CC BY
116
УДК 621.3.051.3
В.М. Ефременко, Р.А. Храмцов, Р.Б. Наумкин
СИСТЕМЫ АИИС КУЭ В БЫТОВОМ СЕКТОРЕ КАК ЭЛЕМЕНТ «УМНЫХ» СЕТЕЙ И СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Повышение эффективности передачи и снижение затрат является одной из основных целей любой компании, имеющей на своем балансе электросетевое оборудование и оказывающей услуги по передаче электрической энергии. Согласно [1]., энергетическая эффективность - характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю. Однако в отношении электросетевой компании эффективность деятельности работы оценивается и другими факторами.
Основные критерии оценки эффективности передачи электроэнергии:
- надежность электроснабжения потребителей:
a. средняя длительность перерывов электроснабжения;
b. среднее время восстановления в случае отказа;
c. частота отключений.
- экономичность передачи электрической энергии (энергетическая эффективность):
d. уровень относительных потерь электроэнергии (отношение абсолютных потерь к отпуску в сеть).
Математические условия оценки эффективности передачи электроэнергии -:
ТпеР(1) ^ min
ТвостО) ^ min
Уоткл (1)^0
AW% (i)^ AWn,%
где Тпер(т) - функция продолжительности перерывов электроснабжения за период i, i С [/ю'*к]; ¿н -начало рассматриваемого периода, ¿к - конец рассматриваемого периода; Твост0) - функция продолжительности восстановления электроснабжения в случае отказа за период ¿; иот^) - функция частоты отключений за рассматриваемый период i; AW%(i) - функция величины потерь (в %) электроэнергии за рассматриваемый период; AW% -величина нормативных потерь электроэнергии в рассматриваемом электросетевом комплексе.
Наиболее результативным техническим решением повышения эффективности передачи электроэнергии является внедрение «умных» сетей, которые сегодня носят название Smart Grid. Технология SMART (Self Monitoring Analysis and
Reporting Technology) - технология самодиагностики, анализа и отчета - была создана для повышения надежности работы оборудования, возможности контролировать его на расстоянии. В русском варианте используется термин активноадаптивные сети.
Активно-адаптивная сеть обладает следующими атрибутами:
- системы автоматизированного учета и информационные системы потребителей;
- инфраструктура систем связи для энергообъектов;
- системы мониторинга состояния и управления электротехническим оборудованием;
- системы автоматизации для повышения надежности и безотказности электроснабжения;
- системы управления данными.
Smart Grid обеспечивает повышение эффективности работы энергосистемы в целом, в том числе:
- самовосстановление после сбоев электроснабжения;
- возможность активного участия в работе сети потребителей;
- снижение потерь электроэнергии во всех элементах сети;
- требуемое качество передаваемой электроэнергии.
Одним из системных элементов активноадаптивной сети является автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ). АИИС КУЭ - это комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих дистанционный сбор, хранение и обработку информации об энергетических потоках в электросетях. Задача системы состоит в точном измерении количества потребленной или переданной энергии с учетом заданных параметров и тарифов, а также в автоматическом приведении технологических данных в удобную для анализа форму.
Экономический эффект от внедрения системы АИИС КУЭ заключается в постоянном точном измерении параметров поставки (потребления) энергоресурсов; контроле энергопотребления в заданных временных интервалах; сигнализации о выходе контролируемых величин из допустимого диапазона значений.
На данный момент автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии по большей части используются для измерения объемов переданной электрической энергии и мощности и взаиморасчетов предприятий энергетики и
Электротехнические комплексы и системы
135
крупной промышленности на оптовом рынке электроэнергии и мощности. В распределительных сетях низкого напряжения АИИС КУЭ мало распространены и существуют в основном в виде пилотных проектов.
Внедрение АИИС КУЭ в бытовом секторе позволяет:
- осуществлять контроль значений напряжения и мощности в точках поставки электрической энергии конечным потребителям;
- производить удаленный съем показаний приборов учета, что увеличивает точность, исключает такую составляющую коммерческих потерь электроэнергии, как неодновременность снятия показаний, снижает затраты сетевой компании на организацию визуального снятия показаний;
- свести к минимуму случаи возникновения разногласий с энергосбытовой организацией, поскольку верность предоставления данных по полезному отпуску электроэнергии посредством АИИС КУЭ не вызывает сомнений;
- исключить случаи непопадания контролера сетевой организации к потребителю вследствие нежелания или отсутствия последнего;
- контролировать величины потребления (передачи) электроэнергии и ее характеристики;
- представлять данные в графической форме, проводить анализ электропотребления и обнаруживать очаги потерь.
Представляет интерес применение подобных систем в качестве инструмента, используемого для снижения потерь электроэнергии. Рассмотрим подробнее некоторые случаи использования параметров, поступающих посредством АИИС КУЭ.
На величину напряжения на вводе потребителя оказывают негативное влияние следующие факторы: значительный износ электросетевых активов распределительных сетей 0,4..10 кВ (в
некоторых системах износ достигает 70-80%), протяженность фидеров 0,4 кВ (существуют фидеры до 2-3 км и выше), увеличение нагрузок потребителей бытового сектора. В результате напряжение на вводе у удаленных потребителей опускается ниже допустимого уровня. Для предотвращения подобной ситуации повышают напряжение центра питания, что приводит к недопустимо высоким значениям напряжения потребителей, присоединенных к сети в непосредственной близости к трансформаторной подстанции. Нередки случаи коллективных жалоб в сетевые организации на недопустимые значения напряжения. ГОСТ 13109-97 регламентирует значения отклонения напряжения в нормальном режиме ± 5% (для освещения - 2,5%) [2]. Таким образом, величина напряжения у потребителя должна находиться в пределах от 209 В до 231 В.
Посредством ежедневного контроля параметров электрической сети осуществляется автоматизированный контроль значений напряжения и сигнализация об их выходе за пределы допустимых отклонений.
На рис. 1 показаны интервальные значения напряжений по результатам контрольных замеров на распределительном устройстве 0,4 кВ, а также диапазон допустимых отклонений. Из графика видно, что значения напряжений на фазах В и С значительно выше регламентированных пределов. Также в вечернее время напряжение на фазе А снижается ниже допустимого. Следует проверить динамику электропотребления потребителями, присоединенными к фазе А. Если потребление электроэнергии в вечерние часы не увеличилось, то, вероятно, имеется случай несанкционированного подключения.
В случае систематического снижения напряжения ниже пороговых значений следует проводить более тщательный анализ и принимать реше-
] г 3 4 5 б 7 8 9 10 П 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Время, Ч
Рис. 1. Экспериментальный график изменения напряжения
Рис. 2. Динамика потребления электроэнергии и небаланс по ТП
ние об устранении сложившейся ситуации путем перераспределения нагрузки по фазам, проведения реконструкции сети, замены трансформаторов, переключения части распределительной сети к другому центру питания и т.д.
Аналогично осуществляется контроль над значениями потребляемой мощности. Максимальная величина потребляемой мощности указывается в технических условиях (для физических лиц -15 кВт [3]). Превышение порогового значения можно рассматривать как несоблюдение условий договора технологического присоединения, и требуется изменение его условий и дополнительных финансовых затрат для потребителя. В то же время для сетевой компании это источник финансирования работ по реконструкции сети.
Система АИИС КУЭ позволяет в реальном времени контролировать величину потерь электроэнергии на участке сети (небаланс). Резкое изменение динамики потребления отдельно взятым потребителем одновременно с возникновением небаланса в одно и то же время может указывать
на случай безучетного потребления.
В качестве примера рассмотрим рис. 2. С 7.04 происходит рост небаланса по фидеру 0,4 кВ, и одновременно заметно снижение потребления электроэнергии Потребителем 2. Следовательно, возможно предположение о неверной работе приборов учета у Потребителя 2, либо о несанкционированном потреблении. Оперативное отслеживание изменения динамики потребления позволяет своевременно выявить и устранить очаги потерь.
Однако следует учитывать, что внедрение АИИС КУЭ требует больших капиталовложений, и с учетом низкого тарифа на услуги по передаче электроэнергии для категории потребителей “население”, а также невысоких величин полезного отпуска электроэнергии, установка таких систем экономически невыгодна. Требуется технико-экономического обоснование для внедрения систем АИИС КУЭ бытового сектора в районах с высоким потреблением электроэнергии (современные коттеджные поселки, районы с преимущественно электрокотловым отоплением и т.п.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ"
2. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
3. Правила технологического присоединения энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, объектов по производству электрической энергии, а также объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих сетевым организациям и иным лицам, к электрическим сетям. Утверждены Постановлением Правительства РФ от 27 декабря 2004 г. №861
□Авторы: статьи
Ефременко Владимир Михайлович, канд.техн.наук, с. н. с., зав. каф. электроснабжения горных и промышленных предприятий КузГТУ E-mail: evm-47@mail.ru
Храмцов Роман Анатольевич, канд.техн. наук, доц.каф. электроснабжения горных и промышленных предприятийКузГТУ. E-mail: r.khramtsov@mail.ru
Наумкин Роман Борисович, аспирант каф. электроснабжения горных и промышленных предприятий КузГТУ. E-mail: r-naumkin@rambler.ru
