Balancing Properties of the Booster Transformer with the Longitudinal-Transverse Regulation

Abstract

The current development of the power industry involves various kinds of FACTS, being element of the Smart Grid and controlled by power electronics used for increasing the flexibility of electrical networks. Thus, the development and research of such devices are relevant. The study object is a controller belonging to the "Sen" family of transformers, which provides regulation of voltage and power flows in networks. The aim of the work is to study the balancing properties of booster transformer, which has an extended range and higher control accuracy in various modes. The goal was achieved during research carried out on the basis of structural simulation models. The most significant result was statement that the device under study has a pronounced per-phase balancing effect, which is preserved in various modes, including reverse ones. The main result can be consider that the proposed device, in comparison with the currently existing transformers of the "Sen" family, due to the extended range and accuracy of voltage regulation, allows using it when working, both for symmetrical and asymmetric loads. It is shown that the proposed technical solution provides ample opportunities for longitudinal-transverse phase-by-phase voltage regulation. Moreover, the deviations of parameters characterizing the quality of electricity, such as modules and voltage angles, do not go beyond the limits regulated by the requirements of the standard. The results obtained allowed us to conclude that this device can be used to solve the problem of coordinating the operation of two asymmetric systems in different operating modes.

Dezvoltarea industriei energetice la etapa actuală presupune creșterea flexibilității rețelelor electrice prin utilizarea diferitelor tipuri de FACTS, controlate de electronica de putere și fiind un element al Smart Grid-ului. Dezvoltarea și cercetarea unor astfel de dispozitive sunt relevante. Obiectul cercetării îl constituie un controler aparținând familiei de transformatoare „Sen”, care asigură reglarea fluxurilor de tensiune și putere în rețele. Scopul lucrării este de a studia proprietățile de echilibrare ale transformatorului cu rapel, care are o gamă extinsă și o precizie de control mai mare în diferite moduri. Scopul a fost atins în procesul cercetărilor efectuate pe baza modelelor de simulare structurală. Cel mai semnificativ rezultat a fost stabilirea faptului, că dispozitivul studiat are un efect pronunțat de echilibrare pe fază, care se păstrează în diferite moduri, inclusiv în cele inverse. Semnificația rezultatelor obținute constă în faptul, că dispozitivul propus, în comparație cu transformatoarele existente în prezent din familia „Sen”, datorită intervalului extins și preciziei de reglare a tensiunii, permite utilizarea lui în timpul lucrului, atât pentru regimuri simetrice, cât și pentru cele asimetrice. Se arată, că soluția tehnică propusă oferă oportunități ample de reglare longitudinală-transversală pe fiecare fază a tensiunii. Mai mult, abaterile parametrilor care caracterizează calitatea energiei electrice, cum ar fi modulele și unghiurile de tensiune, nu depășesc limitele reglementate de cerințele standardului. Rezultatele obținute ne-au permis să concluzionam, că acest dispozitiv poate fi folosit pentru a rezolva problema coordonării funcționării a două sisteme asimetrice în moduri de funcționare diferite.

Развитие электроэнергетики на современном этапе предполагает повышение гибкости электрических сетей путем применения различного рода FACTS, управляемых средствами силовой электроники и являющихся элементом Smart Grid. Таким образом, разработка и исследование такого рода устройств являются актуальными. Объект исследования представляет собой контроллер, относящийся к семейству «Sen» трансформаторов, обеспечивающий регулирование напряжения и потоков мощности в сетях. Целью работы является исследование симметрирующих свойств вольтодобавочного трансформатора, обладающего расширенным диапазоном и более высокой точностью регулирования в различных режимах. Поставленная цель достигнута за счет решения следующих задач: проведение исследований, выполненных на базе структурно имитационных моделей. Для демонстрации симметрирующего эффекта были проведены расчеты процессов при передаче мощности из несимметричной системы в симметричную, и наоборот (в режиме симметрирования и без регулирования). Наиболее существенным результатом стало установление того факта, что исследуемое устройство обладает выраженным пофазным симметрирующим эффектом, который сохраняется в различных режимах, включая реверсные. Значимость полученных результатов состоит в том, что предлагаемое устройство по сравнению с существующими на сегодняшний день трансформаторами семейства «Sen», благодаря расширенному диапазону и точности регулирования напряжения, позволяет использовать его при работе, как на симметричную, так и на асимметричную нагрузку. Показано, что предложенное техническое решение обеспечивает широкие возможности продольно–поперечного пофазного регулирования напряжения. Причем отклонения параметров, характеризующих качество электроэнергии, таких как модули и углы напряжения не выходят за рамки, регламентируемые требованиями стандарта. Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что данное устройство может быть использовано для решения задачи согласования работы двух несимметричных систем в различных режимах работы.