Проектирование контрольно-измерительных компонент распределительных энергетических систем

Автор: Клименко Ю.А., Львович Я.Е., Преображенский А.П.

Журнал: Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu

Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление

Статья в выпуске: 1 т.24, 2024 года.

Бесплатный доступ

Введение. В последние годы развитие высоковольтных энергетических систем получило новый импульс в связи с необходимостью инфраструктурного обеспечения территорий опережающего развития. Нужны универсальные модели и алгоритмы для реализации процессов в энергетических компонентах и выявления их оптимальных параметров. Однако такие решения отсутствуют. Соответственно, нет готовых подсистем с алгоритмами управления и оптимизации, адекватными рассматриваемым задачам. Цель представленного исследования - разработка подсистемы оптимизации при проектировании контрольно-измерительных компонент распределительных энергетических систем.Материалы и методы. Используются методы построения автоматизированных систем проектирования, оптимизации, системного анализа, математического моделирования и адаптивного управления. При выборе методов исходили из того, что компоненты распределительных электрических систем состоят из конечного числа элементов. Синтез энергетической системы включает десятки или сотни последовательных операций. Это учтено в разработанных моделях и алгоритмах.Результаты исследования. Показаны возможности управления и контроля технологических процессов (ТП) производства компонент низковольтных распределительных энергетических систем в плане проверки работоспособности и корректности функционирования технологического оборудования. Создана модульная структура, позволяющая интегрировать выходные файлы САПР в процессы производства. Разработана функциональная схема подсистемы управления и контроля технологических процессов производства компонент распределительных энергетических систем. Предложенная принципиальная схема контроля производства показывает, каким образом в контроле операций задействованы подсистема сбора данных, система управления и управляющие механизмы. Созданная в рамках данной работы многоуровневая модель модуля оптимизации последовательно оптимизирует интенсивность обслуживания i-го блока, коэффициенты разделения входного потока и приоритеты исходных потоков данных, образующих входной поток i-го блока.Обсуждение и заключение. Комплексное применение методов моделирования, системного анализа, оптимизации обеспечивает контроль точности формируемых энергетических компонент. Алгоритм управления электрическими нагрузками открывает возможности для создания математической модели системы энергоснабжения, которая объединяет управление, контроль, мониторинг, что в конечном счете ведет к улучшению качества электроэнергии. Решение может быть востребовано при развитии энергетических систем территорий опережающего развития

Еще

Улучшение качества электроэнергии, распределительная энергетическая система, поток данных в модуле оптимизации, многоуровневая оптимизационная модель

Короткий адрес: https://sciup.org/142240414

IDR: 142240414   |   УДК: 621.311   |   DOI: 10.23947/2687-1653-2024-24-1-88-97

Design of instrumentation and control components of power distribution systems

Introduction. In recent years, the development of high-voltage power systems has received a boost due to the need for infrastructural support for priority development areas. Universal models and algorithms are required to implement processes in power components and identify their optimal parameters. However, there are no such solutions. Accordingly, there are no ready-made subsystems with control and optimization algorithms adequate to the tasks under consideration. The objective of the presented research is to develop an optimization subsystem for the design of control and measurement components of power distribution systems.Materials and Methods. Methods for constructing automated design systems, optimization, system analysis, mathematical modeling, and adaptive control were used. When selecting methods, we proceeded from the fact that the components of power distribution systems consisted of a finite number of elements. The synthesis of a power system includes tens or hundreds of sequential operations. This was taken into account in the developed models and algorithms.Results. The possibilities of managing and monitoring manufacturing processes (MP) for the production of components of low-voltage power distribution systems were shown in terms of checking the operability and correct functioning of processing equipment. A modular structure was created to allow the integration of CAD output files into the manufacturing processes of energy distribution system components. A functional diagram of a subsystem for control and monitoring of the manufacturing processes of the production of components of power distribution systems was developed. The proposed schematic diagram of production control showed how the data collection subsystem, management system, and operating mechanisms were involved in the control of operations. The multi-level optimization module model created within the framework of this research sequentially optimized the service intensity of the i-th block, the input flow separation coefficients, and the priorities of the original data flows that form the input flow of the i-th block.Discussion and Conclusion. The combined application of modeling, system analysis, and optimization methods maintains control of the accuracy of the generated power components. The algorithm for controlling electrical loads opens up opportunities for creating a mathematical model of a power supply system that combines management, control, and monitoring, which ultimately leads to an improvement in the quality of electric power. The solution can be in demand in the development of power systems of priority development areas.

Еще

Список литературы Проектирование контрольно-измерительных компонент распределительных энергетических систем

  • Yizhou Zhou, Mohammad Shahidehpour, Zhinong Wei, Zhiyi Li, Guoqiang Sun, Sheng Chen. Distributionally Robust Unit Commitment in Coordinated Electricity and District Heating Networks. IEEE Transactions on Power Systems. 2020;35(3):2155-2166. DOI: 10.1109/TPWRS.2019.2950987
  • Hechuan Liu, Xiaoxin Zhou, Xiaoyu Yang, Yalou Li, Xiong Li. Influence Evaluation of Integrated Energy System on the Unit Commitment in Power System. IEEE Access. 2020;8:163344-163356. URL: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=9181509 (accessed: 25.11.2023).
  • Rakipour D, Barati H. Probabilistic Optimization in Operation of Energy Hub with Participation of Renewable Energy Resources and Demand Response. Energy. 2019;173:384-399. DOI: 10.1016/j.energy.2019.02.021
  • Farahani SS, Bleeker C, Wijk A, Lukszo Z. Hydrogen-Based Integrated Energy and Mobility System for a Real-Life Office Environment. Applied Energy. 2020;264:114695. DOI: 10.1016/j.apenergy.2020.114695
  • Sadeghi H, Rashidinejad M, Moeini-Aghtaie M, Abdollahi A. The Energy Hub: An Extensive Survey on the State-of-the-Art. Applied Thermal Engineering. 2019;161:114071. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.114071
  • Junkai Liang, Wenyuan Tang. Interval Based Transmission Contingency-Constrained Unit Commitment for Integrated Energy Systems with High Renewable Penetration. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2020;119:105853. DOI: 10.1016/j.ijepes.2020.105853
  • Klimenko YuA, Preobrazhensky AP. Simulation of the Control Process Electric Loads in the Distribution Network of 0.4 kv. Control Systems and Information Technologies. 2021;86(4):95-100. DOI: 10.36622/VSTU.2021.86.4.020 EDN: ZASQLG
  • Alqunun K, Guesmi T, Albaker AF, Alturki MT. Stochastic Unit Commitment Problem, Incorporating Wind Power and an Energy Storage System. Sustainability. 2020;2(23):10100. DOI: 10.3390/su122310100
  • Shuai Lu, Wei Gu, Ke Meng, Zhaoyang Dong. Economic Dispatch of Integrated Energy Systems with Robust Thermal Comfort Management. IEEE Transactions on Sustainable Energy. 2021;12(1):222-233. DOI: 10.1109/TSTE.2020.2989793
  • Воропай Н.И., Стенников В.А., Барахтенко Е.А., Войтов О.Н. Методика управления спросом на электро- и теплоэнергию в интегрированной энергосистеме c активными потребителями. Известия РАН. Энергетика. 2020;4:11-23. DOI: 10.31857/S0002331020040081 EDN: CDJPUV
Еще