The Static Characteristics of Modern Load Types and Their Influence on the Electric Network Operating Modes
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2021-2-20-28Keywords:
static load characteristics, energy saving technologies, Jacobian matrix, normalized sensornet listAbstract
One of the main aims pursued in conducting a power system operating mode is to maintain the normal voltage level at the control points of the power system and at its consumers. The voltage operation parameters in the electric network must meet the requirements of Russian State Standard (GOST) 32144‑2013 in regard of permissible voltage deviations for electric energy consumers who are powered from this network. In addition, it is desirable for the consumer to have an optimal voltage level at which the costs for producing a unit of goods are kept to a minimum. Each load is characterized by different active power consumption and reactive power absorption as a function of voltage, which leads to changes in the network operating parameters. Thus, in studying the electric power system operating modes, it is necessary to take into account the load static voltage characteristics.
In this study, the electrical regimes were numerically analyzed (using the RastrWin3 software package), the Jacobi matrix was calculated, and the resulting data array was approximated using the Gauss, Cramer, and numerical methods.
The distribution of power consumption in an individual house/apartment is determined; modern equations for the static characteristics of domestic loads for an individual house/apartment and for load nodes belonging to the 6-20 kV and 110-220 kV voltage classes are derived, and standardized node sensornet lists for different electrical networks are calculated.
The study results can be used in designing modern electrical networks, in optimizing the network operating modes, and in settling operational dispatch control matters.
It has been proven based on the results from comparing the obtained equations of static load characteristics with the typical ones that the introduction of energy saving technologies and the use of modern types of electrical appliances generate the need to change the typical static load characteristics. The necessity of representing the load at nodes by full models of static load characteristics is shown.
References
2. Чемборисова Н.Ш., Буков И.В. Анализ свойств отдельных узлов в интеллектуальной сети // Интеллектуальные энергосистемы: Труды I Междунар. молодёжного форума. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2013. Т. 1. С. 16—20.
3. Баранов И.Л., Чемборисова Н.Ш. Применение методик оценки сенсорности узлов ЭЭС на основании разложения матрицы Якоби // Международный журнал экспериментального образования. 2012. № 6. С. 95—96.
4. Гамм А.З., Голуб И.И., Бершанский Р.В. Эффективный метод определения слабых связей в электроэнергетической системе // Электричество. 2010. № 9. С. 31—37.
5. Лопатин О.А., Чемборисова Н.Ш. Использование параметров сети и обобщенных показателей режима для расстановки компенсирующих устройств // Электричество. 2011. № 3. С. 10—12.
6. Фролов О.В., Чемборисова Н.Ш. Предварительный анализ параметров сети для расстановки устройств ограничения токов короткого замыкания в сетях мегаполисов // Электричество. 2012. № 8. С. 26—30.
7. Радилов Т.В. Разработка методики моделирования установившихся режимов электроэнергетических систем с гибкими электропередачами: дис. … канд. техн. наук. М.: Изд-во НИУ «МЭИ», 2014.
8. Yuan-Lin C., Chi-Wei C., Chun-Chang L. Efficient Methods for Identifying Weak Nodes in Electrical Power Networks // Generation, Transmission and Distribution. 1995. V. 142. No. 3. Pp. 317—322.
9. Баранов И.Л., Чемборисова Н.Ш. Определение чувствительных узлов электроэнергетических систем на основной частоте и высших гармоник // Электричество. 2013. № 8. С. 15—20.
10. Kempton W. Vehicle-to-grid Power: Battery, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles as Resources for Distributed Electric Power in California. Berkeley: University of California, 2001.
11. Kydd P.H., Anstrom J.R., Heitmann P.D., Komara K.J., Crouse M.E. Vehicle-solar-grid Integration: Concept and Construction // IEEE Power Energy Technol. Syst. J. 2016. V. 3. No. 3. Pp. 81—88.
12. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Ле Конг Зань. Математические модели узлов нагрузки электроэнергетических систем, построенные на основе фазных координат. Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2013.
13. Гребенников В.В. Источники вторичного электропитания электронной аппаратуры [Электрон. ресурс] www.portal.tpu.ru:7777/SHARED/g/GREBENNIKOVVV/students/Tab4/Tab/04_Electronics_22_Power_Supply_2017_v2.pdf (дата обращения 20.07.2020).
14. СП 256.1325800.2016. Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа (с Изменениями № 1, 2, 3).
15. Приказ Минэнерго РФ № 250 от 06.05.2014 г. «Об утверждении Методических указаний по определению степени загрузки вводимых после строительства объектов электросетевого хозяйства, а также по определению и применению коэффициентов совмещения максимума потребления электрической энергии (мощности) при определении степени загрузки таких объектов» [Электрон. ресурс] https://base.garant.ru/70670870 (дата обращения 20.07.2020).
16. Балдов С.В. и др. Определение статических характеристик нагрузки по напряжению в электрических сетях с комплексной нагрузкой // Вестник ИГЭУ. 2014. Вып. 6. С. 22—30.
---
Для цитирования: Буслов В.В., Чемборисова Н.Ш. Влияние статических характеристик современных видов нагрузки на режимы работы электрических сетей // Вестник МЭИ. 2021. № 2. С. 20—28. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-2-20-28.
#
1. Gamm A.Z., Golub I.I. Sensory i Slabye Mesta v Elektroenergeticheskikh Sistemakh. Irkutsk: Izd-vo SEI SO RAN, 1996. (in Russian).
2. Chemborisova N.Sh., Bukov I.V. Analiz Svoystv Otdel'nykh Uzlov v Intellektual'noy Seti. Intellektual'nye Energosistemy: Trudy I Mezhdunar. Molodezhnogo Foruma. Tomsk: Izd-vo Tomskogo Politekhn. Un-ta, 2013;1:16—20. (in Russian). (in Russian).
3. Baranov I. L., Chemborisova N.Sh. Primenenie Metodik Otsenki Sensornosti Uzlov EES na Osnovanii Razlozheniya Matritsy Yakobi. Mezhdunarodnyy Zhurnal Eksperimental'nogo Obrazovaniya. 2012;6:95—96. (in Russian).
4. Gamm A.Z., Golub I.I., Bershanskiy R.V. Effektivnyy metod opredeleniya slabykh svyazey v elektroenergeticheskoy sisteme. Elektrichestvo. 2010;9:31—37. (in Russian).
5. Lopatin O.A., Chemborisova N.Sh. Ispol'zovanie Parametrov Seti i Obobshchennykh Pokazateley Rezhima dlya Rasstanovki Kompensiruyushchikh Ustroystv. Elektrichestvo. 2011;3:10—12. (in Russian).
6. Frolov O.V., Chemborisova N.Sh. Predvaritel'nyy Analiz Parametrov Seti dlya Rasstanovki Ustroystv Ogranicheniya Tokov Korotkogo Zamykaniya v Setyakh Megapolisov. Elektrichestvo. 2012;8:26—30. (in Russian).
7. Radilov T.V. Razrabotka Metodiki Modelirovaniya Ustanovivshikhsya Rezhimov Elektroenergeticheskikh Sistem s Gibkimi Elektroperedachami: Dis. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: Izd-vo NIU «MEI», 2014. (in Russian).
8. Yuan-Lin C., Chi-Wei C., Chun-Chang L. Efficient Methods for Identifying Weak Nodes in Electrical Power Networks. Generation, Transmission and Distribution. 1995;142;3:317—322.
9. Baranov I.L., Chemborisova N.Sh. Opredelenie Chuvstvitel'nykh Uzlov Elektroenergeticheskikh Sistem na Osnovnoy Chastote i Vysshikh Garmonik. Elektrichestvo. 2013;8:15—20. (in Russian).
10. Kempton W. Vehicle-to-grid Power: Battery, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles as Resources for Distributed Electric Power in California. Berkeley: University of California, 2001.
11. Kydd P.H., Anstrom J.R., Heitmann P.D., Komara K.J., Crouse M.E. Vehicle-solar-grid Integration: Concept and Construction. IEEE Power Energy Technol. Syst. J. 2016;3;3:81—88.
12. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V., Le Kong Zan'. Matematicheskie Modeli Uzlov Nagruzki Elektroenergeticheskikh Sistem, Postroennye na Osnove Faznykh Koordinat. Irkutsk: Izd-vo IrGUPS, 2013. (in Russian).
13. Grebennikov V.V. Istochniki Vtorichnogo Elektropitaniya Elektronnoy Apparatury [Elektron. Resurs] www.portal.tpu.ru:7777/SHARED/g/GREBENNIKOVVV/students/Tab4/Tab/04_Electronics_22_Power_Supply_2017_v2.pdf (Data Obrashcheniya 20.07.2020). (in Russian).
14. SP 256.1325800.2016. Elektroustanovki Zhilykh i Obshchestvennykh Zdaniy. Pravila Proektirovaniya i Montazha (s Izmeneniyami № 1, 2, 3). (in Russian).
15. Prikaz Minenergo RF № 250 ot 06.05.2014 g. «Ob Utverzhdenii Metodicheskikh Ukazaniy po Opredeleniyu Stepeni Zagruzki Vvodimykh Posle Stroitel'stva Ob′ektov Elektrosetevogo Khozyaystva, a Takzhe po Opredeleniyu i Primeneniyu Koeffitsientov Sovmeshcheniya Maksimuma Potrebleniya Elektricheskoy Energii (Moshchnosti) pri opredelenii Stepeni Zagruzki Takikh Ob′ektov» [Elektron. Resurs] https://base.garant.ru/70670870 (Data Obrashcheniya 20.07.2020). (in Russian).
16. Baldov S.V. i dr. Opredelenie Staticheskikh Kharakteristik Nagruzki po Napryazheniyu v Elektricheskikh Setyakh s Kompleksnoy Nagruzkoy. Vestnik IGEU. 2014;6:22—30. (in Russian).
---
For citation: Buslov V.V., Chemborisova N.Sh. The Static Characteristics of Modern Load Types and Their Influence on the Electric Network Operating Modes. Bulletin of MPEI. 2021;2:20—28. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-2-20-28.
