Анализ влияния климатических факторов на допустимые перетоки активной мощности в энергосистемах

Alexander O. Shepelev

doi:10.17213/0136-3360-2024-1-105-114

Authors

Alexander O. Shepelev Yugra State University

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-1-105-114

Keywords:

electric power system, internal temperature correction, thermal balance equation, simulation, permissible power overflow, mode weighting

Abstract

The paper considers the issues of the external factors influence (wind speed and angle of attack, solar radiation, etc.) on allowable active power flows in controlled sections of power systems. The studies related to the climatic factors consideration are mainly devoted to the issues of specifying the active power losses and steady-state calculation. This paper points out the insufficiency of existing approaches in determining permissible active power flows in power systems. The main purpose of the presented study is to analyze the degree of influence of climatic factors on the permissible active power flows. The methods of numerical simulation of weighted modes of power systems were used, taking into account the influence of climatic factors on allowable active power flows. Simulation was carried out in various software packages, including RastrWin3 and Mathcad (implementation of the method of internal temperature correction for calculation of permissible active power flows taking into account technical limitations). The results of numerical experiments have shown that under the worst cooling conditions there is a decrease in the value of the permissible active power flow in the controlled section, taking into consideration technical limitations, by a value from 4.8 to 18.7 % depending on the test scheme. At significant wind speeds (3 m/s) and different angles of wind attack the situation changes dramatically and the permissible active power flow increases by the value from 17.4 to 42.4 % depending on the test scheme. According to the result of the calculations being carried out, it is evident that, taking into account climatic factors, the allowable active power flow in a controlled section changes significantly, which can lead to errors in the planning of electrical modes of power systems.

Author Biography

Alexander O. Shepelev, Yugra State University

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Yugra State University

References

Обоскалов В.П., Герасименко А.А. Определение предела мощности, передаваемой по линии электропередачи, при оценке балансовой надежности электроэнергетических систем // Электричество. 2023. № 7. С. 6-19. DOI 10.24160/0013-5380-2023-7-6-19.

Аюев Б.И., Давыдов В.В., Ерохин П.М. Оптимизационная модель предельных режимов электрических систем // Элек-тричество. 2010. № 11. С. 2 – 12.

Аюев Б.И., Давыдов В.В., Ерохин П.М. Оптимизационные вычислительные модели предельных режимов электриче-ских систем для заданного направления утяжеления // Электричество. 2010. № 12. С. 2 – 7.

Поляков И.А. Упрощенный метод определения допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечени-ях энергосистем // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 10. С. 35 – 45.

Александров А.С., Максименко Д.М., Неуймин В.Г. Расчет максимально допустимых перетоков в системе мониторин-га запасов устойчивости // Изв. НТЦ Единой энергетической системы. 2014. № 1(70). С. 13 – 23.

Weedy B.M. et al. Electric Power Systems. John Willey & Sons, 2012, 514 p.

Calculation of optimal load margin based on improved continuation power flow model / X. Dong [et al.] // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2018. Vol. 94. pp. 225–233. DOI: 10.1016/j.ijepes.2017.07.004

A pragmatic method to determine transient stability constrained with interface real power flow limits via power system scenario similarity / X. Liu [et al.] // CSEE Journal of Power and Energy Systems. vol. 6. no. 1. pp. 131-141. DOI: 10.17775/CSEEJPES.2019.01420.

Ali M., Dymarsky A., Turitsyn K. Transversality enforced Newton–Raphson algorithm for fast calculation of maximum loadability // IET Generation, Transmission & Distribution. 2017. V.12. no 8. pp. 1729-1737. DOI: 10.1049/iet-gtd.2017.1273

Шепелев А.О. Применение метода внутренней температурной коррекции для расчёта установившихся режимов элек-троэнергетических систем с учётом тепловых процессов в элементах // Промышленная энергетика. 2020. № 9. С. 9 – 19. DOI: 10.34831/EP.2020.41.23.002.

Girshin S.S., Shepelev A.O. Development of Improved Methods for Calculating Steady States of Power Systems Taking Into Account the Temperature Dependence of the Resistances of the Overhead Transmission Lines. Power Technology and Engineering, 2020, Vol. 54, no. 2, Pp. 232-241. DOI: 10.1007/s10749-020-01196-w.

Frank S., Sexauer J., Mohagheghi S. Temperature-Dependent Power Flow // IEEE Transactions on Power System. 2013. Vol. 28. no. 4. Pp. 4007-4018. DOI: 10.1109/TPWRS.2013.2266409.

Войтов О.Н., Попова Е.В. Алгоритм учета температуры провода при расчете потокораспределения в электрической сети // Электричество. 2010. № 9. С. 24 – 30.

Войтов О.Н., Попова Е.В., Семенова Л.В. Алгоритмы расчета токораспределения в электрических сетях // Электриче-ство. 2013. № 3. С. 19 – 26.

Баламетов А.Б., Халилов Э.Д. Моделирование режимов электрических сетей на основе уравнений установившегося режима и теплового баланса // Энергетика. Изв. вузов и энергетических объединений СНГ. 2020. № 1(63). С. 66 – 80. DOI: 10.21122/1029-7448-2020-63-1-66-80

Шведов Г.В., Щепотин А.С. Об уточнении расчетов нагрузочных потерь электроэнергии в проводах воздушных линий электропередачи // Электротехника. 2020. № 6. С. 52 – 57.

Шведов Г.В., Азаров А.Н. Оценка влияния метеоусловий на годовые нагрузочные потери электроэнергии в проводах воздушных линий // Электричество. 2016. № 2. С. 11 – 18.

Воротницкий В.Э., Туркина О.В. Оценка погрешностей расчёта переменных потерь электроэнергии в ВЛ из-за неучёта метеоусловий // Электрические станции. 2008. № 10. С. 42 – 49.

Уточнения к основам теории нагревания проводов воздушных линий электропередачи / Е.П. Фигурнов, Ю.И. Жарков, Т.Е. Петрова, А.Б. Кууск, А.Н. Щуров, А.С. Засыпкин (мл.), А.Д. Тетерин // Изв. вузов. Электромеханика. 2013. № 1. С. 36 – 40.

Расчёт установившейся температуры провода воздушной линии электропередачи / А.С. Засыпкин и др. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2015. № 2. С. 58 – 63. DOI: 10.17213/0321-2653-2015-2-58-63.

Данилов М.И., Романенко И.Г. Определение потоков мощности и температуры проводов электрической сети устано-вившегося состояния энергосистемы // Электрические станции. 2022. № 7(1092). С. 25 – 37.

Васьковская А.В., Шепелев А.О., Шепелева Е.Ю. Определение максимально допустимого перетока активной мощности в сечении с учетом тепловых режимов линий электропередачи // Вестник Югорского гос. ун-та. 2023. № 1(68). С. 131 – 138. DOI 10.18822/byusu202301131-138.

Математическая модель расчёта потерь мощности в изолированных проводах с учётом температуры / С.С. Гиршин и др. // Омский научный вестник. 2009. № 3(83). С. 176 – 179.

Shepelev A.O., Petrova E.V., Sidorov O.A. Consideration of Active Resistances Temperature Dependency of Power Trans-formers when Calculating Power Losses in Grids // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Moscow. Russia. 2018. pp. 1 – 5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2018.8728811.

The IEEE Reliability Test System – 1996. A report prepared by the Reliability Test System Task Force of the Application of Probability Methods Subcommittee / C. Grigg [et. al.] // IEEE Transactions on Power System. 1999. Vol. 14. no. 3. pp. 1010 – 1020. DOI: 10.1109/59.780914.

Петрова Е. В. Оценка влияния солнечной радиации на нагрузочные потери активной мощности в высокотемператур-ных и самонесущих изолированных проводах линий электропередачи // Изв. Транссиба. 2019. № 3(39). С. 134 – 145.