Effectiveness of the method of two measurements in determining the parameters of equivalent circuits of electrical network elements for the highest harmon-ic components of currents and voltages

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The feasibility of applying the method of two measurements in determining the parameters of equivalent circuits of electrical network elements for the highest harmonic components is analyzed. Experiments were carried out using a MATLAB Simulink model of the common coupling point that includes a distorting load in the form of a three-phase rectifier, a nondistorting linear load and a generalized power system without distortion sources. The parameters of an equivalent circuit in the form of active bipoles, consisting of current distortion and conductivity sources, were determined using the method of two measurements of mode parameters. Modes with variations in the active and reactive power of the studied distorting load and loads in the external electrical network were considered. The results of determining the equivalent circuit parameters under 20% and more variations in the power loading were established to be unstable (400% dispersion of actual values). Therefore, these parameter values appear to be unreliable due to their dependence on the value of external load power. At the same time, the simulation of random variations in loading parameters within 10% of the initial value allowed the parameters of an equivalent circuit to be correctly determined. It was shown that the equivalent circuit of a nondistorting linear load consists solely of conductivity, while the equivalent circuit of a distorting load can contain non-zero conductivity on the considered harmonic component. Thus, according to the performed study, the method of two measurements produces the results acceptable in terms of accuracy (deviation from actual values of less than 1%) not at a single significant variation in the mode parameters, but during a continuous monitoring of small natural variations in the parameters of the electric power system. The results obtained can be used when solving the problem of online assessing the effect of loads on the quality of electricity, since the initial data for this problem include the equivalent circuit parameters.

About the authors

E. O. Annenkov

Irkutsk National Research Technical University

Email: kejio@yandex.ru

E. V. Zubova

Irkutsk National Research Technical University

Email: zubova@istu.edu
ORCID iD: 0000-0002-0914-2027

A. S. Seleznev

Irkutsk National Research Technical University

Email: seleznevas.ru@mail.ru

D. S. Fedosov

Irkutsk National Research Technical University

Email: fedosov_ds@istu.edu
ORCID iD: 0000-0001-5989-9549

References

  1. Вагин Г. Я., Куликов А. Л. Качество электрической энергии в системах электроснабжения. Анализ состояния методов нормирования и контроля // Электрические станции. 2019. № 6. С. 54–59. https://doi.org/10.34831/EP.2019.1055.44184.
  2. Коверникова Л. И., Серков А. В., Шамонов Р. Г. Об управлении качеством электрической энергии в России в прошлом, настоящем и будущем // Энергетическая политика. 2018. № 1. С. 75–85.
  3. Zhang Xiao-Ping, Yan Zuanhong. Energy quality: a definition // IEEE Open Access Journal of Power and Energy. 2020. Vol. 7. P. 430–440. https://doi.org/10.1109/OAJPE.2020.3029767.
  4. Довгун В. П., Егоров Д. Э., Важенина И. Г., Синяговский А. Ф. Регулируемые фильтрокомпенсирующие устройства для систем тягового электроснабжения // Омский научный вестник. 2018. № 5. С. 45–50. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2018-161-45-50.
  5. Liu Baojin, Liu Zeng, Liu Jinjun, An Ronghui, Zheng Haoyang, Shi Yidong. An adaptive virtual impedance control scheme based on small-AC-signal injection for unbalanced and harmonic power sharing in islanded microgrids // IEEE Transactions on Power Electronics. 2019. Vol. 34. Iss. 12. P. 12333– 12355. https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2905588.
  6. Висящев А. Н., Федосов Д. С., Федчишин В. В. Оценка влияния электроприемников на уровень гармонических составляющих напряжения в электрической сети // Управление качеством электрической энергии: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. (г. Москва, 26–28 ноября 2014 г.). М.: Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. С. 209–216.
  7. Serfontein D., Rens J., Botha G. Harmonic impedance assessment using prevailing phasors // 18th International Conference on Harmonics and Quality of Power. 2018. https://doi.org/10.1109/ICHQP.2018.8378872.
  8. Дворкин Д. В., Силаев М. А., Тульский В. Н., Палис Ш. Проблемы оценки вклада потребителя в искажение качества электроэнергии // Электричество. 2017. № 7. С. 12–19. https://doi.org/10.24160/0013-5380-2017-7-12-19.
  9. Пат. № 2244313, Российская Федерация, G01R 21/00. Способ определения потребителя, искажающего показатели качества электрической энергии в узле энергоснабжающей организации, и его вклада в искажение / О. И. Баглейбтер, А. Н. Висящев, И. И. Луцкий, С. Г. Тигунцев; заявители и патентообладатели А. Н. Висящев, С. Г. Тигунцев. Заявл. 27.06.2000; опубл. 10.01.2005. Бюл. № 1.
  10. Zhao Xi, Yang Honggeng. A new method to calculate the utility harmonic impedance based on FastICA // IEEE Transactions on Power Delivery. 2016. Vol. 31. Iss. 1. P. 381–388. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2015.2491644.
  11. Висящев А. Н., Федосов Д. С. Оценка влияния потребителей на искажение напряжения в электрической сети // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 3. С. 46–51.
  12. Стариков А. В., Лисин С. Л., Беляева О. С., Кирдяшев В. А. Способ уменьшения амплитуд высших гармоник в выходном напряжении частотного преобразователя // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2021. Т. 29. № 1. С. 120–132. https://doi.org/10.14498/tech.2021.1.9.
  13. Носов Г. В., Кулешова Е. О. Расширенный метод эквивалентного генератора при синусоидальных токах // Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 319. № 4. С. 75–78.
  14. Ravindran V., Nakhodchi N., Rönnberg S., Bollen M. H. J. Assessing time-varying harmonic interactions in a wind park // IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 68151–68160. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3076879.
  15. Булатов Ю. Н., Крюков А. В., Суслов К. В. Исследование работы прогностических регуляторов установки распределенной генерации в системе электроснабжения с мощным накопителем электроэнергии // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 14. № 4. С. 448–458. https://doi.org/10.17516/1999-494X-0325.
  16. Bajaj M., Singh A. K., Alowaidi M., Sharma N. K., Sharma S. K., Mishra S. Power quality assessment of distorted distribution networks incorporating renewable distributed generation systems based on the analytic hierarchy process // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 145713–145737. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3014288.
  17. Merlin M. M. C., Soto-Sanchez D., Judge P. D., Chaffey G., Clemow P., Green T. C., et al. The extended overlap alternate arm converter: a voltage-source converter with DC fault ride-through capability and a compact design // IEEE Transactions on Power Electronics. 2018. Vol. 33. Iss. 5. P. 3898–3910. https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2723948.
  18. Федотов А. И., Федотов Е. А., Чернова Н. В. Схемы замещения вентильных преобразователей для расчета гармоник тока и напряжения. Ч. II // Электричество. 2007. № 11. С. 38–45.
  19. Zare F., Soltani H., Kumar D., Davari P., Delpino H. A. M., Blaabjerg F. Harmonic emissions of three-phase diode rectifiers in distribution networks // IEEE Access. 2017. Vol. 5. P. 2819–2833. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2669578.
  20. Joudah I. N., Abbas N. Asymptotically unbiased estimation of mean and standard deviation in the presence of outlying errors // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 110623–110632. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3002958.
  21. Федосов Д. С. Методы уменьшения погрешностей экспериментального определения параметров схем замещения потребителей на высших гармониках // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 10. С. 254–261.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).