Методика прогнозирования резонансных явлений в электроэнергетических системах с нелинейными нагрузками
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-6-54-64Ключевые слова:
электроэнергетическая система, нелинейная нагрузка, резонанс, методика, прогнозирование, узловое сопротивление, прогнозируемый коэффициент возникновения резонансаАннотация
Статья посвящена обеспечению качества электроэнергии в электроэнергетических системах с мощной нелинейной нагрузкой, являющейся источником высших гармонических составляющих тока и напряжения. Высшие гармоники тока и напряжения негативно влияют как на основное электрооборудование, так и на функционирование систем управления, защиты и автоматики. Приведены факторы негативного влияния высших гармонических составляющих тока и напряжения на элементы электрической сети. Показано, что при наличии гармонических составляющих тока и напряжения в различных узлах электроэнергетической системы существует вероятность возникновения резонанса. Для анализа сложных электрических схем предложено использовать матричную форму описания уравнений состояния сети с применением теории графов. Разработана методика оценки вероятности резонансных явлений на основе прогнозируемого коэффициента возникновения резонанса, позволяющего сопоставлять расчетные значения узловых сопротивлений на различных частотах с их допустимыми пределами. По предложенной методике разработаны алгоритм и программа для ЭВМ. Практическая значимость исследования подтверждена численными расчётами на примере южной части энергосистемы Республики Таджикистан, имеющей в составе мощный источник гармоник – алюминиевый завод. Проведен сравнительный анализ частотных характеристик сети в нормальном и послеаварийном режимах (при отключении одной цепи линии 500 кВ). Выявлены наиболее уязвимые узлы схемы, в которых существует возможность возникновения резонанса.
Библиографические ссылки
1. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М.: Энергоатомиздат, 2010, 375 с.
2. ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014, 16 с.
3. Смирнов С.С. Высшие гармоники в сетях высокого напряжения. Новосибирск: Наука, 2010, 327 с.
4. Назиров Х.Б. Разработка системы управления качеством электрической энергии в электрических сетях: дис. ... канд. техн. наук. М., 2012, 200 с.
5. Джураев Ш.Д. Разработка алгоритма снижения влияния токов высших гармоник на режим работы гидрогенераторов: дис. ... канд. техн. наук. М., 2018, 180 с.
6. Molot S. et al. Investigation of Resonance Phenomena in Power Lines Supplying Powerful Rectifier Plants. – E3S Web of Conferences, 2021, DOI:10.1051/e3sconf/202128801053.
7. Amini M.A. et al. A Comprehensive Study Approach for Evaluation of Resonance and Ferro-Resonance in HV Substations A Case Study: Khuzestan Regional Electric Company. – International Journal of Research and Technology in Electrical Industry IJRTEI, 2022, vol. 1, No. 1, pp. 57–65, DOI: 10.52547/ijrtei.1.1.57.
8. Akinci T.C. et al. High Order Spectral Analysis of Ferroresonance Phenomena in Electric Power Systems. – IEEE Access, 2023, vol. 11, pp. 61289–61297, DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3286817.
9. Осипов Д.С., Долгих Н.Н., Дюба Е.А. Анализ несинусоидальных нестационарных режимов электрических сетей на основе вейвлет-преобразований. – Вестник Югорского государственного университета, 2023, № 3 (70), с. 117–126.
10. Осипов Д.С. и др. Разработка метода расчета потерь мощности в токоведущих частях при наличии интергармоник. – Омский научный вестник, 2017, № 4 (154), с. 60–65.
11. Электрические системы. Математические задачи электроэнергетики / под ред. В.А. Веникова. М.: Высшая школа, 1981, 288 с.
12. Филяев К.Ю. Математические задачи электроэнергетики. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005, 211 с.
13. IEEE Std 519™-2014. IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems. NY.: IEEE, 2014, 17 p.
14. Карташев И.И. и др. Управление качеством электроэнергии. М.: Изд-во МЭИ, 2017, 347 с.
15. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2025685699 РФ. Программа для анализа и определения узлов в электроэнергетической системе, где возможны резонансные явления / З.Х. Хабибуллозода и др., 2025.
#
1. Zhezhelenko I.V. Vysshie garmoniki v sistemah elektrosnab-zheniya prompredpriyatiy (Higher Harmonics in Industrial Power Supply Systems). M.: Energoatomizdat, 2010, 375 p.
2. GOST 32144-2013. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Power Quality Limits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2014, 16 p.
3. Smirnov S.S. Vysshie garmoniki v setyah vysokogo napryazhe-niya (Higher Harmonics in High Voltage Networks). Novosibirsk: Nauka, 2010, 327 p.
4. Nazirov H.B. Razrabotka sistemy upravleniya kachestvom elektricheskoy energii v elektricheskih setyah: dis. ... kand. tekhn. nauk (Development of an Electric Energy Quality Management System in Electric Grids: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). M., 2012, 200 p.
5. Dzhuraev Sh.D. Razrabotka algoritma snizheniya vliyaniya tokov vysshih garmonik na rezhim raboty gidrogeneratorov: dis. ... kand. tekhn. nauk (Development of an Algorithm for Reducing the Influence of Higher Harmonic Currents on the Operation of Hydrogenators: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). M., 2018, 180 p.
6. Molot S. et al. Investigation of Resonance Phenomena in Power Lines Supplying Powerful Rectifier Plants. – E3S Web of Conferences, 2021, DOI:10.1051/e3sconf/202128801053.
7. Amini M.A. et al. A Comprehensive Study Approach for Evaluation of Resonance and Ferro-Resonance in HV Substations A Case Study: Khuzestan Regional Electric Company. – International Journal of Research and Technology in Electrical Industry IJRTEI, 2022, vol. 1, No. 1, pp. 57–65, DOI: 10.52547/ijrtei.1.1.57.
8. Akinci T.C. et al. High Order Spectral Analysis of Ferroresonance Phenomena in Electric Power Systems. – IEEE Access, 2023, vol. 11, pp. 61289–61297, DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3286817.
9. Osipov D.S., Dolgih N.N., Dyuba E.A. Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiteta – in Russ. (Bulletin of Ugra State University), 2023, No. 3 (70), pp. 117–126.
10. Osipov D.S. et al. Omskiy nauchnyy vestnik – in Russ. (Omsk Scientific Bulletin), 2017, No. 4 (154), pp. 60–65.
11. Elektricheskie sistemy. Matematicheskie zadachi elektroener-getiki (Electrical Systems. Mathematical Problems of the Electric Power Industry) / Ed. by V.A. Venikov. M.: Vysshaya shkola, 1981, 288 p.
12. Filyaev K.Yu. Matematicheskie zadachi elektroenergetiki (Ma-thematical Tasks of the Electric Power Industry). Chelyabinsk: Izd-vo YuUrGU, 2005, 211 p.
13. IEEE Std 519™-2014. IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems. NY.: IEEE, 2014, 17 p.
14. Kartashev I.I. et al. Upravlenie kachestvom elektroenergii (Electricity Quality Management). M.: Izd-vo MEI, 2017, 347 p.
15. Certificate of State Registration of the Computer Program No. 2025685699 RF. Programma dlya analiza i opredeleniya uzlov v elektroenergeticheskoy sisteme, gde vozmozhny rezonansnye yavleniya (A Program for Analyzing and Identifying Nodes in an Electric Power System Where Resonant Phenomena Are Possible) / Z.H. Habibullozoda et al., 2025
