The technique for increasing lift force control capacitance under wind turbine power limiting conditions by plasma technology

The need to increase the control capacitance margin under wind turbine power limiting conditions allows developing favorable conditions of operational reliability. There are two traditional methods of controlling windwheel and generator output capacity: speed control by adjusting blade angle of attack and by blade profile with airflow breakdown. Currently such means of efficient control of wind turbine as plasma drives are developed. The use of plasma technology for extending the range of controlling the wind turbine applying the technique of developing surface dc corona discharge on a blade is of appropriate interest. Taking into account this fact it is necessary to carry out the mathematical modeling which gives an idea of the controlling range value of the studied model

Research of Influence of Substitution of Renewable Energy Sources as a Part of the Scheme of Supply of Own Needs of Small and Micro-HPPS

Одно из актуальных направлений современного развития возобновляемой энергетики в России связано с применением их в составе собственных нужд электростанций. В данной статье рассматривается вопрос подключения возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в составе собственных нужд микро-ГЭС. В исследовании был выполнен анализ возможности использования ветроэнергетической установки (ВЭУ) с преобразователем частоты для электроснабжения собственных нужд микро-ГЭС с учетом регулирования напряжения. Первая часть статьи посвящена литературному обзору по проблематике использования малых и микро-ГЭС, а также описанию цели и задач исследования. Во втором разделе статьи представлены математические модели, описывающие подключение ВЭУ с преобразователем частоты на совместную работу с потребителями собственных нужд станции, для которых предполагается выполнение функции регулирования напряжения в сети. Был сформулирован закон и построен алгоритм для работы ВЭУ с нагрузкой в составе собственных нужд станции. Данный алгоритм предполагает непрерывную работу ВЭУ без ее переключения по схеме автоматического ввода резерва (АВР), что приводит к повышению коэффициента использования установленной мощности (КИУМ). В третьей части статьи описаны осциллограммы переходных процессов в режиме с учетом ВЭУ и без нее. Также рассмотрен режим короткого замыкания на нагрузке и влияние ВЭУ на величину тока подпитки. В заключение сформулированы основные результаты и выводы по данной работеOne of the directions of modern development of renewable energy technologies in Russia is associated with the expansion of their application as part of the own needs of power plants. This article examines the study of the connection of renewable energy sources (RES) as part of the own needs of micro--hydroelectric power plants. The analysis of possibility of power supply of own needs of micro-HPP by wind power installation with use of the frequency Converter for the purposes of regulation of tension of own needs of station was carried out. The first part of the article is devoted to the analysis of publications on the current problem of the use of small and micro--hydroelectric power plants, as well as the description of the purpose and objectives of the study. The second section of the article presents mathematical models describing the connection of the wind turbine with a frequency Converter to work together with consumers of the station's own needs, for which the function of voltage regulation in the network is supposed to be performed. The law was formulated and an algorithm was constructed for the operation of the wind turbine with a load as part of the station's own needs. Note that this algorithm assumes continuous operation of the wind turbine without switching it according to the scheme of automatic reserve input, which leads to an increase in the installed capacity utilization factor. In the third part of the article the oscillograms of transient processes in the mode with and without wind turbines are considered. The short-circuit mode on the load and the influence of the wind turbine on the value of the recharge current are also considered. And in conclusion, the main conclusions on this work are formulate

Development of an algorithm for identifying single-phase ground fault conditions in cable and overhead lines in the networks with isolated neutral

The paper addresses the issue of identification of the type of single-phase ground fault in medium voltage networks operating mainly with an isolated neutral. By analyzing the published research, the most promising methods for detection of a single-phase ground fault were selected. Further, using the selected parameters, algorithms were designed to determine the parameters, process them, and use them to identify the type of a single-phase ground fault. The algorithm developed by the authors was formalized for the application on the basis of microprocessor-based protection systems using digital signal processors. The operation process was modeled using real oscillograms of single-phase ground fault. The use of high-frequency zero-sequence current and voltage components, as well as the root-mean-square value of the zero-sequence voltage, made it possible to design an algorithm that identifies any of the possible single-phase ground fault types (bolted, arc, or contact resistance ones). The first part of the article gives an overview of the state-of-the-art of research in the field of detection and identification of single-phase-to-earth faults. In the second part, the parameters of emergency operating conditions are analyzed and the key parameters are determined based on them. The third part contains a description of the single-phase fault identification algorithm developed by the authors and the output oscillograms. The fourth part makes conclusions on the applicability of the algorithm

Control of a Wind Power Plant with a Synchronous Permanent Magnet Generator and a Magnetic Variator

В настоящее время в мировой литературе начинает получать развитие применение ветроэнергетических установок с магнитной редукцией скорости. Особенности применения данных систем в сочетании с ветроэнергетической установкой позволяет решить вопрос ее сопряжения с электроэнергетической системой. Управляемая гибкая связь между турбиной и генератором дает возможность согласовать управление углом нагрузки синхронного генератора. В данной работе рассматривается разработанный контроллер, обеспечивающий комплексное управление ветровой турбиной с магнитным вариатором с переменным шагом угла заклинения лопасти и переменной скоростью вращения турбины ВЭУ. Перспективным направлением построения ветроэнергетических систем в настоящее время является применение электромагнитных вариаторов в составе ветроэнергетических установок. Исследованию электроэнергетических систем, в составе которых имеются ветроустановки с электромагнитными вариаторами, посвящена данная работа. Вариатор встраивается между ветровой турбиной и генератором вместо механического редуктора. Быстродействующее изменение вращающего момента электромагнитного вариатора позволяет удерживать частоту вращения генератора. Из-за присущей нелинейности ветровой турбины и вариатора был определен набор эксплуатационных и аварийных режимов, затем контроллер проектировался для каждой рабочей точки. Кроме того, аэродинамический момент и эффективная скорость ветра оцениваются онлайн и получается планируемый график переменной для реализации контроллера. Потенциал метода был проверен путем моделирования с помощью MATLAB/SimulinkCurrently, the use of wind power plants with magnetic speed reduction is beginning to develop in the world literature. Features of the application of these systems in combination with a wind power plant allows you to solve the issue of its interface with the electric power system. The controlled flexible connection between the turbine and the generator makes it possible to coordinate the control of the load angle of the synchronous generator. In this paper, we consider a developed controller that provides integrated control of a wind turbine with a magnetic variator with a variable pitch of the blade angle and a variable speed of rotation of the wind turbine. A promising direction for the construction of wind power systems is currently the use of electromagnetic variators as part of wind power plants. This work is devoted to the study of electric power systems that include wind turbines with electromagnetic variators. The variator is built between the wind turbine and the generator, instead of a mechanical gearbox. The high-speed change in the torque of the electromagnetic variator allows you to keep the speed of the generator. Due to the inherent non-linearity of the wind turbine and CVT, a set of operational and emergency modes was defined and then the controller was designed for each operating point. In addition, the aerodynamic torque and effective wind speed are estimated online and a planned variable schedule for the controller implementation is obtained. Was tested by simulating with MATLAB/Simulin

Модель оптимизации надежности автономной электроэнергетической системы с ограничениями на динамическую устойчивость ветрогенератора

The relevance of the study is due to the development herein of a model for reliability optimization of stand-alone power systems with wind turbines and electrochemical power storage devices, with special emphasis within this model put on the specifics of power equipment operation. The key feature of the model developed is that it enables us to factor in the requirements to be met by the equipment as arising from the considerations of dynamic stability of the stand-alone system. When simulating battery storage operating modes, the charge-discharge limits as well as the remaining charge in the storage are taken into account. Thus, the reduction of the total number of considered mixes of the equipment being commissioned is achieved, the computational efficiency of the reliability optimization method is increased, while the validity of modeling results is improved. Development of methods for optimization of reliability of stand-alone electric power systems with wind turbine installations and electrochemical power storage devices while meeting requirements for electrodynamic stability. A stand-alone power system that is assumed to be located in the coastal area of Lake Baikal in the Kabansky State Nature Reserve, Republic of Buryatia, Russia, serves as the object of the study. Calculations are based on multiple simulation of modes of operation of the electric power system by means of the Monte Carlo method. The values of random variables are modeled as per specified laws of distribution and fault rate indicators of power equipment. Modeling of power generation at wind turbines is based on a detailed analysis of real-life weather data (average hourly wind speed, air density and humidity). The method of reliability optimization of stand-alone power systems with wind turbines and electrochemical energy storage devices was developed so as to take into account the requirements to be met by electric power equipment in terms of dynamic stability. The optimization criterion is the minimum expected value of the cost of produced electricity. Power redundanct and energy storage devices are used as means of reliability assurance. The results of calculations attest to the fact that for the natural and climatic zone under consideration, the use of vertical axis wind turbines in a stand-alone power system proves more efficient than the use of horizontal axis wind turbinesАктуальность исследования обусловлена разработкой в данной работе модели оптимизации надежности автономных энергосистем с ветрогенераторами и электрохимическими накопителями энергии, при этом особое внимание в рамках данной модели уделяется специфике эксплуатации энергетического оборудования. Ключевая особенность разработанной модели заключается в том, что она позволяет учитывать требования, предъявляемые к оборудованию, как вытекающие из соображений динамической устойчивости автономной системы. При моделировании режимов работы аккумуляторных батарей учитываются пределы заряда- разряда, а также оставшийся заряд в накопителе. Таким образом, достигается сокращение общего числа рассматриваемых вариантов вводимого в эксплуатацию оборудования, повышается вычислительная эффективность метода оптимизации надежности и повышается достоверность результатов моделирования. Цель: разработка методов оптимизации надежности автономных электроэнергетических систем ветроэнергетическими установками и электрохимическими накопителями энергии при соблюдении требований к электродинамической устойчивости. Объектом исследования является автономная энергосистема, предположительно расположенная в прибрежной зоне озера Байкал в Кабанском государственном природном заповеднике Республики Бурятия. Расчеты основаны на многократном моделировании режимов работы электроэнергетической системы методом Монте-Карло. Значения случайных величин моделируются в соответствии с заданными законами распределения и показателями аварийности энергетического оборудования. Моделирование выработки электроэнергии на ветрогенераторах основано на детальном анализе реальных погодных данных (среднечасовая скорость ветра, плотность и влажность воздуха). Разработана методика оптимизации надежности автономных энергосистем с ветрогенераторами и электрохимическими накопителями энергии с учетом требований, предъявляемых к электроэнергетическому оборудованию с точки зрения динамической устойчивости. Критерием оптимизации является минимальное ожидаемое значение себестоимости произведенной электроэнергии. В качестве средств обеспечения надежности используются устройства резервирования мощности и накопления энергии. Результаты расчетов свидетельствуют о том, что для рассматриваемой природно- климатической зоны использование ветрогенераторов с вертикальной осью в автономной энергосистеме оказывается более эффективным, чем использование ветрогенераторов с горизонтальной ось