Модель оцінювання старіння розподільних трансформаторів за допомогою нечіткої логіки

електромобілі
старіння трансформатора
акумуляторна батарея
фотоелектрична генерація
розподільна система електропостачання
якість електричної енергії
компенсація реактивної потужності
нечітка логіка
блок схема алгоритму

Як цитувати

Ноздренков, В. С., І. М. Дяговченко, М. В. Петровський, і В. В. Волохін. «Модель оцінювання старіння розподільних трансформаторів за допомогою нечіткої логіки ». Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 1 (8), Липень 2024, с. 86-93, doi:10.20998/2224-0349.2024.01.07.

Анотація

Зараз світ рухається до більш екологічних видів транспорту. Як наслідок, продажі електромобілів зростають за експоненціальним законом, а нові навантаження, пов’язані з їх заряджанням, можуть негативно впливати на роботу електромереж та їх елементів. Нерегульоване одночасне застосування великої кількості пристроїв заряджання електромобілів може викликати аварійні відключення в електричній мережі. Враховуючи стохастичний характер додаткового навантаження від електромобілів, важко передбачити таке навантаження аналітичними методами. Математичний апарат нечіткої логіки може бути використаний для формалізації задач з невизначеністю. В даній роботі у середовищі MATLAB-Simulink було розроблено блок схему алгоритму на основі нечіткої логіки, яка оцінює вплив навантаження від заряджання електромобілів на старіння масляних силових трансформаторів, а також побудована нечітка модель й оцінено вплив для різних відсотків кількості електромобілів. Модель на основі нечіткої логіки включає вплив температури навколишнього середовища, показників якості електроенергії та перевантажень трансформатора. Вона містить діагностичну частину, яка попереджає диспетчера електромережі про можливі проблеми, надаючи актуальну інформацію про стан трансформатора. Крім того, було проаналізовано ефективність застосування фотоелектричних станцій для збільшення терміну служби розподільних трансформаторів. Результати показують, що для високих рівнів використання електромобілей фотоелектричні станції не дають достатнього ефекту і потрібно використати більш просунуті стратегії.

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2024.01.07

PDF

Посилання

P. Ahmadi, “Environmental impacts and behavioral drivers of deep decarbonization for transportation through electric vehicles”, Journal of Cleaner Production, vol. 225, pp. 1209–1219, Jul. 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.03.334

R. K. Lattanzio and C. E. Clark, “Environmental effects of battery electric and internal combustion engine vehicles”, R46420, Jun. 2020. [Online]. Available: https://crsreports.congress.gov/product/pdf/R/R46420

International Energy Agency, “Global EV outlook 2022”, Paris, May 2022. [Online]. Available: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2022

C. B. Jones, M. Lave, W. Vining, and B. M. Garcia, “Uncontrolled electric vehicle charging impacts on distribution electric power systems with primarily residential, commercial or industrial loads”, Energies, vol. 14, no. 6, Mar. 2021, Art. no. 1688, doi: https://doi.org/10.3390/en14061688

G. Tal, D. Chakraborty, A. Jenn, J. Lee, and D. Bunch, “Factors affecting demand for plug-in charging infrastructure: An analysis of plug-in electric vehicle commuters”, UC-ITS-2019-42, Dec. 2020, doi: https://doi.org/10.7922/G2ST7N3K

P. Solberg, “Electric vehicles and charging stations in Europe”, 2021.

V. Volokhin, I. Diahovchenko, V. Kurochkina, and M. Kanálik, “The influence of nonsinusoidal supply voltage on the amount of power consumption and electricity meter readings”, Energetika, vol. 63, no. 1, pp. 1–7, Aug. 2017, doi: https://doi.org/10.6001/energetika.v63i1.3503

V. V. Volokhin, I. M. Diahovchenko, and B. V. Derevyanko, “Electric energy accounting and power quality in electric networks with photovoltaic power stations”, in 2017 IEEE International Young Scientists' Forum on Applied Physics and Engineering (YSF), Lviv, Oct. 17–20, 2017. pp. 36–39, doi: https://doi.org/10.1109/ysf.2017.8126588

S. Seme, N. Lukač, B. Štumberger, and M. Hadžiselimović, “Power quality experimental analysis of grid-connected photovoltaic systems in urban distribution networks”, Energy, vol. 139, pp. 1261–1266, Nov. 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.05.088

I. Diahovchenko, B. Dolník, M. Kanálik, and J. Kurimský, “Contemporary electric energy meters testing under simulated nonsinusoidal field conditions”, Electrical Engineering, Aug. 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s00202-021-01365-8

B. R. Klingenberg and P. F. Ribeiro, “Fuzzy logic application for time-varying harmonics”, in Time-Varying Waveform Distortions in Power Systems. Chichester, UK: John Wiley & Sons, LTD, pp. 197–209, doi: https://doi.org/10.1002/9780470746752.ch17

V. V. Volokhin, I. M. Diahovchenko, and B. V. Derevyanko, “Prospects of nanomaterials use in current and voltage hall sensors to improve the measurements accuracy and reduce the external impacts”, in 2017 IEEE 7th International Conference "Nanomaterials: Application & Properties" (NAP), Odessa, Sep. 10–15, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/nap.2017.8190239

H. F. M. Mantilla, A. Pavas, and I. C. Duran, “Aging of distribution transformers due to voltage harmonics”, in 2017 IEEE Workshop on Power Electronics and Power Quality Applications (PEPQA), Bogota, Colombia, May 31–Jun. 2, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/pepqa.2017.7981649

P. Paevere, A. Higgins, Z. Ren, M. Horn, G. Grozev, and C. McNamara, “Spatio-temporal modelling of electric vehicle charging demand and impacts on peak household electrical load”, Sustainability Science, vol. 9, no. 1, pp. 61–76, Nov. 2013, doi: https://doi.org/10.1007/s11625-013-0235-3

J. Quiros-Tortos, L. Ochoa, and T. Butler, “How electric vehicles and the grid work together: Lessons learned from one of the largest electric vehicle trials in the world”, IEEE Power and Energy Magazine, vol. 16, no. 6, pp. 64–76, Nov. 2018, doi: https://doi.org/10.1109/mpe.2018.2863060

I. Diahovchenko, L. Petrichenko, I. Borzenkov, and M. Kolcun, “Application of photovoltaic panels in electric vehicles to enhance the range”, Heliyon, vol. 8, no. 12, Dec. 2022, Art. no. e12425, doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e12425

“Solar energy calculator and mapping tool | PVGIS.” PVGIS Photovoltaic Geographical Information System. [Online]. Available: https://pvgis.com/

T. Dao and B. T. Phung, “Effects of voltage harmonic on losses and temperature rise in distribution transformers”, IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 12, no. 2, pp. 347–354, Jan. 2018, doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2017.0498

“Foundations of fuzzy logic.” MathWorks - Makers of MATLAB and Simulink - MATLAB & Simulink. [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/fuzzy/foundations-of-fuzzy-logic.html

E. H. Mamdani and S. Assilian, “An experiment in linguistic synthesis with a fuzzy logic controller”, International Journal of Man-Machine Studies, vol. 7, no. 1, pp. 1–13, Jan. 1975, doi: https://doi.org/10.1016/s0020-7373(75)80002-2

IEEE Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators, C57.91-2011, doi: https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2012.6166928

L. He, L. Li, M. Li, Z. Li, and X. Wang, “A deep learning approach to the transformer life prediction considering diverse aging factors”, Frontiers in Energy Research, vol. 10, Jul. 2022, doi: https://doi.org/10.3389/fenrg.2022.930093

S. A. El-Bataway and W. G. Morsi, “Distribution transformer's loss of life considering residential prosumers owning solar shingles, high-power fast chargers and second-generation battery energy storage”, IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 15, no. 3, pp. 1287–1297, Mar. 2019, doi: https://doi.org/10.1109/tii.2018.2845416

I. Diahovchenko et al., “Mitigation of transformers’ loss of life in power distribution networks with high penetration of electric vehicles”, Results in Engineering, Aug. 2022, Art. no. 100592, doi: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100592

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Модель оцінювання старіння розподільних трансформаторів за допомогою нечіткої логіки

Ключові слова

Як цитувати

Завантажити посилання

Анотація

Посилання