Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения

Рассматривается решение задачи определения параметров режимов полной компенсации реактивной мощности для трехфазной системы с линейной несимметричной нагрузкой. Исследования, проведенные с помощью SimPowerSystems-модели и метода деформируемого многогранника, показали, что в зависимости от начальных...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Електротехніка і електромеханіка
Дата:	2019
Автори:	Ягуп, В.Г., Ягуп, Е.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2019
Теми:	Електричні станції, мережі і системи
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159063
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения / В.Г. Ягуп, Е.В. Ягуп // Електротехніка і електромеханіка. — 2019. — № 2. — С. 61-65. — Бібліогр.: 10 назв. — рос., англ.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859612866542305280
author	Ягуп, В.Г. Ягуп, Е.В.
author_facet	Ягуп, В.Г. Ягуп, Е.В.
citation_txt	Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения / В.Г. Ягуп, Е.В. Ягуп // Електротехніка і електромеханіка. — 2019. — № 2. — С. 61-65. — Бібліогр.: 10 назв. — рос., англ.
collection	DSpace DC
container_title	Електротехніка і електромеханіка
description	Рассматривается решение задачи определения параметров режимов полной компенсации реактивной мощности для трехфазной системы с линейной несимметричной нагрузкой. Исследования, проведенные с помощью SimPowerSystems-модели и метода деформируемого многогранника, показали, что в зависимости от начальных условий для переменных оптимизации, процесс оптимизации может приводить к двум различным решениям. Основной режим полной компенсации характеризуется существенным уменьшением потерь в системе. Второй же, дополнительный режим полной компенсации может характеризоваться неприемлемыми на практике возрастаниями токов и напряжений в системе электроснабжения. The objective of the article is to develop a visual model of the power supply system with an unbalanced load, in which current balancing and reactive power compensation is performed using a symmetrical-compensating device, which parameters are determined using search non-linear optimization tools and modern computer mathematics software packages. The purpose of the article is to research the modes of full compensation of reactive power in a three-phase power supply system with a linear asymmetric load in order to identify the ambiguity of solving the problem of synthesizing parameters of a reactive power compensator.
first_indexed	2025-11-28T14:06:47Z
format	Article
fulltext	ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2019. №2 61 © В.Г. Ягуп, Е.В. Ягуп УДК 621.314 doi: 10.20998/2074-272X.2019.2.09 В.Г. Ягуп, Е.В. Ягуп ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПОЛНОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Розглядається рішення задачі визначення параметрів режимів повної компенсації реактивної потужності для трифаз- ної системи з лінійним несиметричним навантаженням. Дослідження, проведені за допомогою SimPowerSystems-моделі і методу деформованого багатогранника, показали, що в залежності від початкових умов для змінних оптимізації, процес оптимізації може призводити до двох різних рішень. Основний режим повної компенсації характеризується істотним зменшенням втрат в системі. Другий же, додатковий режим повної компенсації може характеризуватися неприйнят- ними на практиці зростанням струмів і напруг в системі електропостачання. Бібл. 10, табл. 1, рис. 6. Ключові слова: реактивна потужність, компенсатор реактивної потужності, пошукова оптимізація, візуальна модель, трифазна система електропостачання. Рассматривается решение задачи определения параметров режимов полной компенсации реактивной мощности для трехфазной системы с линейной несимметричной нагрузкой. Исследования, проведенные с помощью SimPowerSystems-модели и метода деформируемого многогранника, показали, что в зависимости от начальных усло- вий для переменных оптимизации, процесс оптимизации может приводить к двум различным решениям. Основной режим полной компенсации характеризуется существенным уменьшением потерь в системе. Второй же, дополни- тельный режим полной компенсации может характеризоваться неприемлемыми на практике возрастаниями токов и напряжений в системе электроснабжения. Библ. 10, табл. 1, рис. 6. Ключевые слова: реактивная мощность, компенсатор реактивной мощности, поисковая оптимизация, визуальная модель, трехфазная система электроснабжения. Введение. Постановка проблемы и обоснова- ние ее актуальности. Симметрирование токов и на- пряжений в трехфазных системах является одним из важнейших средств повышения качества электро- снабжения и представляет собой актуальную задачу на современном этапе [1, 2]. Благодаря симметриро- ванию уравниваются амплитуды токов в фидерах сис- темы электроснабжения, что способствует равномер- ной загрузке источников электроэнергии. Кроме того, снижаются амплитуды токов в ЛЭП, что в свою оче- редь означает уменьшение потерь на передачу элек- троэнергии, а, следовательно, обеспечивается повы- шение коэффициента полезного действия [3]. Опти- мальным во всех указанных отношениях является режим полной компенсации реактивной мощности, под которым будем подразумевать такой симметрич- ный режим, при котором от источника потребляется исключительно активная мощность. Реактивная со- ставляющая потребляемой от источника мощности при этом становится равной нулю, что возможно, ко- гда от источника отбирается синусоидальный ток, совпадающий по фазе с синусоидой генерируемого источником синусоидального напряжения. Таким об- разом, в режиме полной компенсации реактивной мощности коэффициент мощности достигает макси- мального единичного значения [6]. Для трехфазной системы электроснабжения режим полной компенса- ции реактивной мощности должен быть распростра- нен на все три источника электрической энергии од- новременно. Обзор последних публикаций по теме. Резуль- таты решения задачи симметрирования не приводят к оптимальному режиму, и она может быть решена в пространстве линейных операторов [1, 2]. При реше- нии задачи полной компенсации реактивной мощно- сти к системе линейных уравнений добавляются ус- ловия полной компенсации реактивной мощности в источниках, и эти условия являются нелинейными. Поэтому в [1, 2], равно как и в других источниках [3-5] эта задача не нашла полного разрешения. В общем случае решение задачи полной компенсации реактив- ной мощности при указанных условиях возможно лишь при помощи оптимизационных методов, что показано в [6]. Используемый в [6] метод поисковой оптимизации позволяет найти режимные параметры для случая полной компенсации реактивной мощно- сти с помощью визуальной модели и метода дефор- мируемого многогранника [7]. Такой общий подход открывает возможности исследования режимов ком- пенсации реактивной мощности для систем электро- снабжения любой конфигурации и вариации парамет- ров сети и нагрузки. Целью статьи является исследование режимов в трехфазной системе электроснабжения с линейной несимметричной нагрузкой для выявления неодно- значности решения задачи синтеза параметров ком- пенсатора в режимах полной компенсации реактивной мощности. Изложение оригинального материала статьи. Рассматривается обобщенная трехфазная система электроснабжения, приведенная на рис. 1. Рис. 1. Принципиальная схема обобщенной трехфазной системы электроснабжения 62 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2019. №2 Сеть бесконечной мощности (СБМ) представле- на источниками синусоидального напряжения ea, eb и ec. Линии электропередачи (ЛЭП) в виде комплекс- ных сопротивлений za, zb и zc подводят энергию к не- симметричной нагрузке (НН) в виде звезды ком- плексных сопротивлений индуктивного характера zna, znb и znc. Компенсатор реактивной мощности (КРМ) представлен конденсаторами Cab, Cbc, Cca, включае- мыми параллельно нагрузке. Определение емкостей этих конденсаторов пред- ставляет собой задачу синтеза параметров компенсатора при условии полной компенсации реактивной мощности. Основной материал исследования. Решение поставленной задачи осуществим с использованием визуальной модели и поисковой оптимизации в рас- ширении SimPowerSystem (SPS) системы компьютер- ной математики MATLAB. На рис. 2 изображена ви- зуальная модель системы электроснабжения. Рис. 2. Визуальная модель трехфазной системы электроснабжения Ее вид при использовании элементов библиотеки компонентов SimPowerSystem практически совпадает с изображением принципиальной схемы (рис. 1). Дополнительно введены виртуальные измерители токов ia, ib и ic в ЛЭП. Амплитуды напряжений источ- ников приняты равными 100 В, частота напряжений – 50 Гц, ω = 100π. Комплексные сопротивления всех ЛЭП приняты равными za = zb = zc = 0.1 + jω0.001 Ом. Комплексные сопротивления нагрузок: zna = (0.7 + jω0.005) Ом; znb = (1 + jω0.01) Ом; znc = (2 + jω0.04) Ом. При ука- занных параметрах режим питания несимметричной нагрузки характеризуется несимметричными токами, протекающими в ЛЭП: .342.1089.769.6 ;995.3011.1784.25 ;494.3199.24156.19 )705.49( )495.146( )536.52( Aeji Aeji Aeji j c j b j a       Виртуальные измерители активных и реактив- ных мощностей, определяющие режим источников, дают следующие показания для полных мощностей, отдаваемых источниками: .)81.48635.174( ;)84.154675.94( ;)88.124982.957( BAjS BAjS BAjS c b a    Эти показатели определят следующие значения коэффициентов мощности для каждого из источников электроэнергии: .337.0cos;061.0cos;608.0cos  cba  Режим задачи для первого режима полной ком- пенсации реактивной мощности осуществляется с использованием визуальной модели, которая допол- няется вычислительными элементами для определе- ния значения целевой функции. Выбор самой целевой функции диктуется постановкой задачи полной ком- пенсации реактивной мощности для каждого из ис- точников электроэнергии. Выражение для целевой функции представляет со- бой шаровую метрику [8], составленную из реактивных мощностей каждого источника электроэнергии: 222 cba QQQN  Это значение вычисляется в самой модели (рис. 2), где от виртуальных PQ-измерителей отбираются лишь реактивные мощности, которые далее возводят- ся в квадрат, суммируются, и из суммы извлекается квадратный корень, как это показано на модели. Полученное значение целевой функции с помо- щью виртуального блока To WorkSpace передается далее в рабочее пространство системы MATLAB, от- куда оно становится доступным для программных модулей. Первый программный модуль (рис. 3,а) пред- ставляет собою главную программу. Переменными оптимизации являются Cab, Cbc, Cca, представляющие величины емкостей компенсатора. Эти переменные в главной программе объявлены глобальными перемен- ными. Далее следует вызов встроенной функции без- условной нелинейной оптимизации fminsearch( ) по методу деформируемого многогранника [8]. В качест- ве фактических параметров достаточно указать два параметра: имя файл-функции, обеспечивающей вы- числение значения целевой функции, и массив на- чальных значений переменных оптимизации. global Cab Cbc Cca Nst MN XX Nst=1 Y=fminsearch('func_s3fnesim',[1 1 1]) а function Nev=func_s3fnesim(x) global Cab Cbc Cca Nst MN XX Cab=abs(x(1)1E-6); Cbc=abs(x(2)1E-6); Cca=abs(x(3)*1E-6); sim s3fnesim2 x Nev Nst=Nst+1 б Рис. 3. Программные коды: а – главной программы; б – файл-функции Текст второго программного модуля приведен на рис. 3,б. Первая строка повторяет объявление гло- бальных переменных. Далее размещены операторы, выражающие действительные значения емкостей компенсатора через элементы массива переменных ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2019. №2 63 оптимизации. Целесообразно использовать масштаб- ный коэффициент, переводящий значения x перемен- ных оптимизации, выраженные в микрофарадах, в значения емкостей Cab, Cbc, Cca, выраженные в фара- дах. Тем самым обеспечивается возможность избе- жать оптимизации на множестве переменных оптими- зации, значения которых приближаются к нулю. После масштабирования следует оператор sim, вызывающий на исполнение саму визуальную модель системы электроснабжения с компенсатором. Для рассматриваемой линейной системы оказывается дос- таточным произвести прогон модели в течение лишь одного периода питающего напряжения, поскольку для линейных SPS-моделей по умолчанию осуществ- ляется предварительный расчет установившегося ре- жима. В процессе прогона SPS- модели в течение пе- риода осуществляется нахождение значения целевой функции, используемое далее самой программой оп- тимизации. Выбор начальных значений переменных оптими- зации оказывает влияние на ход процесса оптимиза- ции. В первом варианте в качестве начальных значе- ний переменных оптимизации вектора начальных значений был принят вектор x = [1, 1, 1], то есть ем- кости конденсаторов приняты в начале оптимизации Cab = Cbc = Cca = 1 мкФ. Такой выбор объясняется стремлением начать оп- тимизацию с изображающей точки траектории процес- са оптимизации, отстоящей от исходного несиммет- ричного режима на незначительном расстоянии. Дей- ствительно, подключение столь небольших емкостей не оказывает существенного влияния на исходный ре- жим, и при этом обеспечивается плавность перехода от исходного режима к процессу оптимизации. В этом случае процесс оптимизации завершился после 268 прогонов SPS-модели и привел решение к следующим значениям емкостей конденсаторов компенсатора: Cab = 562.2 мкФ; Cbc = 182.3 мкФ; Cca = 34.4 мкФ. Амплитуды токов в ЛЭП при этом стали равными: Iam = Ibm = Icm = 7.754 А. Таким образом, режим полной компенсации ре- активной мощности позволил снизить активные поте- ри в фазах А, В, С соответственно в 16.5, 2.16 и 21.78 раз по сравнению с несимметричным режимом. Ход процесса оптимизации при нахождении пер- вого режима наглядно отражает зависимость величи- ны N целевой функции от порядкового номера k вы- зова SPS-модели на прогон (рис. 4). Здесь отчетливо видны интервалы графика, которые характеризуются незначительными изменениями целевой функции, а именно: а) интервал k = 0 … 40; б) интервал k = 60 ... 180; в) интервал k = 230 ... 268. Очевидно, что первый интервал k = 0...40 обу- словлен нарастанием значений емкостей компенсато- ра от незначительных единичных начальных значений до значений, при которых они начинают существенно влиять на снижение реактивной мощности в системе электроснабжения. Рис. 4. Зависимость целевой функции N от номера шага k оптимизации при нахождении основного режима полной компенсации Второй интервал, по всей видимости, обусловлен особенностями многомерной поверхности, отобра- жающей поведение целевой функции на множестве значений переменных оптимизации. Этот интервал занимает около 120 вызовов SPS-модели. Третий ин- тервал для k = 230...268 обусловлен доведением уже малого значения целевой функции до значения, удов- летворяющего условиям заданной точности достиже- ния решения. Он может быть изменен опцией работы самой программы оптимизации fminsearch( ). Анализ особенностей рассмотренного процесса оптимизации вызвал поиск других начальных значений переменных оптимизации, которые бы сократили время решения, обеспечив более благоприятную траекторию изобра- жающей точки решения. Решение задачи для второго режима полной ком- пенсации реактивной мощности осуществлено при за- дании значительных начальных значений переменных оптимизации. При этом ожидалась возможность уско- ренного прихода к оптимальному решению от режима практически короткого замыкания системы компенса- тором реактивной мощности. С этой целью в качестве начального был выбран вектор x = [4000, 4000, 4000], который соответствует величинам емкостей Cab = Cbc = Cca = 4000 мкФ. Соответствующий график зависимости значения N целевой функции от порядкового номера k вызова SPS-модели приведен на рис. 5. Рис. 5. Зависимость целевой функции N от номера шага k оптимизации при нахождении дополнительного режима полной компенсации 64 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2019. №2 Как видно из графика, количество вызовов SPS- модели сократилось более чем в 2 раза. За 120 вызовов было достигнуто решение, при котором значение целе- вой функции N = 0.212. Фактически же уже за 60 вызо- вов было достигнуто малое значение N и интервал для k = 0 ... 60 характеризуется непрерывным уменьшением целевой функции и отсутствием горизонтальных уча- стков в графике, как это наблюдается в предыдущем случае. Полученное при этих условиях решение, одна- ко, характеризуется относительно большими значе- ниями переменных оптимизации в точке решения, ко- торые соответствуют следующим значениям емкостей компенсатора: Cab = 3935.3 мкФ; Cbc = 3555.5 мкФ; Cca = 3407.7 мкФ. На рис. 6 приведены временные диаграммы то- ков в ЛЭП при указанных параметрах компенсатора. Здесь видно, что токи действительно уравновешены по амплитудам и сдвинуты на 120 эл. град. друг отно- сительно друга при нулевом фазном угле для фазы А. Поэтому коэффициенты мощности, характеризующие работу каждого источника электроэнергии, составля- ют максимальное единичное значение, что соответст- вует режиму полной компенсации реактивной мощ- ности в системе. Рис. 6. Временные диаграммы токов в ЛЭП в дополнительном режиме Найденный второй режим полной компенсации реактивной мощности можно назвать дополнитель- ным, поскольку он характеризуется сверхбольшими значениями амплитуд потребляемых токов. Амплиту- ды токов в ЛЭП составляют величину 928.4 А. Это более чем на два порядка больше в сравнении с ам- плитудами 7.754 А для первого основного режима. В сводной табл. 1 представлено сопоставление системных и режимных параметров, характеризую- щих оба режима полной компенсации реактивной мощности для рассматриваемой обобщенной трех- фазной системы. Таблица 1 Значения величин системных и режимных параметров в основном и дополнительном режимах Параметры Основной ре- жим полной компенсации реактивной мощности Дополнитель- ный режим пол- ной компенса- ции реактивной мощности Емкость конденсатора Cab (мкФ) 562.2 3935.3 Емкость конденсатора Cbс (мкФ) 182.3 3555.5 Емкость конденсатора Cса (мкФ) 34.1 3407.7 Амплитуда тока в ЛЭП (А) 7.754 928.4 Амплитуда напряжения на нагрузке (В) 99.25 291.8 Мощность, отдаваемая каждым источником электроэнергии (Вт) 387.7 46420 Касаясь вопроса об адекватности полученных ре- зультатов, можно отметить, что существование допол- нительного режима полной компенсации, а также его устойчивость, вполне доказывается моделированием на SPS-модели во временной области, где система, являясь диссипативной [9], описывается дифференциальными уравнениями в пространстве переменных состояния [10]. Вопрос о реализации этого режима для рассматри- ваемого варианта на практике будет осложняться необ- ходимостью установки весьма больших емкостей ком- пенсатора, обеспечением протекания в системе больших токов и т.п. Однако, при определенных параметрах сис- темы точки, характеризующие оба режима полной ком- пенсации, могут оказаться не столь разнесенными по системным и режимным параметрам. В таких случаях практическая значимость предложенного подхода будет состоять в том, что реализация обоих режимов может быть вполне осуществима на практике. Тогда непремен- но возникнет вопрос о выборе того режима полной ком- пенсации, который характеризуется более рациональ- ными технико-экономическими показателями. Выводы. Проведенные исследования дают осно- вания утверждать, что метод поисковой оптимизации с использованием SPS-модели показал возможность существования двух режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электро- снабжения. В терминах теории оптимизации это озна- чает, что в решении задачи полной компенсации от- сутствует глобальный оптимум, однако существуют два локальных оптимума. Физически это объясняется неоднозначностью решения задачи синтеза парамет- ров компенсирующего устройства. Моделирование в пространстве состояния подтверждает устойчивость обоих режимов, которые характеризуются макси- мальным значением коэффициента мощности. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Arrillaga J., Watson N.R., Chen S. Power system quality assessment. – John Wiley, 2000. – 300 p. 2. Acha E., Agelidis V.G., Anaya-Lara O., Miller T.J.E. Power Electronic Control in Electrical Systems. – Newnes, 2002. – 443 p. doi: 10.1016/B978-0-7506-5126-4.X5000-7. ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2019. №2 65 3. Hofmann W., Schlabbach J., Just W. Reactive Power Compen- sation: A Practical Guide. – John Wiley & Sons, 2012. – 274 p. 4. Azzam M., Mousa A.A. Using genetic algorithm and TOPSIS technique for multiobjective reactive power compensa- tion // Electric Power Systems Research. – 2010. – vol.80. – no.6. – pp. 675-681. doi: 10.1016/j.epsr.2009.10.033. 5. Jeon S.-J., Willems J.L. Reactive power compensation in a multi-line system under sinusoidal unbalanced conditions // International Journal of Circuit Theory and Applications. – 2011. – vol.39. – no.3. – pp. 211-224. doi: 10.1002/cta.629. 6. Ягуп В.Г., Ягуп Е.В. Применение оптимизационных методов для решения задач улучшения показателей элек- трических систем. – Харьков: ХНУГХ им. А.Н. Бекетова, 2017. – 170 с. 7. Chapra S.C., Canale R.P. Numerical methods for engineers. – McGraw Hill: Higher Education, 2006. – 926 p. 8. Nathews J.H., Fink K.D. Numerical methods. – Prentice Hall, Upper Saddle River, 2001. – 720 p. 9. Friedland B. Control system design: an introduction to state- space methods (Dover Books on Electrical Engineering). – Do- ver Publications Inc. Mineols, New York, 2005. – 620 p. 10. Черных И.В. Моделирование электротехнических уст- ройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. – М.: Пи- тер, 2008. – 288 с. REFERENCES 1. Arrillaga J., Watson N.R., Chen S. Power system quality assessment. John Wiley, 2000. 300 p. 2. Acha E., Agelidis V.G., Anaya-Lara O., Miller T.J.E. Power Electronic Control in Electrical Systems. Newnes, 2002. 443 p. doi: 10.1016/B978-0-7506-5126-4.X5000-7. 3. Hofmann W., Schlabbach J., Just W. Reactive Power Compen- sation: A Practical Guide. John Wiley & Sons, 2012. 274 p. 4. Azzam M., Mousa A.A. Using genetic algorithm and TOPSIS technique for multiobjective reactive power compensa- tion. Electric Power Systems Research, 2010, vol.80, no.6, pp. 675-681. doi: 10.1016/j.epsr.2009.10.033. 5. Jeon S.-J., Willems J.L. Reactive power compensation in a multi-line system under sinusoidal unbalanced conditions. Inter- national Journal of Circuit Theory and Applications, 2011, vol.39, no.3, pp. 211-224. doi: 10.1002/cta.629. 6. Yagup V.G., Yagup E.V. Primenenie optimizatsionnykh metodov dlia resheniia zadach uluchsheniia pokazatelei elek- tricheskikh sistem [The use of optimization methods for solving problems of improving the performance of electrical systems]. Kharkiv, KNAME of A.N. Beketov Publ., 2017. 170 p. (Rus). 7. Chapra S.C., Canale R.P. Numerical methods for engineers. McGraw Hill, Higher Education, 2006. 926 p. 8. Nathews J.H., Fink K.D. Numerical methods. Prentice Hall, Upper Saddle River, 2001. 720 p. 9. Friedland B. Control system design: an introduction to state-space methods (Dover Books on Electrical Engineering). Dover Publications Inc. Mineols, New York, 2005. 620 p. 10. Chernykh I.V. Modelirovanie elektrotekhnicheskikh us- troistv v MATLAB, SimPowerSystems i Simulink [Modeling of electrical devices in MATLAB, SimPowerSystems and Simu- link]. Moscow, Peter Publ., 2008. 288 p. (Rus). Ягуп Валерий Григорьевич1, д.т.н., проф., Ягуп Екатерина Валериевна1, д.т.н., доц., 1 Харьковский национальный университет городского хозяйства им. А.Н. Бекетова, 61002, Харьков, ул. Маршала Бажанова, 17, тел/phone +380 57 7073114, e-mail: kata3140@gmail.com V.G. Yagup1, Е.V. Yagup1 1 O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv, 17, Marshal Bazhanov Str., Kharkiv, 61002, Ukraine. Research of the modes of full compensation of reactive power in a three-phase power supply system. Introduction The article is devoted to the issues of current balanc- ing and reactive power compensation in a three-phase power sup- ply system. Optimal in all these respects is the mode of full com- pensation of reactive power, by which we mean such a symmetrical mode, in which only active power is consumed from the source. The task of calculating the mode of full reactive power compensa- tion is non-linear and can be solved using non-linear optimization methods based on the adopted parameters and optimization crite- ria. The objective of the article is to develop a visual model of the power supply system with an unbalanced load, in which current balancing and reactive power compensation is performed using a symmetrical-compensating device, which parameters are deter- mined using search non-linear optimization tools and modern computer mathematics software packages. The purpose of the article is to research the modes of full compensation of reactive power in a three-phase power supply system with a linear asym- metric load in order to identify the ambiguity of solving the prob- lem of synthesizing parameters of a reactive power compensator. Methodology of research consists in the development of a visual model of a power supply system that feeds unbalanced load. As a symmetrical compensating device, capacitors connected between the phases of the transmission line are used. The model is con- trolled by a program that launches the model and performs optimi- zation and selection of optimization variable values. The optimiza- tion values are the capacitors of the symmetry-compensating de- vice. The optimization criterion is a spherical metric consisting of the reactive powers of each source of electricity. Results lead de- pending on the choice of the initial values of the optimization vari- ables, the optimization process enters two modes of full compensa- tion of reactive power – main and additional. The main mode is characterized by small values of capacitors and small values of currents, and in the additional mode, these values of the system and operational parameters reach extremely large values that are unacceptable for practical use. Originality lies in the fact that in terms of optimization theory this means that there is no global optimum in the solution of the problem of full compensation, how- ever, there are two local optimums. Both modes are stable, as evi- denced by modeling on the SPS-model of the system in the time domain in the space of state variables. Practical significance of the work lies in the fact that when designing a microprocessor system that optimizes the operating mode of the power supply sys- tem, it is necessary to envisage the situation of additional mode. References 10, tables 1, figures 6. Key words: reactive power, reactive power compensator, search optimization, visual model, three-phase power supply system.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159063
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	2074-272X
language	Russian
last_indexed	2025-11-28T14:06:47Z
publishDate	2019
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
record_format	dspace
spelling	Ягуп, В.Г. Ягуп, Е.В. 2019-09-21T18:13:44Z 2019-09-21T18:13:44Z 2019 Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения / В.Г. Ягуп, Е.В. Ягуп // Електротехніка і електромеханіка. — 2019. — № 2. — С. 61-65. — Бібліогр.: 10 назв. — рос., англ. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.2.09 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159063 621.314 Рассматривается решение задачи определения параметров режимов полной компенсации реактивной мощности для трехфазной системы с линейной несимметричной нагрузкой. Исследования, проведенные с помощью SimPowerSystems-модели и метода деформируемого многогранника, показали, что в зависимости от начальных условий для переменных оптимизации, процесс оптимизации может приводить к двум различным решениям. Основной режим полной компенсации характеризуется существенным уменьшением потерь в системе. Второй же, дополнительный режим полной компенсации может характеризоваться неприемлемыми на практике возрастаниями токов и напряжений в системе электроснабжения. The objective of the article is to develop a visual model of the power supply system with an unbalanced load, in which current balancing and reactive power compensation is performed using a symmetrical-compensating device, which parameters are determined using search non-linear optimization tools and modern computer mathematics software packages. The purpose of the article is to research the modes of full compensation of reactive power in a three-phase power supply system with a linear asymmetric load in order to identify the ambiguity of solving the problem of synthesizing parameters of a reactive power compensator. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Електричні станції, мережі і системи Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения Research of the modes of full compensation of reactive power in a three-phase power supply system Article published earlier
spellingShingle	Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения Ягуп, В.Г. Ягуп, Е.В. Електричні станції, мережі і системи
title	Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения
title_alt	Research of the modes of full compensation of reactive power in a three-phase power supply system
title_full	Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения
title_fullStr	Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения
title_full_unstemmed	Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения
title_short	Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения
title_sort	исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения
topic	Електричні станції, мережі і системи
topic_facet	Електричні станції, мережі і системи
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159063
work_keys_str_mv	AT âgupvg issledovanierežimovpolnoikompensaciireaktivnoimoŝnostivtrehfaznoisistemeélektrosnabženiâ AT âgupev issledovanierežimovpolnoikompensaciireaktivnoimoŝnostivtrehfaznoisistemeélektrosnabženiâ AT âgupvg researchofthemodesoffullcompensationofreactivepowerinathreephasepowersupplysystem AT âgupev researchofthemodesoffullcompensationofreactivepowerinathreephasepowersupplysystem

Исследование режимов полной компенсации реактивной мощности в трехфазной системе электроснабжения

Репозитарії

Схожі ресурси