Применение всережимного моделирующего комплекса для энергосистем с распределенной генерацией

В настоящее время в мире происходит рост числа объектов распределенной генерации в основном за счет возобновляемых источников энергии. Однако интеграция большого объема распределенной генерации (на базе ветровых электростанций) в существующих электроэнергетических системах сопряжена с рядом существенных проблем. Для всестороннего исследования и абсолютного решения этих проблем необходимо проведение детального моделирования реальных электроэнергетических систем, что неосуществимо при использовании существующих средств. Поэтому для подобной цели в статье предложено использовать альтернативное решение - всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем. При проведении экспериментальных исследований производилось сравнение результатов моделирования небольшой тестовой схемы электроэнергетических систем, полученных с помощью всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем и широко используемого цифрового программно-аппаратного комплекса RTDS. В статье частично представлены результаты комплексного сравнения при воспроизведении аналогичных моделей электроэнергетических систем в обоих комплексах, которые подтверждают адекватность получаемой с помощью всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем информации о процессах в оборудовании и электроэнергетических систем в целом. Доказано, что дальнейшее применение всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем в качестве инструмента для детального и адекватного моделирования реальных электроэнергетических систем с распределенной генерацией позволит обеспечить получение полной и достоверной информации о нормальных и анормальных квазиустановившихся и переходных процессах в электроэнергетических системах с распределенной генерацией, которая необходима для надежного и эффективного решения задач проектирования, исследования и последующей эксплуатации электроэнергетических систем с распределенной генерацией.

моделирование электроэнергетических систем, распределенная генерация, численное интегрирование, гибридное моделирование

1. Renewables 2018 Global Status Report [Электронный источник]. URL: http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2018/06/17-8652_GSR2018_FullReport_web_-1.pdf (02.10.2018).

2. Кучеров Ю.Н., Березовский П.К., Федоров Ю.Г., Губарева Ю.В. Исследовательский комитет С6 «Системы распределения электроэнергии и распределенная генерация» // Энергетика за рубежом. 2014. № 1-2. С. 161-180.

3. Нудельман Г., Онисова О. Релейная защита и автоматика в условиях развития малой распределенной энергетики // Электроэнергия. Передача и распределение. 2014. № 4 (25). С. 106-114.

4. Telukunta V., Pradhan J., Agrawal A., Singh M., Srivani S.G. Protection challenges under bulk penetration of renewable energy resources in power systems: A review. CSEE Journal of Power and Energy Systems. 2017. Vol. 3. No. 4. P. 365-379. DOI: 10.17775/CSEEJPES.2017.00030

5. Atwa Y.M., El-Saadany E.F. Reliability Evaluation for Distribution System with Renewable Distributed Generation during Islanded Mode of Operation. IEEE Transactions on Power Systems. 2009. Vol. 24. No. 2. P. 572-581. DOI: 10.1109/TPWRS.2009.2016458

6. He L., Liu C.C., Pitto A., Cirio D. Distance protection of AC grid with HVDC-connected offshore wind generators. IEEE Transactions on Power Delivery. 2014. Vol. 29. No. 2. P. 493-501. DOI: 10.1109/TPWRD.2013.2271761

7. Muljadi E., Zhang Y.C., Gevorgian V., Kosterev D. Understanding dynamic model validation of a wind turbine generator and a wind power plant. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). 2016. P. 1-5. DOI: 10.1109/ECCE.2016.7855542

8. Carreras B.A., Newman D.E., Dobson I. Does size matter? Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 2014. Vol. 24. No. 2. P. 1-7. DOI: 10.1063/1.4868393

9. Watson N., Arrillage J. Power systems electromagnetic transients simulation. London, UK: The Institution of Engineering and Technology. 2003. P. 351-358.

10. Butcher J. C. Numerical methods for ordinary differential equations: early days in the birth of numerical analysis. 2nd ed., Hoboken, New Jersey, USA: John Wiley & Sons. 2008. P. 31-40.

11. Хайрер Э., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Жесткие и алгебро-дифференциальные задачи / пер. с англ. М.: Мир, 1999. 612 с.

12. Бабушка И., Витасек Э., Прагер М. Численные процессы решения дифференциальных уравнений / пер. с англ. М.: Мир, 1969. 368 с.

13. Холл Д., Уатт Д. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений / пер. с англ. М.: Мир, 1979. 312 с.

14. Герасимов А.С., Есипович А.Х., Смирнов А.Н. Об опыте верификации цифровых и физических моделей энергосистем // Электрические станции. 2010. № 11. С. 11-19.

15. Kosterev D., Taylor C., Mittelstadt W. Model Validation for the August 10, 1996 WSCC System Outage. IEEE Transactions on Power Systems. 1999. Vol. 14. No. 3. P. 967-979. DOI: 10.1109/59.780909

16. Chen Y., Dinavahi V. Multi-FPGA digital hardware design for detailed large-scale real-time electromagnetic transient simulation of power systems. IET Generation, Transmission & Distribution. 2013. Vol. 7. No. 5. P. 451-463. DOI: 10.1049/iet-gtd.2012.0374

17. Liang Y., Lin X., Gole A.M., Yu M. Improved coherency-based wide-band equivalents for real-time digital simulators. IEEE Transactions on Power Systems. 2011. Vol. 26. No. 3. P. 1410-1417. DOI: 10.1109/TPWRS.2010.2085456

18. Shu D., Xie X., Jiang Q., Huang Q., Zhang C. A novel interfacing technique for distributed hybrid simulations combining EMT and transient stability models. IEEE Transactions on Power Delivery. 2018. Vol. 33. No. 1. P. 130-140. DOI: 10.1109/TPWRD.2017.2690145

19. Андреев М.В., Боровиков Ю.С., Гусев А.С., Сулайманов А.О., Суворов А.А., Рубан Н.Ю., Уфа Р.А. Концепция и базовая структура всережимного моделирующего комплекса // Газовая промышленность. 2017. № 5 (752). С. 18-27.

20. Гусев А.С., Хрущев Ю.В., Гурин С.В., Свечкарев С.В., Плодистый И.Л. Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем // Электричество. 2009. № 12. С. 5-8.

21. Andreev M.V., Sulaymanov A.O. Platform based on Hybrid Real-Time Power System Simulator for development and research of Intelligent Power Systems with active-adaptive networks. IEEE Eindhoven PowerTech. 2015. P. 1-6. DOI: 10.1109/PTC.2015.7232239

22. Andreev M., Gusev A., Ruban N., Suvorov A., Ufa R., Askarov A., Bems J., Kralik T. Hybrid Real-Time Simulator of Large-Scale Power Systems. IEEE Transactions on Power Systems. (in print) DOI: 10.1109/TPWRS.2018.2876668