System of proactive control of reactive power flows in distributed electrical grids

У роботі розв’язано актуальну задачу вдосконалення методів та засобів оптимізації перетікань реактивної потужності в розподільних електромережах, що мають значну добову волатильність генерування та споживання електроенергії. Об’єктом дослідження є процес автоматизованого керування сукупністю джерел реактивної потужності (ДРП) у розподільних електричних мережах (РЕМ). Узгодження їх функціонування сприятиме зменшенню втрат електроенергії у РЕМ та підвищенню якості напруги. За результатами аналізу сучасних тенденцій побудови систем керування ДРП обґрунтовано доцільність їх децентралізації з використанням локальних систем автоматичного керування (САК).
Оперативне визначення оптимальних потужностей ДРП та розрахунок відповідних уставок локальних САК пов’язані з об’єктивними складностями. В дослідженні запропоновано формалізацію задачі оптимізації потоків реактивної потужності у РЕМ та наведено новий спосіб її розв’язання. Показано, що задача може бути зведена до визначення та періодичного коригування уставок локальних систем автоматичного керування ДРП. Останні, коригуючи потоки енергії за місцевими параметрами з урахуванням вказаних уставок, сприяють досягненню загального ефекту зменшення втрат та стабілізації напруги в РЕМ. Запропонований спосіб сприяє обґрунтованому спрощенню та підвищенню надійності розподіленої системи керування потоками реактивної потужності в РЕМ з урахуванням технічних обмежень.
Для розв’язання задачі було застосовано принцип керування з випередженням, метод «ідеального» струморозподілу (за втратами електроенергії). Використовуючи модель «ідеального» струморозподілу задачу нелінійної оптимізації потоків реактивної потужності в РЕМ було зведено до принципово простішої задачі пошуку струморозподілу в заступній схемі з активними опорами. Для визначення інтервалів часу між коригуванням уставок локальних САК запропоновано аналізувати кореляцію між прогнозним графіком оптимальної потужності окремого ДРП та локальним споживанням енергії на основі коефіцієнта Пірсона.
Запропоновано структурну схему та алгоритми функціонування системи керування сукупністю ДРП, що забезпечують мінімум обчислювальних операцій та операцій обміну даними. Разом з тим, забезпечується реагування на зміни споживання та вироблення електроенергії в умовах короткочасних відмов інформаційних систем. Це сприяє підвищенню якості функціонування систем розподілу енергії у сучасних умовах.