Энергетика

Микрохирургия системы

В течение четырёх дней участники форума делились идеями и опытом, представляли новейшие разработки, обсуждали концептуальные вопросы развития РЗА. В рамках конференции прозвучало более ста докладов и сообщений.

В конференции приняли участие учёные, проектировщики, представители фирм-производителей, системщики, эксплуатационники, студенты и аспиранты профильных вузов. Делегаты прибыли не только из разных регионов России, но и из Германии, Великобритании, США, Бразилии, Словении, Швеции, Болгарии и других стран. Такое солидное представительство говорит о том, что тема совершенствования систем и средств технологического управления энергосистемой является ключевой для всех энергетических компаний мира.


МЕНЯЕМ СТАРОЕ НА НОВОЕ


Эксперты отметили, что в области релейной защиты начинается новый исторический этап. Он связан с переходом на цифровые технологии и построением новой электросетевой архитектуры. Между тем, отметил представитель Alstom Grid Олег Баглейбтер (Великобритания), несмотря на появление принципиально новых, цифровых технических средств, обладающих практически неисчерпаемыми возможностями, в течение ближайших 5—10 лет мы ещё будем использовать электромагнитные трансформаторы тока, многие действия производить вручную, отвёрткой подкручивать винтики-шпунтики в устройствах и постепенно менять старые элементы электротехнической базы на новые.

Всю релейную защиту тоже одномоментно не перестроишь. Это — огромная система, перестройку которой можно проводить только постепенно и поэтапно. Материально-техническая и технологическая база российской электроэнергетики сильно устарела — и физически, и морально. Если учесть, что самые высокие темпы строительства энергообъектов в нашей стране были в 70-е годы, то легко подсчитать, что возраст подавляющего большинства устройств и оборудования превышает 40 лет. К слову, в США, Великобритании и многих других странах тоже достаточно много объектов с сорокалетним стажем работы. Но у нас положение осложняется тем, что, по оценкам специалистов, к 2015 году начнётся массовый выход из строя выработавшей свой ресурс техники. Чтобы не допустить катастрофических последствий, связанных с таким выходом, необходимо наладить процесс эффективной замены оборудования.

Хорошо, конечно, поменять старьё на цифровые терминалы. Однако совершить гигантский скачок от электромеханической базы к равнозначной по масштабам цифровой не представляется возможным — не хватает ни технических, ни финансовых ресурсов. Значит, нужно какое-то промежуточное решение. Есть ли оно?

Как известно, энергомир взял курс на интеллектуализацию энергосистем, что предполагает в первую очередь высокий уровень управляемости. То есть каждый элемент должен быть хорошо управляемым, причём дистанционно. Для этого нужно принципиально новое силовое оборудование и новая интеллектуальная система управления, в том числе и релейная защита.

Чтобы создать и гармонизировать все элементы интеллектуальной системы, специалисты в очередной раз сверили позиции, сосредоточились на поиске верных решений.

Новый метод оценки устойчивости защиты сетей с помощью «отпечатков пальцев» предложили представители университета Фридрих-Александр и Simens AG (Германия). Доктор Йоханн Йагер представил новую автоматизированную методику предотвращения аварийных отключений путем анализа и оценки устойчивости систем защиты сетей в целом. Докладчик отметил, что обычно выполняемые проверки последовательностей нештатных ситуаций показывают узкие места в самом поведении защиты и в координации сети и защиты. А цифровой инструмент моделирования PSS®SINCAL используется для обеспечения возможности целостного моделирования сети и поведения защиты на полностью автоматизированной основе. Обработка большого количества получаемых в результате данных выполняется интеллектуальным методом визуализации на базе анализа «отпечатков пальцев».

Интересные разработки представили сотрудники Омского технического университета. В частности, они продемонстрировали методику предотвращения аварий за счёт прогнозирования повреждений электроустановок. Это особенно важно для мощных установок. Докладчик Константин Никитин постарался наглядно показать, как использование прогнозирующей защиты позволяет исключить понижение напряжения и бестоковую паузу, включив сначала резерв, а затем отключив рабочий источник питания.


МОДЕЛИРУЕМ БУДУЩЕЕ

Нельзя построить крупную систему сразу. Прежде надо создать её маленький аналог, чтобы отработать на нём все варианты деятельности сети и перенести накопленные знания в реальный крупный проект.

На конференции прозвучало много докладов по моделированию. Это, по мнению экспертов, хороший признак: становится очевидным, что компании нацелены не сразу внедрять нововведения в работу, а намерены на моделях изучить, правильные ли решения они приняли в той или иной части и какое из множества решений наиболее приемлемо. Каждая из предложенных моделей имеет свою специфику. Но в каждой есть базисная, общая для всех, часть и так называемая «надстроечная», которая создаётся на основе новых подходов и технологий и адекватна той системе, для которой она делается.

Директор филиала ОАО «ФСК ЕЭС «Нижегородское ПМС» Александр Куликов привёл результаты имитационного моделирования одного из участков Нижегородской энергосистемы напряжением 110 кВ, обосновывающие преимущества применения статистического подхода и иллюстрирующие возможности повышения чувствительных токовых защит.

— Мы исследовали возможности дополнительного применения статистической информации для повышения показателей технического совершенства релейной защиты на примере токовых защит, — рассказал он.

— В результате испытаний смогли выработать алгоритмы токовой защиты и принятия необходимых решений.

С большим блоком сообщений выступили на конференции специалисты Системного оператора ЕЭС России. Ряд докладов был подготовлен совместно со специалистами ОАО «НИИПТ». Результаты научных исследований специалистов Системного оператора и научно-исследовательского института направлены на поиск и внедрение современных инновационных технологий в развитие систем технологического управления ЕЭС и нацелены на решение одной задачи: повышение надёжности работы энергосистемы страны.

Неординарные технические решения и новые методики вызвали заинтересованный отклик собравшихся.

Специалисты Системного оператора наряду с зарубежными коллегами работают над наиболее актуальными вопросами электроэнергетики, связанными с использованием технологий для определения динамических свойств, технологии векторного измерения для задачи создания системы автоматического управления. Над этим блоком проблем работают ведущие энергетические державы, и россияне здесь не отстают от заграничных коллег. К примеру, первый опыт использования технологии WAMS состоялся в рамках проекта по созданию Системы мониторинга в реальном времени запаса устойчивости энергосистемы (СМЗУ) на территории северных районов Тюменской области. С момента начала работ до подписания акта готовности к вводу в эксплуатацию в сентябре 2009 г. прошло всего 1,5 года. Это стало возможным, благодаря совместным усилиям инициатора и руководителя проекта ОАО «СО ЕЭС», ОАО «ФСК ЕЭС», ОАО «Тюменьэнерго» и Сургутской ГРЭС-1 (филиал ОГК-2). Проект развивается, и сейчас — спустя ещё полтора года — к запуску готовятся СМЗУ в ОЭС Урала и ОЭС Сибири: на объектах генерации концерна «Росатом» и ОАО «Русгидро».


СВОЕ ЛИЦО В ГЛОБАЛЬНОМ МИРЕ

Как строить системы релейной защиты в будущем? Энергосистема меняется, а вместе с ней — и релейная защита. Мы строим умные сети, планируем вывести отечественную энергетику на качественно новый уровень. РЗА должна учитывать все эти изменения, становясь при этом на порядок надёжнее энергосистемы как таковой. РЗА всегда была интеллектуальнее всех устройств автоматики, так будет в дальнейшем, подчёркивают эксперты. Ведь она призвана управлять электроэнергетической системой в самые неблагоприятные периоды её жизни, когда возникают аварийные ситуации. И выполнять свои функции защита должна мгновенно. Не случайно на разработку эффективных устройств релейной защиты уходят порой годы, а работает устройство доли секунды. Но именно в эти миллисекунды активизируется вся интеллектуальная начинка РЗА, уберегая систему от больших бед. РЗА можно сравнить с работой хирурга: если в теле энергосистемы появилось что-то нехорошее, то релейная защита быстро удалит гнилое образование и, оздоровив организм, зашьёт «надрез». В этом плане нестандартные решения по ряду направлений развития РЗА предложили учёные из Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасский политехнический институт). Разработки сотрудников этого вуза давно применяют многие электросетевые компании. И каждый раз ЮРГТУ предлагает новые и новые технические решения.

Участники конференции неоднократно отмечали, что российская продукция, особенно в области РЗА, например, устройства производимые НПП «Экра», ООО «ИЦ Бреслер», практически не уступают западным образцам, а в некоторых случаях даже их превосходят. У отечественной продукции есть неоспоримое преимущество: она адаптирована к российским условиям.

Процент микропроцессорных средств защиты и автоматики в нашей энергосистеме ещё очень мал — порядка 10%. Но, как говорилось выше, внедрение новейших средств защиты — процесс длительный. Поэтому во всех энергосистемах мира хорошо уживается как новая, так и старая техника. На новых объектах, конечно, устанавливается новейшее оборудование, а в основном происходит равноценная замена. И всё же…


Александр Булычев,
заместитель директора по науке ОАО «ВНИИР»:


— В сложившейся ситуации выходом может послужить установка статических реле, которые, по сути, являются аналогами электромеханических реле, но исполнены не на электромеханической, а на микроэлектронной базе. Что это значит? Маленький процессор помещается в реле, в его программу закладываются те же функции, что выполняло электромеханическое реле. А потом его можно заменить более совершенным. На данном этапе статические реле более выгодны в эксплуатации, потому что они не требуют настройки механических элементов — всё можно делать в электронном виде, ресурс их больше, они менее затратны в обслуживании. Молодые специалисты, которые после вузов придут на производство, с удовольствием это освоят. С механическими ретро-устройствами им работать уже не интересно.

Такое промежуточное течение, как статическое реле, должно стать тем трамплином, с которого устройства релейной защиты сделают скачок на новый технологический уровень.

В составе нашего ВНИИР есть завод «ВНИИРпромэлектро», который выпускает маленькими партиями статические реле. Мы их будем предлагать на рынке. Думаю, на них появится спрос. Ведь микропроцессорное реле пока не всем по карману, а статическими реле можно заполнить промежуточный разрыв между тем оборудованием, которое выходит из строя, и цифровыми терминалами, о которых мечтают многие электроэнергетические компании.

Года Нудельман,
председатель совета директоров ВНИИР,
профессор Чувашского государственного университета:


— Использование моделирования — новое направление в релейной защите. Моделирование — это важно. Мы от эмпирики переходим к модели и тем самым существенно экономим средства на натурных испытаниях. Кроме того, моделирование позволяет варьировать разные режимы, которые на практике редко случаются.

Хочу отметить, что по своей сути релейная защита по-хорошему консервативна. Здесь слишком велика ответственность. Поэтому, не отработав ту или иную технологию до мелочей, никто не рискнёт внедрять её в энергосистему. Взять ту же микропроцессорную технику. Хорошая вещь, но если мы начнём её быстро и повсеместно применять, то слишком высокой может оказаться цена в случае ошибки.

Андрей Жуков,
заместитель директора по управлению режимами ЕЭС ОАО «СО ЕЭС»:


— Когда дело касается новых технологий, дающих преимущества в профессиональной деятельности, у нас появляется азарт. Мы на всех уровнях стараемся осуществить новые инновационные разработки систем управления энергосистемой и затем внедрить всё, что реализуемо.

Между тем у нас достаточно прагматичный подход к новшествам. Например, проблемой векторного измерения параметров электрического режима мы занимаемся уже шесть лет. Прошли путь от разработки технических требований к системам мониторинга переходных процессов и запасов устойчивости энергосистем, проведения научно-исследовательских и проектных работ, связанных с созданием этих систем, до разработки и создания технических средств регистрации, сбора и обработки информации, а также реализации этих систем на практике. И сейчас используем технологию векторного изменения для решения конкретных задач управления — как оперативно-диспетчерского, так и автоматического, там, где её возможно использовать.

Юрий Куликов,
начальник отдела научно-технического сотрудничества ОАО «СО ЕЭС»:


— Модернизация российской экономики невозможна без модернизации электроэнергетики. Поэтому инвестиционные программы, принятые магистральными и распределительными сетевыми компаниями, предполагают в том числе развитие и совершенствование систем релейной защиты.

При всей своей консервативности, релейная защита динамична, многие технические изменения в ней происходят в короткие периоды времени. А с внедрением микропроцессоров они пойдут ещё быстрее. Расширяются функциональные возможности микропроцессорных защит. Предложены технические решения по реализации функции синхронизированных векторных измерений параметров электрических режимов с помощью устройств релейной защиты, что позволит расширить область применения созданной под руководством ОАО «СО ЕЭС» Системы мониторинга переходных режимов.

В настоящее время разработчики ориентированы на то, чтобы предложить решения интеллектуализации систем, в том числе в области релейной защиты и автоматики. Российские и зарубежные фирмы предлагают немало оригинальных технических решений. Но учёных серьёзно начинает волновать вопрос: готово ли будет будущее поколение специалистов использовать их грамотно? Проблема подготовки кадров оказалась, как ни странно, одной из самых острых на технической конференции.

Владимир Нагай,
доктор технических наук, профессор ЮРГТУ:


— Как представитель вузовской науки, я очень рад, что в нынешнем форуме активно участвуют преподаватели и студенты. Есть делегаты из ведущих энергетических вузов, а также вузов, где есть мощные энергетические факультеты. Плеяда будущих исследователей и практиков, как я вижу, у нас довольно большая, и нынешний опыт для них бесценен.

Для отрасли очень важно, как позиционирует себя не только наука, но и образование, ведь от этого зависит её будущее. К сожалению, будущее высшей школы, связанное с инженерной подготовкой потенциальных специалистов, очень тревожит. Образование переходит на двухуровневую подготовку. У нас появятся бакалавры и магистры. А специалистов как таковых больше не будет. В связи с этим эксплуатационников, разработчиков, проектные организации интересует: кого мы будем готовить? Кого будут выпускать вузы через 4—5 лет? А мы думаем: чему учить студентов? Это очень болезненный период. Но я надеюсь, что мы всё равно вернёмся к полноценной инженерной подготовке студентов.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно