Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Имитационное моделирование несбалансированных режимов работы в низковольтных компонентах систем электроснабжения

Игорь Владимирович Наумов, Марина Николаевна Полковская, Иванов Дмитрий Александрович, Ямщикова Ирина Валентиновна

Аннотация


Рукопись поступила в редакцию 2.12..2025, утверждена редколлегией в печать 11.02.2026.

 

Проведена аналитическая оценка возможности балансировки режимов работы действующих электрических сетей низкого напряжения в любых компонентах систем электроснабжения. Установлено, что несбалансированность таких режимов обусловлена, как несимметричным электропотреблением, так и эмиссией высших гармонических составляющих, что приводит к значительному ухудшению показателей качества и дополнительным потерям электрической энергии. Впервые предложена имитационная модель объединённого несбалансированного электропотребления, в которой рассматривается функционирование как трёхфазной несимметричной нагрузки потребителей, так и потребителей, создающих эмиссию высших гармонических составляющих токов и напряжений. Модель предусматривает подключение разработанного балансирующего устройства в различных точках рассматриваемой электрической сети. С помощью авторского программного обеспечения установлено наиболее целесообразное место в сети, в котором подключение балансирующего устройства достигает наибольшей эффективности по снижению потерь и повышению качества электрической энергии. Проведённое исследование подключения имитационной модели балансирующего устройства в действующей электрической сети 0,4_кВ подтвердило результаты исследований, полученных на созданной модели этой сети. Результаты исследования могут быть интересны ученым, занимающимся исследованием проблемы несбалансированного электропотребления.

 

DOI: 10.71841/ES.elst.2026.1136.03.02


Ключевые слова


несимметрия, несинусоидальность, несбалансированность, балансировочное устройство, показатели качества, коэффициент потерь мощности

Полный текст:

PDF

Литература


Budeanu, C.I. Reactive and fictitious powers / C.I. Budeanu // Rumanian National Institute. – 1927 – No. 2.

Ельцема, Д. Пересмотр концепции реактивной и искажающей мощности Будяну / Д. Ельцема [Электронный ресурс]. – URL: https://www.researchgate.net/publication/299469059_Budeanu's_Concept_of_Reactive_and_Distortion_Power_Revisited (дата обращения 15.11.2024).

Fryze, S. Wirk-Blind- und Scheinleistung in elektrischen Stromkreisenmitnichtsi-nusförmigem Verlauf von Strom und Spannung / S. Fryze // Elektrotechnishce Zeitschrift. –1932 – No. 25 – Pp. 596 -- 599, 625 -- 627, 700 -- 702.

Kusters, N.L. On the definition of reactive power under nonsinusoidal conditions / N.L. Kusters,. W.J.M. Moore // IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems. -- 1980.–Vol. PAS-99, No. 5. – P. 1845 -- 1854.

Shepherd, W. Suggested definition of reactive power for nonsinusoidal systems. PROC / W. Shepherd, P. Zakikhani // IEE. -- 1972. – Vol. 119, No. 9. – P. 1361 -- 1362.

Sharon, D. Reactive power definition and power factor improvement in non-linear systems / D. Sharon // Proc IEE. -- 1973. – Vol 120, No 6. – P. 704 -- 706.

Czarnecki, L.S. Considerations on the reactive power in nonsinusoidal situations / L.S. Czarnecki // IEEE Trans. on Inst. and Meas. -- 1985. – Vol. 34, No. 3. – P. 399 -- 404.

Czarnecki, L.S. What is wrong with the Budeanu concept of reactive and distortion power and why it should be abandoned / L.S. Czarnecki // IEEE Trans. on Inst. and Meas. -- 1987. – Vol. 36, No. 3. – P. 834 -- 837.

Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions: IEEE Standard 1459-2010. -- New York, 2010.

Li, Yu. Broadband equal-cell Doherty power amplifier with extended back-off range based on asymmetrical voltage and nonlinear current profiles / Yu Li, W. Shi, K. Liu, D. Gan, Z. Dai, J. Pang, M. Li // Int. J. Electron. Commun (AEÜ). – 2024. – 187. -- 155511. -- Published by Elsevier GmbH.

Saini, M.K. Classification of power quality events – a review / M.K. Saini, R. Kapoor // Int J Electr Power Energy Syst. – 2012. – No. 43. – P. 11 -- 9.

Mahela, O.P. A critical review of detection and classification of power quality events / O.P., Mahela A.G. Shaik, N. Gupta // Renew Sustain Energy Rev. – 2015. – No. 41. – P. 495 -- 505.

Eslami, A. Review of AI applications in harmonic analysis in power systems / A. Eslami, M. Negnevitsky, E. Franklin, S. Lyden // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2022. – 154. -- 111897.

Ero˘glu, H. AБУulkerim Iskendero˘glu. Harmonic problems in renewable and sustainable energy systems: Acomprehensive review / H. Ero˘glu, E. Cuce, P. Mert Cuce, F. Gul // Sustainable Energy Technologies and Assessments. – 2021. – No. 48. -- 101566. -- https//doi.org/10.1016/i.seta.2021.101566.

Костюков, Д.А. Оценка вклада потребителя в асимметрию напряжения вдоль нулевой последовательности в точке общего подключения / Д.А. Костюков // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. – 2018. -- № 6 (69). – C. 24 -- 34.

Коновалов, Ю.В. Анализ качества электроэнергии на предприятии / Ю.В. Коновалов, И.И. Воробьев // Вестник Ангарской государственной технической академии. – 2014. -- № 8. – C. 57 -- 60.

Килин, С.В. Анализ несинусоидальности и асимметрии в электрических сетях 0,4 -- 10 кВ / С.В. Килин, С.В. Вендин. – Проблемы электрификации сельского хозяйства: сборник научных трудов по материалам Всероссийского НПК. -- Ярославль, 2018. -- C. 15 -- 21.

Наумов, И.В. Исследование несимметричных режимов работы внутренних электрических сетей индивидуальных жилых домов в сельской местности / И.В. Наумов, А.В. Бастрон // НГИЭИ. – 2022. -- № 6(133). -- C. 44 – 58.

Naumov, I.V. On the choosing the installation location the balancing devices in low-voltages distribution electric networks / I.V. Naumov, S.V. Podyachikh. -- APITECH III 2021, IOP Publishing // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – No. 2094. -- 052012. – P. 1 – 9. -- DOI: 10.1088/1742-6596/2094/5/052012.

Сариев, И.Н. Влияние асимметрии напряжения на потери электроэнергии в системах электроснабжения / И.Н. Сариев [и др.] // Автоматизация и разработка программного обеспечения. – 2017. -- № 2 (20). -- C. 46 -- 51.

Наумов, И.В. К вопросу управления несимметричными режимами работы распределительных электрических сетей 0,38 кВ / И.В. Наумов // Промышленная энергетика. – 2022. -- № 5. -- C. 2 – 14.

Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения: ГОСТ 32144-2013: межгосударственный стандарт: введ. 2014.07.01 [Электронный ресурс]. -- URL https://docs.cntd.ru/document/1200104301 (дата обращения: 16.11.2024).

Косоухов, Ф.Д. Несимметрия напряжений и токов в сельских распределительных сетях / Ф.Д. Косоухов, И.В. Наумов. – Иркутск : Издательство "ИДП", 2003. – 259 c.

Наумов И.В. Метод и программа расчёта потерь мощности и показателей несимметрии токов и напряжений в распределительной сети 0,38 кВ с симметрирующим устройством / Наумов И.В. // Мех. и электр. соц. сельск. хоз-ва. – 1989. -- № 3. -- 30 с.

Патент SU982146А1 от 15.12.1982 / Шидловский А.К. [и др.] Симметрирующее устройство для трёхфазной четырёхпроводной электрической сети.

Патент RU 188396U1 от 11.04.2019 / Буренин В.В. [и др.] Устройство симметрирования напряжения в высоковольтных сетях.

Патент на полезную модель № 61063 от 10.02.2007 / Наумов И.В. [и др.] Симметрирующее устройство для трёхфазной четырёхпроводной сети с регулируемыми параметрами. – Бюл. № 4.

Наумов И.В. и др. Симметрирующее устройство для трёхфазных сетей с нулевым проводом. – Патент на изобретение № 2490768 от 20 августа 2013 г.

Наумов И.В. и др. “Unbalance-1". – Свидетельство гос. регистрации № 2022610925 от 07.07.2022.

Наумов И.В. и др. Шунто-симметрирующее устройство для 3-х фазной электрической сети с нейтральным проводом. Патент на изобретение №2819297 ((19) RU(11) 2 819 297(13) C1) от 16.05.2024.

Наумов, И.В. Технологические предпосылки оценки несбалансированных режимов работы в компонентах низковольтных систем электроснабжения и способы минимизаций последствий этих режимов / Наумов И.В. // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. -- 2024. -- Т. 17, № 6. – С. 777 -- 800.

Фильтры симметричных составляющих [Электронный ресурс]. -- URL https://studfile.net/preview/16589221/page:15/ (дата обращения: 16.11.2024).

Наумов И.В., Подъячих С.В., Ермолаев Д.С. Универсальное балансирующее устройство для четырехпроводных электрических сетей. Патент на изобретение. № 2811981 C1 Российская Федерация, МПК H02J 3/26. Опубл. 22.01.2024.

Наумов, И.В. Устройство для снижения потерь в электрических сетях с нелинейно-несимметичной нагрузкой / И.В. Наумов // Электричество. – 2023. -- № 6. -- С. 57 -- 66.

Наумов, И.В. «Unbalance-3» Программа расчета несбалансированных режимов работы низковольтных электрических сетей / И.В. Наумов // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023684122 от 13.11.23 г.

Наумов, И.В. Снижение дополнительных потерь, обусловленных несинусоидальными режимами и потоками реактивной мощности в цеховой электрической сети 0,4 кВ / Наумов И.В. // Энергетик. – 2023. -- № 9. -- С. 3 -- 8.

Наумов, И.В. Повышение эффективности электропотребления в условиях изменяющегося качества электрической энергии / И.В. Наумов // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. -- 2023. -- Т.16, № 5. – С. 559 -- 574.

Наумов, И.В. Управление потоками высших гармонических составляющих в цеховых электрических сетях промышленных предприятий / И.В. Наумов, С.В. Подъячих, А.Н. Третьяков // Грозненский естественнонаучный бюллетень. – 2023. -- Т. 8, № 3(33). – С. 115 -- 124.

Наумов, И.В. Программа “Unbalance-Modul” расчета режимов работы действующих электрических сетей 0,38 кВ с трёхфазной несимметричной нагрузкой и симметрирующим устройством / И.В. Наумов, А.А. Митягин, С.В. Подъячих // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, № 2022667513 от 21.09.2022 г.

Косоухов, Ф.Д. Потери мощности и напряжения в сельских сетях 0,38 кВ при несимметричной нагрузке / Ф.Д. Косоухов // Техника в сельском хозяйстве. – 1988. -- № 3. – С. 5 -- 8.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


   

                 

© 1998 — 2025 НТФ "Энергопрогресс"

 

Адрес редакции:
129090, Москва. ул. Щепкина, 8, офис 101
Тел. (495) 234-74-17
E-mail: el.stantsii@gmail.com, el-stantsii@yandex.ru