Техніка та енергетика

АВТОМАТИЗОВАНИЙ МОНІТОРИНГ ПРИСТРОЇВ СИНХРОНІЗАЦІЇ ЧАСУ ТА ЦИФРОВА ОБРОБКА ВЕКТОРНИХ ВИМІРЮВАНЬ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SMART GRID ЕНЕРГОСИСТЕМ

Валерій Вікторович Коваль, Віталій Лисенко, Микола Олександрович Кіктєв, Юрій Володимирович Пилипенко, Олександр Всеволодович Самков, Олександр Леонідович Осінський, Іван Олександрович Попов
Завантажити статтю
Анотація

В теперішній час клієнти енергокомпаній використовують пристрої для вироблення електроенергії (сонячні панелі, вітряки та ін.) і для економії витрат або для отримання доходу повертають енергію в мережу. Тому актуальним є вирішення задачі створення автоматизованої системи діагностування якості електроенергії споживачів, які використовують відновлювальні джерела електроенергії. Мета дослідження – підвищення ефективності керування в інтелектуальних SMART Grid енергосистемах. Для її реалізації запропоновано використання автоматизованої системи моніторингу синхросигналів мікропроцесорного обладнання PMU та програмних засобів цифрової обробки і статистичного аналізу результатів синхронізованих векторних вимірювань динамічних характеристик енергомереж. Розроблено програмні засоби цифрової обробки та статистичного аналізу отриманих даних векторних вимірювань. Для аналізу та прогнозування показників якості електроенергії використовуються методи лінійної регресії, Random Forest Regression та Ridge regression. Наведено результати порівняльного аналізу отриманих результатів прогнозної моделі. Для проведення експериментальних досліджень розроблено та виготовлено лабораторний зразок пристрою контролю якості формування синхросигналів, від яких безпосередньо залежить достовірність цифрових даних розподілених синхронізованих векторних вимірювань у перехідних режимах (в реальному часі). Багатоканальність пристрою забезпечує підвищення продуктивності та надійності системи автоматизованого моніторингу. Наведено результати експериментальних досліджень пристрою у складі розробленого лабораторного стенду, який підключено до діючої локальної ІР-мережі НУБіП України. Практична значущість проведених експериментальних досліджень полягає у встановлені технічної можливості одночасного моніторингу сигналів синхронізації часу, що формуються двома приймачами GPS. У цьому разі очевидним є збільшення продуктивності розробленого та виготовленого пристрою контролю якості формування синхросигналів, в порівнянні з одноканальним. Матеріал може бути корисним інженерам, які проектують електричні системи з підключенням відновлювальних джерел енергетики.

Ключові слова

відновлювальні джерела електроенергії, синхронізовані векторні виміри, багатоканальний пристрій, контроль якості формування синхросигналів, моніторинг синхросигналів, модель Ridge regression, прогнозування показників електроенергії

ЦИТУВАТИ
Koval, V., Lysenko, V., Kiktev, N., Pylypenko, Yu., Samkov, O., Osinskiy, O., & Popov, I. (2022). Automated monitoring of time synchronisation devices and digital processing of vector measurements of dynamic characteristics of smart grid power systems. Machinery & Energetics, 13(2), 73-82. https://doi.org/10.31548/machenergy.13(2).2022.73-82
Використані джерела

[1] Yang, H., Wu, Q., He, C., & Chu, J. (2019). A high precision time synchronization method for smart grid based on Beidou satellite system. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 490, article number 072006. doi: 10.1088/1757-899X/490/7/072006.

[2] Kopylova, L.O. (2018). Intelligent automated control system for power consumption and power supply of an industrial enterprise (Doctoral thesis, National University of Food Technology, Kyiv, Ukraine).

[3] Hatziargyriou, N., & Strbac, G. (2021). MicroGrids – A possible future energy configuration? Retrieved from http://www.MicroGrids.eu/micro2000/presentations/10.pdf.

[4] Skok, S., Frlan, K., & Ugarkovicc, K. (2017). Detection and protection of distributed generation from island operation by using PMUs. Energy Procedia, 141, 438-442. doi: 10.1016/j.egypro.2017.11.057.

[5] Koval, V., Kalian, D., Osinskiy, O., Samkov, O., Khudyntsev, M., & Lysenko, V. (2020). Diagnostics of time synchronization means of the integrated power grid of SMART technologies by using an optimal performance system of automatic frequency adjustment. In Trends in radioelectronics, telecommunications and computer engineering, TCSET (pp. 269-276). Lviv: National Forestry University of Ukraine. doi: 10.1109/TCSET49122.2020.235574.

[6] Osypenko, V., & Kaplun, V. (2019). Modeling of dynamic energy-management scenarios in local polygeneration microgrids using inductive bi-clustering algorithm. In International scientific and technical conference on computer sciences and information technologies (pp. 183-186). Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute. doi: 10.1109/STC-CSIT.2019.8929843.

[7] Moksli, R., Rzhepka, G., Jersonmec, Je., & Flenhinger, B. (2011). Application of all available results of synchronized vector measurements. In International. scientific and technical conf. “Modern directions of development of relay protection systems and automation of power systems” (pp. 239-240). St. Petersburg: St. Petersburg State University of Economics.

[8] Kyrylenko, O.V., Basok, B.I., Baseyev, Ye.T., & Blinov, I.V. (2020). Power industry of Ukraine and realities of the global warming. Tekhnichna Elektrodynamika, 3, 52-61. doi: 10.15407/techned2020.03.052.

[9] Kirilenko, O. (Ed.). (2016). Intelligent electrical networks: elements and modes. Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine.

[10] Stasiuk, O.I., Zheleznyak, A.L., & Goncharova, L.L. (2015). Mathematical models and methods of computer intellectualization of fast-moving technological processes of railway power supply. Kyiv: Aspect-polygraph.

[11] Stogniy, B.S., Кyrylenko, O.V., Butkevych, О.F., & Sopel, M.F. (2009). Application of means of monitoring of transitional regimes in UES of Ukraine at the decision of problems of dispatching management. Technical Electrodynamics, 7, 27-35.

[12] Butkevich, O.F., Levkonyuk, A.V., & Stasiuk, O.I. (2014). Improving the reliability of monitoring the acceptability of loads of controlled sections of power systems. Technical Electrodynamics, 2, 56-57.

[13] Stasiuk, O.I., Honcharova, L.L., & Maksymchuk, V.F. (2014). Methods of organizing intelligent electrical networks of railways based on the concept of SMART Grid. Information and Control Systems for Railway Transport, 2, 29-37.

[14] Lo, C.-H., & Ansari, N. (2011). The progressive smart grid system from both power and communications aspects. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 14(3), 799-821. doi: 10.1109/SURV.2011.072811.00089.

[15] Höller, R., Gridling, G., Horauer, M., Kerö, N., Schmid, U., & Schossmaier, K. (2002). SynUTC – high precision time synchronization over ethernet networks. In 8th workshop on electronics for LHC experiments (pp. 428-432). Colmar: University of Strasbourg. doi: 10.5170/CERN-2002-003.428.

[16] Wang, D., Jiang, T., Liu, C., Zhou, S., & Yu, S. (2018). Stable radio frequency dissemination via a 1007 km fiber link based on a high-performance phase lock loop. Optics Express, 26(19), 24479-24486. doi: 10.1364/OE.26.024479.

[17] Kiktev, N., Kutyrev, A., Khort, D., & Kalivoshko, O. (2021). Web application for an information system for diagnosing the quality of electricity consumers using cloud technologies. Information Technology and Implementation. CEUR Workshop Proceedings, 3132, 176-185.

[18] Bregni, S. (2003). Synchronization of digital telecommunications networks: Translation from English. Moscow: Mir.

[19] Patent for invention No. 113473, Ukraine. Retrieved from http://uapatents.com/6-113473-adaptivnijj-cifrovijjfazovijj- diskriminator.html.

[20] Leibovich, P., Issouribehere, F., & Barbero, J. (2019). Synchrophasor communication over Internet: Performance analysis of different methods based on real experiences. In 2019 IEEE power & energy society general meeting (pp. 10-23). Atlanta: Georgia State University. doi: 10.1109/PESGM40551.2019.8973792.