Адаптированная риск-ориентированная система мониторинга и управления воздушных и кабельных линий

Page 1
background image

Page 2
background image

70

Адаптированная
риск-ориентированная система 
мониторинга и управления 
воздушных и кабельных линий

По материалам

VI Научно-практической конференции

«

КОНТРОЛЬ

 

ТЕХНИЧЕСКОГО

 

СОСТОЯНИЯ

 

ОБОРУДОВАНИЯ

ОБЪЕКТОВ

 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

»

Базовой

 

потребностью

 

клиентов

 

электроэнергетической

 

компании

 

является

 

макси

-

мально

 

надежное

 

снабжение

 

электроэнергией

 

с

 

гарантированно

 

высоким

 

качеством

.

В

 

то

 

же

 

время

 

потребностями

 

сетевой

 

энергокомпании

 

становятся

 

минимизация

 

капи

-

тальных

 

и

 

операционных

 

затрат

 

и

 

минимизация

 

потерь

 

при

 

электроснабжении

.

В 

Российской  Федерации 

в течение последних трех 

лет  отмечается  улучше-

ние  уровня  надежности 

электроснабжения.  Всего  отрас-

ли  удалось  значительно  снизить 

аварийность:  в  генерации  —  на 

11%,  в  распределительных  се-

тях  —  на  20%.  Потери  электро-

энергии  в  сетях  за  5  лет  снизи-

лись  на  15%.  На  уровне  страны 

в целом улучшаются уровни SAIDI 

и SAIFI, стремясь к целевым пока-

зателям  по  уменьшению  первого 

показателя в 3–8 раз, а второго — 

в 2–4 раза. Но при этом в России, 

как и в  целом в мире, показатель 

SAIDI  в  электросетях  среднего 

класса  напряжения  по-прежнему 

в  3–4  раза  выше,  чем  в  электро-

сетях  высокого  класса  напряже-

ния [1]. 

Однако  нулевая  аварийность 

недостижима  —  и  это  очевидно 

как самим энергетикам, так и по-

требителям  электроэнергии.  Не-

избежный  рост  капитализации 

при дооснащении энергосистемы 

дорогостоящим  оборудованием 

впоследствии  приводит  к  увели-

чению  тарифов  на  электроэнер-

гию. В итоге стоимость качества 

поставки  несут  как  потребители 

энергии, ощущая на себе увели-

чение стоимости, так и распреде-

лительные сети.

При  этом  низкий  уровень  на-

дежности,  напротив,  вызывает 

очень  большие  экономические 

потери  у  потребителей  электро-

энергии из-за простоя предприя-

тий, прекращения ресурсодобычи 

и ресурсопередачи. Необходимо 

найти баланс между вложениями 

в  модернизацию  энергосистемы 

и  надежностью.  Очевидно,  что 

в  определенный  момент  объем 

денежных  вложений,  необходи-

мых для достижения следующего 

процента  повышения  надежно-

сти  электроснабжения,  превы-

сит  положительный  экономиче-

Кучерявенков

 

А

.

А

.,

директор ООО МНПП «АНТРАКС»

График

 

соотношения

 

затрат

 

энергокомпаний

 

и

 

затрат

 

потребителей

 

при

 

повышении

 

качества

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Page 3
background image

71

ский  эффект  для  потребителей 

и  сетевых  компаний  от  данного 

повышения.  Срок  возврата  ин-

вестиций чрезвычайно вырастет, 

а  ARIE  —  средняя  эффектив-

ность  инвестиций  для  увеличе-

ния уровня надежности на 1% — 

станет  цифрой  со  множеством 

нулей [2].

Одной  из  возможностей  для 

определения  правильного  пути 

модернизации  энергосистемы  с 

гарантированно  эффективным 

уровнем  вложений  служит  улуч-

шение  потенциала  использова-

ния  капитальных  вложений.  Су-

ществующая  структура  сети  не 

адаптивна для применения в ней 

новых  систем  учета  электро-

энергии  и  систем  интеллекту-

альной  диагностики,  что,  в  свою 

очередь,  порождает  целый  ком-

плекс проблем, связанных с низ-

кой эф фек тив нос тью и высокими 

затратами  на  содержание.  Сети, 

особенно среднего класса напря-

жения,  характеризуются  слабой 

информативностью  по  загрузке 

и ресурсам эксплуатируемых ак-

тивов, отсутствием возможности 

удаленного  управления  обору-

дованием,  отсутствием  функций 

самодиагностики  и  самовосста-

новления сети. Правильные вло-

жения  позволят  контролировать 

активы  энергокомпании  и  ис-

пользовать их полноценнее.

В  то  же  время  глобальная 

программа 

трансформации, 

включающая  в  себя  полное  пе-

реоснащение  устройств  АСКУЭ, 

телемеханики,  РЗА,  систем  кон-

троля  качества  электрической 

энергии,  модернизацию  измери-

тельного  комплекса,  в  том  чис-

ле  цепей  трансформаторов  тока 

и трансформаторов напряжения, 

является  весьма  дорогостоя-

щим  и  долгосрочным  проектом. 

В перспективе трех-, пятилетних 

программ развития электроэнер-

гетической  сети  стоимость  по-

добного  пути  станет  максималь-

на,  а  снижение  индикативных 

показателей — минимально. Ре-

ализация его на  территории всей 

России в ближайшие 5 лет невоз-

можна. В итоге потребитель сла-

бо почувствует улучшение уров-

ня надежности, а энергосистема 

существенно  увеличит  свою  ка-

питализацию  и  будет  вынуж-

дена  вложить  большой  объем 

собственных инвестиций. Для по-

иска точки баланса во вложениях 

верное  направление  могут  под-

сказать новые источники дохода 

для  энергокомпании,  например, 

развитие  возможностей  обслу-

живания  электрооборудования 

абонента,  развитие  клиентских 

сервисов,  оптимизация  потреб-

ления  для  клиента  и,  прежде 

всего, новая модель управления 

активами.

Также    необходимо  рассмот-

реть  реализацию  новой  модели 

управления  активами  на  основе 

риск-ори ен ти ро ван ного  управ-

ления.  Данная  задача  не  требу-

ет  глобального  переоснащения 

энергосистемы.  В  то  же  время 

необходимо четкое знание архи-

тектуры клиентской сети и струк-

туры  потребления  клиентов, 

и,  разумеется,  возможных  пара-

метров работы сети и архитекту-

ры  сети  электроэнергетической 

компании.

Полный портрет поведения по-

требителей  дает  понимание  до-

полнительных сервисов, которые 

могут  заинтересовать  клиента, 

а  также  позволяет  реализовать 

многоуровневую надежность для 

удовлетворения  потребителей. 

Системный  сбор  и  обработка 

данных  о  поведении  сети  элек-

троснабжения дает возможность 

сформировать 

рекомендации 

по  оптимальному  поведению,

позволяющему  уменьшить  пики 

нагрузки и оптимизировать загруз-

ку оборудования пользователя.

При  внедрении  риск-ори ен-

ти ро ван  ного  управления  сетью 

очевидна  необходимость  (пол-

ная либо частичная) исключения 

человека  из  процесса  принятия 

решений и замены его специаль-

ными  комплексами  автоматики, 

управляющими  на  уровне  всей 

системы  и  отдельных  ее  объек-

тов на основе формализованных 

методов  формирования  комму-

тационных  состояний.  Соответ-

ственно  необходимо  внедрение 

автоматизированного  дистанци-

онного  управления  там,  где  это 

не  реализовано  в  настоящий 

момент.  Так,  в  среднем  несек-

ционированная  длина  воздуш-

ных  линий  составляет  10–12  км, 

за  Уралом  доходя  до  15–17  км. 

Такая  архитектура  сети  для  до-

стижения  необходимого  уровня 

надежности  требует  внедрения 

систем  обнаружения  места  воз-

никновения  аварийной  ситуа-

ции  как  на  подстанции,  так  и  на 

воздушных  и  кабельных  линиях 

электропередачи,  с  последую-

щей  автоматической  изоляцией 

поврежденного участка и восста-

новлением питания на неповреж-

денных  секциях.  После  устране-

ния причины аварийной ситуации 

также  необходимо  восстановле-

ние  нормальной  схемы  питания 

потребителей [3].

Обеспечение  наблюдаемос-

ти  каждой  трансформаторной 

и  распределительной  подстан-

ции  сети,  не  осуществляя  гло-

бального переоснащения систем 

РЗА  и  измерительного  ком-

плекса,  возможно  при  исполь-

зовании  систем  телемеханики 

и  мониторинга  фидеров  с  функ-

ционалом  локализации  аварий-

ных  процессов.  При  внедрении 

риск-ори ен ти ро ван ной  системы 

мониторинг  и  управление  узло-

выми  точками  воздушной  линии 

электропередачи  осуществляет-

ся  дистанционно  управляемыми 

разъединителями  и  индикатора-

ми  короткого  замыкания  с  пере-

дачей  информации  в  центра-

лизованную  систему.  При  этом 

система  определяет  возникно-

вение  повреждения  на  воздуш-

ной  или  кабельно-воздушной 

линии  электропередачи,  отобра-

жает  аварийные  процессы  на 

географической карте и мнемос-

хеме  с  отправкой  предупрежде-

ний.  Помимо  непосредственных 

функций  дистанционного  управ-

ления  с  функционалом  блоки-

ровки,  важнейшим  свойством 

системы  становится  широкомас-

штабный  сбор  информации  вы-

сокочувствительными датчиками 

с  непосредственной  привязкой 

меток реального времени и GPS. 

Датчики типа ИКЗ-В34 и А-сигнал 

выявляют  самоустранившиеся 

«клевки»  на  землю,  чувствуют 

возмущения  в  воздушной  и  ка-

бельно-воздушной  линиях,  на-

чинающиеся  пробои  в  изоляции 

кабеля и изоляторах, в том числе 

на смежных участках воздушной 

линии. Индикаторы типа ИКЗ-В36 

измеряют  вибрации  проводов, 

 1 (58) 2020


Page 4
background image

72

определяя  отклонения  от  нор-

мальных режимов работы.

Максимальное  использова-

ние  информации,  имеющейся 

в  распоряжении  коммутацион-

ных аппаратов и высокочувстви-

тельных  датчиков,  позволяет 

определять  любые  аварийные 

процессы  на  линиях  смешанной 

топологии,  не  требуя  доступа 

к данным центров питания и або-

нентским  РП/ТП.  Комплексная 

обработка  данных  в  системе 

КОМОРСАН  от  мониторов  фи-

дера  типа  А-сигнал  решает  три 

основные  проблемы  замыкания 

на  землю  в  сети  с  изолирован-

ной  нейтралью:  определение 

емкостных  токов,  фиксация  пе-

ренапряжений  и  определение 

поврежденного  фидера.  Работа 

в системе мониторинга и управ-

ления  дает  возможность  при 

выборе  оптимального  пути  сек-

ционирования 

поврежденного 

участка  и  возвращения  питания 

остальным потребителям учиты-

вать  «переносные  заземления» 

и  остальные  коммутационные 

аппараты.  Функция  самодиагно-

стики позволяет контролировать 

расход ресурсов всего включен-

ного  в  наблюдаемый  участок 

оборудования  и  своевременно 

выявлять неисправности.

Применение  датчиков,  реаги-

рующих на все виды повреждений 

с определением направления как 

в  составе  коммутационных  ап-

паратов, так и отдельно, не тре-

бует  наличия  микропроцессор-

ных устройств релейной защиты 

и автоматики по концам воздуш-

ной линии. Запуск алгоритма от-

деления  поврежденного  участка 

в  сис те ме  мониторинга  и  управ-

ления не только осуществляется 

с  контролем  времени  доставки 

команд,  но  и  вводит  запрет  на 

другие  переключения  на  уровне 

SCADA.  Модуль  FLISR  сис темы 

мониторинга  и  управления  осу-

ществляет  контроль  процесса 

выполнения  и  успешности  за-

вершения  алгоритма  отделения, 

фиксируя  изменения  положения 

коммутационного  аппарата,  на-

личие  напряжения,  бросков  тока 

и так далее. После восстановле-

ния питания по факту устранения 

повреждения  модуль  FLISR  си-

стемы мониторинга и управления 

проверяет отсутствие перегрузок 

на  воздушной  линии,  включая 

возможность  перегрузки  сосед-

него фидера.

Помимо  модуля  FLISR,  от-

вечающего  за  автоматическое 

определение 

поврежденного 

участка  сети,  его  локализацию 

и  восстановление  электроснаб-

жения, масштабный сбор данных 

в  системе  мониторинга  и  управ-

ления  позволяет  реализовать 

прогностические  функции.  Реа-

лизация  алгоритмов  предиктив-

ной  аналитики  базируется  на 

работе нейронной сети с данны-

ми  о  типичных  аварийных  про-

цессах, собранными интеллекту-

альными устройствами компании 

«АНТРАКС» в течение нескольких 

лет.  Механизмы  работы  с  боль-

шими  массивами  данных  по-

зволяют  формировать  рекомен-

дации  о  возможных  проблемах 

на  линии.  Система  мониторинга 

и  управления  в  модуле  «Совет-

чик»  выдает  рекомендации  на 

основе  полученных  данных,  что 

дает возможность предотвратить 

аварийные  отключения.  Напри-

мер, в модуле отмечается высо-

кая частота отключений, в связи 

с чем рекомендуется замена про-

вода на участке на самонесущий 

изолированный  провод.  Так  же 

модуль  «Советчик»  формирует 

рекомендации  о  необходимости 

внеочередного  обхода  на  участ-

ке  с  рекомендацией  проверить 

растительность  на  участке.  Фик-

сация  системой  угрозы  перехо-

да в устойчивое ОЗЗ формирует 

рекомендации  о  проведении  на 

участке  с  точными  географичес-

кими  координатами  проверки 

изоляторов на предмет пробоев.

Хочется  отметить,  что  риск-

ори ен ти ро ван ное 

управление 

развитием  активов  базируется 

на  отслеживании  текущего  со-

стояния  сети  в  текущий  момент 

времени. Это позволяет не толь-

ко  выявлять  нарушения  на  ран-

ней стадии, но и информировать 

пользователя  о  предполагаемой 

длительности перерывов в энер-

госнабжении.  Сеть,  дооснащен-

ная  разработанной  компанией 

Вид

 

модуля

 FLISR 

в

 

веб

-

клиенте

 

системы

 

мониторинга

 

и

 

управления

 

КОМОРСАН

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Page 5
background image

73

ООО МНПП «АНТРАКС»

+7 (495) 991-12-30,

www.antraks.ru,

mail@antraks.ru

Вид

 

модуля

 «

Советчик

» 

в

 

веб

-

клиенте

 

системы

 

мониторинга

 

и

 

управления

 

КОМОРСАН

«АНТРАКС»  Системой  монито-

ринга  и  управления,  в  дальней-

шем  в  реальном  времени  смо-

жет отслеживать режимы работы 

всех  участников  процесса  выра-

ботки,  передачи  и  потребления 

электроэнергии.  Получая  об-

ратную  связь  через  разветвлен-

ную  систему  датчиков  в  режиме 

online,  Система  реагирует  на 

все  изменения,  происходящие 

в  сети,  принимая  оптимальные 

решения  для  предотвращения 

аварий  и  осуществления  энер-

госнабжения с максимальной на-

дежностью  и  экономической  эф-

фективностью.

Умное  управление  активами 

базируется на аналитической об-

работке  больших  массивов  дан-

ных, что возможно только с при-

менением  технологий  обучения 

нейронной  сети.  При  использо-

вании данных от высокочувстви-

тельных  датчиков  о  фиксации 

провалов  напряжения,  о  сред-

нем, минимальном и максималь-

ном текущем значении для линии 

возможна  классификация  собы-

тий по причинам возникновения. 

Такая информация используется 

для оптимизации активов опера-

тора  управления  за  счет  выпол-

нения  рекомендации  по  замене 

и дооснащению электрооборудо-

вания,  по  внеочередному  осмо-

тру  ОВБ,  по  сопутствующим  ра-

ботам на воздушной и кабельной 

линии при выводе ее в ремонт, по 

режимам эксплуатации [4].

Бессистемное внедрение но-

вого оборудования не даст кар-

динального  улучшения.  Баланс 

между  расходами  на  модерни-

зацию  энергосистемы  и  эконо-

мический  эффект  от  уменьше-

ния недоотпуска и потерь может 

быть достигнут путем постепен-

ного  внедрения  интеллектуаль-

ных  датчиков  с  online  переда-

чей  информации  с  расчетных 

модулей  Системы  мониторинга 

и управления. Достигнутый уро-

вень  автоматизация  при  таком 

внедрении позволит предотвра-

тить  возникновение  технологи-

ческих  нарушений,  в  том  числе 

вызванных  ошибками  персона-

ла, а также снизить численность 

оперативного  и  эксплуатацион-

ного  персонала.  Модули  про-

гнозирования  обеспечат  ана-

лиз  тенденций  переходных 

событий,  что  даст  возможность 

персоналу  распределительных 

сетей  запланировать  техниче-

ское  обслуживание  до  того,  как 

произойдет  неисправность.  Ис-

пользование  электроэнергети-

ческими  компаниями  адаптиро-

ванной  риск-ори ен ти ро ван ной 

Системы  мониторинга  и  управ-

ления  воздушных  и  кабельных 

линий  значительно  улучшит 

индексы  надежности  SAIDI  (до 

10 раз) и SAIFI, снизит стоимость 

обслуживания оборудования до 

40% в год, уменьшит износ обо-

рудования  в  распределитель-

ных сетях.  

Р

ЛИТЕРАТУРА
1.  Chollot  Y.,  Biasse  J.M.,  Mallot  A. 

Feeder  Automation  Improves  Me-

dium  Voltage  Network  Effi  ciency  / 

CIRED Conference, Frankfurt, Ger-

many, June. 23-24, 2008.

2.  Kueck J.D., Kirby B.J., Overholt P.N., 

Markel L.C. Measurement Practices 

for Reliability and Power Quality. Oak 

Ridge, TN Rep. ORNL/TM-2004/91, 

2004.

3.  Янкович  А.Ю.,  Садохина  М.А., 

Шушпанов  И.Н.  Интеллектуаль-

ная система мониторинга сетей / 

Cборник  трудов  конференции 

«Электроэнергетика  глазами  мо-

лодежи».  Самара:  СамГТУ,  2017. 

C. 300–303.

4.  Штац  Т.,  Бушек  Х.  Сотрудниче-

ство — ключ к совершенствованию 

систем DMS/OMS // Transmission & 

Distribution  World.  Russian  Edi tion. 

Приложение  к  журналу  «ЭЛЕК-

ТРО ЭНЕРГИЯ.  Передача  и  рас-

пределение»,  2013,  №  6(21). 

С. 18–22.

 1 (58) 2020


Читать онлайн

Базовой потребностью клиентов электроэнергетической компании является максимально надежное снабжение электроэнергией с гарантированно высоким качеством. В то же время потребностями сетевой энергокомпании становятся минимизация капитальных и операционных затрат и минимизация потерь при электроснабжении.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»