CC BY
1915. Сайт Агентства £вропейського Союзу з ме-режево! i шформацшно! безпеки [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.emsa.europa.eu/topics/mtioml-cyber-secш^ty-strategies/ncss-map7Estonia_Cyber_security_Strategy.pdf
16. Сайт Агентства £вропейського Союзу з ме-режево! i шформацшно! безпеки [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.enisa.europa.eu/topics/mtioml-cyber-security-strategies/ncss-map/NCSS_ESen.pdf
17. Сайт Нацiонального центру шформацшно! безпеки [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.qcert.org/sites/default/files/public/docume nts/GER-PL-
National%20Plan%20For%20Information%20Infrastr ucture%20Protection-Eng-2005.pdf
18. Сайт Агентства £вропейського Союзу з ме-режево! i iнформацiйноi безпеки [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https ://www.enisa. europa. eu/topics/national-cyber-security-strategies/ncss-map/Germancybersecuritystrategy20111 .pdf
19. Сайт Агентства £вропейського Союзу з ме-режево! i iнформацiйноi' безпеки [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.enisa.europa.eu/topics/national-cyber-security-strategies/ncss-map/France_Cyber_Security_Strategy.pdf
КОМПЛЕКСНИИ АНАЛ1З РОЗВИТКУ УКРА1НСЬКИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖ В1ДПОВ1ДНО
КОНЦЕПЦЙ SMART GRID
Черкашина В.В.
Нацюнальний технгчний унгверситет "Харювський полгтехтчний тститут ", доцент
Баклицький В.М.
1нженер- проектувальник ТОВ «Cxid- Електросервк»
Украша
COMPREHENSIVE ANALYSIS OF THE DEVELOPMENT OF UKRAINIAN ELECTRICAL NETWORKS ACCORDING TO THE SMART GRID CONCEPT
Cherkashyna V.,
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute ", docent
Baklytskiy V.
Design engineer Ltd. «Shid- Eelerctroservis»
Ukraine
АНОТАЦ1Я
Показано, що розвиток Украшських електричних мереж вщповвдно концепцй Smart Grid потребуе комплексного тдходу до формування стратеги iнтелектуалiзацii мереж. Запропоновано, в рамках дано! стратеги, розширення функцш системи АСКОЕ в зв'язку 3Í збшьшенням джерел розосередженого генеру-вання; вдосконалення системи SCADA, як одного Í3 варiантiв методу комунiкацii на рiзних рiвнях поста-чальникiв та споживачiв електрично! енергй; спiльне використання систем WAMS i модершзовано! системи SCADA, як вдосконаленого iнструменту шдтримки прийняття рiшень щодо надiйностi електрично! мережi та максималiзацii ii пропускно! здатностi; одночасне пiдвищення iнформативностi розпод^, пе-редачi та споживання електрично1' енергй' i перегляду концепцй' формування електрично1' мережi щодо силового обладнання; видiлення розподiльчих мереж 6 - 10 кВ в окремий блок диспетчерського керування та збору даних для оптишзацд роботи оперативно - диспетчерського персоналу та пвдвищення надшносп електропостачання.
ABSTRACT
The article shows that the development of Ukrainian electrical networks in accordance with the concept of Smart Grid requires a comprehensive approach to the formation of strategy for network intellectualization. It is proposed, within the framework of this strategy, to expand the functions of the ASCAPC system by increasing the variety of low-power generation sources; improvement of the SCADA system as one of the variants of the method of communication at different levels of electricity suppliers and consumers; joint use of WAMS systems and the modernized SCADA system as an improved tool to support decision-making on the reliability of the electrical network and maximize its throughput; simultaneous increase of informativeness of distribution, transmission and consumption of electric energy and revision of the concept of formation of an electric network concerning the power equipment; allocation of 6 - 10 kV distribution networks in a separate block of dispatch control and data collection for optimization of work of operative - dispatching personnel and increase of reliability of power supply.
Ключовi слова: електрична мережа, iнтелектуалiзацiя, концепцй Smart Grid, Украша, управлшня, ци-фровiзацiя.
Keywords: electric network, intellectualization, Smart Grid concepts, Ukraine, management, digitalization.
Постановка проблеми. Hapa3i Укра!нська електроенергетика розвиваеться згiдно настанов £вропейського Союзу (£С) для можливостi забез-печення спiвробiтництва та штеграцп ринку електрично! енерги на европейському та загальнодержа-вному рiвнях. Для досягнення засад, як1 регламен-туються £вропейською енергетичною пол1тикою та викладенш в нинiшнiй нормативнiй базi, необхвдно покращення iнформативностi передачi електрично! енерги [2, с.43; 6].
Iнформатизацiя - це шлях до штелектуально-сп та взаемозв'язку м1ж рiзними системами. Даш ввд пiдключених датчиков мереж1 та з багатьох ш-ших джерел стають основним ресурсом для автома-тизованого, успiшного та випдного управлiння мережею. Покращення шформатизаци шляхом засто-сування цифрових технологш е основною течiею, яка вже порушила медiа-iндустрiю, роздрiбну тор-пвлю, туристичне розмiщення та транспортний сектор. Ця тенденцiя також впливае на енергетичний сектор. Вiдповiдно до тенденци li розвитку вона може змшити саму природу управлiння мережею та активно реагувати на виклики та можливостi все бiльш розподшених та декарбонiзованих мереже-вих ресурав, що дозволить сформувати цифрову мережу.
Цифрова мережа з штелектуальними пвдстан-щями та датчиками, розташованими у критичних точках, яка забезпечуе бiльш ефективне управлшня мережею. Це ввдкривае шлях для прогнозного об-слуговування та використання активiв для конкретно! ситуаци, що, зрештою, змiцнить можливосп са-моввдновлення. Розумний дизайн платформ i бiз-нес-моделей, що базуються на даних, може дозволити комунальним службам створювати новi потоки доходу, навггь з активiв, якими вони не во-лодiють [1, с.7].
Одними iз вирiшальних завдань як1 впливають на необхiднiсть покращення iнформативностi електрично! мереж! являеться: необхвдшсть змши стру-ктури генерацi!, поява розосереджених джерел ввд-носно мало! потужностц необхiднiсть мониторинг попиту споживано! потужносл та !! пропозици на перспективу та близько до реального часу, необхвдшсть управлшня складом i потужшстю шдключе-них електроустановок, спираючись на данш розум-них систем обл1ку; покращення р!вня д!агностики електрично! мереж! та и елеменпв з урахуванням впливу на навколишне середовище; попередження аварiйних ситуацiй, самодiагностика, необхвдшсть розробки самоввдновлюваних систем.
Реалiзацiя вище перелiчених завдань являеться актуальною для електроенергетики Укра!ни. Для вирiшення яко! необхiдне забезпечення новгтньо! технологiчно! бази поеднано! в одну систему.
Анатз публiкацiй. За основу початкового анал1зу шляху розвитку iнформатизацi! Укра!нсько! електроенергетики можна взяти засади викладенi в £вропейськш концепцi! Smart Grid та вимоги правил доступу до мереж1 для транскордонного обм!ну електрично! енерги згвдно регламенту £С №714/2009:
До основних термшв, як1 трактуе £вропейська концепщя Smart Grid можна ввднести: гнучк1сть: за-доволення вимог споживачiв i здатнiсть реагувати на змши та проблеми в майбутньому; доступшсть: можливють пiдключення для вах учасник1в до мереж. Зокрема, «штелектуальна» мережа повинна бути доступною для джерел поновлювано! енергi! та для ефективних i надiйних локальних джерел ге-нерацi! з нульовим або низьким рiвнем викид!в ву-глецю; надiйнiсть: мережа повинна бути надшною i забезпечувати високу яюсть постачання електрое-нергi!; економiчнiсть: оптимальний результат дося-гаеться за рахунок iнновацiй, ефективного регулю-вання i управлiння розподшом електроенергi! та единих умов конкуренцп. [2, с. 45]
Державш структури в кра!нах £С розглядають концепцш Smart Grid як вдеологш нацiональних програм розвитку електроенергетики, енергетичш компанi! - як базу для забезпечення стшко! шнова-цшно! модернiзацi! свое! д!яльносп, компани-виро-бники обладнання та технологiй - як основу опти-мiзацi! бiзнесу [1, с.7].
Основними положеннями регламенту вимог правил доступу до европейсько! електрично! ме-реж1 можна вважати те що оператори системи пере-дачi несуть вiдповiдальнiсть за пвдтримання, збере-ження i вiдновлення безпеки взаемопов'язаних система з високим рiвнем надiйностi i якосп, що в даному контекстi е суттю в полегшеннi транскор-донно! торпвл!, та те що генеруючи модул! повинш вiдповiдати техшчним можливостям з ствставлен-ням до безпеки системи. На основ! цього Укра!нсь-кий оператор системи передач! електрично! енерги повинен пройти сертифшацш щодо ввдповвдностям вимог та забезпечення ввдповвдного р!вня розпо-д!лу, передач! та споживання електрично! енерги, який ор!ентований на прозорють, енергоефектив-шсть та надшшсть електричних мереж.
Мета статть Виконати дослвдження шлях!в розвитку Укра!нських електричних мереж ввдпо-ввдно концепци Smart Grid для пвдвищення шфор-мативност! розпод!лу, передач! та споживання електрично! енерги.
Матерiали дослiдження.
Анатз та доцiльнiсть впровадження в Ук-раТнсьш електричнi мережi сучасних шформа-ц1йпи\ технологiй. З нишшшх систем оцшки стану електрично! мереж1, яш реал1зоваш на даний час та потребують вдосконалення ввдповвдно концепци Smart Grid являються системи АСКОЕ та SCADA
Напрям розвитку системи АСКОЕ ор!енту-еться на керування попитом та технолог!! прогнозу-вання для покращення стимулювання активно! уча-CTi споживача шляхом тарифоутворень. Це стосу-еться не пльки промисловосп, а й побутових споживач!в. Ввдмша субсидшвання та стимул до змши енергоспоживання, застосування заход!в щодо енергоефективносл або генеращя в мережу, в залежност! ввд змши цши на електроенерпю е одними з основних способ!в регулювання стану електрично! мереж1 «активним» споживачем. Для впро-
вадження такого регулювання необхвдно викону-вати своечасне сигналювання споживач!в та висо-кий р1вень оперативносп при прийнятп ршень щодо тарифоутворень, яш будуть базуватися на анал1зов1 стану мережа Основним обладнанням, яке перетворюе звичайного споживача в активного е джерела розосереджено! генераци, системи керу-вання навантаженням споживача, акумуляторш ба-таре!. Використання джерел розподшено! генераци та системи керування навантаженням споживача в залежносп в1д попиту на електроенерпю е основним способом отримання економ1чного ефекту для споживача та автоматичним коригуванням системи електропостачання, також такий симбюз стимулюе використання засоб1в накопичення електрично! енерги. [3, с.7; 5, с.20].
Наступним кроком щодо розвитку мереж з ак-тивними споживачами можуть бути мереж1 видь леш в о крем! сегменти, яш можуть працювати ввдо-кремлено ввд загально! мереж1 або разом з нею, по-еднуючи в соб1 р!зш розподшеш засоби генераци, та оснащен власною системою регулювання та автоматикою (micro Grid) [5, с.17].
В рамках впровадження политики диспетчери-заци транскордонних потошв щодо шдвищення ш-телектуал!заци Укра!нських електричних мереж плануеться покращення наявно! систему збору та анал1зу даних Scada на верхньому та шдстанцш-ному р1внях [2, с.45].
До кнуючо! системи Scada будуть додаш системи управлшня енергоспоживанням, автоматичного регулюванням частоти та потужност!, анал1зу надшносп роботи енергосистеми, диспетчерського стимулятора, управлшня заявками на вивщ в ремонт енергетичного обладнання. Окр1м цього SCADA може бути одним !з вар1анпв методу кому-шкаци на р1зних р1внях постачальник1в та спожива-ч1в електрично! енерги.
Адаптивний характер мереж1 е одною !з осно-вних цшей мереж майбутнього задля якого необ-х1дне впровадження новггшх шформативних техно-логш. В першу чергу мехашзм адаптаци покладе-ний в основу технолог!!' гнучких лшш електропередач та направлений на оцшку спожи-вання реактивно! потужност! i включення в мережу компенсац!йних пристро!в. Гнучк1 системи переда-вання змшного струму допомагають зменшити втрати електрично! енерги п!д час !! передач! на значш в!дстан! та дають змогу керувати електрич-ними мережами в режим! близькому до реального часу, змшюючи перетоки потужност!.
На сьогодш Укра!на вже мае досввд у застосу-ванн! керованих мереж на основ! системи FACTS в ряд! перетишв системного оператора. Дана система, в першу чергу, базуеться на принципах по-вздовжньо! та поперечно! компенсаци реактивно! потужност! з тиристорним управлшням, та вико-нана на баз! м!кропроцесорних пристро!в що дозво-ляе оперативно керувати перемиканнями та здшс-нювати мониторинг в реальному час!. Для масштабного залучення дано! системи потребуеться побудова динам!чно! модел! ОЕС Укра!ни та дета-льний анал!з впливу компенсацшних пристро!в. В
розподiльчих мережах здеб№шого використову-ються контакторт конденсаторт установки для регулювання перетошв реактивно! потужностi до ро-зосереджених споживaчiв мало! потужностi [2., с.47; 4 с.229].
Серед залучуваних пристро!в aнaлiзу мереж! як! виводять шформативнють Укра!нських електричних мереж на новий рiвень можна вважати систему WAMS, яка проводить вимiри фазових векто-рiв мереж!
В рамках шформатизаци мереж! для покра-щення aнaлiзу перехiдних процесiв та бшьш чiткого представлення щодо стшкосп електрично! мереж! реестратори перехвдних процеав плануеться вста-новити на вах блоках АЕС, ТЕС, ГАЕС, на вах !с-нуючих та потенцшних ВЕС (вiд 10 МВт) та СЕС (в!д 5 МВт). Принциповою перевагою застосування дано! системи являеться значне число вимiрювaнь за одиницю часу [2., с48.].
Використання системи WAMS в комплекс з модершзованою системою SCADA можливо сфор-мувати вдосконалений iнструмент пiдтримки прий-няття рiшень щодо нaдiйностi мереж! та максималь заци !! пропускно! здатносп за умов зменшення втрат електрично! енерги. Застосування дано! системи покращить уявлення про динaмiчнi процеси в електричнiй мереж! для детального aнaлiзу застосування системи FACTS.
Дослвдження концемщТ формування Укра-Тнських електричних мереж в1дмов1дмо концем-цп Smart Grid щодо силового обладнання. На да-ний момент Украшсьш електричнi мереж! знахо-диться в деяшй мiрi в розбалансованому, перехвдному стaнi. Перех!д в!д енергоемних шлях!в отримання електрично! енергй' до бшьш еколопч-них та ввдновлюваних джерел, на раз^ приводить до випдшших умов iмпорту електрично! енергй' з су-сiднiх енергосистем, а н!ж купiвля електроенергi!' на внутрiшньому ринку. Дорожчання електрично! енергй на внутршньому ринку через змiну вироб-лювано! потужностi в секторi атомно! та теплово! енергетики в стaнi карантинно! кризи та на фонi га-рантовано! зaкупiвлi «зелено!» електрично! енерги створили привaбливi умови щодо iмпорту електрично! енергй'. Це не суперечить правилам ринку з од-ше! сторони, створюючи бiльше рiзномaнiття щодо цiново!' полiтки, проте суперечить шляху розвитку нaмiченого укра!нським керiвництвом у сферi ене-ргетики.
Покращення наявного рiвня iнформaтизaцi!' та виведення !! на новий рiвень повинен проводитися одночасно з переглядом концепцй' формування електрично! мереж щодо силового обладнання, яке пов'язане з економiчним занепадом 6!льшост! ви-робничих структур. Зменшення потреби в наванта-женш серед промислових пiдприемств та збшь-шення о6сяг!в споживання електроенергй' в сус-п!льному секторi викликали зм!ну розпод!лу зaвaнтaженостi силових трaнсформaторiв на шдста-нц!ях. В зв'язку з недостатшстю фiнaнсувaння, ке-р!вництво на р!вш обласних електричних мереж за-довольняються !снуючим парком трaнсформaторiв,
проводить замши трансформаторiв на окремих тд-станщях, спираючись на доцшьшсть застосування в залежностi вщ рiвня втрат короткого замикання та холостого ходу. Бтшють трансформаторiв ввдпра-цювали свiй ресурс та не ввдповщають заявленим характеристикам заводiв виробнишв щодо нормо-ваного рiвня втрат. Це говорить про необхвдшсть перегляду номенклатури потужностей силових тра-нсформаторiв, яка буде вiдповiдати Укра!нським реалiям [7].
В розподiльчих мережах необхвдно забезпе-чити необх1дний рiвень автоматизацп, саме повну автоматизацiю пiдстанцiй 110 i 35 кВ та створення пункпв секцiонування з телеуправлiнням та теле-вимiрюванням в розподiльчих мережах 6, 10 кВ. Мереж1 напругою 6, 10 кВ майже повшстю керу-ються ручним способом, який приводить до низько! швидкостi здшснення оперативних вiдключень, що неприпустимо для мереж! в якш зростае значна ш-льк1сть джерел розподшено! генерацп. Видiлення розподшьчих мереж 6, 10 кВ в окремий блок диспе-тчерського керування та збору даних дозволить майже миттево реагувати на коливання як1 виника-ють в мереж!, оцшити загальний стан мережi вико-нати оперативнi ввдключення за лiченi хвилини та дозволить вчасно локалiзовувати д!лянки мереж1 як! можуть викликати збурення в тому чи шшому режимi, не кажучи про ошгашзащю роботи оперативно - диспетчерського персоналу, скорочення затрат на обладнання, шдвищення надшносп елект-ропостачання.
З огляду на вищесказане, можна зробити ви-сновок що Укра!нська енергетика зробила перш! кроки в напрямку концепцш Smart Grid на шляху до створення штелектуальних мереж запроваджених шшими кранами, але для подальшого розвитку по-требуе формування чггко! концепцп та стратег!!, яка б якомога б!льше вщповвдала Укра!нським реа-л!ям, в тому числ! й щодо силового обладнання еле-ктричних мереж.
Висновок. Проведен! дослщження дозволили комплексно проанал!зувати й визначити основш шляхи розвитку Укра!нських електричних мереж вщповвдно концепцп' Smart Grid, а саме: розши-рення функцш системи АСКОЕ в зв'язку з! збшь-шенням джерел розосередженого генерування; вдо-сконалення системи SCADA, як одного !з вар!анпв методу комушкацп на р!зних р!внях постачальнишв та споживач!в електрично! енергп; використання системи WAMS в комплекс! з модершзованою системою SCADA, як вдосконаленого шструменту шд-тримки прийняття ршень щодо надшносп електрично! мереж! та максимал!зацп !! пропускно! здатно-стц шдвищення шформативносп розпод!лу,
передач! та споживання електрично! енергп повинно проводитися одночасно з переглядом концепцп формування електрично! мереж! щодо силового обладнання; видшення розпод!льчих мереж 6, 10 кВ в окремий блок диспетчерського керування та збору даних дозволить ошгашзувати роботу оперативно - диспетчерського персоналу та тдвищити надшносп електропостачання.
Таким чином, розвиток Укра!нських електрич-них мереж ввдповвдно концепцп Smart Grid потре-буе комплексного тдходу до формування стратег!! штелектуал1зацп мереж.
Лггература
1. European Smart Grids Technology Platform. Vision and Strategy for Europe's Electricity Networks of the Future. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2006. 44 р.
2. Оцшка стану та реал!заци концепцш розвитку «штелектуальних» електромереж у свгтовш практищ [Електронний ресурс]. - Режим доступу : https://ua.energy/wp-content/uploads/2018/01/3.-SmartGrid.pdf
3. 1нтелектуальш електричш мереж!:еле-менти та режими:За заг. ред.акад. НАН Укра!ни О.В. Кириленка/1нститут електродинам!ки НАН Укра!ни.-К. :1н-телектродинамши НАН Укра!ни, 2016.-400с.
4. Интеллектуальные электроэнергетические системы: элементы и режимы: Под общ. ред. акад. НАН Украины А.В. Кириленко / Институт электродинамики НАН Украины. - К.: Ин-т электродинамики НАН Украины, 2014. - 408 с.
5. Бша книга. Розподшеш енергетичш ре-сурси та технолог!!. Створення передумов для !х оптимального використання в Укра!ш. Автори до-слвдження: Андрш З!нченко, 1ван Бондарчук, Вш-тор Хоменко. Програма розвитку ООН в УкраМ, Кловський узв!з, 1, Ки!в, 01021, Укра!на, 2020. - 24 с.
6. Закон Укра!ни. «Про ринок електрично! енергп» [Електронний ресурс]// Вщомосл Верховно! Ради (ВВР), 2017, № 27-28, ст.312 - Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2019-19#Text
7. КАБ1НЕТ МШГСТР1В УКРА1НИ ПОСТАНОВА в!д 27 лютого 2019 р. № 152 Ки!в Про затвердження Техшчного регламенту щодо ви-мог до екодизайну для малих, середшх та великих силових трансформатор!в https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/152-2019-%D0%BF#Text
