Sterowanie tolerujące uszkodzenia w bateryjnym systemie redukcji mocy szczytowej podstacji trakcyjnej

• Autorzy: Szott Marcin , Pilimon Łukasz , Wermiński Szymon

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.04.29

Warianty tytułu

EN

Fault-tolerant control in the battery peak power reduction system of a traction substation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono koncepcję sterowania tolerującego uszkodzenia przy sterowaniu wielołańcuchowym bateryjnym systemem magazynowania energii systemu dynamicznej redukcji obciążenia podstacji trakcyjnej. Głównym zadaniem przedstawionego systemu jest ciągłość utrzymania zredukowanego poziomu zakontraktowanej mocy szczytowej, uśrednionej 15-minutowo przy uszkodzeniu lub odłączeniu jednego łańcucha ogniw magazynu energii lub przekształtnika układu konwersji mocy. Zaproponowana koncepcja oparta jest na wielozadaniowym algorytmie sterowania uwzględniającym dwuprogowe ograniczenie mocy redukcyjnej oraz jednoprogowe ograniczenie mocy dyspozycyjnej. Przedstawiona koncepcja sterowania pozwala na zachowanie kosztów operacyjnych podstacji trakcyjnej związanych z wysokością opłat za moc kontraktowaną.

EN

This paper introduces the concept of fault-tolerant control in the control of a multi-string battery energy storage system for the dynamic reduction of traction substation load. The main task of the proposed system is the continuity of maintaining a reduced level of contracted demanded power, averaged 15-minutes in the event of damage or disconnection of one chain of cells of energy storage or one converter of the power conversion system. The proposed concept strategies based on a multi-task control algorithm taking into account a two-threshold limitation of power reduction and one-threshold limitation of available power. The presented control strategies concept allows to keep the operating cost of the traction substation related to the amount of charges for the contracted power

Słowa kluczowe

PL

podstacja trakcyjna; bateryjny system magazynowania energii; ograniczenie dwuprogowe

EN

traction substation; battery energy storage system; two-threshold limitation; fault-tolerant control

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 4
• Strony: 136--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz. rys., tab.

Twórcy

autor

Szott Marcin

• Instytut Automatyki, Elektroniki i Elektrotechniki, Uniwersytet Zielonogórski, 65-516 Zielona Góra, ul. Prof. Z. Szafrana 2, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-7469-9497

autor

Pilimon Łukasz

• Instytut Automatyki, Elektroniki i Elektrotechniki, Uniwersytet Zielonogórski, 65-516 Zielona Góra, ul. Prof. Z. Szafrana 2, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-0656-7812

autor

Wermiński Szymon

• Instytut Automatyki, Elektroniki i Elektrotechniki, Uniwersytet Zielonogórski, 65-516 Zielona Góra, ul. Prof. Z. Szafrana 2, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-3607-7080

Bibliografia

• [1] Barrero R., Tackoen X., Van Mierlo J. Improving energy efficiency in public transport: stationary supercapacitor based Energy Storage System for a metro network, IEEE, 2008 Vehicle Power and Propulsion Conference. DOI:10.1109/VPPC.2008. 4677491
• [2] Jarnut M., Kaniewski J., Protsiuk V. Energy storage system for peak-power reduction of traction substation, 2018 Innovative Materials and Technologies in Electrical Engineering (i-MITEL),DOI: 10.1109/IMITEL.2018.8370468
• [3] Kim H., Heo J-H., Park J-Y. and Yoon Y. T. Impact of Battery Energy Storage System Operation Strategy on Power System: An Urban Railway Load Case under a Time-of-Use Tariff, Energies, Published: 7 January 2017, DOI: 10.3390/en 10010068
• [4] Khodaparastan M., Dutta O., Mohamed A. Wayside Energy Storage System for Peak demand Reduction in Electric Rail System, Conference paper 2018 IEEE Industry Application Society Annual Meeting (IAS), DOI: 10.1109/IAS.2018.8544599
• [5] Lamedica R., Ruvio A., Palagi A., Mortelliti N. Optimal Siting and Sizing of Wayside Energy Storage Systems in a D.C. Railway line, Energies 2020, 13, 6271, DOI: 10.3390/en13236271
• [6] Calderaro V., Galdi V., Graber G., Capasso G., Lamedica G.,Ruvio A. Energy Management of Auxiliary Battery Substation Supporting High-Speed Train on 3 kV DC Systems, 2015 International Conference on Renewable Energy Research and Appliciations (ICRERA), DOI: 10.1109/ICRERA.2015.7418603
• [7] Jefimowski W. Stationary energy storage system in 3 kV DC – the conception comparison, MATEC Web of Conferences 180, 02013 (2018), DOI: 10.1051/matecconf/201818002013
• [8] Roch-Dupré D., López-López Á. J., Pecharromán R. R., CucalaA. P., Fernández-Cardador A. Analysis of the demand charge in DC railway systems and reduction of its economic impact with Energy Storage System. Elsevier, Electric Power and Energy Systems 93 (2017) 459-467, DOI: 10.1016/j.ijepes.2017.06.022
• [9] Qin Q., Guo T., Lin F., Yang Z. Energy Transfer Strategy for Urban Rail Transit Battery Energy Storage System to reduce Peak Power of Traction Substation, Transactions on Vehicular Technology (Volume: 68, Issue: 12, Dec. 2019), DOI: 10.1109/ TVT.2019.2948766
• [10] Szott M., Wermiński Sz., Jarnut M., Kaniewski J., Battery peak-power reduction system of traction substation with two threshold limitation. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY. 2020, ISSN 0033-2097, R. 96 NR 12/2020, DOI: 10.3390/en14030720
• [11] Chen L., Tong Y., Dong Z. Li-Ion Battery Performance Degradation Modeling for the Optimal Design and Energy Management of Electrified Propulsion Systems, Energies 2020, 13, 1629 DOI: 10.3390/en13071629
• [12] Wikner E., Thiringer T. Extending Battery Lifetime by Avoiding High SOC, Applied Sciences 2018, 8, 1825, DOI: 10.3390/app 8101825

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).