ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING
The analysis of large-scale system emergencies revealed disadvantages in the current Under Frequency Load Shedding (UFLS) Schemes of European energy systems. Disadvantages of the UFLS schemes arose due to distributed generation (DG), the more significant part of which is made up the renewable energy...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/355 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103547210203136 |
|---|---|
| author | Lytvynchuk, V. Kaplin, M. Karmazin, O. |
| author_facet | Lytvynchuk, V. Kaplin, M. Karmazin, O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Lytvynchuk",
"institution": "Institute of renewable energy, NAS Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "M. Kaplin",
"institution": "Institute Institute of General Energy, NAS Ukraine, Kyiv, Ukraine. "
},
{
"author": "O. Karmazin",
"institution": "Institute of renewable energy, NAS Ukraine, Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Lytvynchuk, V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:17Z |
| description | The analysis of large-scale system emergencies revealed disadvantages in the current Under Frequency Load Shedding (UFLS) Schemes of European energy systems.
Disadvantages of the UFLS schemes arose due to distributed generation (DG), the more significant part of which is made up the renewable energy sources. As it turned out that the UFLS have disconnected part of the load and DG simultaneously with the same UFLS relay.
From the analysis of the emergencies, it was concluded that did not the DG factor in the distribution network into account full. The total load shedding was determined without taking into account the change in DG generation. The settings of the UFLS relays were selected based on the data of one mode, namely, based on the mode of the total peak demand of the power system.
In the paper analyzed the parameters of the UFLS scheme and the time when the power is measured at the UFLS relays in the Power System of Ukraine. On a real microgrid scheme, it was shown that the total load shed UFLS will decrease with an increase in the share of DG capacity. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2022.3(70).19-27 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:38:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
19
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
УДК 620.91 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.3(70).19-27
АНАЛІЗ ВПЛИВУ РОЗПОДІЛЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ НА РЕЗЕРВ АВ-
ТОМАТИЧНОГО ЧАСТОТНОГО РОЗВАНТАЖЕННЯ
Отримано 16 лип. 2022; рекомендовано до публікації 27 вер. 2022
Доступно онлайн 30 вер. 2022
В. А. Литвинчук 1 , М. І. Каплін 2, О. О. Кармазін 3
Author for correspondence: Liliya Nakashydze
e-mail: oton_dnu@ukr.net
Аналіз системних аварій в європейських енергосисте-
мах, які мають частку відновлюваних джерел в струк-
турі генерації, виявив недоліки діючих схем автомати-
чного частотного розвантаження (АЧР). Важливим фа-
ктажем цього було те, що система частотного розва-
нтаження одномоментно відключала тим самим реле
частоти частину навантаження і розподілену в мережі
генерацію. З аналізу аварій можна було зробити висно-
вок, що за умов, коли в енергосистемі є частка розподіленої генерації (РГ) виникає необхідність врахо-
вувати таку особливість для вибору обсягів і принципів налаштування уставок АЧР.
В роботі був проведений детальний аналіз організації замірів потужностей, підключених до реле ча-
стоти, параметрів схеми системи АЧР, яка діє в об’єднаній енергосистемі (ОЕС) України. На реальній
схемі мікромережі було показано, що загальний обсяг розвантаження системи АЧР буде зменшува-
тися зі збільшенням частки потужності РГ.
Ключові слова: автоматичне частотне розвантаження, відновлювані джерела енергії, розподілена
генерація, загальний обсяг розвантаження
ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON
THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING
Received 16 Jul. 2022; accepted 27 Sept. 2022.
Available online 30 Sept. 2022
V. Lytvynchuk 1, M. Kaplin 2, O. Karmazin 3
Renewable Energy Institute of NAS of Ukraine
02094, 20A Hnata Khotkevycha St., Kyiv, Ukraine.
The analysis of large-scale system emergencies revealed
disadvantages in the current Under Frequency Load
Shedding (UFLS) Schemes of European energy systems.
Disadvantages of the UFLS schemes arose due to distributed
generation (DG), the more significant part of which is made up the
renewable energy sources. As it turned out that the UFLS have
disconnected part of the load and DG simultaneously with the
same UFLS relay.
From the analysis of the emergencies, it was concluded that did not the DG factor in the distribution network into account
full. The total load shedding was determined without taking into account the change in DG generation. The settings of the
UFLS relays were selected based on the data of one mode, namely, based on the mode of the total peak demand of the
power system.
1 наук співр.
https://orcid.org/0000-0003-4727-7800
2 канд. техн. наук.
https://orcid.org/0000-0001-9328-4257
3 канд. техн. наук.
https://orcid.org/0000-0002-7628-6880
1,3 Інститут відновлюваної енергетики НАН
України, м. Київ, Україна;
2 Інститут загальної енергетики НАН України,
м. Київ, Україна.
1 Researcher.
https://orcid.org/0000-0003-4727-7800
2 Cand. of tech. Sciences.
https://orcid.org/0000-0001-9328-4257
2 Cand. of tech. Sciences.
https://orcid.org/0000-0002-7628-6880
1,3, Institute of renewable energy, NAS Ukraine,
Kyiv, Ukraine.;
2 Institute of General Energy, NAS Ukraine, Kyiv,
Ukraine.
20
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
In the paper analyzed the parameters of the UFLS scheme and the time when the power is measured at the
UFLS relays in the Power System of Ukraine. On a real microgrid scheme, it was shown that the total load shed
UFLS will decrease with an increase in the share of DG capacity.
Keywords: Under Frequency Load Shedding, Total Load Shed, distributed generation, renewable energy.
Перелік використаних позначень та скорочень
АЧР – автоматичне частотне розвантаження
ОЕС – об’єднана енергосистема
РГ – розподілена генерація
РМ – розподільна мережа
САОН – спеціальна автоматика обмеження наванта-
ження
СЕС – сонячна електростанція
Вступ. Нині енергосистеми перебувають в процесі пере-
ходу від односпрямованого енергопостачання до енер-
гопостачання в різних напрямах. Різнонаправленість пе-
ретікання потужності зумовлена інтегруванням в ме-
режу великої кількісті розподіленої генерації (РГ). Спо-
живачі можуть тепер генерувати електроенергію і, після
використання на власні потреби, віддавати її надлишок
в мережу.
Подібна трансформація спостерігається і в об’єднаній
енергосистемі (ОЕС) України. Прийняття закону про «зе-
лений» тариф створило сприятливі умови для розвитку
галузі відновлюваної енергетики та привело до стрім-
кого будівництва об’єктів відновлюваної енергетики по
всій території України. Станом на кінець 2021 року вста-
новлена потужність електростанцій цього типу в Україні
досягла 9655 МВт, зокрема вітроелектростанцій –
1673 МВт, промислових сонячних електростанцій
(СЕС) – 6380 МВт, теплоелектростанцій на біомасі –
152 МВт, біогазових станцій – 124 МВт, малих гідроеле-
ктростанцій – 121 МВт [1], СЕС приватних домогоспо-
дарств – 1205 МВт [2].
В більшості випадків розподілена генерація – це саме
відновлювальні джерела енергії (ВДЕ), які підключа-
ються в межах розподільної мережі (РМ) на рівнях на-
пруги 0,4 кВ, 6 кВ, 10 кВ і 35 кВ. Саме на цих рівнях на-
пруги реалізує свої балансувальні дії система автомати-
чного частотного розвантаження (АЧР) та спеціальна ав-
томатика обмеження навантаження (САОН). А отже, іс-
нує ймовірність, що в аваріях з глибоким зниженням ча-
стоти пристрої системи АЧР та САОН безпосередньо мо-
жуть відключати генерацію ВДЕ, створюючи додатковий
дефіцит активної потужності в енергосистемі на етапі
перехідного процесу. Це насамперед може зменшувати
запланований обсяг резерву частотного розвантаження
й одночасно утворювати додатковий дефіцит на рівнях
дії системи АЧР, прискорювати падіння частоти і, навіть
при достатності резерву, призводити до порушення ни-
жнього рівня допустимої аварійної частотно-часової
зони.
Отже, зазначена особливість безпосередньо може
вплинути на надійність енергосистеми, і тому потребує
детального дослідження.
Постановка задачи. Як було зазначено в роботі [3], стан
пристрою АЧР як елемента мережи змінюється під
впливом вихідних сигналів мережі. Одночасно кожен
елемент системи АЧР впливає на мережу відключенням
споживачів і в такий спосіб бере участь у формуванні си-
гналів для тих пристроїв, які ще не були задіяні до роз-
вантаження мережі. Корисність підключеного до при-
строю АЧР розвантаження залежить від місця її підклю-
чення до мережі, а також від добової та сезонної зміни
навантаження. Тому аналіз імовірності зменшення ре-
зерву системи АЧР має ґрунтуватися на дослідженні ба-
лансу потужностей в системотвірній мережі, в якій
може виникнути дефіцит активної потужності. Разом з
тим треба враховувати такі фактори й кількісні показ-
ники локальної мережі:
• обсяг дефіциту активної потужності;
• зміна генерації ВДЕ в добовому графіку наванта-
ження;
• час проведення замірів навантаження на прист-
роях АЧР;
• місце розміщення пристроїв АЧР в РМ;
• місце підключення ВДЕ в РМ.
Стратегії систем автоматичного частотного розванта-
ження. Стратегія автоматичного частотного розванта-
ження вибудовується на можливості використання ная-
вних ресурсів частотного резерву енергосистеми, визна-
чення часу його введення в дію, а також розосере-
дження цього резерву в енергосистемі. Для зниження
навантаження використовують традиційні адаптивні
методи та методи, засновані на обчислювальному інте-
лекті. У світовій електроенергетиці практикують різно-
манітні схеми і стратегії автоматичного частотного роз-
вантаження. Експертиза систем автоматичного частот-
ного розвантаження, виконана в різних енергетичних
компаніях Азії, Європи, Австралії, Південної Африки,
Близького Сходу, Північної та Південної Америки [4, 5,
6], показала, що автоматична система частотного розва-
нтаження ґрунтується на так званій схемі системи АЧР
(англ. Under-Frequency Load Shedding (UFLS) Scheme) [7],
в якій обов’язковими мають бути такі параметри:
• загальний обсяг розвантаження;
• витримка часу реле частоти;
• кількість кроків (черг) розвантаження;
• діапазон між кроками відключення.
21
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Вважається, що з набором цих параметрів з урахуван-
ням особливості конкретної енергосистеми можна по-
будувати систему АЧР, яка забезпечить перебіг перехід-
ного процесу в будь-якій аварійній ситуації в межах до-
пустимої аварійної частотно-часової зони (рис. 1).
Щодо набору реле частоти, АЧР реалізується за допомо-
гою:
a) швидкодіючого реле з уставкою за часом від 0 до 0,5
секунд (АЧР1);
б) швидкодіючого реле з уставкою за часом від 0 до 0,5
секунд, реле з витримкою часу від 5 до 60 секунд
(АЧР2 несуміщене);
в) реле, яке може активуватися швидко і з витримкою
часу залежно від перебігу перехідного процесу
(АЧР2 суміщене).
Балансування енергосистеми в аварійних ситуаціях
здійснюється у відповідності з можливістю задіяти різні
види оперативного резерву. Наразі у світовій електрое-
нергетиці використовують такі стратегії балансування:
Використання резерву частотного розвантаження із за-
стосуванням швидкодіючого реле і обертового генеру-
вального резерву [8, 9, 10, 11];
Використання резерву частотного розвантаження із за-
стосуванням швидкодіючого реле, реле з витримкою
часу і обертового генерувального резерву [12, 13].
Як було зазначено в роботі [14], використання цих двох
стратегій можливо в енергосистемах з достатнім розо-
середженим в енергосистемі запасом обертового резе-
рву. Якщо енергосистема не має таких можливостей,
тоді завжди існує ймовірність, що може виникнути ава-
рійний режим з виходом за межі допустимої частотно-
часової зони [15]. Це одна з причин того, що в ОЕС Укра-
їни практикують іншу стратегію.
Аналіз діючої в ОЕС України стратегії АЧР. Традиційно в
ОЕС України крім швидкодіючої категорії АЧР (АЧР1) в
системі розвантаження застосовують повільно діючу
(АЧР2). Вона здійснює уповільнене розвантаження з
майже однаковими уставками за частотою, але з витри-
мкою часу від 5 до 60 секунд. Крім того, частина АЧР2
суміщається з АЧР1, в результаті чого той самий прист-
рій запускається швидко на одній частоті і повільно, з
витримкою часу, – на іншій. Інша частина АЧР2 не сумі-
щається з АЧР1 і працює незалежно від неї [16] (див.
рис.1).
Проаналізуємо спочатку функціональні особливості
АЧР2 несуміщеного. Відомо, що ця категорія була впро-
ваджена ще тоді, коли уставки за частотою АЧР1 були
нижче, ніж вони є зараз, а саме нижче 49,0 Гц. Після вве-
дення в експлуатацію перших блоків атомних електрос-
танцій верхнє граничне значення АЧР1 було перенесено
на рівень 49,2 Гц. Після цього АЧР2 несуміщене втра-
тило свою основну функцію – стримування повільного
сповзання частоти. А функція відновлення частоти була
Рис. 1. Аварійна частотно-часова зона і діюча в ОЕС України стратегія балансування енергосистеми
Fig. 1. The emergency time-frequency zone and the energy system balancing strategy operating in the
Power System of Ukraine
22
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
втрачена, коли АЧР2 почали суміщати з АЧР1 [16]. Не
зважаючи на це, в ОЕС України продовжують викорис-
товувати АЧР2 несуміщене, яке, на думку авторів, є ру-
диментом системи розвантаження. Водночас наявність
категорії АЧР2 несуміщеного в системі АЧР енергосис-
теми, як окремої категорії, потребує більшого обсягу ро-
звантаження.
Щодо АЧР2 суміщеного, його використання має бути об-
ґрунтоване умовами надійності енергосистеми, еконо-
мічною доцільністю тримати в дії достатні обсяги обер-
тового резерву в енергосистемі. Це все залежить від
умов на ринку електроенергії та взаємодії диспетчерсь-
ких служб енергооб’єднання.
Інформаційна модель системи АЧР ОЕС України. Інфор-
маційна модель системи АЧР ОЕС України представлена
у вигляді таблиці Excel. Використання такої таблиці поле-
гшує роботу технолога щодо керування групою даних, по-
в'язаних зі структурою споживання, розміщення реле ча-
стоти, і дає можливість аналізувати й змінювати уставки
реле (табл. 1). Водночас можна враховувати добові й се-
зонні зміни споживання електроенергії. Підготовка таб-
лиць і проведення замірів в ОЕС України здійснюється
два рази на рік, у зимовий та літній періоди на рівні РМ.
Незважаючи на те, що в РМ щороку проводять шість за-
мірів, для побудови системи АЧР використовується
лише замір зимового максимуму. В роботах [13, 17]
були проведені розрахунки, аналізуючи які було зроб-
лено висновок, що забезпечення обсягу розвантаження
і рівномірний розподіл уставок реле за частотою на ос-
нові замірів зимового максимуму не завжди гарантує
достатність обсягу і рівномірний розподіл уставок реле
в інших режимах енергосистеми. Після цього було за-
пропоновано використовувати заміри з трьох режимів
енергосистеми (табл. 2):
• мінімального навантаження енергосистеми;
• час максимального навантаження енергосистеми;
• час максимальної потужності РГ.
Оперативний резерв допустимої аварійної частотно-
часової зони. Оперативний резерв, що діє в межах до-
пустимої частотно-часової зони, складається з резерву
генерувальної потужності й резерву потужності наван-
таження. Кожен з цих резервів має різний мінімальний
час введення в дію (див. рис.1).
До резерву генерувальної потужності відносять:
• обертовий резерв активної потужності, який розмі-
щений на агрегатах електростанцій;
• високоманеврова генерація, що розміщується на аг-
регатах, час пуску яких не перевищує час введення
обертового резерву.
До оперативного резерву потужності навантаження вхо-
дять споживачі що:
• забезпечують регулювальний ефект навантаження;
Таблиця 1. Фрагмент діючої в ОЕС України таблиці замірів на пристроях АЧР
Table 1. A fragment of the table of measurements on UFLS devices in force in the Power System of Ukraine
Під-
станція
Приєд-
нання
АЧР1 Замірні
години АЧР2-сум. Замірні години АЧР2-несум. Замірні години
Частота,
Гц Час, с
3:00 9:00 22:00
Частота,
Гц
Час,
с
3:00 9:00 22:00
Час-
тота,
Гц
Час,
с 3:00 9:00 22:00
Наванта-
ження,МВт Навантаження,МВт Наванта-
ження,МВт
Ч-2 48,8 0,3 0,2 0,8 1 49 21 0,2 0,8 1 0 0 0
5 48,8 0,3 49 21
01,07,2023 48,8 0,3 0,1 49 21 0,1
01,09,2019 48,8 0,3 0,1 0,6 0,9 49 21 0,1 0,6 0,9
15 48,8 0,3 0,1 0,1 0,1 49 21 0,1 0,1 0,1
17 48,8 0,3 49 21
Ч-1 48,8 0,3 0,2 0,1 0,3 49 21 0,2 0,1 0,3 0 0 0
5 48,8 0,3 0,1 0,1 49 21 0,1 0,1
7,15,17 48,8 0,3 0,1 0,1 0,2 49 21 0,1 0,1 0,2
9 48,8 0,3 49 21
ЗХВ 48,8 0,3 0,7 1,2 1,5 49 21 0,7 1,2 1,5 0 0 0
18,28 48,8 0,3 0,5 0,9 0,9 49 21 0,5 0,9 0,9
34 48,8 0,3 0,2 0,3 0,6 49 21 0,2 0,3 0,6
Скнилiв Т 0 0 0 0 0 0 49,1 5 0,1 0,2 0,3
10 49,1 5
2 49,1 5 0,1 0,2 0,3
Л-14 0 0 0 0 0 0 49,1 5 0,5 0,5 0,5
Т-2 6 кВ 49,1 5 0,5 0,5 0,5
23
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
• підключені до спеціальної автоматики відключення
навантаження (САВН);
• відключаються в разі перевищення наперед заданої
уставки за швидкістю зниження частоти;
• підключені до АЧР1;
• підключені до АЧР2 несуміщеного;
• підключені до АЧР2 суміщеного.
Як видно на рис. 1, традиційним резервом збільшити
резерв енергосистеми в умовах збільшення частки ВДЕ
неможливо ні в системотвірній мережі, ні в РМ. Хоча
ВДЕ може бути використане як резерв потужності для
енергозабезпечення споживачів в аварійних ситуаціях,
проте основний тренд переходу до РГ передбачає замі-
щення крупної централізованої генерації в енергосис-
темі при збережені зв’язку між системотвірною мере-
жею і РМ.
Особливості локальних електромереж з РГ. За останні
кілька років локальні мережі стали потенційним рішен-
ням для підвищення надійності електропостачання еле-
ктроприймачів споживача безпосередньо в локальних
місцях мережі, в межах РМ та водночас безпеки поста-
чання електроенергії до системотвірної мережі. Після
відключення локальної мережі в аварійних ситуаціях
пристроями АЧР, виникає ситуація зміни режиму лока-
льної мережі з підключеної до системотвірної мережи
на острівний режим. У острівному режимі частота і на-
пруга локальної мережі можуть досягати небажаних
значень, що в результаті може вплинути на надійність
електропостачання.
Оскільки наше дослідження має на меті перевірити ва-
ріанти ймовірного зниження резерву частотного розва-
нтаження в енергосистемі в цілому, в межах глобальної
стратегії зниження навантаження, проблеми острівного
режиму локальної мережі в цій роботі не досліджу-
ються.
Рівняння балансу активної потужності локальної мережі
можна записати у вигляді:
∑𝑃𝑃𝑛𝑛𝑛𝑛 ± 𝑃𝑃𝑠𝑠 + ∑𝑃𝑃𝑛𝑛𝑛𝑛 ± ∑𝑃𝑃𝑒𝑒𝑒𝑒 = ∑𝑃𝑃𝑛𝑛 + 𝑃𝑃𝑞𝑞𝑞𝑞, (1)
де 𝑃𝑃𝑠𝑠 – перетікання активної потужності між основною
частиною РМ та її локальною мережею, ∑𝑃𝑃𝑛𝑛𝑛𝑛 – сумарна
активна потужність РГ, ∑𝑃𝑃𝑒𝑒𝑒𝑒 – перетікання активної поту-
жності між локальною мережею та СНЕ (знак «–» відпо-
відає умовам, коли більша частина потужності СНЕ пе-
реведена в режим споживання активної потужності),
∑𝑃𝑃𝑛𝑛 – сумарна активна потужність навантаження в лока-
льній мережі, 𝑃𝑃𝑞𝑞𝑞𝑞 – втрати активної потужності в лініях і
трансформаторах.
З рівняння (1) видно, що корисність або втрата від відк-
лючення локальної мережі в контексті розвантаження
енергосистеми буде залежати від значення 𝑃𝑃𝑠𝑠. Тут мож-
ливі три варіанти:
• Якщо 𝑃𝑃𝑠𝑠 > 0 – це означає, що локальна мережа збит-
кова.
• Якщо 𝑃𝑃𝑠𝑠 < 0 – це означає, що локальна мережа над-
лишкова.
Таблиця 2. Фрагмент таблиці замірів на пристроях АЧР з урахуванням зміни споживання і зміни потужності
розподіленої генерації
Table 2. A fragment of the table of measurements on UFLS devices, taking into account the change in consumption and
the change in the power of distributed generation
Підстанція Приєднання
АЧР1 Час заміру АЧР2-сум Час заміру
Частота, Гц Час, с
MIN MAX РГ
Частота, Гц Час, с
MIN MAX РГ
Навантаження, МВт Навантаження, МВт
Ч-2 48,8 0,3 0,2 0,8 1 49 21 0,2 0,8 1
5 48,8 0,3 49 21
7 48,8 0,3 0,1 49 21 0,1
14 48,8 0,3 0,1 0,6 0,9 49 21 0,1 0,6 0,9
15 48,8 0,3 0,1 0,1 0,1 49 21 0,1 0,1 0,1
17 48,8 0,3 49 21
Ч-1 48,8 0,3 0,2 0,1 0,3 49 21 0,2 0,1 0,3
5 48,8 0,3 0,1 0,1 49 21 0,1 0,1
7,15,17 48,8 0,3 0,1 0,1 0,2 49 21 0,1 0,1 0,2
9 48,8 0,3 49 21
ЗХВ 48,8 0,3 0,7 1,2 1,5 49 21 0,7 1,2 1,5
18,28 48,8 0,3 0,5 0,9 0,9 49 21 0,5 0,9 0,9
34 48,8 0,3 0,2 0,3 0,6 49 21 0,2 0,3 0,6
СкнилiвТ 0 0 0 0 0 0
10
2
Л-14 0 0 0 0 0 0
Т-2 6 кВ
24
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
• Якщо 𝑃𝑃𝑠𝑠 = 0 – це означає, що локальна мережа зба-
лансована.
Аналіз схеми локальної мережі. Для аналізу ймовірності
зменшення резерву системи АЧР була використана одно-
лінійна схема локальної мережі, в якій є пристрої системи
АЧР і підключена на напругу 6,0 кВ сонячна електростан-
ція потужністю 5,0 МВт. Було розраховано потокорозпо-
ділення в лініях і напруги у вузлах для двох режимів.
Один режим, коли СЕС не генерує потужність (рис. 2), та
режим з максимальною генерацією СЕС (рис. 3).
До реле частоти підключено три лінії (фідери) спожива-
чів. Навантаження (зі знаком «+») і генерація (зі знаком
«–») на лініях будуть такі:
• Для режиму з відключенням СЕС: 0,01 МВт;
1,19 МВт; 0,84 МВт.
• Для режиму максимальної генерації СЕС відповідно:
4,66 МВт; 1,19 МВт; 0,84 МВт.
У разі активації реле частоти:
• у першому режимі буде відключено навантаження
2,04 МВт, що відповідає 22 % потужності, яка надхо-
дить у локальну мережу із системотвірної;
• у другому режимі буде відключено генерацію
2,63 МВт, що відповідає 35 % потужності, яка надхо-
дить в локальну мережу із системотвірної.
Зрозуміло, що в першому режимі активація реле пози-
тивно вплине на балансування режиму, а в другому –
негативно. Для подолання негативного впливу на ме-
режу конче необхідно мати достатні обсяги резерву,
який може активуватися відразу (без витримки часу), як
з боку системотвірної мережі, так і з боку локальної.
Висновки. З огляду на виконаний у роботі аналіз імовір-
ності зменшення резерву автоматичного частотного ро-
звантаження можна стверджувати таке:
Система АЧР наразі є єдиним мобільним (швидкодію-
чим) засобом балансування енергосистеми за умов ви-
никнення значних за обсягом небалансів активної поту-
жності, незважаючи на причини їх утворення.
У процесі збільшення частки РГ відновлюваних джерел
потужності в РМ існує ймовірність зменшення резерву
АЧР.
Рис. 2. Розрахунок потокорозподілення в лініях і напруги у вузлах для режиму, коли СЕС не генерує
Fig. 2. Calculation of flow distribution in lines and voltage in nodes for the mode when the solar power plant does not
generate
25
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Зменшення частотного резерву залежатиме від того, на-
скільки точно в замірах буде враховано сезонну й до-
бову зміни навантаження та зміну потужності РГ віднов-
люваних джерел енергії в РМ.
У межах існуючої в ОЕС України стратегії системи АЧР
збільшення частки РГ у РМ завжди призводитиме до
зменшення резерву системи АЧР.
Часові заміри потужності на пристроях АЧР, які практи-
кують у РМ ОЕС України, не надають достатнього мате-
ріалу для мінімізації зменшення обсягів резерву частот-
ного розвантаження.
Створюючи систему АЧР на рівні розподільної та лока-
льної мереж, не можна абстрагуватися лише на чергах
(кроках), а треба переходити до аналізу кожної уставки
конкретного пристрою за частотою і за часом. Кожний
пристрій АЧР повинен отримати таке значення уставки,
яке у взаємодії з іншими пристроями зможе принести
найбільшу користь для мережі.
ПОСИЛАННЯ
1. Встановлення нових потужностей з виробництва
електроенергії за «зеленим» тарифом сповільни-
лось вдвічі, – НКРЕКП [Електронний ресурс]. URL:
https://biz.censor.net/news/3309782/vstanovlennya_
novyh_potujnosteyi_z_vyrobnytstva_elektroenergiyi_z
a_zelenym_taryfom_spovilnylos_vdvichi (дата звер-
нення: 30.09.2022).
2. Потужність «домашніх» СЕС сягнула 1,2 ГВт [Елект-
ронний ресурс]. URL:
https://ua-energy.org/uk/posts/potuzhnist-
domashnikh-ses-siahnula-12-htt (дата звернення:
30.09.2022).
3. Литвинчук В. А., Яновський В. П., Каплін М. І., Ком-
плексный подход при выборе уставок устройств ав-
томатической частотной разгрузки энергосистем.
Электрические сети и системы. 2009. № 4. С. 28–33.
4. Volodymyr A. Lytvynchuk, Mykola I. Kaplin, Nickolai P.
Bolotnyi, Oleksii O. Karmazin, Implementation of
General Under-frequency Load Shedding Scheme in
European Network: Challenges and opportunities, 2020
IEEE 7th International Conference on Energy Smart
Systems, ESS 2020. Proceedings. Kyiv, Ukraine.
5. M. Lu, W. A. W. Zainal Abidin, T. Masri, D. H. A. Lee, S.
Chen, Under-Frequency Load Shedding (UFLS)
Schemes –A Survey, International Journal of Applied
Рис. 3. Розрахунок потокорозподілення в лініях і напруги в вузлах для режиму максимальної генерації СЕС
Fig. 3. Calculation of flow distribution in lines and voltage in nodes for the mode of maximum generation
of solar power plant
26
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Engineering Research ISSN 0973-4562 Volume 11,
Number 1 (2016). Pp. 456–472.
6. Hassan Haes, Alhelou Mohamad Esmail Hamedani
Golshan, Takawira Cuthbert Njenda, Nikos D
Hatziargyriou, An Overview of UFLS in Conventional,
Modern, and Future Smart Power Systems: Challenges
and Opportunities, February 2020. Electric Power
Systems Research 179:106054
https://DOI:10.1016/j.epsr.2019. 106054
7. H. H. Alhelou, Under Frequency Load Shedding
Techniques for Future Smart Power Systems, Handbook
of Research on Smart Power System Operation and
Control. Copyright: © 2019, https://DOI: 10.4018/978-
1-5225-8030-0.ch007
8. ENTSOE, Continental Europe Operation Handbook
Policy 5: Emergency Operations, available at
www.entsoe.eu.
9. GB power system disruption on 9 August 2019. Energy
Emergencies Executive Committee (E3C): Final report,
January 2020.
10. Grid Code [Grid Code D/09]: Grid Code Requirements
for OC6.6 (Automatic LFDD), 10 February. 2010.
11. Implementation of General Under-frequency Load
Shedding Scheme in European Network: Challenges and
opportunities. 2020 IEEE 7th International Conference
on Energy Smart Systems, ESS 2020 – Proceedings.
12. Standard PRC-006-1 — Automatic Underfrequency
Load Shedding
13. Evaluation and Assessment of Southwest Power Pool
(SPP) Under-Frequency Load Shedding
Scheme.Powertech Labs Inc. (PLI), December 22. 2010.
14. Литвинчук В. А., Каплін М. І., Кармазін О. О. Розраху-
нок доцільності обсягу автоматичного частотного ро-
звантаження і його розміщення в енергосистемі з ро-
зподіленими джерелами електричної енергії. Відно-
влювана енергетика. 2021. № 1. С. 18–30.
15. Pham T TH, Besanger Y., Hadjsaid N. New Challenges in
power system restoration with large scale of dispersed
generation insertion II IEEE Trans. on Power Systems.
2009. Vol. 24.
16. Правила застосування системної протиаварійної ав-
томатики запобігання та ліквідації небезпечного зни-
ження або підвищення частоти в енергосистемах (у
редакції наказу Міністерства енергетики та вугільної
промисловості України, 31.07.2012 № 553). Київ.
2012.
17. Литвинчук В. А., Яновський В. П., Каплін М. І. Актуа-
льні проблеми автоматичного частотного розванта-
ження енергосистем в контексті безпеки атомних
станцій. Енергетика та електрифікація. 2016. № 1. С.
38–45.
REFERENCES
1. The installation of new power generation capacities
under the "green" tariff slowed down by half, - NEURC
[Online]. URL:
https://biz.censor.net/news/3309782/vstanovlennya
_novyh_potujnosteyi_z_vyrobnytstva_elektroenergiyi
_za_zelenym_taryfom_spovilnylos_vdvichi (date of
application: 30.09.2022).
2. The capacity of "domestic" SPPs reached 1.2 GW
[Online]. URL:
3. https://ua-energy.org/uk/posts/potuzhnist-
domashnikh-ses-siahnula-12-htt (date of application:
30.09.2022).
4. Lytvynchuk V.A., Yanovskyi V.P., Kaplin M.I., A complex
approach to the selection of settings for devices of
automatic frequency unloading of energy systems.
Electric networks and systems. 2009. № 4. Р. 28–33.
5. Volodymyr A. Lytvynchuk, Mykola I. Kaplin, Nickolai P.
Bolotnyi, Oleksii O. Karmazin, Implementation of
General Under-frequency Load Shedding Scheme in
European Network: Challenges and opportunities, 2020
IEEE 7th International Conference on Energy Smart
Systems, ESS 2020. Proceedings. Kyiv, Ukraine.
6. M. Lu, W. A. W. Zainal Abidin, T. Masri, D. H. A. Lee, S.
Chen, Under-Frequency Load Shedding (UFLS)
Schemes –A Survey, International Journal of Applied
Engineering Research ISSN 0973-4562 Volume 11,
Number 1 (2016). Pp. 456–472.
7. Hassan Haes, Alhelou Mohamad Esmail Hamedani
Golshan, Takawira Cuthbert Njenda, Nikos D
Hatziargyriou, An Overview of UFLS in Conventional,
Modern, and Future Smart Power Systems: Challenges
and Opportunities, February 2020. Electric Power
Systems Research 179:106054
8. https://DOI:10.1016/j.epsr.2019. 106054
9. H. H. Alhelou, Under Frequency Load Shedding
Techniques for Future Smart Power Systems, Handbook
of Research on Smart Power System Operation and
Control. Copyright: © 2019, DOI: 10.4018/978-1-5225-
8030-0.ch007
10. ENTSOE, Continental Europe Operation Handbook
Policy 5: Emergency Operations, available at
www.entsoe.eu.
11. GB power system disruption on 9 August 2019. Energy
Emergencies Executive Committee (E3C): Final report,
January 2020.
12. Grid Code [Grid Code D/09]: Grid Code Requirements
for OC6.6 (Automatic LFDD), 10 February. 2010.
13. Implementation of General Under-frequency Load
Shedding Scheme in European Network: Challenges and
opportunities. 2020 IEEE 7th International Conference
on Energy Smart Systems, ESS 2020 – Proceedings.
27
Відновлювана енергетика. №3/2022 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
14. Standard PRC-006-1 — Automatic Underfrequency
Load Shedding
15. Evaluation and Assessment of Southwest Power Pool
(SPP) Under-Frequency Load Shedding
Scheme.Powertech Labs Inc. (PLI), December 22. 2010.
16. Lytvynchuk V. A., Kaplin M. I., Karmazin O. O.
Calculation of the expediency of the volume of
automatic frequency unloading and its placement in the
power system with distributed sources of electrical
energy. Renewable energy. 2021. № 1. Р. 18–30.
17. Pham T TH, Besanger Y., Hadjsaid N. New Challenges in
power system restoration with large scale of dispersed
generation insertion II IEEE Trans. on Power Systems.
2009. Vol. 24.
18. Rules for the use of system anti-emergency automation
for the prevention and elimination of dangerous
reduction or increase in frequency in power systems (as
amended by the order of the Ministry of Energy and
Coal Industry of Ukraine, 31.07.2012 No. 553). Kyiv.
2012.
19. Lytvynchuk V. A., Yanovsky V. P., Kaplin M. I. Actual
problems of automatic frequency unloading of power
systems in the context of nuclear power plant safety.
Energy and electrification. 2016. № 1. Р. 38–45.
|
| id | veorgua-article-355 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:09:56Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/55/63552d43120c11b626697e4f92e36355.pdf |
| spelling | veorgua-article-3552026-07-18T06:32:17Z ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING АНАЛІЗ ВПЛИВУ РОЗПОДІЛЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ НА РЕЗЕРВ АВТОМАТИЧНОГО ЧАСТОТНОГО РОЗВАНТАЖЕННЯ Lytvynchuk, V. Kaplin, M. Karmazin, O. Under Frequency Load Shedding, Total Load Shed, distributed generation, renewable energy. автоматичне частотне розвантаження, відновлювані джерела енергії, розподілена генерація, загальний обсяг розвантаження The analysis of large-scale system emergencies revealed disadvantages in the current Under Frequency Load Shedding (UFLS) Schemes of European energy systems. Disadvantages of the UFLS schemes arose due to distributed generation (DG), the more significant part of which is made up the renewable energy sources. As it turned out that the UFLS have disconnected part of the load and DG simultaneously with the same UFLS relay. From the analysis of the emergencies, it was concluded that did not the DG factor in the distribution network into account full. The total load shedding was determined without taking into account the change in DG generation. The settings of the UFLS relays were selected based on the data of one mode, namely, based on the mode of the total peak demand of the power system. In the paper analyzed the parameters of the UFLS scheme and the time when the power is measured at the UFLS relays in the Power System of Ukraine. On a real microgrid scheme, it was shown that the total load shed UFLS will decrease with an increase in the share of DG capacity. Аналіз системних аварій в європейських енергосистемах, які мають частку відновлюваних джерел в структурі генерації, виявив недоліки діючих схем автоматичного частотного розвантаження (АЧР). Важливим фактажем цього було те, що система частотного розвантаження одномоментно відключала тим самим реле частоти частину навантаження і розподілену в мережі генерацію. З аналізу аварій можна було зробити висновок, що за умов, коли в енергосистемі є частка розподіленої генерації (РГ) виникає необхідність враховувати таку особливість для вибору обсягів і принципів налаштування уставок АЧР. В роботі був проведений детальний аналіз організації замірів потужностей, підключених до реле частоти, параметрів схеми системи АЧР, яка діє в об’єднаній енергосистемі (ОЕС) України. На реальній схемі мікромережі було показано, що загальний обсяг розвантаження системи АЧР буде зменшуватися зі збільшенням частки потужності РГ. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2022-09-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/355 10.36296/1819-8058.2022.3(70).19-27 Vidnovluvana energetika ; No. 3(70) (2022): Scientific and applied Journal renewable energy ; 19-27 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 3(70) (2022): Scientific and applied Journal renewable energy ; 19-27 Відновлювана енергетика; № 3(70) (2022): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 19-27 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2022.3(70) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/355/275 Copyright (c) 2022 V. Lytvynchuk, M. Kaplin, O. Karmazin https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Under Frequency Load Shedding Total Load Shed distributed generation renewable energy. Lytvynchuk, V. Kaplin, M. Karmazin, O. ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING |
| title | ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING |
| title_alt | АНАЛІЗ ВПЛИВУ РОЗПОДІЛЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ НА РЕЗЕРВ АВТОМАТИЧНОГО ЧАСТОТНОГО РОЗВАНТАЖЕННЯ |
| title_full | ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING |
| title_fullStr | ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING |
| title_full_unstemmed | ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING |
| title_short | ANALYSIS OF THE IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES ON THE RESERVE OF UNDER FREQUENCY LOAD SHEDDING |
| title_sort | analysis of the impact of distributed generation of renewable energy sources on the reserve of under frequency load shedding |
| topic | Under Frequency Load Shedding Total Load Shed distributed generation renewable energy. |
| topic_facet | Under Frequency Load Shedding Total Load Shed distributed generation renewable energy. автоматичне частотне розвантаження відновлювані джерела енергії розподілена генерація загальний обсяг розвантаження |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/355 |
| work_keys_str_mv | AT lytvynchukv analysisoftheimpactofdistributedgenerationofrenewableenergysourcesonthereserveofunderfrequencyloadshedding AT kaplinm analysisoftheimpactofdistributedgenerationofrenewableenergysourcesonthereserveofunderfrequencyloadshedding AT karmazino analysisoftheimpactofdistributedgenerationofrenewableenergysourcesonthereserveofunderfrequencyloadshedding AT lytvynchukv analízvplivurozpodílenoígeneracíívídnovlûvanihdžerelenergíínarezervavtomatičnogočastotnogorozvantažennâ AT kaplinm analízvplivurozpodílenoígeneracíívídnovlûvanihdžerelenergíínarezervavtomatičnogočastotnogorozvantažennâ AT karmazino analízvplivurozpodílenoígeneracíívídnovlûvanihdžerelenergíínarezervavtomatičnogočastotnogorozvantažennâ |