Работа выполнена в рамках реализации федеральной программы поддержки университетов «Приоритет 2030» с использованием оборудования на базе Центра высоких технологий БГТУ им. В. Г. Шухова.
Объектом исследования в работе является распределительная электрическая сеть напряжением 10 кВ с трансформаторными подстанциями 10/0,4 кВ. Схема исследуемого участка распределительной электрической сети представлена на рис. 1. Рассматриваемый участок распределительной электрической сети представлен воздушной линией 10 кВ № 5, отходящей от подстанции 35/10 кВ «Ильинка», которая расположена в одном из южных регионов России. Протяженность рассматриваемой Вл – 29,37 км, магистральная часть которой выполнена проводами марок AC-50 и AC-35, а отпайки – проводами марок AС-50 и AС-35 (рис. 1).
Основными проблемами данной распределительной сети 10 кВ и аналогичных сетей являются энергодефицитность и перебои в электроснабжении, моральный износ элементов сетей и подстанций, значительная протяженность и потери электрической энергии, неудовлетворительное техническое состояние оборудования и его загруженность, аварийные отключения, низкое качество электроэнергии, снижение срока службы оборудования. Кроме этого, одной из проблем в подобных сетях является отсутствие резервирования для большинства потребителей, которые по определению являются потребителями 1-й и 2-й категорий, а по факту электроснабжение осуществляется по 3-й категории надежности [1, 2].
Для решения указанных проблем и повышения энергоэффективности подобных распределительных электрических сетей могут применяться различные технические и организационные мероприятия. Одним из инновационных методов повышения энергоэффективности в распределительных электрических сетях является применение систем накопления электроэнергии (СНЭ) [3–9].
При этом первоначальной задачей исследования возможности применения систем накопления электроэнергии с целью повышения энергоэффективности является оценка эффективности функционирования электрической распределительной сети 10 кВ и расчет электрических параметров в нормальном и послеаварийном режимах работы. На первоначальном этапе произведен аналитический расчет параметров режимов работы распределительной электрической сети 10 кВ по составленной математической модели в расчетном комплексе Mathcad. Следующим этапом была разработана имитационная модель исследуемой распределительной электрической сети 10 кВ, необходимая для многократного моделирования режимов работы сети с различными исходными параметрами и для исследования возможности применения систем накопления электроэнергии. Имитационная модель рассматриваемой распределительной электрической сети 10 кВ (рис. 1) разработана в программном комплексе Matlab с пакетом расширений Simulink и библиотекой SimPowerSystems.