Динамическое регулирование напряжения – повседневная работа

Page 1
background image

Page 2
background image

8

АВТОМАТИЗАЦИЯ

 и Управление

Январь–февраль 2012

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

АВ

АВ

ТО

ТО

ТО

ОМА

МА

М

М

М

М

М

М

М

ТИ

ТИ

И

И

И

И

И

З

З

ЗА

ЗАЦИ

ЦИ

ЦИ

ЦИ

ЦИ

ЦИ

Я

Я

Я

Я

 и

 и У

 У

У

У

У

У

пр

пр

пр

р

ав

авле

лени

ние

е

Динамическое 
регулирование напряжения – 
повседневная работа

Kansas City Power and Light (KCP&L) получает реальную 
выгоду от регулирования напряжения — процесса, 
ставшего повседневной практикой в эксплуатации.

Карл Р. Гекелер (Carl R. Goeckeler), 

энергосистема KCP&L

Е

щё

 

в

 

начале

 2006 

г

руководство

 

компании

 

KCP&L 

пыталось

 

найти

 

пути

 

снижения

 

пико

-

вых

 

нагрузок

 

энергосистемы

Инженеры

 

группы

 

автоматизации

 

распределительной

 

сети

 

пред

-

ложили

 

систему

 

понижения

 

напряжения

названную

 

«

динамическим

 

регулированием

 

напряжения

» (Dynamic 

Voltage Control — DVC). 

После

 

успешного

 

испытания

 

пилотного

 

образца

 

в

 2006 

г

система

 DVC 

получила

 

ши

-

рокое

 

распространение

Исходный

 

трёхгодичный

 

план

 

был

 

сокращён

 

до

 

двух

 

лет

.

Перед

 

вводом

 

в

 

эксплуатацию

 

системы

 DVC 

в

 

рас

-

поряжении

 KCP&L 

было

 

около

 1000 

автоматически

 

управляемых

 

конденсаторов

установленных

 

на

 

тер

-

ритории

 

столичного

 

района

 

г

Канзас

-

Сити

Нагрузки

 

в

 

этой

 

зоне

 

составляли

 

около

 90% 

всего

 

пикового

 

потре

-

бления

а

 

географически

 

район

 

занимает

 

не

 

более

 20% 

всей

 

обслуживаемой

 

территории

Городские

 

сети

 

энергосистемы

 KCP&L 

относитель

-

но

 

короткие

 

по

 

протяжённости

Регулирование

 

напря

-

жения

 

производится

 

в

 

основном

 

при

 

помощи

 

трёхфаз

-

ной

 

системы

 

РПН

 

на

 

подстанциях

а

 

также

 

при

 

помощи

 

автоматически

 

управляемых

 

батарей

 

конденсаторов

 

распределительной

 

сети

которые

 

включаются

 

для

 

поддержания

 

напряжения

 

и

 

обеспечения

 

потребности

 

энергосистемы

 

в

 

реактивной

 

мощности

В

 

пределах

 

городских

 

сетей

 

установлено

 

всего

 

несколько

 

регуля

-

торов

 

напряжения

Однако

 

несмотря

 

на

 

это

 

городские

 

сети

 

стали

 

подходящим

 

объектом

 

для

 

уменьшения

 

по

-

требления

 

при

 

помощи

 

схемы

 

понижения

 

напряжения

Существующая

 

база

 

автоматически

 

управляемых

 

кон

-

денсаторных

 

батарей

 

стала

 

экономической

 

основой

 

в

 

деле

 

реализации

 

проекта

 DVC. 

Единственное

чего

 

не

 

хватало

 

для

 

реализации

 

проекта

это

 

дополнительных

 

финансовых

 

средств

 

на

 

автоматизацию

 

управления

 

работой

 

устройств

 

РПН

 

от

  «

систе

-

мы

 

управления

 

потреблением

 

энер

-

гии

» (Energy Management System — 

EMS). 

Цели

 

проекта

В

 2006 

г

компания

 KCP&L 

име

-

ла

 

большое

 

количество

 

устройств

 

управления

 

РПН

 

на

 

подстанциях

 

старшего

 

поколения

Большинство

 

этих

 

устройств

 

управления

 

РПН

 

с

 

трудом

 

проходили

 

проверку

 

и

 

техоб

-

служивание

Проект

 

позволил

 

за

-

менить

 

эти

 

устройства

 

управления

 

на

 «

интеллектуальные

 

электронные

 

устройства

» (Intelligent Electronic 

Devices — IED), 

которые

 

в

 

состоянии

 

использовать

  «

протокол

 

распреде

-

лённой

 

сети

» (Distributed Network 

Protocol — DNP).

Инженеры

 

по

 

автоматизации

 

в

 

тесном

 

сотрудничестве

 

с

 

инже

-

нерами

 

подстанций

инженерами

-

релейщиками

 

и

 

системными

 

ин

-

женерами

 

направили

 

усилия

 

на

 

оптимизацию

 

сочетания

 

технологии

 

и

 

экономики

Их

 

решением

 

стало

 

ин

-

Элизабет

 

Лауэр

-

Уильсон

диспетчер

 

распределительной

 

сети

использует

 

систему

 

управления

 

потреблением

 

электроэнергии

 

и

 

систему

 

сбора

 

данных

 

для

 

ввода

 

в

 

дей

-

ствие

 

системы

 

управления

 

понижением

 

напряжения

 

во

 

время

 

летних

 

пиковых

 

нагру

-

зок

 2011 

г

энергосистемы

 KCP&L. 


Page 3
background image

9

АВТОМАТИЗАЦИЯ

 и Управление

www.tdworld.ru, www.tdworld.com

  

|

  

Январь–февраль 2012

тегрирование

 

системы

 

РПН

 

подстанции

 

на

 

основе

 IED 

в

 

контроллер

 

дистанционного

 

управления

 

Что

 

касается

 

энергосистемы

 KCP&L, 

то

 

обычно

 

ис

-

пользуется

 

одно

 

устройство

 

управления

 

РПН

 

на

 

рас

-

пределительном

 

устройстве

 

подстанции

к

 

которому

 

подключены

 

до

 

четырёх

 

распределительных

 

линий

Всё

 

это

 

было

 

интегрировано

 

в

 

систему

 

управления

 

по

-

треблением

 

электроэнергии

 (EMS).

Данный

 

проект

 

преследовал

 

следующие

 

цели

:

• 

модернизация

 

подстанций

 

и

 

регулирования

 

напря

-

жения

 

в

 

распределительной

 

сети

• 

обеспечение

 

возможности

 

дополнительного

 

контро

-

ля

 

системы

;

• 

снижение

 

потребления

 

электроэнергии

 

во

 

время

 

пи

-

ковых

 

нагрузок

;

• 

модернизация

 

управления

 

и

 

регулирования

 

уставок

 

устройств

 

управления

 

РПН

;

• 

внедрение

 

дистанционного

 

управления

 

устройства

-

ми

 

РПН

;

• 

создание

 

платформы

 

для

 

дальнейшей

 

автоматиза

-

ции

 

подстанций

.

Устройство

 

РПН

 

передает

 

сообщения

 

по

 

протоко

-

лу

 DNP 

на

 RTU. 

Инженеры

 

энергосистемы

 

одобрили

 

активное

 

использование

 

протокола

 DNP. 

Инженеры

 

подстанций

 

пошли

 

ещё

 

дальше

 

в

 

своих

 

изысканиях

разработав

 

различные

 

алгоритмы

 RTU 

для

 

улучшения

 

характеристик

Специально

 

обученный

 

персонал

 

может

 

менять

 

уставки

 

устройств

 

управления

 

РПН

 

и

 

вводить

 

значения

соответствующие

 

необходимому

 

снижению

 

напряжения

Пользователи

 

инициировали

 

процесс

 

снижения

 

на

-

пряжения

 

на

 

каждой

 

из

 203 

шин

 

путём

 

направления

 

ко

-

манды

 

на

 

ввод

 

в

 

действие

 

уставок

 

пониженного

 

напря

-

жения

 

для

 

каждой

 

из

 

шин

 

подстанции

Для

 

каждой

 

из

 

шин

 

существует

 

три

 

стандартных

 

параметра

 

понижен

-

ного

 

напряжения

и

 

каждый

 

из

 

них

 

предназначен

 

для

 

понижения

 

потребления

 

электроэнергии

В

 

процентном

 

отношении

 

уставки

 

снижения

 

напряжения

 

следующие

1,5; 2,5 

и

 3,5%. 

Однако

 

если

 

для

 

какой

-

то

 

из

 

шин

 

уставка

 

снижения

 

напряжения

 

слишком

 

велика

то

 

процентное

 

отношение

 

можно

 

отрегулировать

 

по

 

месту

Электромонтажник

 

Расти

 

Моралес

 

выполняет

 

подключение

 

обору

-

дования

 

на

 RTU 

подстанции

 

в

 

рамках

 

выполнения

 

проекта

 

компании

 

KCP&L 

по

 

внедрению

 

проекта

 DVC.

Пилотная

 

фаза

 

проекта

Для

 

подтверждения

 

работоспособности

 

проекта

 

и

 

проведения

 

статистических

 

испытаний

 

в

 2006 

г

систе

-

ма

 DVC 

была

 

установлена

 

на

 

двух

 

шинах

 

подстанции

от

 

которых

 

питались

 

восемь

 

линий

Инженеры

 

изуча

-

ли

 

соотношение

 

между

 

степенью

 

снижения

 

мощности

 

(

в

 %) 

на

 1% 

снижения

 

напряжения

Исследовалась

 

взаимосвязь

 

между

 

изменениями

 

напряжения

 

и

 

мощ

-

ностью

 

нагрузки

как

 

на

 

уровне

 

отходящей

 

линии

так

 

и

 

на

 

уровне

 

шин

 

центра

 

питания

Для

 

контроля

 

нагрузки

 

в

 

цепи

 

основного

 

выключателя

 

распределительного

 

устройства

  (

РУ

и

 

в

 

цепи

 

выключателя

 

одного

 

фиде

-

ра

 

были

 

установлены

 

счётчики

 

коммерческого

 

учёта

 

электроэнергии

Для

 

отслеживания

 

хронологии

 

собы

-

тий

 

данные

 

поступали

 

на

 

устройство

 

регистрации

 

под

-

станции

 

каждые

 

пять

 

секунд

От

 

каждой

 

линии

 

и

 

шин

 

РУ

 

были

 

получены

 

данные

 

по

 

мощности

 

в

 

мегаваттах

 

и

 

мегаварах

по

 

токам

 

и

 

напряжениям

 

в

 

каждой

 

фазе

а

 

также

 

данные

 

по

 

коэффициенту

 

мощности

температу

-

ре

 

окружающей

 

среды

 

и

 

данные

 

по

 

устройству

 

управ

-

ления

 

РПН

В о п р о с

 

э ф ф е к т и в

-

ности

 

электроснабжения

 

ме

-

гаполисов

 

и

 

промышленных

 

предприятий

 

является

 

весьма

 

актуальным

и

 

на

 

протяжении

 

развития

 

энергетической

 

от

-

расли

 

ему

 

уделяется

 

большое

 

внимание

 

во

 

всём

 

мире

Пред

-

лагаемые

 

в

 

рассматриваемой

 

статье

 

подходы

 

к

 

регулирова

-

нию

 

потребления

 

электроэнер

-

гии

 

основаны

 

на

 

статических

 

характеристиках

 

нагрузки

 

по

 

напряжению

Известно

что

 

от

-

клонения

 

напряжения

 

оказывают

 

существенное

 

влияние

 

на

 

потре

-

бляемую

 

электроприёмниками

 

мощность

Так

например

при

 

увеличении

 

напряжения

 

на

 

выво

-

дах

 

лампы

 

накаливания

 

на

 10% 

от

 

номинального

 

потребляемая

 

активная

 

мощность

 

увеличива

-

ется

 

почти

 

на

 20%. 

В

 

России

 

ме

-

тод

 

регулирования

 

напряжения

 

апробирован

 

на

 

практике

 

в

 80-

е

 

годы

  (

см

труды

 

проф

Конюхова

 

Е

.

А

. – 

д

.

т

.

н

., 

профессора

 

кафед

-

ры

  «

Электроэнергетические

 

си

-

стемы

» 

МЭИ

на

 

базе

 

одного

 

из

 

крупных

 

машиностроительных

 

предприятий

.

Необходимо

 

отметить

что

 

на

 

сегодняшний

 

день

 

сетевые

 

компании

 

практически

 

не

 

осу

-

ществляют

 

автоматическое

 

регулирование

 

напряжения

 

с

 

по

-

мощью

 

устройств

 

РПН

В

 

усло

-

виях

 

действующего

 

закона

 

об

 

энергосбережении

 

необходимо

 

уделять

 

больше

 

внимания

 

данно

-

му

 

вопросу

.

КОММЕНТАРИЙ

Владимир Пелымский, заместитель главного инженера — 
руководитель ситуационно-аналитического центра ОАО «ФСК ЕЭС»:


Page 4
background image

10

АВТОМАТИЗАЦИЯ

 и Управление

Январь–февраль 2012

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

Исследования

 

показали

 

уменьшение

 

активной

 

мощ

-

ности

 

на

 

единицу

 

снижения

 

напряжения

 

при

 

внедрении

 

в

 

эксплуатацию

 

устройства

 

понижения

 

напряжения

 

в

 

определённой

 

цепи

 

в

 

определённый

 

день

В

 

качестве

 

контрольных

 

показателей

 

компанией

 KCP&L 

использо

-

вались

 

данные

 

по

 

отрасли

Кроме

 

того

инженеры

 

про

-

анализировали

 

соотношение

 

бытовой

 

и

 

коммерческой

 

нагрузок

 

по

 

каждой

 

цепи

которое

 

было

 

различным

 

в

 

зависимости

 

от

 

величины

 

нагрузки

 

потребителей

Вме

-

сте

 

с

 

тем

 

компании

 KCP&L 

удалось

 

вывести

 

итоговые

 

результаты

которые

 

составили

 0,92% 

снижения

 

потре

-

бляемой

 

активной

 

мощности

 

на

 

каждый

 

процент

 

пони

-

жения

 

напряжения

 

во

 

время

 

летних

 

пиковых

 

нагрузок

Этап

 

внедрения

 

Агрессивная

 

рекламная

 

кампания

 

плюс

 

внедрение

 

новых

 

технологий

 

поставило

 

сроки

 

выполнения

 

проекта

 

под

 

угрозу

Руководителю

 

проекта

 

от

 

компании

 KCP&L 

пришлось

 

проводить

 

регулярные

 

собрания

 

участников

 

проекта

 

с

 

целью

 

информирования

 

о

 

видах

 

работ

имею

-

щих

 

решающее

 

значение

 

для

 

выполнения

 

графика

 

про

-

екта

 

в

 

четыре

 

этапа

:

• 

этап

 I — 

установка

 

систем

 DVC 

на

 60 

шинах

 

и

 

ввод

 

их

 

в

 

эксплуатацию

 

к

 

концу

 2006 

г

.;

• 

этап

 II — 

доведение

 

числа

 

установленных

 

систем

 

DVC 

до

 100 

к

 

лету

 2007 

г

.;

• 

этап

 III — 

то

 

же

 

до

 140 

к

 

концу

 2007 

г

.;

• 

этап

 IV — 

то

 

же

 

до

 203 

к

 

концу

 2008 

г

.

Оборудование

 

было

 

заказано

 

и

 

устанавливалось

 

согласно

 

графику

Инженеры

 

и

 

технический

 

персонал

 

системы

 

управления

 

потреблением

 

электроэнергии

 

от

-

вечали

 

за

 

разработку

 

соответствующих

 

экранов

 

опера

-

торов

Разработчики

 

экранов

 

для

 

удовлетворения

 

всех

 

потребностей

 

операторов

 

системы

 EMS 

находились

 

в

 

постоянном

 

контакте

 

с

 

инженерами

 

и

 

диспетчерами

Не

 

один

 

час

 

они

 

провели

 

на

 

выездах

контролируя

 

на

 

ме

-

стах

 

работу

 

точек

 

протокола

 DNP 

каждого

 IED 

и

 RTU.

На

 

экран

 

системы

 DVC 

выводятся

 

как

 

входные

 

ана

-

логовые

 

значения

так

 

и

 

находящиеся

 

на

 

рассмотрении

 

системы

 

аналоговые

 

выходные

 

значения

 

для

 

ввода

 

не

-

обходимых

 

изменений

 

уставок

 

устройств

 

РПН

:

• 

сопротивление

 (

используется

 

для

 

повышения

 

и

 

по

-

нижения

 

напряжения

 

на

 

шинах

 

при

 

изменении

 

на

-

грузки

); 

• 

центр

 

диапазона

 

изменения

 

напряжения

;

• 

процентное

 

отношение

 

уставки

 

динамического

 

пони

-

жения

 

напряжения

 (

три

 

на

 

каждое

 

устройство

 

РПН

).

Электромонтажник

 

Расти

 

Моралес

 

проверяет

 

монтажную

 

схему

 

на

 

подстанции

 

во

 

время

 

установки

 

системы

 DVC.

Проблемы

 

реализации

 

проекта

 

на

 

ранних

 

этапах

На

 

предварительных

 

этапах

 

проекта

 

во

 

время

 

раз

-

работки

 

устройств

 

управления

 

РПН

 

на

 

подстанциях

 

по

-

требовалось

 

установить

 

стандартную

 

центральную

 

точ

-

ку

 

напряжения

 

с

 

шагом

 

регулирования

 

уставок

 ±1,5 

В

Однако

 

после

 

внедрения

 

этих

 

параметров

 

посыпались

 

жалобы

 

от

 

потребителей

 

низкого

 

напряжения

Дополни

-

тельный

 

анализ

 

показал

что

 

по

 

опыту

 

на

 

местах

 

центр

 

диапазона

 

регулирования

 

устройства

 

РПН

 

располага

-

ется

 

на

 1 

В

 

выше

 

стандартного

После

 

принятия

 

этой

 

величины

 

для

 

стандартного

 

центра

 

напряжения

 

был

 

установлен

 

новый

 

диапазон

.

При

 

помощи

 

системы

 DVC 

инженеры

-

эксплу

-

атационники

 

могут

 

контролировать

 

и

 

изменять

 

уставки

 

устройства

 

РПН

 

с

 

рабочего

 

места

 

оператора

 

системы

 

управления

 

потреблением

 

энергии

исключая

таким

 

образом

выкатывание

 

тележек

 

и

 

жалобы

 

от

 

потреби

-

телей

Как

 

правило

органы

 

управления

 

РПН

 

были

 

устарев

-

ших

 

моделей

 

и

 

для

 

осуществления

 

регулировок

 

требо

-

вали

 

механических

 

настроек

Такие

 

органы

 

управления

 

с

 

трудом

 

поддаются

 

точной

 

настройке

С

 

новыми

 

ин

-

теллектуальными

 

устройствами

 

все

 

уставки

 

задаются

выводятся

 

на

 

дисплей

 

и

 

управляются

 

от

 

системы

 EMS. 

Неверные

 

изменения

 

по

 

месту

 

отвергаются

 

системой

Вместе

 

с

 

тем

 

инженеры

 

отмечают

что

 

уставки

введённые

 

с

 

удалённого

 

терминала

 

через

 

систему

 

EMS, 

не

 

всегда

 

сохраняют

 

своё

 

значение

Инженеры

-

эксплуатационники

 

на

 

подстанциях

 

сделали

 

всё

 

воз

-

можное

чтобы

 

выяснить

 

причину

 

проблемы

Энергоси

-

стема

 KCP&L 

была

 

в

 

процессе

 

перехода

 

от

 

устаревшей

 

системы

 EMS, 

в

 

которой

 

использовался

 

протокол

 CDC 

type II, 

к

 

новой

 

платформе

 EMS, 

в

 

которой

 

используется

 

протокол

 DNP. 

Сервер

 

системы

 EMS 

производит

 

опрос

 

IED 

контроллера

 

РПН

 

с

 

протоколом

 

связи

 DNP, 

а

 RTU 

подстанции

 

преобразует

 

его

 

в

 

сообщение

 

по

 

протоколу

 

CDC type II, 

подключая

 EMS 

к

 IED. 

Протокол

 CDC 

не

 

обладает

 

надёжными

 

выходными

 

аналоговыми

 

коман

-


Page 5
background image

11

АВТОМАТИЗАЦИЯ

 и Управление

www.tdworld.ru, www.tdworld.com

  

|

  

Январь–февраль 2012

Дарин

 

Крейг

ведущий

 

инженер

-

электрик

 

системного

 

оператора

производит

 

конфигурирование

 

системы

 Beckwith M-2067 B 

управле

-

ния

 

устройством

 

РПН

которая

 

направляет

 

данные

 

на

 

терминал

 

RTU 

подстанции

дами

 (

такими

 

как

 «select before operate» — «

выбрать

 

пе

-

ред

 

запуском

»), 

обычно

 

используемыми

 

современными

 

системами

 

управления

.

Протокол

 CDC 

имеет

 

ограничения

 

по

 

точкам

 

вывода

 

аналогового

 

сигнала

 

на

 

каждое

 RTU (

всего

 16). 

Таким

 

образом

в

 

одном

 

шкафу

 RTU 

было

 

сконфигурировано

 

столько

 

виртуальных

 RTU, 

сколько

 

требуется

 

на

 

от

-

дельном

 

порте

 RTU 

для

 

получения

 

необходимого

 

коли

-

чества

 

аналоговых

 

выходов

Отдельная

 

аналоговая

 

ли

-

ния

 

связи

 RTU 

подстанции

 

была

 

задействована

 

всеми

 

терминалами

 RTU 

для

 

связи

 

с

 

системой

 EMS.

Совместное

 

использование

 

многочисленными

 

терминалами

 

двухпроводной

 

телефонной

 

линии

 

при

-

вело

 

к

 

тому

что

 RTU 

начал

 

воспринимать

 

все

 

получа

-

емые

 

данные

 

как

 

действительные

 

выходные

 

аналого

-

вые

 

команды

изменяя

 

при

 

этом

 

уставки

Расширение

 

функционала

 RTU 

обеспечило

 

ввод

 

изменений

 

уста

-

вок

 

только

 

при

 

помощи

 

виртуального

 

удалённого

 

местного

 

переключателя

При

 

установке

 

переключа

-

теля

 

на

 

удалённое

 

действие

 

посредством

 

команды

 

EMS 

на

 RTU 

программным

 

путём

 

вводился

 

специ

-

альный

 

таймер

 

для

 

ограничения

 

време

-

ни

 

ввода

 

изменений

 

уставок

 

в

 

течение

 

10 

минут

Этим

 

самым

 

предотвращалась

 

возможность

 

управления

 

подстанцией

 

дистанционно

При

 

помощи

 

цифрового

 

сигнального

 

устройства

 

осуществлялся

 

контроль

 

значений

 

уставок

производи

-

лось

 

сравнение

 

значений

 

уставок

 EMS 

с

 

уставками

 IED. 

Быстрое

 

решение

 

этой

 

технической

 

проблемы

 

стало

 

ключевым

 

для

 

завершения

 

проекта

 

в

 

намеченные

 

сроки

Практическое

 

применение

 DVC 

на

 

диспетчерском

 

уровне

Система

 DVC, 

разработанная

 

спе

-

циалистами

 

компании

 KCP&L, 

предна

-

значена

 

для

 

использования

 

во

 

время

 

лет

-

них

 

пиковых

 

нагрузок

Когда

 

температура

 

окружающей

 

среды

 

достигает

 32°C, 

все

 

автоматически

 

управляемые

 

батареи

 

кон

-

денсаторов

 

рассчитаны

 

на

 

включение

 

для

 

поддержки

 

энергосистемы

 

при

 

пиковых

 

нагрузках

Этим

 

самым

 

достигается

 

устой

-

чивое

 

состояние

 

между

 

батареями

 

конденсаторов

 

распределительной

 

сети

 

и

 

устройствами

 

РПН

Дис

-

петчеры

 

включают

 

систему

 

понижения

 

напряжения

 

для

 

конкретной

 

группы

 

потребителей

Как

 

правило

для

 

системы

 DVC KCP&L 

активирует

 

понижение

 

на

-

пряжения

 

на

 2,5%. 

Как

 

только

 

система

 

регулирования

 

напряжения

 

DVC 

включается

диспетчеры

 

при

 

помощи

 

средств

 

контроля

 

проводят

 

мониторинг

 

напряжения

 

на

 

всех

 

батареях

 

конденсаторов

На

 

фазе

 A 

каждого

 

кон

-

денсатора

 

установлен

 

датчик

 

напряжения

предна

-

значенный

 

для

 

контроля

 

соответствия

 

напряжения

 

конденсатора

 

с

 

напряжением

 

устройства

 

РПН

 

под

-

станции

которое

 

в

 

свою

 

очередь

 

контролирует

 

и

 

управляет

 

напряжением

 

этой

 

же

 

фазы

.

 

При

 

падении

 

напряжения

 

ниже

 

установленного

 

значения

 

диспетчеры

 

отслеживают

 

соответствую

-

щие

 

аварийные

 

сигналы

Они

 

также

 

отслежива

-

ют

 

поведение

 

временно

 

переконфигурированных

 

сетей

чтобы

 

обеспечить

 

отсутствие

 

недопустимо

 

низкого

 

напряжения

 

на

 

конденсаторах

 

в

 

этих

 

цепях

В

 

случае

 

падения

 

напряжения

 

на

 

конденсаторах

 

ниже

 

установленного

 

предела

 

диспетчеры

 

имеют

 

возмож

-

ность

 

выдать

 

команду

 

на

 

изменение

 

уставки

 

напряже

-

ния

 

на

 

шине

 

на

 1,5% 

от

 

установленного

 

порога

 

или

 

же

 

на

 

полный

 

отказ

 

от

 

снижения

 

напряжения

 

на

 

этих

 

шинах

 

подстанции

Ежегодно

 

инженеры

-

планировщики

 

проводят

 

про

-

верки

 

уставок

 

устройств

 

РПН

 

городской

 

энергосисте

-

мы

Кроме

 

того

, DVC 

позволяет

 

системному

 

оператору

 

KCP&L 

реагировать

 

на

 

претензии

 

потребителей

возни

-

кающие

 

вследствие

 

временной

 

перенастройки

 

энерго

-

системы

Практические

 

примеры

Диспетчеры

 

и

 

линейные

 

монтёры

 KCP&L 

предпола

-

гали

что

 

от

 

потребителей

 

при

 

активации

 

системы

 DVC 

начнут

 

поступать

 

претензии

 

о

 

перепаде

 

напряжения

К

 

счастью

этого

 

не

 

случилось

И

 

даже

 

если

 

такая

 

про

-

блема

 

появится

то

 

причиной

 

её

 

будет

 

не

 

система

 DVC, 

а

 

какая

-

нибудь

 

другая

 

установка

 

или

 

неисправность

 

в

 

эксплуатации

Фрэнки

 

Смит

ведущий

 

инженер

 

по

 

системам

 

защиты

загружает

 

программное

 

обеспечение

 

в

 

терминал

 RTU 

фирмы

 Telvent 

для

 

поддержки

 

проекта

 DVC 

энер

-

госистемы

 KCP&L.


Page 6
background image

12

АВТОМАТИЗАЦИЯ

 и Управление

Январь–февраль 2012

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

Компании

упомянутые

 

в

 

данной

 

статье

:

 

Beckwith Electric Co.  

www.beckwithelectric.com

Kansas City Power & Light  

www.kcpl.com

Sensus  

www.sensus.com

Telvent  

www.telvent.com

Например

от

 

одного

 

из

 

потребителей

 

поступила

 

жалоба

 

о

 

низком

 

уровне

 

на

-

пряжения

 

в

 

период

 

пиковой

 

нагрузки

 

при

 

работающем

 

кондиционере

Проверкой

 

на

 

месте

 

было

 

выявлено

что

 

этот

 

потре

-

битель

 

был

 

запитан

 

от

 

распределитель

-

ного

 

столбового

 

трансформатора

 

с

 

сетью

 

низкого

 

напряжения

 

значительной

 

длины

 

и

 

протяжённым

 

ответвлением

 

к

 

потреби

-

телю

После

 

переключения

 

ответвления

 

напряжение

 

было

 

восстановлено

и

 

на

 

этом

 

все

 

проблемы

 

данного

 

потребителя

 

закончились

 

даже

 

при

 

работающей

 

систе

-

ме

 DVC.

В

 

другом

 

случае

 

шина

 

подстанции

 

вследствие

 

выхода

 

из

 

строя

 

трансфор

-

матора

 

автоматически

 

переключилась

 

на

 

секционный

 

выключатель

.

Затем

 

устройство

 

РПН

 

повысило

 

на

-

пряжение

 

до

 

недопустимого

 

уровня

Дис

-

петчеры

 

среагировали

 

мгновенно

они

 

дистанционно

 

при

 

помощи

 

РПН

 

понизи

-

ли

 

напряжение

 

до

 

приемлемого

 

уровня

В

 

дальнейшем

 

инженеры

-

планировщики

используя

 

систему

 DVC, 

для

 

корректной

 

регулировки

 

напряжения

 

подстанции

 

дис

-

танционно

 

ввели

 

новую

 

уставку

 

для

 

РПН

По

 

неожиданным

 

причинам

 

система

 DVC 

сыграла

 

стратегическую

 

роль

 

в

 

сокращении

 

потребления

 

элек

-

троэнергии

 

летом

 2011 

года

Вследствие

 

нехватки

 

элек

-

троэнергии

 

в

 

Техасе

 

и

 

других

 

штатах

 

электроэнергия

 

на

 

Среднем

 

западе

 

пользовалась

 

большим

 

спросом

Лето

 

2011 

года

 

выдалось

 

жарче

 

обычного

температура

 

в

 

те

-

чение

 

долгого

 

времени

 

держалась

 

выше

 38°C. 

Энерго

-

система

 KCP&L 

успешно

экономно

 

и

 

постоянно

 

пользо

-

валась

 DVC 

для

 

снижения

 

пикового

 

потребления

.

Получение

 

реальных

 

прибылей

 

Система

 DVC, 

разработанная

 

системным

 

опера

-

тором

 KCP&L, 

представляет

 

собой

 

инновационную

 

технологию

экономичную

 

и

 

реально

 

осуществимую

Вследствие

 

модернизации

 

устройств

 

управления

 

РПН

 

подстанций

 

и

 

получения

 

возможности

 

управлять

 

и

 

кон

-

тролировать

 

их

 

работу

 

дистанционно

 

после

 

внедрения

 

системы

 DVC 

практически

 

не

 

поступало

 

никаких

 

пре

-

тензий

 

от

 

потребителей

 

по

 

поводу

 

перепадов

 

напряже

-

ния

Стоимость

 

установки

 

одного

 

комплекта

 

оборудова

-

ния

 

системы

 DVC 

в

 

среднем

 

обошлась

 

энергосистеме

 

KCP&L 

в

 8500 

долларов

.

Теперь

 

диспетчеры

 

в

 

связи

 

с

 

перенастройкой

 

си

-

стемы

 

при

 

помощи

 

дистанционного

 

управления

 

могут

 

переключить

 

устройство

 

РПН

 

на

 

изменение

 

напряже

-

ния

 

в

 

случае

 

аварийного

 

изменения

 

схемы

 

сети

Кроме

 

того

значения

 

уставок

 

стали

 

более

 

точными

их

 

можно

 

контролировать

 

и

 

регулировать

Сократились

 

затраты

 

на

 

эксплуатацию

 

и

 

техническое

 

обслуживание

Благо

-

даря

 

использованию

 

РПН

 

с

 

электронным

 

управлением

 

и

 EMS 

интерфейсом

 

регулярные

 

выезды

 

на

 

место

 

для

 

проверки

 

уставок

 

и

 

настройки

 

устаревших

 

электромеха

-

нических

 

РПН

 

были

 

отменены

Ввиду

 

будущего

 

внедре

-

ния

 

систем

 

автоматического

 

управления

 

подстанциями

 

KCP&L 

модернизировал

 

несколько

 RTU.

Вследствие

 

своей

 

способности

 

работать

 

в

 

автома

-

тическом

 

режиме

 

с

 

небольшим

 

объёмом

 

данных

 

или

 

незначительным

 

объёмом

 

обслуживания

 

система

 DVC 

стала

 

успешным

 

и

 

жизнеспособным

 

проектом

В

 

насто

-

Честер

 

Диббл

квалифицированный

 

специалист

инструктор

-

наставник

про

-

изводит

 

монтаж

 

и

 

тестирование

 

автоматического

 

устройства

 

управления

 

конденсаторами

 Sensus TC032 

в

 

распределительной

 

сети

 

для

 

обеспечения

 

ба

-

лансов

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощностей

 

во

 

время

 

реализации

 

проекта

 DVC.

ящее

 

время

 

использование

 

системы

 DVC 

в

 

диспетчер

-

ском

 

центре

 KCP&L 

является

 

стандартным

 

процессом

 

и

 

проходит

 

без

 

сбоев

 

в

 

нормальном

 

технологическом

 

режиме

Дополнительные

 

исследования

 

показывают

что

 

система

 DVC 

обеспечивает

 

снижение

 

потребления

 

электроэнергии

 

на

 50 

МВт

это

 

очень

 

близко

 

к

 

прогно

-

зируемой

 

цифре

Дальнейшие

 

исследования

 

энергоси

-

стемы

 

при

 

работающей

 

системе

 DVC 

показали

 

высво

-

бождение

 

как

 

минимум

 30 

Мвар

 

реактивной

 

мощности

что

 

представляет

 

собой

 

экономическую

 

альтернативу

 

обеспечения

 

баланса

 

реактивной

 

мощности

 

посред

-

ством

 

поэтапного

 

наращивания

 

количества

 

конденсато

-

ров

 

в

 

распределительных

 

сетях

KCP&L 

осуществил

 

все

 

задуманные

 

цели

 

и

 

теперь

 

извлекает

 

реальные

 

выгоды

 

из

 

этой

 

программы

.

Карл

 

Р

Гекелер

 (Carl R. Goeckeler) 

(carl.goeckeler@

kcpl.com) 

работает

 

ведущим

 

инженером

 

по

 

автоматизации

 

распределительных

 

сетей

 

в

 

компании

 KCP&L. 

Он

 

получил

 

степень

 

бакалавра

 

наук

 

в

 

области

 

энергосистем

 

в

 

Миссу

-

рийском

 

научно

-

технологическом

 

университете

 

в

 1975 

го

-

ду

На

 KCP&L 

он

 

проработал

 36 

лет

 

в

 

конструкторско

-

технологическом

 

управлении

 

по

 

передаче

 

и

 

распределе

-

нию

 

электроэнергии

 

и

 

подстанциям

Он

 

является

 

ини

-

циатором

 

программы

 

качества

 

электроэнергии

 KCP&L 

и

 

автором

 

методического

 

пособия

 

по

 

качеству

 

электроэнер

-

гии

которое

 

используется

 

более

 

чем

 

в

 20 

энергетических

 

компаниях

Под

 

руководством

 

К

Р

Гекелера

 

компания

 

KCP&L 

завоевала

 

пять

 

национальных

 

премий

 

в

 

области

 

проектов

 

по

 

автоматизации

 

распределительных

 

сетей

Он

 

дипломированный

 

инженер

зарегистрированный

 

как

 

спе

-

циалист

 

в

 

области

 

энергетики

.


Читать онлайн

Kansas City Power and Light (KCP&L) получает реальную выгоду от регулирования напряжения — процесса, ставшего повседневной практикой в эксплуатации.
Комментарий к статье: Владимир Пелымский, заместитель главного инженера — руководитель ситуационно-аналитического центра ОАО «ФСК ЕЭС».

Поделиться: