ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2026-1-100-112TNLLMFipolytech-1035Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGРазработка мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях групповым регулированием коэффициентов трансформации силовых трансформаторовDevelopment of measures to reduce energy losses in electrical networks by group regulation of current transformer ratiosПаркачевК. Н.ParkachevK. N.

Паркачев Кирилл Николаевич, аспирант; ведущий специалист Отдела внешних информационных систем службы автоматизированных систем диспетчерского управления

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83 

664009, Иркутск, ул. Ширямова, 54 а 

Kirill N. Parkachev, Postgraduate Student; Leading Specialist of the External Information Systems Department of the Automated Dispatch Control Service

83, Lermontov St., Irkutsk 664074 

54a, Shiryamov St., Irkutsk 664009 

parkachev-kn@irk.so-ups.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1525-0937ТигунцевС. Г.TiguntsevS. G.

Тигунцев Степан Георгиевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электрические станции, сети и системы»

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83 

Stepan G. Tiguntsev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Electrical Power Plants, Networks, and Systems

83, Lermontov St., Irkutsk 664074 

stiguncev@yandex.ruИркутский национальный исследовательский технический университет ; Филиал АО «СО ЕЭС», Региональное диспетчерское управление энергосистемы Иркутской области (Иркутское РДУ)РоссияIrkutsk National Research Technical University; Branch of JSC “System Operator of the Unified Energy System”, Regional Dispatch Office of the Irkutsk Region Power System (Irkutsk RDO)Russian FederationИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation202629032026301100112Copyright © Паркачев К.Н., Тигунцев С.Г., 20262026Паркачев К.Н., Тигунцев С.Г.Parkachev K.N., Tiguntsev S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/1035

Цель наших исследований заключается в предложении организационно-технических мероприятий по сокращению потерь электроэнергии при ее транспортировке в распределительных электрических сетях. Объектом исследований явились режимы работы электрических сетей, в которых оптимальный режим достигается перераспределением потоков реактивной мощности. Перераспределение создается при регулировании напряжений определенной методикой группового переключения коэффициентов трансформации силовых трансформаторов с помощью электронных ключей в переключателях регулирования под нагрузкой и переключения без возбуждения. Суть технических мероприятий заключается в замене электромеханических устройств переключателей устройствами с электронными ключами. В качестве технологического метода исследования применялось моделирование и последующий расчет режимов участка действующей электроэнергетической системы Республики Бурятия в программном комплексе RastrWin3. Оценка эффективности применения предлагаемых мероприятий по переключению проводилась путем сравнения оптимальных по критерию минимума потерь мощности в электрических режимах с использованием предлагаемых устройств и без них. Установлено, что суммарные потери активной мощности при номинальных коэффициентах трансформации составляют 1,22 МВт. Расчетами показано, что при оптимальных по минимуму потерь коэффициентах на трансформаторах с регулированием под нагрузкой потери составляют 1,17 МВт, а при оптимальных коэффициентах на трансформаторах с регулирования под нагрузкой и переключения без возбуждения – 1,09 МВт. Применение предлагаемых мероприятий позволит сократить технические потери электроэнергии при ее транспортировке за счет группового регулирования коэффициентов трансформации, в том числе и в режиме реального времени (по изменению нагрузки в течение суток).

The study aims to propose organizational and technical measures reducing losses of electricity during its transportation in distribution electrical networks. The object of the study was operation modes of electrical networks with the optimum achieved by redistributing reactive power flows. The flows are redistributed by regulating voltage using certain group switching of current transformer ratios via current-controlled switches of regulation under load and without excitation. The essence of these technical measures is the replacement of electromechanical switch devices with current-controlled ones. A technological method of the study included simulation and subsequent calculation of the modes on the section of the operated electric power system of the Republic of Buryatia using the RastrWin3 software suite. The effectiveness of the proposed switching activities was assessed by comparing the minimum optimal power loss in electrical modes with and without the proposed devices. The total active power loss at the nominal current transformer ratios was determined to be 1.22 MW. The calculations show that for optimal loss ratios, losses are equal to 1.09 and 1.17 MW for on-load regulated transformers with and without unexcited switching, respectively. The implementation of the proposed measures will reduce the technical losses of electricity during its transport due to the group regulation of current transformer ratios, including on-line by changing the load during the day.

электронные ключирегулирование напряженияоптимизация коэффициентов трансформацииминимум потерьгрупповое регулированиеelectronic switchesvoltage regulationtransformation ratio optimizationminimum lossesgroup regulationReferencesТигунцев С.Г., Паркачев К.Н. Разработка и исследование эффективности работы устройства для изменения коэффициента трансформации силового трансформатора // Электрические станции. 2025. № 10. С. 31–36. https://doi.org/10.71841/EP.elst.2025.1131.10.05. EDN: SZTUNB.Tiugntsev S.G., Parkachev K.N. Development and research of the efficiency of a device for changing the transformation ratio of a power transformer. Power Technology and Engineering. 2025;10:31-36. (In Russ.). https://doi.org/10.71841/EP.elst.2025.1131.10.05. EDN: SZTUNB.Паркачев К.Н., Тигунцев С.Г. Исследование эффективности применения устройства для изменения коэффициента трансформации силового трансформатора // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 19–23 апреля 2023 г.). Иркутск: ИрНИТУ, 2023. Т. 1. С. 325–330. EDN: URRAAL.Parkachev K.N., Tiguntsev S.G. Studying application efficiency of a device for changing the power transformer transformation ratio. In: Increasing efficiency of energy production and use in Siberia: Collected materials of the All-Russian scientific and practical conference with international participation. 19–23 April 2023, Irkutsk. Irkutsk: Irkutsk National Research Technical University; 2023, vol. 1, p. 325-330. (In Russ.). EDN: URRAAL.Паркачев К.Н., Паркачева В.В., Тигунцев С.Г. Разработка и исследование эффективности применения устройства для изменения коэффициента трансформации силового трансформатора // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 19–22 апреля 2022 г.). Иркутск: ИрНИТУ, 2022. Т. 1. С. 227–282. EDN: ULWMVP.Parkachev K.N., Parkacheva V.V., Tiguntsev S.G. Development and study of the efficiency of a device for changing the transformation ratio of a power transformer. In: Increasing efficiency of energy production and use in Siberia: Collected materials of the All-Russian scientific and practical conference with international participation. 19–22 April 2022, Irkutsk. Irkutsk: Irkutsk National Research Technical University; 2022, vol. 1, p. 227-282. (In Russ.). EDN: ULWMVP.Паркачев К.Н., Копылова В.В., Пестряков М.В., Тигунцев С.Г. Разработка и исследование устройства для изменения коэффициента трансформации силового трансформатора // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 20–24 апреля 2021 г.). Иркутск: ИрНИТУ, 2021. Т. 1. С. 300–305. EDN: RSCMRB.Parkachev K.N., Kopylova V.V., Pestryakov M.V., Tiguntsev S.G. Development and study of the device for changing the power transformer transformation ratio. In: Increasing efficiency of energy production and use in Siberia: Collected materials of the All-Russian scientific and practical conference with international participation. 20–24 April 2021, Irkutsk. Irkutsk: Irkutsk National Research Technical University; 2021, vol. 1, p. 300-305. (In Russ.). EDN: RSCMRB.Пат. № 2752000, Российская Федерация, С1. Способ изменения коэффициента трансформации силового трансформатора / С.Г. Тигунцев, В.В. Копылова, К.Н. Паркачев; заявитель и патентообладатель Иркутский национальный исследовательский технический университет. Заявл. 18.02.2021; опубл. 21.07.2021. Бюл. № 21.Tiguntsev S.G., Kopylova V.V., Parkachev K.N. Method of changing the transformation ratio of a power transformer. Patent RF, no. 2752000; 2021. (In Russ.).Асташев М.Г., Лунин К.А., Панфилов Д.И., Петров М.И., Рашитов П.А. Полупроводниковые регуляторы-стабилизаторы напряжения для распределительных сетей // Электрические станции. 2021. № 2. С. 16–20. https://doi.org/10.34831/EP.2021.1075.2.003. EDN: EPCOTQ.Astashev M.G., Lunin K.A., Panfilov D.I., Petrov M.I., Rashitov P.A. Semiconductor voltage regulators-stabilizers for distribution networks. Power Technology and Engineering. 2021;2:16-20. (In Russ.). https://doi.org/10.34831/EP.2021.1075.2.003. EDN: EPCOTQ.Асташев М.Г., Панфилов Д.И., Горчаков А.В., Красноперов Р.Н., Рашитов П.А. Управление полупроводниковыми регуляторами напряжения трансформаторов под нагрузкой в распределительных сетях 6-10 кВ // Международный научно-исследовательский журнал. 2021. № 4-1. С. 41–50. https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.106.4.007. EDN: ZIOMPP.Astashev M.G., Panfilov D.I., Gorchakov A.V., Krasnoperov R.N., Rashitov P.A. Operating semiconductor voltage regulators of transformers under 6-10 kV load in power distribution networks. International Research Journal. 2021;4-1:41-50. (In Russ.). https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.106.4.007. EDN: ZIOMPP.Панфилов Д.И., Рожков А.Н., Петров М.И., Асташев М.Г., Рашитов П.А., Красноперов Р.Н. [и др.]. Разработка и исследование полупроводниковых регуляторов напряжения трансформаторов под нагрузкой для распределительных сетей // Электротехника. 2021. № 11. С. 59–66. EDN: FRWVWT.Panfilov D.I., Rozhkov A.N., Petrov M.I., Astashev M.G., Rashitov P.A., Krasnoperov R.N., et al. Development and study of semiconductor voltage regulators of loaded transformers for distribution networks. Russian Internet Journal of Electrical Engineering. 2021;11:59-66. (In Russ.). EDN: FRWVWT.Асташев М.Г., Панфилов Д.И., Рожков А.Н., Петров М.И., Рашитов П.А., Горчаков А.В. Быстродействующие полупроводниковые регуляторы напряжения трансформаторов под нагрузкой для распределительных сетей // Электрические станции. 2021. № 5. С. 23–31. https://doi.org/10.34831/EP.2021.1078.5.004. EDN: YAEXVK.Astashev M., Panfilov D.I., Rozhkov A.N., Petrov M.I., Rashitov P., Gorchakov A.V. High speed semiconductor voltage regulators of on-load transformers for distribution networks. Power Technology and Engineering. 2021;5:23-31. (In Russ.). https://doi.org/10.34831/EP.2021.1078.5.004. EDN: YAEXVK.Пат. № 2741335, Российская Федерация, С1. Устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой / Д.И. Панфилов, П.А. Рашитов, М.Г. Асташев, А.В. Горчаков; заявитель и патентообладатель Национальный исследовательский университет «МЭИ». Заявл. 08.09.2020; опубл. 25.01.2021. Бюл. № 3.Panfilov D.I., Rashitov P.A., Astashev M.G., Gorchakov A.V. Transformer voltage control device under load. Patent RF, no. 2741335; 2021. (In Russ.).Тульский В.Н., Ванин А.С., Асташев М.Г., Панфилов Д.И., Королев В.М. Оценка эффективности применения быстродействующих полупроводниковых устройств регулирования в распределительных электрических сетях // Электротехника. 2020. № 10. С. 37–44. EDN: BWSXRG.Tulsky V.N., Vanin A.S., Astashev M.G., Panfilov D.I., Korolev V.M. Evaluating the effectiveness of the application of high-speed semiconductor control devices in electrical distribution networks. Russian Internet Journal of Electrical Engineering. 2020;10:37-44. (In Russ.). EDN: BWSXRG.Панфилов Д.И., Асташев М.Г., Горчаков А.В. Полупроводниковое устройство регулирования напряжения под нагрузкой для силовых трансформаторов распределительных электрических сетей 10-0,4 кВ // Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ. 2020. № 6. С. 82–90. https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-6-82-90. EDN: FGIRXX.Panfilov D.I., Astashev M.G., Gorchakov A.V. A solid-state on-load tap changer for the power transformers of 10-0.4 kV distribution networks. Bulletin of Moscow Power Engineering Institute. 2020;6:82-90. (In Russ.). https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-6-82-90. EDN: FGIRXX.Маркушевич Н.С. Управление реактивной мощностью в энергосистеме // Электричество. 1982. № 9. С. 1–5.Markushevich N.S. Reactive power control in power system. Elektrichestvo. 1982;9:1-5. (In Russ.).Zakutsky V.I., Gadzhiev M.G., Yermolov N.S. Analysis of the influence of installed FACTS devices and transformer on-load tap changers (OLTC) in transmission networks on a total power losses Unified Energy System (UES) of Russia // Proceedings of the 1st IEEE 2019 International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2019 (Moscow, 14–15 March 2019). Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019. Vol. 1. Р. 8708847. https://doi.org/10.1109/REEPE.2019.8708847. EDN: YOGPFM.Zakutsky V.I., Gadzhiev M.G., Yermolov N.S. Analysis of the influence of installed FACTS devices and transformer on-load tap changers (OLTC) in transmission networks on a total power losses Unified Energy System (UES) of Russia. In: Proceedings of the 1st IEEE 2019 International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2019. 14–15 March 2019, Moscow. Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.; 2019, vol. 1, р. 8708847. https://doi.org/10.1109/REEPE.2019.8708847. EDN: YOGPFM.Hasan E.O., Hatata A., Badran E.А., Yossef F.H. Voltage control of distribution systems using electronic OLTC // Twentieth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON). 2018. https://doi.org/10.1109/MEPCON.2018.8635151.Hasan E.O., Hatata A., Badran E.А., Yossef F.H. Voltage control of distribution systems using electronic OLTC. In: Twentieth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON). 2018. https://doi.org/10.1109/MEPCON.2018.8635151.Pezeshki H., Arefi A., Ledwich G., Wolfs P. Probabilistic voltage management using OLTC and dSTATCOM in distribution networks // IEEE Transactions on Power Delivery. 2018. Vol. 33. Iss. 2. P. 570–580. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2017.2718511.Pezeshki H., Arefi A., Ledwich G., Wolfs P. Probabilistic voltage management using OLTC and dSTATCOM in distribution networks. IEEE Transactions on Power Delivery. 2018;33(2):570-580. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2017.2718511.De Oliveira Quevedo J., Cazakevicius F.E., Beltrame R.C., Marchesan T.B., Michels L., Rech C. Analysis and design of an electronic on-load tap changer distribution transformer for automatic voltage regulation // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2017. Vol. 64. Iss. 1. P. 883–894. https://doi.org/10.1109/TIE.2016.2592463.De Oliveira Quevedo J., Cazakevicius F.E., Beltrame R.C., Marchesan T.B., Michels L., Rech C. Analysis and design of an electronic on-load tap changer distribution transformer for automatic voltage regulation. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2017;64(1):883-894. https://doi.org/10.1109/TIE.2016.2592463.Mouli G.R.C., Bauer P., Wijekoon T., Panosyan A. Design of a power-electronic-assisted OLTC for grid voltage regulation // IEEE Transactions on Power Delivery. 2014. Vol. 30. Iss. 3. P. 1086–1095. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2014.2371539.Mouli G.R.C., Bauer P., Wijekoon T., Panosyan A. Design of a power-electronic-assisted OLTC for grid voltage regulation. IEEE Transactions on Power Delivery. 2014;30(3):1086-1095. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2014.2371539.Valouch V., Bejvl M., Šimek P., Škramlík J. Power control of gridconnected converters under unbalanced voltage conditions // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2015. Vol. 62. Iss. 7. P. 4241–4248. https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2384473.Valouch V., Bejvl M., Šimek P., Škramlík J. Power control of gridconnected converters under unbalanced voltage conditions. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2015;62(7):4241-4248. https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2384473.Echavarría R., Claudio A., Cotorogea M. Analysis, design, and implementation of a fast on-load tap changing regulator // IEEE Transactions on Power Electronics. 2007. Vol. 22. Iss. 2. P. 527–534.Echavarría R., Claudio A., Cotorogea M. Analysis, design, and implementation of a fast on-load tap changing regulator. IEEE Transactions on Power Electronics. 2007;22(2):527-534.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.