Федеральная целевая ирсирамма «(Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы». Соглашение ОАО «ЭНИН» и Минобрнауки России № 14.579.21.0045 от 26.08.2014г;

2. НИОКР «Исследование и разработка опытного образца малогабаритного устройства распределенной продольной компенсации для ЛЭП 220 кВ с выбором и обоснованием пилотного объекта внедрения». Договор №4/15 от 24.12.2015 на НИОКР с ПАО «ФСК

БЭС».

Перечень внедренных результатов:

1. Алгоритмы адаптации управления фазоповоротного устройства (ФПУ) но схеме с выводом средней точки сериесного трансформатора, позволяющие формировать актуальные для текущего состояния линии электропередачи управляющие воздействия Ф11У;

2. Система управления ФПУ с адаптивными алгоритмами, реализующая управление режимами работы линии электропередачи в условиях изменяющихся режимов работы.

3. Физическая модель линии электропередачи класса напряжения 10 к11 с ФПУ. В физической модели имеете*: возможность изменять параметры режима работы линии электропередачи, что позволяет проводить исследования работы тестируемого устройства в акт и вн о-адш п и впой сети.

Ученый секретарь АО «ЭНИН», д.т.н.

Заведующий J 1абораторией электрофизических процессов и возобновляемой энергетики д.т.н., проф.

Корценштсйн Н.М.

Базе ляп Э.М.