DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2019.2(33).140-149

Technical Implementation of the Automatic Control System of the Low-voltage Distribution Network with Renewable Energy Sources

Valentyn Soldatenko, Vasyl Zinzura, Serhii Plieshkov, Nataliia Harasova, Tetiana Velychko

About the Authors

Valentyn Soldatenko, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine

Vasyl Zinzura, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine

Serhii Plieshkov, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine

Nataliia Harasova, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine

Tetiana Velychko, Sen. Lect., Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine

Abstract

The purpose of the study is to develop a microprocessor-based automatic control system, the application of which will provide the highest possible level of generation of active power to the units of RES, which are part of the EEC, subject to the observance of the normally acceptable values of the established voltage deviation at the point of connection of consumers to the electrical distribution network. A block diagram of a microprocessor-based automatic control system for generating the active power of renewable energy sources operating within a combined power system using a modern element base has been developed. Structural and schematic diagrams of the microprocessor-based automatic control system were developed, based on an algorithm for determining the optimal control vector based on the solutions of the multicriteria optimization problem. The developed laboratory stand for the experimental study of the quality of work of the automatic control system of generation of active power of renewable energy sources working in the combined electric power system allowed to perform the experimental researches of the microprocessor automatic control system. Experimental studies were conducted to test the performance of the developed microprocessor-based system for automatic control of the level of active power generation, as well as to determine its efficiency. Comparison of the results of the experimental studies with the data of computer simulation and the results of statistical data showed the correctness of the theoretical studies and the efficiency of the developed system of automatic control of the generation of active power of renewable energy sources operating in the combined electricity system.

Keywords

renewable energy sources, automatic control system

Full Text:

PDF

References

1. Kyrylenko, O.V., Pavlovskyi, V.V., Lukianenko, L.M. & Zommer, A.E. (2011). Analiz vplyvu pryiednannia vidnovliuvanykh dzherel elektroenerhii na rivni napruhy elektrychnykh merezh [Analysis of the influence of connection of renewable energy sources on the voltage level of electricity grids]. Tekhnichna elektrodynamika. Tem. vypusk «Sylova elektronika ta enerhoefektyvnist» – Technical electrodynamics. «Power Electronics and Energy Efficiency» Special issue, 2, 44 [in Ukrainian].

2. Kyrylenko, O.V., Pavlovskyi, V.V., Lukianenko, L.M. & Trach, I.V. (2012). Problemy intehratsii vidnovliuvanykh dzherel elektroenerhii v «slabki» elektrychni merezhi [Problems of integration of renewable energy sources into "weak" electric grids]. Tekhnichna elektrodynamika – Technical electrodynamics, 3, 25–26 [in Ukrainian].

3. Lezhniuk, P.D., Kulyk, V.V. & Kovalchuk, O.A. (2011). Optymalne keruvannia rozoseredzhenymy dzherelamy enerhhii v lokalnii elektrychnii systemi [Optimal control of scattered energy sources in the local electrical system]. Pratsi Instytutu elektrodynamiky NAN Ukrainy: zbirnyk naukovykh prats. Spetsialnyi vypusk – Proceedings of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine: collection of scientific works. Special issue, 1, 48–55 [in Ukrainian].

4. Lezhniuk, P.D., Rubanenko, O.Ye. & Hunko I.O. (2015). Vplyv soniachnykh elektrychnykh stantsii na napruhu spozhyvachiv 0,4 kV [Flush of sonny electric power stations on the spur of settling 0,4 kV]. Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohii, ekolohiia: naukovyi zhurnal – Energy: economics, technology, ecology: science journal, 3 (41), 7–13 [in Ukrainian].

5. Blaabjerg, F., Teodorescu, R., Liserre, M. & Timbus, A.V. (2006). Overview of Control and Grid Synchronization for Distributed Power Generation Systems. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 5, 1398-1409 [in English].

6. Blaabjerg, F. & Chen, Z. (2003) Power electronics as an enabling technology for renewable energy integration Power Electron, 2, 81–89 [in English].

7. Blaabjerg, F., Liserre, M. & Ma, K. (2012). Power Electronics Converters for Wind Turbine Systems. IEEE Transactions on Industry Applications, 2, 708–719 [in English].

8. Lezhniuk, P.D., Rubanenko, O. Ye. & Hunko, I.O. (2015). Vplyv invertoriv SES na pokaznyky yakosti elektrychnoi enerhii v LES [Influence of solar power inverters on the electric power quality indicators in the local electrical system]. Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. Tekhnichni nauky – Bulletin of Khmelnitsky National University. Technical sciences, 2, 134–135 [in Ukrainian].

9. Soldatenko, V.P. & Plieshkov, P.G. (2017). Avtomatychne keruvannia rezhymamy roboty kombinovanoi elektroenerhetychnoi systemy z vidnovliuvanymy dzherelamy enerhii [Automatic control of the modes of operation of the combined power system with renewable energy sources]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI». Zbirnyk naukovykh prats. Seriia: Problemy udoskonalennia elektrychnykh mashyn i aparativ – Bulletin of the National Technical University "KhPI". Collection of scientific works. Series: Problems of Improvement of Electric Machines and Apparatus, 34(1256), 66–70 [in Ukrainian].

10. Soldatenko,V.P. (2017). Systema avtomatychnoho keruvannia robotoiu kombinovanoi elektroenerhetychnoi systemy z vidnovliuvanymy dzherelamy enerhii [The system of automatic control of the operation of a combined power system with renewable energy sources]. Visnyk KhNTUSH im. P. Vasylenka. Tekhnichni navky. Vyp. 187 Problemy enerhozabezpechennia ta enerhozberezhennia v APK Ukrainy – Bulletin KhNTUSH P. Vasilenko. Technical lessons. Whip 187 Problems of power supply and energy saving in the agroindustrial complex of Ukraine, 37–39 [in Ukrainian].

11. Plieshkov, P.G., Soldatenko, V.P. & Harasova, N. Y. (2018). Optymalne keruvannia rezhymom roboty kombinovanoi elektroenerhetychnoi systemy z vidnovliuvanymy dzherelamy enerhii [Optimal Control of the Work of the Hybryd Electric Energy System with Renewable Sources of Energy]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI». Zbirnyk naukovykh prats. Seriia: Problemy udoskonalennia elektrychnykh mashyn i aparativ – Bulletin of the National Technical University "KhPI". Collection of scientific works. Series: Problems of Improvement of Electric Machines and Apparatus, 32(1308), 66–70 [in Ukrainian].

12. Zinzura, V.V. (2012). Metody rozviazku zadachi bahatokryterialnoi optymizatsii rehuliuvannia napruhy v elektrychnykh merezhakh. [Methods of solving the problem of multicriteria optimization of voltage regulation in electric networks]. Zbirnyk naukovykh prats Kirovohradskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu – Collection of scientific works of Kirovograd National Technical University, 25, 350-360 [in Ukrainian].

GOST Style Citations

Пристатейна бібліографія ГОСТ

  1. Аналіз впливу приєднання відновлюваних джерел електроенергії на рівні напруги електричних мереж / О. В. Кириленко, В. В. Павловський, Л. М. Лук’яненко, А. Е. Зоммер. Технічна електродинаміка. Тем. випуск «Силова електроніка та енергоефективність». 2011. Ч. 2. С. 44–49.
  2. Проблеми інтеграції відновлюваних джерел електроенергії в «слабкі» електричні мережі / О. В. Кириленко, В. В. Павловський, Л. М. Лук’яненко, І. В. Трач. Технічна електродинаміка. 2012. № 3. С. 25–26
  3. Лежнюк П. Д., Кулик В. В., Ковальчук О. А. Оптимальне керування розосередженими джерелами енергії в локальній електричній системі. Праці Інституту електрТекстодинаміки НАН України: збірник наукових праць. Спеціальний випуск. 2011. ч. 1. С. 48–55.
  4. Лежнюк П. Д., Рубаненко О. Є., Гунько І. О. Вплив сонячних електричних станцій на напругу споживачів 0,4 кВ. Енергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал. 2015. № 3 (41). С. 7–13.
  5. Overview of Control and Grid Synchronization for Distributed Power Generation Systems / F. Blaabjerg, R. Teodorescu, M. Liserre, A.V. Timbus. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2006. vol.53. no.5. pp.1398-1409.
  6. Blaabjerg F., Chen Z. Power electronics as an enabling technology for renewable energy integration. J. Power Electron. 2003. vol. 3. no. 2. pp. 81–89.
  7. Blaabjerg F., Liserre M., Ma K. Power Electronics Converters for Wind Turbine Systems. IEEE Transactions on Industry Applications. 2012. Vol. 48. No.2. P. 708–719.
  8. Лежнюк П. Д., Рубаненко О. Є., Гунько І. О. Вплив інверторів СЕС на показники якості електричної енергії в ЛЕС. Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. 2015. №. 2. С. 134–145.
  9. Солдатенко В. П., Плєшков С. П. Автоматичне керування режимами роботи комбінованої електроенергетичної системи з відновлюваними джерелами енергії. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Серія: Проблеми удосконалення електричних машин і апаратів. 2017. №34(1256). С. 66–70.
  10. Солдатенко В. П. Система автоматичного керування роботою комбінованої електроенергетичної системи з відновлюваними джерелами енергії. Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. Технічні науки. Вип. 187 Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України. 2017. С. 37–39.
  11. Плєшков П.Г., Гарасьова Н.Ю., Солдатенко В.П. Оптимальне керування режимом роботи комбінованої електроенергетичної системи з відновлюваними джерелами енергії. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика. 2018. №32 (1308). С. 64-70.
  12. Зінзура В. В. Методи розв’язку задачі багатокритеріальної оптимізації регулювання напруги в електричних мережах. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація: зб. наук. пр. Кіровогр. нац. техн. ун-ту. 2012. Вип. 25. Ч. 1. С. 350-360.
Copyright (c) 2019 Valentyn Soldatenko, Vasyl Zinzura, Serhii Plieshkov, Nataliia Harasova, Tetiana Velychko