АНАЛИЗ  ПРЕИМУЩЕСТВ  ВНЕДРЕНИЯ  «УМНЫХ»  ТЕХНОЛОГИЙ  (SMART   GRID)  В  РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ  СЕТИ  10(6)/0,4  КВ

Токарчук  Анастасия  Игоревна

студент  4  курса,  фак.  Авионики,  энергетики  и  инфокоммуникаций,  УГАТУ,  РФ,  г.  Уфа

E -mail:  89173623401@yandex.ru

В  настоящее  время  до  80  %  аварийных  отключений  потребителей  происходит  из-за  отказов  в  сетях  10(6)  кВ. 

Около  45  %  основных  фондов  сетей  находятся  в  эксплуатации  более  установленных  нормативных  сроков,  а  степень  их  износа  —  зачастую  в  критической  зоне. 

Очевидно,  что  совершенствование  функционирования  электроэнергетики,  повышение  качества  и  надежности  электроснабжения  потребителей  в  современных  условиях  возможно  лишь  при  условии  инновационного  развития  отрасли  на  основе  достижений  фундаментальной  науки,  создания  и  внедрения  новых  эффективных,  более  надежных  и  долговечных  материалов,  оборудования  и  технологий,  глубокого  и  всестороннего  диагностирования,  аудита  и  мониторинга  состояния  оборудования,  энергообъектов,  систем  управления  [3].

Необходимо  не  просто  модернизировать  сеть,  а  автоматизировать  и  ин­теллектуализировать  ее.

В  настоящее  время  в  мире,  и  в  России  в  частности,  исследуются  и  формируются  новые  концептуальные  положения  развития  электроэнергетики,  соответствующие  новым  целям  и  тенденциям  функционирования  с  использованием  современных  методов  и  средств  управления,  оборудования  и  технологий  производства,  преобразования,  транспортировки,  распределения  и  применения  электрической  энергии.

Новая  концепция  управления,  получившая  за  рубежом  название  «умной»  (Smart  Grids),  а  в  России,  как  более  соответствующая  сути,  —  «интеллектуальной»  системы,  является  логическим  следствием  эволюционного  технологического  развития  в  формирующемся  информационном  и  предполагаемом  в  будущем  универсальном  типе  общественного  производства.[3]

Концепция  «Smart  Grid»  предусматривает  следующие  основные  задачи: 

·     обеспечение  и  повышение  надежности  распределительной  сети; 

·     автоматическое  управление  элементами  сети  по  адаптивным  алгоритмам; 

·     управление  режимами  сети  и  локализация  повреждений  [1].

Интеллектуальная  сеть  или  Smart  Grid  —  это  новая  философия,  воплощенная  в  комплексе  организационно-технических  мероприятий,  основанных  на  информационных  технологиях  и  современных  аппаратных  средствах,  позволяющих  достигать  целевых  показателей  деятельности  энергокомпании,  не  проводя  глобальной  реновации  основных  фондов:

·     надежность  электроснабжения  потребителей;

·     качество  электрической  энергии;

·     потери  электрической  энергии;

·     эксплуатационные  затраты.

Сегодня  принято  выделять  три  ключевых  подсистемы  Smart  Grid:

1.  автоматизированные  системы  управления  активами  и  режимами  сетевой  компании  (DMS)→  выбор  оптимальных  стратегий  развития  на  основании  объективных  данных;

2.  автоматизированные  системы  управления  аварийными  режимами  работы  сетей  (DA)  →  минимизация  последствий  повреждений  в  сети;

3.  автоматизированные  системы  управления  энергопотреблением  (AMS)  →  оптимизация  режимов  энергопотребления  и  минимизация  потерь  электрической  энергии.[2]

В  России  идея  Smart  Grid  в  настоящее  время  выступает  в  качестве  концепции  интеллектуальной  активно-адаптивной  сети,  которую  можно  описать  следующими  признаками:

·     насыщенность  сети  активными  элементами,  позволяющими  изменять  топологические  параметры  сети;

·     большое  количество  датчиков,  измеряющих  текущие  режимные  параметры  для  оценки  состояния  сети  в  различных  режимах  работы  энергосистемы;

·     система  сбора  и  обработки  данных  (программно-аппаратные  комплексы),  а  также  средства  управления  активными  элементами  сети  и  электроустановками  потребителей;

·     наличие  необходимых  исполнительных  органов  и  механизмов,  позволяющих  в  режиме  реального  времени  изменять  топологические  параметры  сети,  а  также  взаимодействовать  со  смежными  энергетическими  объектами;

·     средства  автоматической  оценки  текущей  ситуации  и  построения  прогнозов  работы  сети;

·     высокое  быстродействие  управляющей  системы  и  информационного  обмена  [4].

Многократно  реконструируемые  существующие  городские  радиальные  распределительные  сети  имеют  большое  количество  резервных  связей  между  распределительными  пунктами  6—10  кВ  (резервных  перемычек),  которые  в  нормальном  режиме  отключены.  При  авариях  перемычки  часто  не  справляются  с  обеспечением  послеаварийного  режима.  В  итоге  низкая  надежность  сети.

Поиск  разнообразных  схемных  решений  направлен  на  создание  схем  позволяющих  автоматизировать  процесс  управления  ими.

При  построении  схем  используется  большое  многообразие  конфигураций  электрических  сетей.  Условно  их  можно  разделить  на  радиальные  и  замкнутые. 

Схемы  реальных  распределительных  сетей  достаточно  сложны  и  представляют  собой  комбинации  типовых  схем  с  большим  числом  ответвлений.  Сложность  структур  распределительных  сетей  объясняется  их  историческим  развитием,  а  также  сооружением  в  последние  годы  значительного  числа  новых  промышленных  и  социальных  объектов,  что  не  всегда  согласовывалось  с  требованиями  технико-экономической  целесообразности.

Для  примера  выбрана  упрощенная  городская  сеть,  с  двумя  центрами  питания  РП-1  и  РП-2.  В  нормальном  режиме  центры  питания  не  связаны  друг  с  другом.  В  таком  виде  сеть  представляет  с  собой  две  двойные  радиальные  сети.

Рассмотрим  как  внедрение  автоматизированных  систем  управления  и  систем  сбора  и  обработки  данных  способствуют  быстрому  поиску  поврежденного  участка  и  минимизируют  длительность  отключения  у  потребителей  электроэнергии.

Рисунок  1.  Упрощенная  схема  распределительной  сети  10  (6)  кв.

Рисунок  2.  Схема  трансформаторной  подстанции  10  (6)  кв.

Особенностью  распределительных  сетей  являются  недостаточная  автоматизация  послеаварийных  переключений.  Они  выполняются,  в  основном,  вручную  действиями  оперативно-выездной  бригады  (ОВБ).  Поэтому,  длительность  отключения  линии  и  перерыва  в  электроснабжении  потребителей  определяется  длиной  и  конфигурацией  линии,  местами  установки  коммутационных  аппаратов,  местными  условиями  оперативного  обслуживания  (состоянием  дорог,  наличием  естественных  преград,  пробок  и  т.  п.),  последовательностью  выполняемых  ОВБ  операций.

Так  для  реализации  интелектуальной  сети  в  трансформаторых  подстанций  (ТП)  вместо  маслянных  выключателей  и  выключателей  нагрузок  (ВН)  с  механическими  приводами  возможно  установка  вакуумных  или  выключателей  нагрузок  с  подержкой  управления  по  телемеханики.  Питание  каждой  ТП  должно  осуществляется  от  двух  разных  источников  питания,  от  разных  секций  шин  РП.  Для  распределительного  устройства  0,4  кВ  целесообразно  лишь  реализация  АВР-0,4  кВ. 

При  повреждении  какой-либо  линии,  например  участка  между  РП-1/1  сек.  и  ТП-1/1  сек.  релейная  защита  и  противоаварийная  автоматика  отключает  поврежденный  участок.  В  ТП-1  и  в  ТП-2  отработает  АВР-0,4  кВ.  При  этом  на  диспетчерском  пункте  появляется  сообщение  об  отключенном  коммутационном  оборудовании  10  кВ  в  РП-1  и  в  ТП-1.  Большое  количество  датчиков,  измеряющих  и  передающих  текущие  режимные  параметры  в  диспетчерский  пункт  позволяют  определить  характер  аварийного  отключения  и  определить  коннкретный  участок  повреждения.  Если  необходимо,  то  можно  подать  напряжение  на  шины  10  кВ  включением  коммутационного  оборудования  между  ТП-2/1  сек.  и  ТП-3/1  сек.  ОВБ  остается  выехать  в  ТП  и  проверить  работу  АВР-0,4  кВ  и  испытать  кабельную  линию  на  повреждение  и  вывести  поврежденный  участок  в  ремонт.

Smart  Grid  —  это  новый  импульс  к  развитию  современной  энергетики,  который,  с  одной  стороны,  открывает  перед  энергетиками  новые  возможности  автоматизации  и  оптимизации  процесса  принятия  решений  в  условиях  постоянной  неопределенности  [2].

Преимущества  использования  сетей  Smart  Grid:

·     увеличение  надежности  энергосистемы;

·     сокращение  времени  устранения  аварийных  ситуаций;

·     увеличение  стабильности  и  качества  подачи  электричества,  за  счет  наличия  систем  сбора  и  обработки  данных;

·     увеличение  гибкости  подачи  питания,  за  счет  создания  новой  архитектуры  распределительной  сети;

·     постоянный  мониторинг  и  контроль  за  электрическими  режимами;

·     уменьшение  потерь  путем  выбора  оптимальной  конфигурации  сети.

Внедрение  «умных  сетей»  в  распределительные  сети  требует  больших  капиталовложений  по  модернизация  и  расширение  существующих  комплексов  телемеханики,  замене  коммутационного  оборудования,  а  также  установка  измерительных  трансформаторов  тока  и  напряжения  для  передачи  измерений  режимных  параметров  сети.  С  другой  стороны  высокий  износ  основного  оборудования  распределительных  электрических  сетей  напряжением  6—10  кВ  на  сегодняшний  день,  является  одним  из  главных  вопросов,  который  приходится  решать  организациям,  эксплуатирующим  эти  сети.  Существующие  объемы  и  темпы  проведения  капитальных  ремонтов,  технического  перевооружения  и  реконструкции  распределительных  сетей,  позволяют  только  остановить  наращивание  темпов  износа  объектов  электросетевого  комплекса.  Техническое  состояние  сетей  и  желание  сократить  затраты  на  их  техническое  обслуживание  приводят  к  снижению  надежности  электроснабжения.

Список  литературы:

1.Воротницкий  В.В.  Smart  Grid:  умнеть  или  не  умнеть  —  вот  в  чем  вопрос!.//В  МИРЕ  TEL  №  1(10)  2010.

2.Ковалев  Г.Ф.  Электроэнергетики  России.//Свободная  мысль  №  1(4)  2015.

3.Ледин  C.С.  Интеллектуальные  сети  Smart  Grid  —  будущее  российской  энергетики.//Автоматизация  и  IT  в  энергетике  —  №  11  (16)  —  2010.  —  С.  4—8.

4.Лоскутов  А.Б.  Городские  распределительные  сети  10—20  кВ  с  гексогональной  конфигурацией.//  Электротехника  и  электроэнергетика  —  №  5(102)  —  2013.  —  С.  309—315.