Научные результаты:
Проект включает в себя несколько направлений, по каждому из которых получены результаты.
- Разработка набора эталонных моделей.Разработано два типа репрезентативных моделей для основных компонентов электрических сетей, включающих: а) электромагнитные процессы для детального моделирования, б) электромеханические процессы для более крупных систем. Для разработки эталонных моделей были приобретены и использованы два современных пакета программного обеспечения: а) PSCAD для моделирования электромагнитных переходных процессов (для работы с группой моделей а) и б) DIgSILENT Power Factory для моделирования электромеханических процессов (для работы с группой моделей б). Перечень разработанных моделей включает в себя: модель солнечных (фотоэлектрических) электростанций, модели ветровой электростанции Типа 3 и Типа 4, модели систем накопления энергии (как широко распространенных литий-ионных так и более экзотических ванадиевых проточных), модель однофазного инвертора, усовершенствованная система управления трехфазными инверторами, модели основных типов нагрузки (асинхронные двигатели, частотно-регулируемые приводы, преобразовательные устройства).Также были разработаны динамические модели для демонстрации современных методов управления электрическими сетями. Модели представлены, в основном сетями с подключенными к ним инверторами, которые имеют контур управления с обратной связью на различные динамические переменные сети. Разработанные модели протестированы на ряде сценариев с помощью программно-аппаратного комплекса RTDS. Модели подходят для широкого спектра применений, включая использование в образовательных целях.
- Разработка усовершенствованных методов мониторинга и идентификации для электрических сетей.Помимо развития классических подходов к оцениванию состояния в электрических сетях были предложены новые подходы к мониторингу параметров системы и динамических переменных, знание которых важно для обеспечения устойчивой работы и безопасности. К ним следует отнести методы онлайн определения моделей генераторов с возможностью оценки процессов их износа, методы мониторинга запасов устойчивости по напряжению, методы классификации аномалий. На основе разработанных методов строятся инструменты поддержки принятия решений для использования в центрах оперативно- диспетчерского управления, как на уровне магистральных, так и на уровне распределительных сетей. Предложенные в результате реализации проекта методы мониторинга и идентификации объединяют подходы, основанные как на моделях, так и только на данных измерений.
- Разработка надежных централизованных и децентрализованных систем управления, направленных на смягчение последствий высокой доли несинхронной генерации.Методы онлайн управления нагрузкой/спросом и соответствующие методы управления, начиная от стандартного релейного и заканчивая более сложными динамическими законами управления, постепенно входят в общепринятую практику эксплуатации сетей. В результате проекта предложено несколько подходов к управлению нагрузкой, часть из которых заключается в построении базовых контуров обратной связи, в то время как другие рассматривают более комплексные методы. Предложен метод повышения устойчивости электрических сетей посредством переключений секций шин и линий электропередачи. Было продемонстрировано, что переключение линий электропередачи, которое включает в себя регулировку состояния линии, является эффективным методом снижения потерь, повышения безопасности и контроля токов короткого замыкания. Предложенный метод значительно превосходит по скорости расчетов и точности распространенные эвристики и может быть реализован как в централизованной, так и децентрализованной постановке. Разработан новый, основанный на данных измерений, метод регулирования частоты и напряжения, применимый для микроэнергосистем. Метод основан на обмене информацией между индивидуальными инверторами по силовым линиям. Для стабилизации профиля напряжения и осуществления необходимого распределения мощности между индивидуальными инверторами, выполняется обмен информацией об уставках, на основании чего каждый из инверторов производит изменение виртуального импеданса. Разработан метод, направленный на максимизацию виртуальных инерции и демпфирования в электросетях с высокой долей конвертерной генерации. Предложена адаптивная стратегия восстановления нагрузки применительно к различным условиям работы энергосистемы и сценариям отключения. Данная стратегия позволяет в полной мере использовать гибкое управление кондиционерами наряду с надежными источниками питания от распределенных генераторов или микросетей.
- Исследование понимания природы каскадных аварий и отключений в системах с наличием вставок постоянного тока. Создание новых принципов защиты целостности системы (System Integrity Protection Schemes - SIPS) для предотвращения развития каскадных аварий и отключений. Для обеспечения устойчивого функционирования сетей проведена оценка воздействия несинхронной генерации (источников генерации, подключенных через устройства силовой электроники) на динамику энергосистемы. В частности, с помощью моделирования динамики электромагнитных переходных процессов было изучено влияние несинхронной генерации на величину токов короткого замыкания и сделан вывод, что для определенных случаев должны быть пересмотрены существующие функции систем защиты энергосистемы. Предложены и валидированы такие защитные стратегии, как преднамеренное деление системы, блокировка колебаний мощности и адаптивное веерное отключение потребителей при снижении частоты и напряжения. Разработанные методы опираются на интеллектуальные датчики, систему векторных измерений и быстрые каналы связи.
Внедрение результатов исследования:
Результаты интеллектуальной собственности используются в работе компании ОOО «Монисенса Разработка».
Организационные и инфраструктурные преобразования:
Создана лаборатория программно-аппаратного моделирования на базе RTDS, оборудованная силовыми преобразователями (усилителями) PONOVO.
Образование и переподготовка кадров:
В 2021 году на проекте: 9 аспирантов; 6 студентов; 3 приняты в аспирантуру.
В 2022 году на проекте: 8 аспирантов; 10 студентов; 1 принят в аспирантуру.
Планируются защиты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук и диссертации на соискание ученой степени доктора наук.
Проводятся еженедельные международные семинары:
- в 2021 году была проведена серия международных семинаров Friday Seminar Series с 12.11.2022 по 24.12.2022;
- в 2022 году было проведено 18 международных семинаров:
- 10 международных семинаров из серии Friday Seminar Series;
- 2 семинара AMPaC Assembly Meeting;
- 4 международных семинара Distribution power systems in the energy transition;
- 1 международный семинар Power system restoration after a nationwide blackout requires planning, testing and training in practice;
- 1 международный семинар Renewable Energy Integration International Forum 2022.
Сотрудничество:
- Шаньдунский университет (Китай).
- Национальный университет Сингапура (Сингапур).
- Делфтский технический университет (Нидерланды).
- Индийский технологический институт Канпура (Индия).
- Уорикский университет (Великобритания).
