АКТИВНО-АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО КАК СРЕДСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ACTIVE-ADAPTIVE DEVICE AS A MEANS TO ASSURANCE ELECTRIC POWER QUALITY

Elena Vyatkina

undergraduate of E-132 group, Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

Victoria Zhdanova

undergraduate of EEm-153 group, Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

Pankrats Tatiana

undergraduate of EEm-153 group, Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

Ekaterina Pugacheva

undergraduate of E-132 group, Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

Lyutarevich Alexander

candidate of Technical Sciences, assistant professor Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

АННОТАЦИЯ

В статье представлен обзор способов обеспечения качества электроэнергии, при этом наибольшее внимание уделено активно-адаптивному устройству, работающему в режиме реального времени и способному обеспечивать качество по нескольким параметрам одновременно. Рассмотрены способы включения активно-адаптивных устройств в узлах нагрузок для обеспечения качества электроэнергии. Также определены направления для развития указанных устройств.

ABSTRACT

The paper deals with overview of ways to ensure the electric power quality, with the greatest attention is paid to active-adaptive device operating in real time and the ability to provide quality on several parameters simultaneously. The methods of incorporating active-adaptive devices to load the nodes to ensure the electric power quality. Directions also identified for the development of active – adaptive devices.

Ключевые слова: качество электроэнергии, устройство обеспечения качества электроэнергии, система управления устройством обеспечения качества электроэнергии.

Keywords: electric power quality, electric power quality assurance device, electric power quality assurance device control system

В последнее время для обеспечения качества электроэнергии в узлах нагрузок систем электроснабжения все большее предпочтение отдают применению специальных технических средств. Несмотря на то, что существуют также организационные мероприятия, к которым относятся схемные решения. Все мероприятия, как правило, применяются не только при проектировании систем электроснабжения, но и на этапе эксплуатации.

В данной статье речь пойдет об активно-адаптивных устройствах как наиболее перспективных технических средствах обеспечения качества электроэнергии.

До недавнего времени элементная база не позволяла создавать активно-адаптивные устройства для нужд силовой электроники. Развитие таких управляемых элементов как MOSFET-транзисторов, IGBT-транзисторов, определило элементную базу для построения активно-адаптивных устройств. Однако, название «активно-адаптивное устройство» является общим и не отражает его существенных признаков. Дадим более точное определение.

Активно-адаптивное устройство обеспечения качества электроэнергии – это силовой преобразователь с ёмкостью на стороне постоянного тока, который формирует методами импульсной модуляции усреднённое значение тока, равное разности фильтруемого тока и синусоидального тока его основной гармоники.

Подобные устройства рассматриваются в трудах как российских, так и зарубежных ученых [2–11]. Анализ данных работ показывает, что указанные технические средства являются перспективным направлением развития силовой электроники, обеспечивающей качество электроэнергии в узлах нагрузок.

Основные преимущества активно-адаптивных устройств обеспечения качества электроэнергии по сравнению с другими техническими средствами:

• работа в режиме реального времени;
• возможность обеспечения качества электроэнергии по нескольким параметрам одновременно;
• отсутствие дополнительных настроек устройства и др.

По своей структуре активно-адаптивное устройство обеспечения качества электроэнергии состоит из схемы управления и силовой платы (рисунок 1). Как правило, силовая часть представляет собой плату на полностью управляемых элементах, соединенных по схеме моста [10]. Но наибольший интерес представляет система управления, принципы и алгоритмы управления которой постоянно развиваются [1; 6; 8; 10]. Сложной задачей является разработка системы управления активно-адаптивным устройством обеспечения качества электроэнергии в режиме несимметричной нагрузки и компенсации реактивной мощности.

Рисунок 1. Структурная схема устройства

Различают следующие способы обеспечения качества электроэнергии с использованием активно-адаптивных устройств [4; 11]:

• местный – при данном способе обеспечивается защита наиболее ответственных нагрузок. Устройство должно подключаться непосредственно у нагрузки;
• групповой – обеспечивается качество электроэнергии в узлах нагрузок, подключенных к отходящей линии и расположенных в других помещениях. Активно-адаптивное устройство должно подключаться к распределительному щиту или к секции сборных шин в точке общего присоединения;
• последовательный – одно устройство обеспечивает защиту от мощной искажающей нагрузки, а другое – меньшей мощности – осуществляет компенсацию от различных маломощных искажающих нагрузок;
• общий – предусматривает подключение активно-адаптивных устройств на различных уровнях сети или классах напряжения системы распределения, что сводится к последовательному способу.

Преимущества и недостатки различных схем активно-адаптивных устройств, их анализ, а также основные направления развития рассмотрены в [2–4; 6–7]. Некоторые принципы и алгоритмы управления указанными устройствами и анализ их работы представлены в [6; 8–10; 11]. Рассматривается выбор элементной базы силовой части и системы управления. Также в работах описываются некоторые основные направления развития подобных устройств.

Необходимо отметить, что разработчики элементной базы силовой электроники ведут активные исследования в области повышения эффективности силовой части активно-адаптивных устройств обеспечения качества электрической энергии.

Таким образом, в результате анализа работ, посвященных улучшению качества электроэнергии в системах распределения и потребления, видим, что наиболее перспективным техническим средством являются многофункциональные устройства, работающие в режиме реального времени, к которым можно отнести также активно-адаптивное устройство обеспечения качества электроэнергии. Благодаря своим преимуществам указанное устройство находит всё большее применение в системах электроснабжения.

Список литературы:

1. Долингер С.Ю., Лютаревич А.Г. Применение вейвлет-анализа для определения показателей качества электрической энергии // Омский научный вестник. – 2010. – № 1 (87). – С. 136–140.
2. Лютаревич А.Г. Анализ схем активных фильтров гармоник / А.Г. Лютаревич [и др.] // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность: Всерос. науч.-техн. конф. – Омск. – 2008. – С. 84–88.
3. Лютаревич А.Г. Анализ электромагнитной обстановки в системе «сеть – активный фильтр гармоник» // Омский научный вестник. – 2009. – № 2 (80). – C. 171–173.
4. Лютаревич А.Г., Долингер С.Ю. Оценка эффективности использования активного фильтра гармоник в системах электроснабжения для улучшения качества электроэнергии // Омский научный вестник. – 2010. – № 1 (87). – С. 133–136.
5. Розанов Ю.К. Электронные устройства электромеханических систем: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Ю.К. Розанов, Е.М. Соколова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 272 с.
6. Розанов Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчинский, А.А. Кваснюк. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 632 с.
7. Розанов Ю.К., Рябчинский М.В. Современные методы улучшения качества электроэнергии (аналитический обзор) // Электротехника. – 1998. – № 3. – С. 10–17.
8. Система управления уровнем напряжения на конденсаторах компенсирующего устройства в четырехпроводной трехфазной сети для обеспечения качества электрической энергии / С.Ю. Долингер, А.Г. Лютаревич, Д.С. Осипов // Омский научный вестник. – 2013. –№ 1 (117). – С. 159–163.
9. Dolinger S.Y., Lyutarevich A.G., Osipov D.S. Selecting parameters of power circuit of electric power quality assurance device / Control and Communications (SIBCON), 2015 International Siberian Conference on. URL: ieeexplore.ieee.org/xpl/mostRecentIssue.jsp?punumber=7133660, DOI: 10.1109/SIBCON.2015.7147042.
10. Dolinger S.Y., Lyutarevich A.G., Plankov A.A. Active – adaptive control system development of electric power quality assurance device / Control and Communications (SIBCON), 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). DOI:10.1109/SIBCON.2015.7147043.
11. Yash Pal, A. SWARUP, Bhim Singh. Flexible Control of Single-phase Unified Power Quality Conditioner Using Frequency-domain Approach // Electric Power Components and Systems. – 2013. – № 41. – Р. 401–412.