Loss of energy in electrical networks with capacitor banks under optimal reactive power control

• Autorzy: Girshin Stanislav S. , Bigun Aleksandr AY. , Mel’nikov Nikolay А. , Petrova Elena V. , Trotsenko Vladislav M. , Osipov Dmitry S. , Goryunov Vladimir N.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.09.23

Warianty tytułu

PL

Straty energii w sieciach elektrycznych z bateriami kondensatorów przy optymalnej kontroli mocy biernej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the key indicators of the energy efficiency of electrical power systems should include the level of electric power losses. In a market economy, the significance of losses increases, since the cost of losses is an essential component of the tariff. One of the effective measures to reduce power network losses is reactive power compensation. However, the cost of compensating devices used for this purpose disagree with the task of reducing electric energy losses. The paper describes the effect of changing the capacity of static capacitor banks on the value of losses in the network with variation in the number of sections and the type of annual reactive load curves. The effect of the number of capacitor bank sections on the maximum reduction of annual reactive power losses in the network is analyzed. For the linearized load graphs, the relations for the values of natural losses in the capacitor banks are obtained, as well as expressions applicable to estimate the reduction of losses in the network. The conclusion is drawn that full reactive power compensation is impractical in most cases. The dependence of loss reduction on the power of capacitor banks reaches the maximum at the point where the battery power is less than the load power. It is proved that significant reduction of the loss in reactive power transmission in the electrical network requires no more than 3-4 sections (the reduction is close to 100 percent), and a 90 percent reduction in a wide range of load curves can be achieved with two sections.

PL

Do najważniejszych wskaźników efektywności energetycznej systemów elektroenergetycznych należy zaliczyć poziom strat energii elektrycznej. W warunkach gospodarki rynkowej wzrasta znaczenie strat, ponieważ koszt strat jest istotnym składnikiem taryfy na energię elektryczną. Jednym ze skutecznych działań mających na celu zmniejszenie strat w sieciach elektrycznych jest kompensacja mocy biernej. Jednak koszt wykorzystywanych do tego celu urządzeń kompensacyjnych stoi w pewnych sprzeczności z zadaniem zmniejszenia strat energii elektrycznej. W pracy przedstawiono wyniki wpływu zmiany mocy akumulatorów kondensatorów statycznych na wielkość strat w sieci przy zmienności liczby sekcji i rodzaju rocznych Wykresów obciążenia biernego. Przeprowadzono analizę wpływu liczby sekcji akumulatorów kondensatorów na maksymalne zmniejszenie rocznych strat w sieci na transmisję mocy biernej. Dla zlinearyzowanych Wykresów obciążenia uzyskuje się relacje opisujące wartości strat własnych w akumulatorach kondensatorów, a także wyrażenia mające zastosowanie do oceny redukcji strat w sieci. Stwierdzono, że pełna kompensacja mocy biernej jest w większości przypadków niepraktyczna. Wynik opiera się na tym, że maksymalna zależność redukcji strat od mocy akumulatorów kondensatorów jest osiągana w punkcie, w którym moc akumulatora jest mniejsza niż moc obciążenia. Uzasadnione jest twierdzenie, że nie więcej niż 3-4 sekcje są wymagane do znacznego zmniejszenia strat mocy biernej w sieci elektrycznej (zmniejszenie zbliża się do 100 procent), a zmniejszenie o 90 procent w szerokim zakresie Wykresów obciążenia można osiągnąć, gdy istnieją dwie sekcje.

Słowa kluczowe

EN

capacitor bank; energy losses; load graph; reactive power compensation; optimal control

PL

bateria kondensatora; straty energii; harmonogram obciążenia; kompensacja mocy biernej; optymalne zarządzanie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 9
• Strony: 110--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Girshin Stanislav S.

• Omsk State Technical University, Mira, h. 11, 644050 Omsk, Russian Federation

autor

Bigun Aleksandr AY.

• Omsk State Technical University, Mira, h. 11, 644050 Omsk, Russian Federation

autor

Mel’nikov Nikolay А.

• Omsk State Technical University, Mira, h. 11, 644050 Omsk, Russian Federation

autor

Petrova Elena V.

• Omsk State Technical University, Mira, h. 11, 644050 Omsk, Russian Federation

autor

Trotsenko Vladislav M.

• Omsk State Technical University, Mira, h. 11, 644050 Omsk, Russian Federation

autor

Osipov Dmitry S.

• Yugra State University, Chekhov h. 16, Khanty-Mansiysk, Russian Federation

autor

Goryunov Vladimir N.

• Omsk State Technical University, Mira, h. 11, 644050 Omsk, Russian Federation

Bibliografia

• [1] Girshin S.S., Bigun A.AY., Petrova E.V., Goryunov V.N., Shepelev A.O., Ivanova E.V. The grid element temperature considering when selecting measures to reduce energy losses on the example of reactive power compensation, Przeglad Elektrotechniczny. 2018, vol. 94, No. 8. 101–104.
• [2] Zhelezko Yu. S. Power factor compensation in complex electrical systems. - M.: Energoizdat, 1981, 200 p.
• [3] RTM 36.18.32.6-92 "Instructions for the design of reactive power compensation units in the general-purpose power networks of industrial enterprises"..
• [4] Ilyashov V.P. Capacitor installations of industrial enterprises. 3. - Moscow: Energoizdat, 1983, 152 с..
• [5] Pasko M., Adrikowski T., Bula D., Blaszczok D. Power losses in the reactive power compensator built of capacitor banks and protective chokes, Przeglad Elektrotechniczny. 2020, vol. 96, No. 3. 166–169.
• [6] Home-Ortiz J.M., Vargas R., Macedo L.H., Romero R. Joint reconfiguration of feeders and allocation of capacitor banks in radial distribution systems considering voltage-dependent models, International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2019, vol. 107, 298–310.
• [7] Gonzalo G., Aguila A., Gonzalez D., Ortiz L. Optimum location and sizing of capacitor banks using VOLT VAR compensation in micro-grids, IEEE Latin America Transactions. 2020, vol. 18, 465–472.
• [8] Abdelhady S., Osama A., Shaban A., Elbayoumi M. Real-Time Optimization of Reactive Power for An Intelligent System Using Genetic Algorithm, IEEE Access. 2020, vol. 8, 11991–12000.
• [9] Fetouh T., Elsayed A.M. Optimal Control and Operation of Fully Automated Distribution Networks Using Improved Tunicate Swarm Intelligent Algorithm, IEEE Access. 2020, vol. 8, 129689–129708.
• [10] Muhammad Y., Khan R., Raja M.A.Z., Ullah F., Chaudhary N.I., He Yi. Muha Solution of optimal reactive power dispatch with FACTS devices: A survey, Energy Reports. 2020, vol. 6, 2211–2229.
• [11] Saddique M.Sh., Bhatti A. R., Haroon Sh.S., Sattar M.K., Amin S., Sajjad I.A., ul Haq S.S., Awan A.B., Rasheedd N. Solution to optimal reactive power dispatch in transmission system using meta-heuristic techniques―Status and technological review , Electric Power Systems Research. 2020, vol. 178, 106031.
• [12] Girshin S. S., Goryunov V. N., Shepelev A. O. Optimal control of capacitor banks in distribution networks / Scientists of Omsk to the region. Materials of the II Regional scientific and technical conference. Under general ed. L. O. Stripling, Omsk, 2017, 75-79.
• [13] S. S. Girshin, V. N. Goryunov, A. S. Shiryaev, D. V. Kovalenko. Selection of capacitor banks in electric networks taking into account disconnection at low loads / Industrial power engineering. 2019,no. 12, 12-18.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).