CC BY
15
УДК 621.311.21
Качесова Е.Я.,
преподаватель Мценского филиала Орловского государственного университета имени И. С. Тургенева, г. Мценск, РФ Печникова И.Н., преподаватель Мценского филиала Орловского государственного университета имени И. С. Тургенева, г. Мценск, РФ
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
В статье представлено видение интеллектуальной энергосистемы как нового состояния электроэнергетики России в XXI веке. Рассматриваются основные свойства и характеристики интеллектуальной энергосистемы как эффективной инфраструктуры для энергоснабжения потребителей в цифровой экономике. Представлены основные направлений развития цифровизации электроэнергетики Орловской области.
Ключевые слова
Электроэнергетика, интеллектуальная энергосистема, активно-адаптивную сеть, цифровая подстанция.
Цифровая интеллектуальная сеть - это сеть с высоким уровнем автоматизации управления технологическими процессами, оснащенная развитыми информационно-технологическими и управляющими системами и средствами, в которой все процессы информационного обмена между элементами подстанций (далее ПС) и воздушных линий, информационного обмена с внешними системами, а также управления работой оборудования осуществляются в цифровом виде на основе протоколов Международной электротехнической комиссии (далее - МЭК).
Электросетевые компании получают более широкие возможности по прогнозированию потребления, управлению потерями электроэнергии и наблюдаемости сетей.
Ключевые характеристики цифровой интеллектуальной (активно-адаптивной) сети:
1) способность к самовосстановлению после сбоев в подаче электроэнергии;
2) возможность активного участия в работе сети потребителей;
3) устойчивость сети к физическому и кибернетическому вмешательству злоумышленников;
4) обеспечение требуемого качества передаваемой электроэнергии;
5) обеспечение синхронной работы источников генерации и узлов хранения электроэнергии;
Функции оперативно-диспетчерского управления объектами электроэнергетики на территории
Орловской области осуществляет филиал АО "Системный оператор Единой энергетической системы" "Региональное диспетчерское управление энергосистем Курской, Орловской и Белгородской областей" (далее - филиал АО "СО ЕЭС" Курское РДУ).
Одним из основных направлений развития цифровизации электрических сетей Орловской области является повышение уровня автоматизации оперативно-технологического управления (далее - ОТУ). Под ОТУ электрическими сетями понимается совокупность мер по управлению технологическими режимами работы и эксплуатационным состоянием объектов электросетевого комплекса компании, включающая выполнение на различных уровнях операционных и неоперационных функций в целях обеспечения:
1) надежности электроснабжения и качества электроэнергии в соответствии с требованиями нормативных документов, технических регламентов и условий договоров оказания услуг по передаче;
2) надлежащего качества и безопасности эксплуатации объектов электросетевого хозяйства;
3) эффективной, с наименьшими техническими потерями передачи электроэнергии по сетям.
Система ОТУ должна обеспечивать необходимый уровень наблюдаемости и управляемости электронных систем контроля с целью эффективного управления как процессами функционирования электрических сетей, так и процессами их эксплуатационного обслуживания и развития. Основной при этом является автоматизация функции управления.
Одними из ключевых элементов цифровизации являются автоматизированные системы управления на подстанции. А в случае их отсутствия - отдельные технологические системы, обеспечивающие функции передачи информации на верхний уровень управления.
В инвестиционной программе филиала ПАО "МРСК Центра" - "Орелэнерго" на период 2019 - 2024 г. г. предусмотрена модернизация ряда подстанций и диспетчерских пунктов районных электрических сетей в части реконструкции существующей системы АСУТП (телемеханика, релейная защита и автоматика, учет электроэнергии, первичное оборудование), направленная на внедрение элементов цифровых электрических сетей, поддерживающих цифровой обмен данными, что является первым этапом на пути к активно-адаптивной сети.
На ПС 220 кВ и 110 кВ, относящихся к транзитным, наиболее целесообразным является применение автоматизированных систем управления технологических процессов (далее - АСУТП) в качестве единой интегрированной системы автоматизации, предназначенной для реализации функций оперативно-диспетчерского и технологического управления подстанцией. АСУТП подстанции должна являться объектом двойного назначения, с одной стороны - информационным ресурсом для внешних систем автоматизации различного назначения, с другой - АСУТП должна иметь самостоятельное значение для конкретной подстанции в плане повышения эффективности ее функционирования за счет таких факторов, как:
1) повышение наблюдаемости сети: отображение состояния присоединений сети в режиме реального времени, обеспечение поддержки принятия решений оперативным персоналом;
2) повышение общей надежности функционирования сети за счет мониторинга текущего состояния работы оборудования и режимов его работы;
3) предотвращение возникновения технологических нарушений, в том числе вызванных ошибками персонала, и снижение ущербов;
4) повышение производительности труда и снижение численности оперативного и эксплуатационного персонала;
5) автоматизированное управление основным и вспомогательным оборудованием ПС, в том числе управление оперативными переключениями с удаленных пунктов управления.
Общие требования к АСУТП ПС:
1) открытая, масштабируемая и расширяемая архитектура с приоритетом решений на основе стандартов МЭК (в том числе МЭК 61850);
2) обеспечение информационного обмена с центром управления сетями по протоколам МЭК 608705-101/104, в дальнейшем - с поддержкой протокола МЭК 61850-10;
3) развитие аналитических и экспертных функций в АСУТП, позволяющих выделить в первичной информации сущность произошедшего события и оказать поддержку персоналу в нештатных ситуациях;
4) реализация функций контроля и управления отдельной единицей оборудования с минимальной зависимостью от состояния (в том числе отказов) других компонентов системы;
5) обеспечение единства и требуемой точности измерений параметров.
На тупиковых, отпаечных ПС 110 кВ, ПС 35 кВ должны применяться системы телемеханики с функциями контроля и управления в интересах центра управления электрическими сетями.
На ТП 6 - 20 кВ также должны реализовываться упрощенные системы телемеханики с функциями контроля и управления в интересах диспетчерских пунктов районных электрических сетей.
Перечень подстанций, на которых предусмотрена модернизация существующей системы АСУТП, направленная на внедрение элементов цифровых электрических сетей, поддерживающих цифровой обмен
данными, представлен в таблице 1.
Таблица 1
Перечень подстанций
Объект Основание включения в СиПР Основные технические решения Достигаемый эффект
ПС 35/10 кВ Варваринка Модернизация ПС Телемеханика, Автоматизация,
ПС 35/10 кВ Вязовая Дубрава в части релейной связь, АСУТП, наблюдаемость,
ПС 35/10 кВ Вязовое защиты и системы АСДТУ в снижение времени
ПС 35/10 кВ Гнездилово автоматики, систем соответствии с обесточения
ПС 35/10 кВ Даниловская учета реестром ПАО потребителей
ПС 35/10 кВ Залегощенский сахарный завод электроэнергии, "Россети"
ПС 35/10 кВ Коптево телемеханики,
ПС 35/10 кВ Краснознаменка первичного
ПС 35/10 кВ Одинок оборудования
ПС 35/10 кВ Паньково
ПС 35/10 кВ Судбищи
ПС 35/10 кВ Тим
ПС 35/10 кВ Узкое
ПС 35/10 кВ Ярище
ПС 35/10 кВ Атяевская
ПС 35/10 кВ Путимец
ПС 35/10 кВ Шепино
Одним из перспективных направлений развития современных систем контроля, защиты и управления на подстанциях электронных систем контроля является создание цифровых ПС (далее - ЦПС). Под ЦПС понимается подстанция с высоким уровнем автоматизации управления технологическими процессами, оснащенная развитыми информационно-технологическими и управляющими системами и средствами (АСУТП/ССПИ, АИИС КУЭ, РЗА, ПА, РАС, ОМП и др.), в которой все процессы информационного обмена между элементами ПС, а также управления работой ПС осуществляются в цифровом виде на основе протокола МЭК 61850. При этом и первичное силовое оборудование ЦПС, и компоненты информационно-технологических и управляющих систем должны быть функционально и конструктивно ориентированы на поддержку цифрового обмена данными. Также предпочтительным является взаимная интеграция всех или части вышеперечисленных систем.
Создание ЦПС должно осуществляться по двум основным направлениям:
1) функционально-структурное развитие информационно-технологических и управляющих систем ПС, прежде всего интегрированных в АСУТП, - повышение уровня автоматизации технологических процессов ПС;
2) развитие информационных технологий, используемых во вторичных системах ПС, в качестве основных путей которого рассматривается обеспечение единства точек измерения для всех систем ПС посредством "оцифровки" аналоговой и дискретной информации в точках измерения и передачи полученных данных во вторичные системы ПС через цифровую коммуникационную среду ПС, а также рациональная организация информационных потоков на базе протоколов МЭК.
Требования к системам телемеханики и АСУТП "цифровых" сетей
1) для реализации функции телеизмерений в качестве источников информации допускается использование счетчиков АСКУЭ и щитовых приборов;
2) АСУТП ПС должна строиться на базе SCADA-системы. Схема функционирования программно-
аппаратных средств верхнего уровня АСУТП ПС выполняется на базе серверов/промышленных
контроллеров с обеспечением горячего резервирования;
3) локальная вычислительная сеть (ЛВС) АСУТП ПС должна быть резервируемой. Должна обеспечиваться автоматическая реконфигурация коммутаторов ЛВС АСУТП ПС при изменении топологии сети;
4) интеграция оборудования и систем автоматизации в АСУТП ПС должна осуществляться по
протоколам обмена, рекомендованным МЭК (ГОСТ Р МЭК 60870-5-101/103/104, МЭК 61850);
5) не должно применяться избыточного резервного управления первичным оборудованием, включая телеуправление.
В составе АСУТП ПС должно быть предусмотрено оборудование доступа к сети сбора и передачи технологической информации (ССПТИ) - сети передачи данных закрытого типа с пакетной коммутацией на базе протокола межсетевого обмена 1Р не ниже версии 4 - в составе резервируемого маршрутизатора и резервируемого коммутатора уровня распределения.
Мероприятия, заложенные в программе развития электроэнергетики Орловской области на 2020 -2024 г. г., позволяют повысить пропускную способность сети, создать условия для присоединения новых потребителей к сетям энергосистемы, ликвидировать районы с высокими рисками выхода параметров режимов за допустимые границы, тем самым обеспечивая высокие темпы развития промышленности и энергоснабжения коммунально-бытовой сферы населения. Список использованной литературы
1. Веселов Ф.В., Федосова А.В. Экономическая оценка эффектов развития интеллектуальной энергетики в Единой электроэнергетической системе России. // Известия РАН. Энергетика, 2014. - № 2. - С. 50-60.
2. Бушуев В.В., Кучеров Ю.Н. Инновационное развитие электроэнергетики России // Электро. Электротехника, Электроэнергетика, Электротехническая промышленность, 2016. - № 4. - С. 2-5
3. Программа инновационного развития ПАО «Россети» на период 2016-2020 гг. с перспективой до 2025 г.
© Качесова Е.Я., Печникова И. Н., 2021
УДК 621
Мутугуллина И.А.
канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой БФ ФГБОУ ВО «КНИТУ», г. Бугульма, РФ Маякин К.Ю.
БФ ФГБОУ ВО «КНИТУ» г. Бугульма, РФ
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
Аннотация
В статье описана конструкция аппаратов воздушного охлаждения (АВО), рассмотрены методы повышения энергетической эффективности АВО.
Ключевые слова: аппарат воздушного охлаждения (АВО), энергетическая эффективность, оребрение трубок, диффузор, вентилятор
Крупные производственные предприятия различных отраслей промышленности, расположенные вдали от природных источников воды, нуждаются в охлаждении технологических жидкостей, паров и газов. Для этих целей широко стали применять аппараты воздушного охлаждения.
Аппарат воздушного охлаждения (АВО) состоит из одной или нескольких теплообменных секций, установленных на металлоконструкции, вентиляторов, которые прокачивают потоки воздуха через теплообменник и приводов вентиляторов (электромоторов). Вентиляторы устанавливаются в специальных
