vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2024-18-3-82-90KKBOBVvimjour-606Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕINNOVATIVE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENTОпределение рациональных мест размещения мультиконтактных коммутационных системDetermining the Optimal Location for Multi-Contact Switching SystemsВиноградовА. В.VinogradovA. V.

Александр Владимирович Виноградов, доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник

Москва

Aleksandr V. Vinogradov, Dr.Sc.(Eng.), associate professor, leading researcher

Moscow

winaleksandr@gmail.comСейфуллинА. Ю.SeyfullinA. Yu.

Анатолий Юрьевич Сейфуллин, аспирант

Москва

Anatoliy Yu. Seyfullin, Ph.D.(Eng.) student

Moscow

tseyfullin@gmail.comБукреевА. В.BukreevA. V.

Алексей Валерьевич Букреев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Москва

Alexey V. Bukreev, Ph.D.(Eng.), senior researcher

Moscow

skiffdark@mail.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation2024250920241838290Copyright © Виноградов А.В., Сейфуллин А.Ю., Букреев А.В., 20242024Виноградов А.В., Сейфуллин А.Ю., Букреев А.В.Vinogradov A.V., Seyfullin A.Y., Bukreev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/606

При интеграции объектов распределенной генерации в системы электроснабжения сельских потребителей до 1000 вольт возникает проблема управления конфигурацией соответствующих электрических сетей. Для управления конигурацией систем электроснабжения сельских потребителей до 1000 вольт предлагается использовать мультиконтактные коммутационные системы. При этом отсутствуют методики и критерии выбора рациональных мест размещения мультиконтактных коммутационных систем в системах электроснабжения сельских потребителей до 1000 вольт, содержащих объекты распределенной генерации. (Цель исследования) Разработка методики определения рационального размещения мультиконтактных коммутационных систем в сельских электрических сетях до 1000 вольт, содержащих объекты распределенной генерации. (Материалы и методы) Выполнен анализ применения устройств управления конфигурацией в исследуемых системах электроснабжения. Определены эффекты от установки мультиконтактных коммутационных систем и основные виды ущерба от перерыва электроснабжения для сельскохозяйственных потребителей. Разработана методика определения рационального места размещения мультиконтактных коммутационных систем. (Результаты и обсуждение) Предложено практическое применение разработанной методики на примере реконструкции сельской электрической сети, содержащей объекты распределенной генерации. Из предложенных вариантов выбрано рациональное место размещения мультиконтактных коммутационных систем. (Выводы) Установка мультиконтактных коммутационных систем позволяет сократить ущерб от перерывов электроснабжения для сельских потребителей. На выбор рациональной локализации мультиконтактных коммутационных систем влияют различные факторы, каждый из них может быть определяющими, в зависимости от ситуации. Разработанная методика позволяет оценить совокупность всех факторов и сделать наиболее целесообразный выбор с точки зрения максимальной эффективности системы электроснабжения в целом. Определенное на основе методики рациональное место размещения мультиконтактных коммутационных систем позволяет сократить на 55 процентов ущерб от перерывов электроснабжения потребителям сельской электрической сети.

The paper highlights that integrating distributed power generation facilities into power supply systems for rural consumer with voltage up to 1000 volts leads to the challenges in managing the confguration of the associated electrical grids. To manage the configuration of power supply systems for rural consumers with voltage up to 1000 volts, it is proposed to use multicontact switching systems. However, there are currently no established methods or criteria for determining optimal locations for multi-contact switching systems in power supply systems for rural consumers with voltage up to 1000 volts that include distributed generation facilities. (Research purpose) The study aims to develop a method for determining the optimal placement of multicontact switching systems in rural electrical grids with voltage up to 1000 volts that include distributed generation facilities. (Materials and methods) An analysis is conducted to evaluate the implementation of configuration management devices in the examined power supply systems. The study explores the impact of installing multi-contact switching systems and identifies the main types of damage caused by power supply interruptions for agricultural consumers. Additionally, a method was developed to determine the optimal placement of multi-contact switching systems. (Results and discussion) The paper demonstrates the practical application of the developed methodology through a case study on the reconstruction of a rural electrical grid with distributed generation facilities. Among the proposed options, the optimal location for placing multi-contact switching systems was selected. (Conclusions) The installation of multi-contact switching systems helps mitigate damage from power interruptions for rural consumers. The choice of optimal locations for multi-contact switching systems is influenced by various factors, any of which can be decisive, depending on the specific circumstances. The developed methodology enables a comprehensive evaluation of all relevant factors, allowing for the most appropriate choice to maximize the overall efficiency of the power supply system. Using the proposed methodology to determine the optimal location for multi-contact switching systems results in a 55 percents damage reduction in the rural electrical grid caused by power outages.

сельское хозяйствосистемы электроснабженияраспределенная генерацияуправление конфигурациейраспределительные электрические сетимультиконтактные коммутационные системыразмещениеagriculturepower supply systemsdistributed generationconfiguration managementelectrical distribution gridsplacement of multi-contact switching systemsmulti-contact switching systemslocationReferencesВиноградов А.В., Лансберг А.А., Виноградова А.В. Анализ конфигурации электрических сетей 0,4 кВ Орловской области // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2023. Т. 70. N4(53). С. 22-29. DOI: 10.22314/2658-4859-2023-70-4-22-29.Vinogradov A.V., Lansberg A.A., Vinogradova A.V. Analysis of the configuration of 0.4 kV electrical grids of the Orel region. Electrical Technology and Equipment in the Agro-Industrial Complex.2023. Vol. 70. N4(53). 22-29 (In Russian). DOI: 10.22314/2658-4859-2023-70-4-22-29.Nepsha F.S., Varnavskiy K.A., Voronin V.A. et al. Integration of renewable energy at coal mining enterprises: problems and prospects. Journal of Mining Institute. 2023. Vol. 261. 455-469. EDN: LNSCEY.Nepsha F.S., Varnavskiy K.A., Voronin V.A. et. al. Integration of renewable energy at coal mining enterprises: problems and prospects. Journal of Mining Institute. 2023. Vol. 261. 455-469 (In English). EDN: LNSCEY.Dorjiev S.S., Bazarova E.G., Rosenblum M.I., Morenko K.S. Multi-unit modular wind farm for areas of low wind potential. IOP. Science and Engineering. 2021. N1035. 012010. DOI: 10.1088/1757-899X/1035/1/012010.Dorjiev S.S., Bazarova E.G., Rosenblum M.I., Morenko K.S. Multi-unit modular wind farm for areas of low wind potential. IOP. Science and Engineering. 2021. N1035. 012010 (In English). DOI: 10.1088/1757-899X/1035/1/012010.Oussama B., Lechelah A., Chaouki I., Kalinin V.F. A novel multilevel inverter’s design and implementation based on photovoltaic systems. Transactions TSTU. 2022. Vol. 28. N1. 55-65. DOI: 10.17277/vestnik.2022.01.pp.055-065.Oussama B., Lechelah A., Chaouki I., Kalinin V.F. A novel multilevel inverter’s design and implementation based on photovoltaic systems. Transactions TSTU. 2022. Vol. 28. N1. 55-65 (In English). DOI: 10.17277/vestnik.2022.01. pp.055-065.Лоскутов А.Б., Соснина Е.Н., Лоскутов А.А. Новый подход к построению электрических распределительных сетей России // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2011. N3. С. 147-151. EDN: OAKHAX.Loskutov A.B., Sosnina E.N., Loskutov A.A. A new approach to the construction of electric distribution networks in Russia. Bulletin of Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. 2011. N3. 147-151 (In Russian). EDN: OAKHAX.Бык Ф.Л., Мышкина Л.С., Кожевников М.В. Повышение устойчивости энергоснабжения регионов на основе локальных интеллектуальных энергосистем // Экономика региона. 2023. N19 (1). С. 163-177. DOI: 10.17059/ekon.reg.2023-1-13.Byk F.L., Myshkina L.S., Kozhevnikov M.V. Improving the stability of power supply in regions on the basis of smart local energy systems. Economy of Regions. 2023. N19 (1). 163-177 (In Russian). DOI: 10.17059/ekon.reg.2023-1-13.Илюшин П.В., Музалев С.Г. Подходы к созданию систем управления микроэнергосистем // Релейная защита и автоматизация. 2016. N3(24). С. 39-45. EDN: XACPCH.Ilyushin P.V., Muzalev S.G. Microgrid’s control system approaches. Relay protection and automation. 2016. N3(24). 39-45 (In Russian). EDN: XACPCH.Головинский И.А., Лондер М.И. Интеллектуальные агенты оперативно-диспетчерского управления электрическими сетями. I. Элементы архитектуры // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2014. N1. С. 91-101. EDN: SBKDRP.Golovinsky I.A., Londer M.I. Intelligent agents of operational dispatch control of electric networks. I. Elements of architecture. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Energy. 2014. N1. 91-101 (In Russian). EDN: SBKDRP.Брилинский А.С., Грунина О.И. Цифровизация распределительных сетей как путь к реализации функций самовосстановления // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2019. N1(80). С. 69-82. EDN: ACKJAF.Brilinsky A.S., Grunina O.I. Digitalization of distribution networks as a way to implement self-healing functions. Proceedings of the Scientific and Technical Center of the Unified Energy System. 2019. N1(80). 69-82 (In Russian). EDN: ACKJAF.Haakana J., Lassila J., Kaipia T. et al. Comparison of reliability indices from the perspective of network automation devices. IEEE Transactionson Power Delivery. 2010. Vol. 25. Iss. 3. 1547-1555. DOI: 10.1109/PESGM.2012.6344642.Haakana J., Lassila J., Kaipia T. et al. Comparison of reliability indices from the perspective of network automation devices. IEEE Transactions on Power Delivery. 2010. Vol. 25. Iss. 3. 1547-1555 (In English). DOI: 10.1109/PESGM.2012.6344642.Da Silva L.G.W., Pereira R.A.F., Mantovani J.R.S. Allocation of protective devices in distribution circuits using nonlinear programming models and genetic algorithms. Electric Power Systems Research. 2004. Vol. 69. Iss. 1. 77-84. DOI: 10.1016/J.EPSR.2003.08.010.Da Silva L.G.W., Pereira R.A.F., Mantovani J.R.S. Allocation of protective devices in distribution circuits using nonlinear programming models and genetic algorithms. Electric Power Systems Research. 2004. Vol. 69. Iss. 1. 77-84 (In English). DOI: 10.1016/J.EPSR.2003.08.010.Виноградов А.В. Типы мультиконтактных коммутационных систем // Агротехника и энергообеспечение. 2019. N2(23). С. 12-26. EDN: DTXXYZ.Vinogradov A.V. Types of multi-contact switching systems. Agricultural machinery and energy supply. 2019. N2(23). 12-26 (In Russian). EDN: DTXXYZ.Столяров С.В. Методика оценки материального ущерба от перерывов в электроснабжении крупнотоварных сельскохозяйственных организаций // Экономика сельского хозяйства России. 2022. N5. С. 28-31. DOI: 10.32651/225-28.Stoliarov S.V. Methodology for assessing material damage from break in electricity supply of large-scale agricultural organizations. Economics of Agriculture of Russia. 2022. N5. 28-31 (In Russian). DOI: 10.32651/225-28.Виноградов А.В., Виноградова А.В., Скитёва И.Д., Панфилов А.А. Сравнительный анализ надежности электроснабжения по районам электрических сетей // Инновации в сельском хозяйстве. 2018. N3(28). С. 39-46. EDN: YLSZEL.Vinogradov A.V., Vinogradova A.V., Skiteva I.D., Panfilov A.A. Comparative analysis of reliability of power supply by areas of electric grids. Innovations in agriculture. 2018. N3(28). 39-46 (In Russian). EDN: YLSZEL.Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A. et al. Analysis of the power supply restoration time after failures in power transmission lines. Energies. 2020. N13. 2736. DOI: 10.3390/en13112736.Vinogradov A., Bolshev V., Vinogradova A. et al. Analysis of the power supply restoration time after failures in power transmission lines. Energies. 2020. N13. 2736 (In English). DOI: 10.3390/en13112736.Сазыкин В.Г., Кудряков А.Г., Багметов А.А. Критерии оптимизации места установки реклоузера в распределительной сети 6-10 кВ // Электротехнические системы и комплексы. 2018. N1(38). С. 33-39. DOI: 10.18503/2311-8318-2018-1(38)-33-39.Sazykin V.G., Kudryakov A.G., Bakhmetov A.A. Criteria for optimizing the installation site of a recloser in a 6-10 kV distribution grid. Electrotechnical Systems and Complexes. 2018. N1(38). 33-39 (In Russian). DOI: 10.18503/2311-8318-2018-1(38)-33-39.Vinogradova A., Vinogradov A., Bolshev V. et al. Allocation of 0.4 kv PTL sectionalizing units under criteria of sensitivity limits and power supply reliability. Applied Sciences. 2021. Vol. 11. N24. 11608. DOI: 10.3390/app112411608.Vinogradova A., Vinogradov A., Bolshev V. et al. Allocation of 0.4 kV PTL sectionalizing units under criteria of sensitivity limits and power supply reliability. Applied Sciences. 2021. Vol. 11. N24. 11608 (In English). DOI: 10.3390/app112411608.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.