CC BY
16
УДК 621.31
Малицына А.И. студент магистратуры 2 курса электроэнергетический факультет Волгоградский государственный аграрный университет
Россия, г. Волгоград
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ - ВАЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И КОМПЛЕКСНОГО РАЗВИТИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 10
КВ
Аннотация: Статья посвящена интеллектуальным системам электроснабжения с автоматизацией аварийных режимов с реализацией базовой технологии (подсистемы) Smart Grid, нацеленной на повышение надежности электроснабжения существующих потребителей и комплексного развития распределительных электрических сетей 10 кВ.
Ключевые слова: электрическая распределительная сеть 10 кВ, интеллектуальные системы электроснабжения, умные сети (Smart Grid), цифровизация, автоматизация, реклоузер.
Malitsina A.I. student 2 year master student electroenegetic department Volgograd state agrarian University Russian Federation, Volgograd SMART GRID - AN IMPORTANT ELEMENT OF IMPROVING THE RELIABILITY OF SUPPLY AND THE INTEGRATED DEVELOPMENT OF THE DISTRIBUTION GRIDS OF 10 KV
Abstract: The article is devoted to intelligent power supply systems with automation of emergency modes with the implementation of the basic technology (subsystem) Smart Grid, aimed at improving the reliability of power supply to existing consumers and the integrated development of 10 kV distribution networks.
Key words: electrical distribution network of 10 kV, intelligent power supply systems, smart grid, digitalization, automation, recloser.
Единая энергетическая система России (ЕЭС России) представляет собой комплекс электростанций и электрических сетей, объединенных общим режимом и единым централизованным диспетчерским управлением, в которой электроэнергия вырабатывается на электростанциях, а затем с помощью электрических сетей различного напряжения передается потребителям.
В последнее время энергосистема России характеризуется большой степенью физического износа, высокими (более 20 %) потерями и пониженным уровнем надежности, так как последние годы она практически
не развивалась. В случае нарушения баланса в энергосистеме происходит изменение частоты электрического тока, а при значительных колебаниях частоты сеть может стать неустойчивой, что может являться причиной аварий.
Наибольшее количество аварий происходит в распределительных сетях напряжением 0,4-10 кВ. По этой причине в настоящее время остро стоит вопрос о повышении надежности, модернизации существующих электрических сетей и создании цифровой интеллектуальной сети нового поколения, основанной на современных инновационных разработках отечественной и мировой науки и техники.
Обычно под развитием энергосистемы понимается ввод новых дополнительных электростанций и увеличение мощностей, а развитие и модернизация линий электропередачи и подстанций рассматривается во вторую очередь. В настоящее время российскими энергетиками предлагается вариант модернизации электрических сетей за счет повышения коэффициентов использования установленной мощности и полезного действия и реконструкция сетевого хозяйства для «открытия» запертых по мощности подстанций, оптимизация перетоков мощности и снижение потерь в сетях, что позволяет получить больший эффект при меньших затратах на модернизацию и реконструкцию. В то же время во многих странах мира, в том числе и в России, ведутся работы по созданию инновационных интеллектуальных электрических сетей 6-10 кВ (Smart Grid, «умных», в России - активно-адаптивных сетей).
Интеллектуальные «умные» сети - это комплекс технических средств, которые в автоматическом режиме позволяют выявить наиболее слабые и аварийно-опасные участки сети, а затем изменяют характеристики и схему сети с целью снижения потерь и предотвращения аварийных ситуаций. Интеллектуальная сеть для повышения эффективности передачи и распределения энергии должна быть самоконтролирующейся и автоматически балансирующей энергосистемой, обладать возможностями самодиагностики и самовосстановления и включать в свой состав передовые инновационные коммуникационные и управляющие технологии. Основой интеллектуальных сетей являются управляющие цифровые системы, которые осуществляют контроль, управление и решение задач искусственного интеллекта. Более эффективный и точный контроль над потреблением энергоресурсов позволяет осуществлять компьютеризация систем потребления. Такая технически сложная система позволяет успешно решать задачу системной оптимизации и повышает уровень «интеллекта» с помощью современной информационной техники.
Создание в составе энергетической системы России инновационных интеллектуальных сетей позволит существенно повысить системную надежность всего электросетевого комплекса, снизить потери электроэнергии при передаче электроэнергии, уменьшить негативное влияния энергообъектов на экологию, снизить капиталовложения в строительство новых и
реконструкцию существующих объектов, а также успешно регулировать перетоки мощности.
Для реализации концепции интеллектуальной сети в масштабах всей ЕЭС России на новый уровень будут вынуждены выйти отраслевая наука, электротехническая промышленность и строительный комплекс России, потребуется совсем новые технологии и массовый выпуск современных инновационных высокотехнологичных материалов и оборудования. При создании «умной» сети должны использоваться также новые системы диагностики, высокоскоростные информационные системы передачи информации, разные типы каналов передачи и передающего оборудования и современные средства управления. Интеллектуальная сеть требует разработки и внедрения целого комплекса инновационного оборудования и технологий: управляемых устройств продольной компенсации, позволяющих повысить пропускную способность линий электропередачи, высоковольтных устройств быстрого регулирования напряжения, накопителей электрической энергии на базе мощных аккумуляторных устройств и других высокотехнологичных современных устройств.
В связи развитием систем телекоммуникации и цифровых систем обработки информации некоторые существующие в настоящее время проблемы энергетики могут быть решены на принципиально другом уровне. Например, проблемы регистрации аварийных режимов и передачи информации и координатах места, и видах аварии не с помощью визуального осмотра всей линии электропередачи с целью определения причины аварийного отключения и поиска места повреждения, а посредством современного инновационного оборудования.
В настоящее время разработке и созданию «умных сетей» препятствует отсутствие комплексного понимания всех аспектов будущей интеллектуальной системы и наличие технических и финансовых ограничений.
В качестве положительного момента можно отметить то, что в России определены основные задачи, которые ставятся перед интеллектуальной сетью - это улучшение надежности и безопасности систем, повышение эффективности и функциональности всех элементов системы, снижение общего влияния энергетики на экологию. Однако несмотря на то, что эффект от внедрения в России интеллектуальных сетей позволит почти на четверть уменьшить удельные капитальные вложения в их развитие в России для реализации этого проекта пока вкладывается недостаточно инвестиций.
Автоматизация электрических сетей 6-10 кВ путем внедрения умных сетей (Smart Grid) Политикой инновационного развития, энергосбережения и повышения энергетической эффективности ПАО «Россети», разработанной в соответствии со Стратегией развития электросетевого комплекса Российской Федерации, определена как одно из важнейших направлений развития.
Базовыми принципами данной политики являются обеспечение требуемой надёжности, повышение эффективности деятельности
электросетевого комплекса ПАО «Россети» и обеспечение экологической и информационной безопасности сетей и безопасности персонала.
Политикой определена основная цель инновационного развития — это переход к электрической сети нового технологического уровня с качественно новыми характеристиками надёжности, управляемости, эффективности, доступности и клиентоориентированности. Реализация политики направлена на достижение заданных целевых показателей эффективности: снижение уровня потерь электроэнергии, экономия энергетических ресурсов, повышение производительности труда, а также постепенное увеличение доли закупок российских инновационных товаров, работ и услуг, включая научно-исследовательские работы.
Достижение поставленных политикой целей предусматривается с помощью решения следующих задач:
• определение приоритетных проектов и обеспечение рационального обоснованного выбора инновационных решений, разрабатываемых и внедряемых в интересах электросетевого комплекса;
• разработка и внедрение передовых современных инновационных технологий;
• создание необходимых условий для реализации современных инновационных проектов;
• исключение «ручного» управления электрическими сетями, их автоматизация и переход к необслуживаемым активам;
• распространение существующих и проверенных в эксплуатации инновационных решений и практик;
• распространение передовых инновационных решений на весь российский электросетевой комплекс;
• разработка эффективной системы управления инновационным развитием и создание нормативно-правовой базы;
• обеспечение взаимовыгодного сотрудничества с пользователями электрической сети;
• обеспечение необходимых условий для успешного развития систем подготовки персонала с применением всех современных научных достижений в этой области.
В рамках реализации вышеназванных целей и задач, с учётом комплексного видения развития и существующих проблем электросетевого комплекса также определены приоритетные направления инновационного развития ПАО «Россети», которые имеют большее значение для проведения модернизации электросетевого комплекса и создания технологической базы для интеллектуальной электрической сети нового поколения.
Основными приоритетными направлениями инновационной деятельности ПАО «Россети» являются:
• участие в создании новых современных технологий, инновационных видов материалов и оборудования, необходимых для успешного решения главной задачи электросетевого комплекса, обеспечения электроэнергией
потребителей;
• создание необслуживаемых активов и минимизация человеческого фактора с проведением полной автоматизации подстанций, применением необслуживаемого оборудования в электрических сетях;
• цифровизация процессов управления релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗ и ПА), автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП), учёта электроэнергии и связи, переход к цифровым районам электрических сетей и подстанциям;
• выбор оптимальной топологии электрической сети, интеллектуализация ее элементов, внедрение децентрализованных систем управления между элементами и системами электрических сетей, интеграция виртуальных электростанций;
• повышение активности и адаптивности электрических сетей с развитием повышения устойчивости к возмущениям в сети и автоматического восстановления нормального режима работы;
• внедрение системной инженерии бизнес-процессов с проектированием новых с точки зрения комплексной эффективности - это эффективное управление производственными активами, совершенствование системы менеджмента, создание клиентских сервисов;
• внедрение инновационности в систему управления персоналом с внедрение актуальных для современных условий технологий управления человеческими ресурсами и беспрерывным обучением персонала.
Концепция интеллектуальной системы Smart Grid для распределительных электрических сетей 6-10 кВ состоит в следующем:
- автоматизация центров питания;
- автоматизация воздушных линий электропередачи;
- повышение наблюдаемости в распределительных электрических
сетях.
Основными преимуществами внедрения Smart Grid для распределительных электрических сетей является:
- значительное повышение надежности электроснабжения потребителей при минимальных капитальных затратах;
- обеспечение возможности двукратного автоматического повторного включения (АПВ), которое позволит сократить количество устойчивых повреждений в распределительных электрических сетях на 20% по сравнению с однократным АПВ;
- обеспечение возможности установки минимальных отстроек по времени между устройствами релейной защиты и автоматики, что позволит сократить время протекания аварийного тока;
- создание возможности управления из единого комплекса обеспечения работы систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объектах распределительного электросетевого комплекса (SCADA) на уровне районов электрических сетей, что позволит значительно сократить время реагирования на аварийное событие и сократить эксплуатационные
затраты;
- обеспечение сокращения издержек на обслуживание из-за снижения объема требований к обслуживанию электротехнического оборудования;
- возможность оперативного монтажа реклоузеров, что позволит выполнить ввод в эксплуатацию реклоузеров за одну рабочую смену при минимальном расходе техники и материалов и минимальном перерыве электроснабжения потребителей электроэнергии;
- внедрение технологии реализации проекта Plug and Play, позволяющей сократить сроки и повысить качество проектирования и поставки, монтажа и проведения пуско-наладочных работ электротехнического оборудования.
Использованные источники:
1. Концепция ПАО «Российские сети» цифровизации сетей на 2018-2030 г.г. Москва. - 2018.
2. Журнал «Электроэнергия. Передача и распределение», № 1 (8), май 2018.
3. Конев А. ТЭК России в 21 веке: Интеллектуальные электрические сети [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ieport.ru/26891 -tyek-rossii-v-21 -veke-konferenciya.html.
4. Кудашкин Ю.В., Ахмедов Ф.Н. Энергоэффективность, энергосбережение и интеллектуальные сети // Российское предпринимательство. -- 2012. -- №2 18 (240).
5. Веселов Ф.В. Интеллектуальные электрические сети [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ruscable.3dn.ru.
6. Слободин Н. Оставлять отрасль в том состоянии, как сейчас, нельзя [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ieport.ru/34669-ostavlyat-otrasl-v-tom-sostoyanii-kak-sejchas.html.
7. Шилин А. Н., Шилин А. А. Интеллектуальные электрические сети: проблемы и решения / Волгоградский государственный технический университет. // Энергетика. - 2011- №3- т.8
