Дослідження роботи розподільної мережі за напругою в характерних точках приєднання ВДЕ у ПК Power Factory

Abstract

Сучасний розвиток енергетичних систем характеризується інтенсивним зростанням частки відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) у структурі генерації електричної енергії. Особливо динамічно цей процес відбувається у розподільних електричних мережах, де переважна більшість сонячних та вітрових електростанцій підключається на рівні напруги 10–35 кВ. Така тенденція відповідає світовим енергетичним трендам, проте водночас створює низку технічних викликів, що потребують поглибленого дослідження та наукового обґрунтування. Однією з ключових проблем інтеграції ВДЕ є забезпечення нормативних рівнів напруги в характерних точках мережі, враховуючи непостійний та стохастичний характер генерації. Нетрадиційні джерела енергії, особливо фотоелектричні станції, здатні генерувати значну кількість активної потужності у періоди мінімального навантаження, що може спричиняти підвищення напруги, порушення статичного та динамічного режимів, зворотні перетіки потужності та додаткові навантаження на комутаційне та трансформаторне обладнання. В окремих випадках такі процеси можуть приводити до порушення вимог ДСТУ EN 50160, Кодексу систем розподілу та правил технічної експлуатації електричних станцій і мереж. Забезпечення надійної, стійкої та безаварійної роботи мережі за умов високої проникності ВДЕ вимагає застосування сучасних методів моделювання, прогнозування та аналізу електричних режимів. Одним з найефективніших інструментів для наукових та інженерних досліджень є програмний комплекс DIgSILENT PowerFactory, який дозволяє здійснювати точне моделювання розподільних мереж, враховуючи їхню топологію, параметри обладнання та часові залежності навантажувальних і генераційних профілів. У контексті даної магістерської роботи актуальним є системне дослідження впливу ВДЕ на рівень напруги в характерних точках приєднання та визначення технічних умов, за яких мережа зберігає здатність функціонувати у прийнятному режимі. Отримані результати дозволяють сформувати рекомендації щодо підвищення стійкості й керованості розподільних систем за рахунок оптимізації конфігурації мережі, застосування засобів регулювання напруги та корекції режимів роботи ВДЕ.

Об'єкт дослідження – режими роботи розподільної електричної мережі з відновлюваними джерелами енергії з моделюванням в програмному комплексі PowerFactory. Предмет дослідження – Процеси зміни напруги та режими роботи розподільної електричної мережі в характерних точках приєднання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), а також особливості їх моделювання та аналізу в програмному комплексі DIgSILENT PowerFactor Мета дослідження – моделювання режиму роботи розподільної електричної мережі, при якому за допомогою систем регулювання під навантаженням трансформаторів досягається регулювання напруги у вузлах мережі, зміна якої спричинена підключенням відновлюваних джерел енергії. Приведено опис розподільної електричної мережі 10/0,4 кВ з ВДЕ. Наведено аналіз впливу відновлюваних джерел енергії на електромережу, зокрема на напругу в її вузлах.. Здійснено моделювання підстанції моделювання розподільної електричної мережі 10/0,4 кВ. Розроблено модель сонячної електростанції. Проведено дослідження впливу ВДЕ на напругу в вузлах мереж. Отримані результати показують, що збільшення встановленої потужності ВДЕ без удосконалення системи регулювання призводить до підвищення напруги на периферійних ділянках мережі та збільшення втрат електроенергії у проводах. Підключення ВДЕ також впливає на зміну напрямку потоків потужності, що може спричинити некоректну роботу релейного захисту та регуляторів напруги трансформаторів.