AUTOMATIC SYNCHRONIZATION OF “ISLANDS” AT RESTORATION OF POWER SUPPLY SYSTEMS WITH DISTRIBUTED GENERATION

The PURPOSE of the paper is to develop an operation algorithm of the automatic synchronization system under the restoration of the power supply system after emergency cut-off from the main power source (MPS) and breaking of the power supply system into separate “islands”. METHODS. Some operation stages of the synchronization system use reachability matrices, for the construction of which the Floyd-Warshall algorithm is used. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The operation of the synchronization system using the proposed algorithm is demonstrated on the test scheme of the power supply system. The execution of the algorithm is triggered in case of emergency shutdown of current breakers (CB); the algorithm identifies the structure of the “islands” formed as a result of the accident and forms a definite order of the synchronization process; the error signals determined by the algorithm are applied to automatic speed regulators (ASR) and automatic voltage regulators (AVR) of distributed generators (DG); when the synchronism is achieved the algorithm generates the commands to switch on the current breakers. CONCLUSIONS. The proposed algorithm of the synchronization system allows to reconnect the “islands” formed as a result of the accident between each other and with the main power source. When the power supply system is disconnected from the main power source it is necessary to switch the automatic speed regulators of distributed generators to a floating response to eliminate the frequency deviation from the nominal one. In order to exclude an arbitrary load distribution between the distributed generators when the automatic speed regulators are switched to a floating response it is necessary to use a group control of active and reactive power.

power distribution system, distributed generation, automatic synchronization, phasor measurements, graph theory, Floyd-Warshall algorithm

1. Jenkins N., Allan R., Crossley P. Embedded generation. London: IET Press, 2009. 297 p.

2. Воропай Н.И. Распределенная генерация в электроэнергетических системах. Международная научно-практическая конференция «Малая энергетика-2005» [Электронный ресурс]. URL: http://www.combienergy.ru/stat/983-Raspredelennaya-generaciya-v-elektroenergeticheskih-sistemah (25.05.2018).

3. Буй Динь Тхань, Воропай Н.И. Восстановление системы электроснабжения с распределенной генерацией после крупной аварии // Промышленная энергетика. 2011. № 8. С. 6-14.

4. Азорин А.Ю., Воропай Н.И. Проблемы синхронизации при восстановлении систем электроснабжения, включающих распределенную генерацию // Электроэнергетика глазами молодежи: труды V Междунар. науч.-техн. конф. (г. Томск, 10-14 ноября 2014 г.). Томск, 2014. C. 382-385.

5. Chowdhury S., Chowdhury S.P., Crossley P. Microgrids and active distribution networks. London: IET Press. 2009. 320 p.

6. Хачатуров А.А. Несинхронные включения и синхронизация в энергосистемах. М.: Энергия, 1977. 176 с.

7. Нудельман Г.С. Релейная защита и автоматика в условиях развития малой распределенной энергетики // Электроэнергия. Передача и распределение. 2014. № 4. С. 6-10.

8. Voropai N.I., Krol A.M., Bui Dinh Thanh. Power system restoration plans for transmission and distribution networks // 8th IFAC Symposium on Power Plant and Power System Control, Toulouse, France, September 2-5, 2012. 5 p.

9. Воропай Н.И., Стычински З.А., Шушпанов И.Н. Модель режимной надежности «активных» распределительных электрических сетей // Известия РАН. Энергетика. 2013. № 6. С. 70-79.

10. Kleppinger D., Broadwater R., Scirbona C. Generic reconfiguration for restoration // Electric Power Systems Research. 2010. Vol. 80. No. 3. P. 287-295.

11. Grega M., Jedinak M., Smidovic R. Synchronization options in the transmission system in case of the reconfiguration // IFAC Workshop on Control of Transmission and Distribution Smart Grids. (Prague, 11-13 October 2016). Prague, 2016. P. 386-389.

12. Sarmadi A.N., Dobakhshari A.S., Azizi S., Ranjbar A.M. A sectionalizing method in power system restoration based on WAMS // IEEE Transactions on Smart Grid. 2011. Vol. 2. No. 1. P. 190-197.

13. Xin Wang, Edwin E.Y. Smart power grid synchronization with fault tolerant nonlinear estimation // IEEE Transactions on Power Systems. 2016. Vol. 31. No. 6. P. 4806-4816.

14. Беляев Н.А., Прохоров А.В., Свечкарев С.В., Хрущев Ю.В. Анализ эффективности алгоритмов работы устройства адаптивной синхронизации генератора с сетью и частей энергосистем // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: сб. докл. V Междунар. конф. Сочи, 2015.

15. Shi Di, Luo Yusheng, Sharma R.K. Active synchronization control for microgrid reconnection after islanding // IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe Conf. (Istanbul, 12-15 October 2014). Istanbul, 2014. P. 402-407.

16. Taher S.A., Zolfaghari M., Cho Ch. A new approach for soft synchronization of microgrid using robust control theory // IEEE Transactions on Power Delivery. 2017. Vol. 32. No. 3. P. 1370-1381.

17. Нудельман Г.С., Оганесян А.А., Харисов В.Н. Уязвимость систем синхронизации, основанных на использовании глобальных навигационных спутниковых систем // Электроэнергия. Передача и распределение. 2013. № 3. С. 60-65.

18. Hofner P., Moller B. Dijkstra, Floyd and Warshall meet // Formal Aspect of Computing. 2012. Vol. 24. No. 4. P. 459-476.

19. Павлов Г.М., Меркурьев Г.В. Автоматика энергосистем. СПб.: Центр подготовки кадров энергетики. 2001. 388 с.

20. Андреев А.Н., Булатов Б.Г., Марков М.И., Тарасенко В.В. Концепция системы интеллектуального управления распределительными электрическими сетями // Электроэнергетика глазами молодежи: труды VI международной научно-технической конференции (г. Иваново, 9-13 ноября 2015 г.). Иваново, 2015. С. 342-345.

21. Yuan-Kang Wu, Ching-Yin Lee, Le-Chang Liu, Shao-Hong Tsai. Study of Reconfiguration for the Distribution System with Distributed Generators // IEEE Transactions on Power Delivery. 2010. Vol. 25. Issue 3. P. 1678-1685.

22. Фишов А.Г., Мукатов Б.Б. Реконфигурация электрических сетей с распределенной генерацией и мультиагентным управлением // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 9. С. 143-152.