Энергетика

Пилотная зона

Перерывы в электроснабжении потребителей при аварийных отключениях могут привести к ощутимым технологическим и финансовым потерям, поэтому электросетевые компании с особым вниманием относятся к выбору систем телемеханики и диспетчеризации. Проблема влияния наблюдаемости и управляемости распределительной сети мегаполиса на повышение надежности электроснабжения уже рассматривалась на конференции «Инновационные проекты в электросетевом комплексе» (1).

Сегодня сети 110—750 кВ полностью оборудованы системами телемеханики, в распределительных же сетях 6—20 кВ ситуация прямо противоположная. Так, в одном из центральных районов российского мегаполиса из 150 РП телемеханизировано около 50, из них телемеханика работает лишь в 15. Это наглядно показывает весь масштаб задачи, требующей решения в ближайшие годы.

Для отработки системы телемеханики сетей 6—20 кВ для массового применения компания ЗАО «Шнейдер Электрик» совместно с ООО «ПиЭлСи Технолоджи» запустила в кабельных сетях ОАО «Ленэнерго» пилотную зону «Интеллектуальная распределительная сеть 6 кВ». Для нее были осмотрены и выбраны три подстанции в историческом центре города Санкт-Петербурга, включающие:
• РП, построенную на современных модульных ячейках среднего напряжения SM6 с воздушной изоляцией и выкатными элегазовыми коммутационными аппаратами, удовлетворяющими всем требованиям безопасности персонала и оборудования, и оснащенные микропроцессорными блоками релейной защиты SEPAM 20 и SEPAM 40 (80);
• типовую БКТП, изготовленную компанией ЭЗОИС и предназначенную для работы в разных климатических условиях, которая обладает простой конструкцией, относительно небольшими габаритами, высокой прочностью и содержит моноблоки RM6, которые серийно выпускаются в России на заводе в Ленинградской области и включены во многие типовые проекты, в том числе и в типовой проект по телемеханике ТП;
• ТП на ячейках КСО «предыдущего поколения», находящихся в эксплуатации более 40 лет. Подобное оборудование, составляющее значительную часть установленного парка, необходимо включать в проекты телемеханизации распределительных сетей и рассматривать как элемент Smart Grid.

Верхним уровнем пилотной зоны является SCADA-система (EMCS), которая обеспечивает операторам функции централизованной обработки данных энергосистемы:
• запись состояний оборудования;
• анализ значений параметров энергосистем;
• управление сетью в случае аварийных событий;
• управление графиками нагрузки;
• разгрузка сети;
• удаленное изменение уставок релейной защиты и т.д.

Эти функции становятся доступными через интерфейс человек — машина, с разделенными правами доступа. EMCS интегрируется в энергосистему объекта и сосредотачивает в едином диспетчерском пункте (ДП) всю совокупность информации, позволяющей операторам осуществлять контроль и управление оборудованием энергетических объектов. Система EMCS позволяет интегрировать любые интеллектуальные электрические аппараты, поддерживающие открытые протоколы, такие, как Modbus, Spa-bus, Profibus DP, Thales, МЭК 61850, МЭК 60870-5-101, МЭК 60870-5-104, что обеспечивает легкость интеграции с любыми существующими системами телемеханики.

На каждой подстанции в ячейки установлены блоки телемеханики HVD3, которые являются полнофункциональными модулями, обеспечивающими все функции контроля и управления в ячейках среднего напряжения в соответствии с ГОСТ Р МЭК 870-4-93. Передача информации и связь с верхним уровнем осуществляются по интерфейсу RS-485 в соответствии с МЭК 870-5-101. Применение устройств HVD3 позволило повысить функциональность системы телемеханики; привести ее надежность в соответствие с ГОСТ 26.205-88. Модули HVD3 специально разработаны для установки в электросооружениях вне шкафа телемеханики (внутри КРУ), для чего имеют расширенный климатический диапазон и защиту внешних цепей (в т.ч. интерфейса) от электромагнитных помех в соответствии с ГОСТ 51522-99 и ГОСТ Р 51317.6.5-2006. Наличие двух независимых интерфейсов RS-485 разрешает осуществлять резервирование шины передачи данных. Независимость устройств телемеханики от устройств защит позволяет:
• обеспечить достоверную сигнализацию контроля исправности устройств защит;
• обеспечить сигнализацию контроля исправности оперативных цепей управления;
• корректно решить вопрос, связанный с обеспечением функций защиты при переводе в местный режим управления;
• обеспечить разграничение ответственности между службами РЗиА, СДТУ, АСКУЭ.

Обладая расширенными возможностями и улучшенными характеристиками, блоки HVD3 работают в составе ячеек КРУ классами напряжений 6, 10, 20 кВ распределительных, соединительных и трансформаторных подстанций до 750 кВ, панелей телемеханики (ТМ) подстанций с классами напряжений 35—750 кВ, что позволяет унифицировать решения для широкого спектра электрических сетей.

Осмотр оборудования на подстанциях пилотной зоны определил объем ТМ, который необходимо «видеть» в системе EMCS.

Телесигнализация (ТС):
• положение коммутационных аппаратов;
• наличие напряжения на кабельных линиях (КЛ) 6 кВ;
• наличие напряжения в цепях оперативного тока;
• наличие напряжения на шинах 0,4 кВ;
• возможность передачи на ДП данных о параметрах режима и осциллограмм аварийных событий с терминалов РЗ SEPAM.

Телеизмерения (ТИ):
• напряжение на сборных шинах 6 кВ подстанции;
• ток нагрузки фаз КЛ;
• значение напряжения на шинах 0,4 кВ.

Телеуправление (ТУ):
• по требованию, с соответствующим уровнем доступа — включение/отключение коммутационных аппаратов.

Безопасность:
• положение двери подстанции;
• пожарная сигнализация;
• сведения о температуре с датчика внутри подстанции.

Кроме функций телемеханики, блоки HVD3 и система ТМ в целом обеспечивают учет потребляемой электроэнергии и измерение параметров ее качества для нужд технического учета. Как показывает практика, коммерческий учет целесообразно и экономически оправдано организовывать на границах балансовой принадлежности, т.е. на ВРУ 0,4 кВ у абонента или на НКУ 0,4 кВ в ТП, а также на центрах питания на стороне 6—10—20 кВ. Внутри распределительной сети для сведения балансов, определения нагрузок и нужд диспетчерского управления достаточно технического учета, осуществляемого с точностью не ниже 0,5 s. Такой подход позволяет получать данные технического учета непосредственно от устройств ТМ и удешевляет систему в целом, так как отсутствует необходимость установки специализированных приборов коммерческого учета, требующих выделения каналов связи, пломбирования и т.п.

По причине отсутствия каких-либо функционирующих каналов связи между подстанциями и невозможностью организации специализированных каналов была применена связь на основе технологии PLC 2-го поколения, которая обеспечила передачу данных по кабельным линиям даже при использовании старых трехфазных кабелей с переменным сечением и бумажно-масляной изоляцией, а также 9 соединительных муфт на линии. Скорость, достигнутая по таким кабельным линиям, составляет до 40 Мбит/с во всех направлениях и в любой из подстанций, находящихся в радиусе около 400 м. Автоматическое резервирование основного канала связи выполняет GSM-канал.

Изучение различных типов каналов связи для передачи данных показало невозможность построения современной системы ТМ с использованием телефонной линии, так как максимальная скорость 56 кбит/с не позволяет обеспечить передачу необходимого объема данных, соответственно она была исключена от использования как основного, так и резервного канала для пилотной зоны. Применение телефонной линии при построении современных систем диспетчеризации возможно только с применением xDSL-технологии.

Запуск пилотной зоны «Интеллектуальная распределительная сеть 6 кВ» состоялся 31 января 2011 г. Зона была представлена в полном объеме и в соответствии с поставленными задачами. Результатом являются следующие функции:
• получение данных о состоянии различных элементов оборудования (выключателей, тележек выключателей и т.д.);
• визуализация однолинейных схем электроснабжения;
• дистанционное управление оборудованием;
• выполнение измерений и отображение результатов;
• предупредительная и аварийная сигнализация (цветовое и звуковое оповещение), вывод на печать списка аварийных событий;
• ведение журнала событий (печать на принтере и хранение на жестком диске);
• формирование базы данных и архива;
• настройка прав доступа оператора;
• формирование отчетов и т.д.

Таким образом, подтверждаются цели создания пилотной зоны:
• повышение эффективности функционирования и управления технологического комплекса сетей;
• обеспечение требуемых качественных показателей электроэнергии и уровня обслуживания;
• снижение ущерба от аварий за счет сокращения их количества и уменьшения времени их ликвидации;
• создание информационной основы для построения автоматизированной системы управления сетью.

Компанией «Шнейдер Электрик» отработано типовое решение для массовой телемеханизации сетевых объектов городских распределительных сетей, в том числе с различным типом оборудования.

Построение таких систем — это основной путь к повышению надежности и бесперебойности энергоснабжения потребителей. Что означает, согласно статье Я. Арцишевского, С. Вострокнутова, А. Земцова «Обеспечение надежности и качества электроснабжения» (2), создание системы диспетчеризации и ТМ позволит уменьшить показатели SAIFI, SAIDI, CAIDI.


ЛИТЕРАТУРА

1. Сборник докладов конференции «Инновационные проекты в элек-тросетевом комплексе». Приложение к журналу «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение», №2, сентябрь-октябрь, 2010. Скворцов Д. Интеллектуальные технологии компании «Шнейдер Электрик». Опыт внедрения, с. 88—91.
2. Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение», №3, ноябрь-декабрь, 2010. Арцишевский Я., Вострокнутов С., Земцов А. Обеспечение надежности и качества электроснабжения, с. 14—18.


МНЕНИЕ


М.Г. Линт, независимый эксперт, к.т.н.


Понятия «Смарт грид», «Интеллектуальная сеть» широко обсуждаются в среде технических специалистов, занятых проблемами энергетики. Идет процесс осознания того, что включает это понятие. Однако совершенно ясно, что интеллектуальная сеть начинается с систем измерения, сбора и передачи информации. Сегодняшнее состояние те-лемеханизации распределительной сети среднего напряжения характеризуется очень низким техническим уровнем — явно недостаточен объем снимаемой телеинформации, используются устаревшие протоколы и устройства сбора и передачи данных, низка пропускная способность сети связи. Поэтому пилотный проект компании «Шнейдер Электрик» следует считать важным шагом на пути создания интеллектуальной распределительной сети.

Особо хочется отметить подход к организации передачи данных с помощью специализированной PLC-аппаратуры связи посредством кабелей среднего напряжения.

Также вызывает интерес решение по интеграции системы технического учета с контроллерами и средствами связи на базе встроенных в SCADA-системы функций учета.

Перечисленные подходы являются новыми в отечественной практике и нуждаются в обсуждении в среде энергетиков, но заслуживают внимания, так как дают экономически выгодный вариант решения поставленной задачи.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно