Электроснабжение без скачков и перерывов
 
Энергетика

Электроснабжение без скачков и перерывов

Интеллектуальная, или активно-адаптивная, сеть (ИС) — это набор информационных источников и АСУ для управления электроснабжением, кроме того, она распознает изменения нагрузки и реагирует на них.

Интеллектуальная автоматизация процесса распределения электроэнергии направлена не только на поддержание и восстановление устойчивости системы, но и на оценку всех возможных последствий для обеспечения автоматизации по принципу «лучшего выбора». Например, на определение объемов потребления до происшествия и объемов переданной электроэнергии во все узлы сети. Использование этой информации и краткосрочная оценка изменений параметров спроса позволяют выбрать лучшую стратегию перестройки системы. В результате получается решение, уменьшающее последствия аварии или происшествий и обеспечивающее электроснабжение без провалов, скачков и перерывов.

Интеллектуальные электронные устройства (ИЭУ), используемые в электрических сетях энергетических объектов и промышленных предприятий, — это многофункциональные приспособления, которые используются как ЭВМ, так и цифровые датчики информации и средства автоматизации. Так как ИЭУ собирают данные об энергосистеме, выполняют дополнительные расчеты и реализуют логику, они создают специальную локальную базу данных, в которой хранятся сведения об энергосистеме, в которой они работают. Поэтому в дополнение к текущим значениям эти ИЭУ записывают информацию об исправности, эксплуатационные характеристики и историю всей энергосистемы, а также отдельных устройств, таких, как трансформаторы, выключатели и другое первичное оборудование. Все это и составляет «интеллект» ИЭУ, который они проявляют в процессе эксплуатации.

Протоколы и каналы связи, имеющиеся в ИЭУ и устройствах связи, позволяют интегрировать информацию. Практические методы интеграции разрабатываются на основе глубокого понимания этого материала, необходимого для передачи данных. Эти методы дают возможность интеллектуальным электронным устройствам обмениваться данными между собой, с компьютерами и контроллерами, поддерживающими процесс автоматизации и каналы связи, а также с операторами и инженерами через человекомашинный интерфейс.

Таким образом, связь делает ИЭУ интеллектуальными, информированными и организованными в структуру, а мониторинг и управление системой электроснабжения на подстанциях и непосредственно на линиях позволяют уменьшить недоотпуск электроэнергии при повреждениях и сократить длительность перерывов в электроснабжении.


Несмотря на то что каждая сеть уникальна, во всех системах автоматизации подстанций сетей передачи и распределения и линий можно выделить общие составляющие:
• система диспетчерского управления и сбора данных;
• автоматизация распределения, т.е. определение места повреждения, автоматические — отключение повреждения, секционирование и восстановление;
• автоматизация подстанции: УРОВ, АПВ, контроль батарей оперативного тока, автоматическое включение подстанции и АВР;
• система управления потреблением электроэнергии, включая управление активной и реактивной мощностями, контроль и регулирование напряжения, управление производством электроэнергии, и симметрирование нагрузки трансформаторов и линий электропередачи;
• анализ повреждений, оптимизация эксплуатации техобслуживания устройств.

Различные типы данных требуют разнообразных способов обработки, хранения и передачи. В настоящее время выделяются следующие типы данных: команды управления и диагностики ИЭУ; состояние защиты; телесигнализация; измерения; информация о повреждении; сообщение регистратора событий; сигнализация; текущее состояние; команды диагностики и управления силовым оборудованием и его состояние; график нагрузки; качество электроэнергии; производительность канала связи; данные, передаваемые ИЭУ без предварительного запроса; погода и окружающая среда; уставки; версии программного обеспечения и встроенных программ.

Оборудование, на котором построена интеллектуальная система автоматизации подстанции, представляет собой сеть ИЭУ, обменивающихся между собой данными, и сетевой информационный процессор, обеспечивающий функции защиты, автоматизации, управления и контроля. Система работает на базе ИЭУ, установленных в отдельных шкафах, которые могут заменить множество дискретных элементов предшествующих АСУ и обеспечить при этом гораздо больше функциональных возможностей.

Выключатели наружной установки снабжены расположенными в непосредственной близости шкафами управления, в которых встроены ИЭУ для управления фидером.

В интеллектуальной сети находится ряд ИЭУ, обменивающихся данными между собой, а также с соседними подстанциями и питающими линиями распределительной сети.

Каждая интеллектуальная система предоставляет намного больше возможностей, чем типовая система автоматизации подстанции, которая показывает лишь текущее состояние и функции дистанционного управления. Интеллектуальные системы позволяют оператору реализовывать все функции дистанционно и устраняют необходимость контроля вручную. Системы снижают затраты на установку и техобслуживание, повышают безопасность работы персонала и продлевают срок службы оборудования, а также быстрее восстанавливают систему после отключений и повышают ее надежность.

Мозгом ИЭУ является модель распределительной подстанции и/или системы, которая в зависимости от назначения может замещать стационарные и/или динамические режимы, включая аварийные. Возможна модель с фиксированными или переменными параметрами, т.е. адаптивная. Высший уровень модели — самонастройка, со множеством датчиков, как электрических параметров, так и внешних (температуры, влажности, числа срабатываний, состояния оборудования и др.).

Активными элементами являются выключатель, разрядник или двунаправленный тиристор, которые реализуют новые свойства, например, управляемой коммутации с помощью гибридных устройств, а также с учетом FACTS.

В отечественной и зарубежной практике наметилась тенденция перехода от централизованной системы управления сетью к распределенной. Так, для больших подстанций (500—700 кВ) децентрализация может значительно повысить надежность и экономичность, особенно при замене сигнальных кабелей оптоволокном.

Для меньших по площади подстанций (110—220 кВ) децентрализация в первую очередь повышает надежность энергоснабжения и предполагает совмещение устройств измерения, управления и контроля с силовым оборудованием. Такими устройствами являются: для РУ ВН — шкаф КУЗАР, а для трансформатора — шкаф ШУМТ.

Структурная схема распределительной подстанции (РП) и комплекса электрооборудования (КЭО) для нее приведена на рис. 1, там же приведен состав оборудования.

Следует отметить, что КЭО должен быть более совершенным не только по вторичному, но и по первичному оборудованию, хотя моральный срок службы их существенно различается (соответственно 5 и 30 лет). Новым первичным оборудованием является одноразрывный вакуумный выключатель ОВВ (4) и вакуумный управляемый разрядник РВУ (6) вместе с блоком запуска БЗ (13). Эти элементы позволяют заменить элегазовые выключатели на экологически чистые и дешевые вакуумные, а также осуществить новое свойство управляемой коммутации, позволяющее повысить ресурс и надежность оборудования.

Устройства низшего уровня (КУЗАР и ШУМТ) связаны между собой, а также с АРМ высшего уровня с помощью оптоволокна. Использование цифровых оптических датчиков — отдельно стоящих или встроенных в оборудование — позволяет всю информационную среду перевести на цифровую основу. Децентрализация и переход на «цифру» дают возможность снизить число датчиков, ликвидировать согласующие трансформаторы в шкафах КУЗАР и ШУМТ, заменить на оптоволокно каналы связи и управления, установить шкафы КУЗАР и ШУМТ рядом с оборудованием, что дает возможность передавать на АРМ и удаленный диспетчерский пункт меньший поток информации; снизить уровень электромагнитных наводок на микропроцессорные устройства в 2—3 раза, например, при разряде молнии.

В результате распределенная система управления подстанции позволяет повысить надежность и энергоэффективность, сократить площадь и снизить стоимость подстанции и ее обслуживания.

Комплекс электрооборудования содержит:
• одноразрывный или двухразрывный вакуумные выключатели (рис. 2);
• комплекс управления, защиты и автоматики распределительного устройства (КУЗАР) (рис. 3);
• испытательную (интеллектуальную) систему (ИС) (рис. 4) для контроля состояния и наладки КУЗАР, реализации управляемой коммутации (УК) и расчета режима РП;
• управляемый вакуумный разрядник (РВУ) (рис. 5) и блок запуска (БЗ);
• измерительные электронно-оптические трансформаторы тока и напряжения ЭОТ (рис. 6).

Основные параметры выключателя

ВБП 110-110III-31,5/2000УХЛ1:
• номинальное напряжение — 110 кВ;
• наибольшее рабочее напряжение — 126 кВ;
• номинальный ток — 2000 A;
• номинальный ток отключения — 31,5 кA;
• номинальное напряжение включающих и отключающих устройств и элементов привода постоянного (переменного) тока — 110, 220 (230) B.

Опытные образцы КЭО изготавливаются на серийных заводах — «Контакт» (г. Саратов), ГОСАН (г. Москва) — и будут поставлены в распределительные системы ФСК и Холдинга МРСК.

Общая концепция разрабатываемой распределительной станции предполагает поэтапную разработку: вначале РУ ВН, затем трансформаторов с сухой или элегазовой изоляцией с пониженным уровнем изоляции, а также АСУ ТП, включая АРМ, оперативный ток, собственные нужды и др.

В результате создается компактная, необслуживаемая, полностью автоматизированная РП, в которую дополнительно будут входить:
• средства компенсации реактивной мощности либо традиционные в виде СК, либо СТК на основе КБ и тиристорных вентилей, ШР или УШР и др.;
• токоограничители ТО в случае развития и расширения РП (вероятно, на стороне НН).

Кроме того, к новой РП предъявляются следующие требования:
• открытая архитектура силовой схемы, позволяющая наращивать, модернизировать и заменять оборудование;
• открытая структура аппаратных средств и программного обеспечения, позволяющая согласовывать аппаратуру и протоколы обмена на разных уровнях АСУ (ИС), а также развивать их по мере расширения РП;
• высокая надежность РП и АСУ РП за счет применения резервирования в системе управления.

Сегодня сформулированы основные требования к внедрению испытательных (интеллектуальных) систем ИС в распределительные сети РС и подстанции РП, основными из которых являются: переход на «цифру», интегрирование ИЭУ в силовое оборудование, распределенность управления, защиты и мониторинга по агрегатам, что позволяет повысить надежность и энергоэффективность, сократить площадь и снизить стоимость подстанции и оборудования.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно