УДК 621.316.1.016.25

ДЕКОМПОЗИЦІЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖ ПРИ ОПТИМІЗАЦІЇ РЕАКТИВНИХ ПОТУЖНОСТЕЙ

Ю.І. Тугай1*, докт. техн. наук, О.Д. Демов2**, канд. техн. наук, Д.А. Нікішин3***, Ю.Ю. Півнюк4****
1,3 – Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна,
е-mail: tugay@ied.org.ua
2,4 – Вінницький національний технічний університет,
вул. Хмельницьке шосе, 95, Вінниця, 21021, Україна,
е-mail: odemov@ukr.net
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-0704-1863
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-2999-0656
*** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-2888-3699
**** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0003-2963-8019

Розглянуто задачу оптимізації реактивних потужностей в електричній мережі за критерієм мінімальних втрат шляхом управління компенсуючими установками. Оскільки процеси виробництва, передачі та споживання електричної енергії взаємопов'язані, то у разі оптимізації необхідно враховувати стан всієї електричної мережі. Але на практиці розв’язання задачі в цій постановці стикається з певними труднощами, тому доцільно поділити електричну мережу на частини, тобто виконати її декомпозицію. Метою роботи була розробка методики декомпозиції, використання якої дає змогу проводити управління потужностями компенсуючих установок в окремих частинах електричної мережі з урахуванням впливу на режим інших її частин. Зокрема, проведено аналіз управління конденсаторними установками промислового підприємства на основі декомпозиції його електричної мережі для забезпечення заданої вхідної реактивної потужності підприємства у разі максимального зниження втрат активної потужності. Бібл. 9, рис. 1, табл. 1.
Ключові слова: декомпозиція, управління, компенсація реактивної потужності, електричні мережі.

ДЕКОМПОЗИЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Ю.И. Тугай1*, докт. техн. наук, А.Д. Демов2**, канд. техн. наук, Д.А. Никишин3***, Ю.Ю. Пивнюк4****
1,3 – Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина
2,4 – Винницкий национальный технический университет,
ул. Хмельницкое шоссе, 95, Винница, 21021, Украина

Поскольку процессы производства, передачи и потребления реактивной мощности в электрических сетях являются физически единым целым, то при управлении компенсирующими установками необходимо учитывать состояние всей электрической сети. С другой стороны, решать задачу в такой постановке сложно и возникает необходимость разделения электрической сети на части. Целью работы была разработка принципов декомпозиции единой сети на локальные и формирования глобального критерия оптимальности реактивной мощности на основе локальных. Предложен метод декомпозиции электрической сети, который позволяет проводить управление мощностями компенсирующих установок в отдельных частях электрической сети с учетом влияния других ее частей. Исследование выполнялось путем соответствующей классификации узлов с генерацией реактивной мощности и узлов нагрузки в типовых схемах электроснабжения. Предложенный метод позволяет упростить управление мощностями компенсирующих установок для всей электрической сети в целом. Проведен анализ управления конденсаторными установками промышленного предприятия на основе декомпозиции его электрической сети с целью обеспечения заданной входной реактивной мощности предприятия при максимальном снижении потерь мощности. Библ. 9, рис. 1, табл. 1.
Ключевые слова: декомпозиция, управление, компенсация реактивной мощности, электрические сети.

Література
1. Горнштейн В.М., Мирошниченко Б.П., Пономарев А.В., Тимофеев В.А., Юровский А.Г. Методы оптимизации режимов енергосистем: монография. Москва: Энергия, 1981. 336 с.
2. Кузнецов В.Г., Тугай Ю.І., Нікішин Д.А. Оптимізація режимів сучасних систем електропостачання АПК. Вісник Харківського НТУ сільського господарства. Харків, 2015. Вип. 164. С. 44–45.
3. Демов О.Д., Півнюк Ю.Ю. Поетапний розрахунок компенсації реактивної потужності в електричних мережах на основі їхньої декомпозиції. Технічна електродинаміка. 2017. №1. С.81-86. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.01.081
4. Карпов Ф.Ф. Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях: монография. Москва: Энергия, 1975. 184 с.
5. Рогальський Б. С. Методи розрахунку електроспоживання і компенсуючих установок та системи управління ними (на промислових підприємствах, включаючи нерудні кар’єри): дис. докт. техн. наук : 05.09.03 / Національна гірнича академія України. Дніпропетровськ. 1999. 301 с.
6. Kron G. Diakoptics: the piecewise solution of large-scale systems. London: MacDonald, 1963. 166 р.
7. Рогальський Б. С., Демов О. Д., Паламарчук О. П. Автоматичний регулятор конденсаторних установок. Патент України № 40982, 2009.
8. Conejo A.J., Alguacil N., Fernandes-Ruth G. Allocation of the cost of transmission losses using a radial equivalent net-work. IEEE Trans. PAS. 2003. Vol. 18. Pp. 1353-1356. DOI: https://doi.org/10.1109/tpwrs.2003.818608
9. Conejo A.J., Galiana F.D., Kockar I. Z-bus loss allocation. IEEE Trans. PAS. 2001. Vol. 16. Pp. 105-110. DOI: https://doi.org/10.1109/mper.2001.4311279

THE DECOMPOSITION OF ELECTRICAL NETWORKS FOR REACTIVE POWER OPTIMIZATION

Yu.I. Tugay1*, O.D. Demov2**, D.A. Nikishyn3***, Yu.Yu. Pivniuk4****
1,3 – Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine,
Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine,
е-mail: tugay@ied.org.ua
2,4 – Vinnitsa National Technical University,
Khmelnitsky highway, 95, Vinnitsa, 21021, Ukraine,
е-mail: odemov@ukr.net
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-0704-1863
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-2999-0656
*** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-2888-3699
**** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0003-2963-8019

Since the process of production, transmission and consumption of reactive power in electric networks are inseparable physically; the state of the electrical network should be taken into account during the management of compensating units for reactive power optimization. On other hand this problem is solved in the local networks in practice, so it is needed the separation of the completely electrical network. The method of electrical network decomposition that allows managing capacity compensating units in the local network with taking into account the influence of other networks was developed. The proposed method can simplify the management of capacity compensating installations in the electrical network. For example, the analysis of condenser units management in industrial enterprise based on the decomposition of its electrical network was done and the capacity capacitors management to provide a given input reactive power at maximum reduction of energy losses was fulfilled. References 9, figure 1, table 1.
Key words: electric networks, optimization, reactive power, decomposition.


1. Hornshtein V.M., Miroshnichenko B.P., Ponomarev А.V. Timofeev V.A., Yurovsky A.G. Methods of optimization of power systems modes. Moscow: Energiya, 1981. 336 p. (Rus)
2. Kuznetsov V.G., Tugay Yu.I., Nikishin D.A. Optimization of modes of modern power supply systems. Visnyk Kharkivskoho NTU silskoho hospodarstva. Kharkiv, 2015. No 164. Pp. 44-45. (Ukr)
3. Demov O.D., Pivniuk Yu.Yu. Phased calculation of reactive power compensation in electric grids based on their decomposition. Tekhnichna elektrodynamika. 2017. No 1. Pp.81-86. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.01.081
4. Karpov F.F. Compensation of reactive power in distribution networks. Moscow: Energiya, 1975. 184p. (Rus)
5. Rogalsky B.S. Methods of calculation of electricity consumption and compensating units and their control systems (at industrial enterprises, including non-metallic careers: Dr. Tech. sci. diss.: 05.09.03 / Natsionalna hirnycha akademiya Ukrayiny. Dnipropetrovsk. 1999. 301 p. (Ukr)
6. Kron G. Diakoptics: The Piecewise Solution of Large-scale Systems. London: MacDonald, 1963. 166р.
7. Rogalsky B. S., Demov O. D., Palamarchuk O. P. Automatic regulator of condenser units. Patent UA № 40982, 2009. (Ukr)
8. Conejo A.J., Alguacil N., Fernandes-Ruth G. Allocation of the cost of transmission losses using a radial equivalent network. IEEE Trans. PAS. 2003. No 18. Pp. 1353-1356. DOI: https://doi.org/10.1109/tpwrs.2003.818608
9. Conejo A.J., Galiana F.D., Kockar I. Z-bus loss allocation. IEEE Trans. PAS. 2001. No 16. Pp. 105-110. DOI: https://doi.org/10.1109/mper.2001.4311279