28
Июль
–
август
2013
Персонал
TVA
проводит
осмотр
оборудо
-
вания
перед
установкой
устройства
рас
-
пределённого
ввода
реактивного
сопро
-
тивления
на
линию
электропередачи
.
TVA и NEETRAC
демонстрируют
инновационную технологию
для энергосистемы,
доказывающую, что
обычный провод может
быть «умным».
ДеДжим Лоу (DeJim Lowe), Джош Шульц
(Josh Schultz), Иэн Грант (Ian Grant),
Tennessee Valley Authority, и
Фрэнк Ламберт
(Frank Lambert),
Georgia Tech/NEETRAC
Э
нергокомпания
Tennessee Valley Authority
(TVA)
ищет
новые
и
инновационные
способы
модернизации
энергосистемы
.
В
рамках
про
-
граммы
Smart Wire Focused Initiative (SWFI),
финансируемой
Национальным
центром
испытаний
,
теоретических
и
прикладных
исследований
в
области
электроэнергетики
(NEETRAC), TVA
вступила
в
со
-
трудничество
с
Агентством
передовых
исследований
в
области
энергетики
(ARPA-E)
Департамента
энер
-
гетики
США
и
компанией
Smart Wire Grid Inc. (SWG)
с
целью
реализации
проекта
по
интеграции
в
энергоси
-
стему
устройств
распределённого
ввода
реактивного
сопротивления
(distributed series reactance — DSR).
Эти
устройства
предназначены
для
устранения
перегрузок
в
сети
путём
перераспределения
потока
мощности
,
что
способствует
повышению
эффективности
эксплуатации
всей
системы
электропередачи
.
Цель
проекта
—
опре
-
делить
,
сможет
ли
новая
технология
решить
проблему
управления
потоком
мощности
при
разумных
затратах
и
потребует
ли
интеграция
нового
оборудования
только
кратковременного
отключения
электроэнергии
(
если
та
-
ковое
потребуется
вообще
).
В
рамках
проекта
использовались
устройства
DSR,
легко
монтируемые
на
провода
линии
электропередачи
.
На
данный
момент
TVA
установила
99
таких
устройств
(
по
33
на
фазу
, 17
пролётов
)
на
ЛЭП
161
кВ
,
проходящую
рядом
с
г
.
Ноксвилл
,
штат
Теннесси
,
США
.
Устройства
позволяют
операторам
управлять
потоком
мощности
в
линии
путём
контролируемого
распределённого
ввода
индуктивного
реактивного
сопротивления
.
Их
можно
запрограммировать
на
автономную
работу
или
на
ра
-
боту
под
полным
контролем
оператора
,
а
также
на
осу
-
ществление
распределённого
мониторинга
и
контроля
линии
.
Распределение
устройств
в
энергосистеме
по
-
зволяет
операторам
изменять
входное
сопротивление
в
линии
в
соответствии
с
потребностями
системы
.
По
-
скольку
каждая
группа
состоит
из
достаточно
большого
числа
недорогих
устройств
серийного
производства
,
она
устойчива
к
отказам
отдельных
устройств
.
Интеллектуальное
ЛИНИИ
Электропередачи
29
Июль
–
август
2013
управление ЛЭП
ЛИНИИ
Электропередачи
30
Июль
–
август
2013
До
установки
устройства
DSR
входное
полное
сопротивление
линии
определяет
распределение
потоков
мощности
в
систе
-
ме
.
Изменение
реактивного
сопротивления
в
определённой
линии
при
помощи
устройств
DSR
позволяет
управлять
потоками
мощности
в
других
линиях
.
Каждое
устройство
DSR
включает
модуль
управления
,
измерений
и
связи
,
позволяющий
ему
обмениваться
сообщениями
с
соседними
DSR
по
локальному
мосту
сетевого
интер
-
фейса
(NIB).
ЛИНИИ
Электропередачи
Этим
демонстрационным
проектом
руководит
ком
-
пания
TVA.
Финансируют
проект
участники
программы
SWFI
Центра
NEETRAC — TVA, Southern Company,
Baltimore Gas & Electric
и
National Rural Electric Coopera-
tive Association — ARPA-E
Департамента
электроэнер
-
гетики
США
и
собственная
организация
энергокомпании
по
энергоснабжению
.
Проект
представляет
собой
важ
-
ную
веху
в
развитии
технологии
Smart Wire
от
стадии
соз
-
дания
идеи
до
стадии
её
реализации
и
использования
энергокомпанией
на
практике
.
Идея
была
предложена
в
2005
году
д
-
ром
Дипаком
Диваном
(Dr. Deepak Divan),
который
в
настоящее
время
работает
в
Georgia Tech.
В
2006
году
Энергетическая
комиссия
штата
Калифор
-
ния
(California Energy Commission)
предоставила
компа
-
нии
Georgia Tech
средства
для
создания
базовой
лабо
-
ратории
.
В
отчёте
о
реализации
программы
создания
современной
энергосистемы
Modern Grid Initiative
Де
-
партамента
электроэнергетики
от
2007
года
технология
Smart Wire
была
названа
одной
из
ключевых
технологий
управления
Smart Grid.
TVA
посчитала
эту
технологию
перспективной
и
на
-
чала
поддерживать
проект
уже
на
его
раннем
этапе
.
С
самого
начала
развития
концепции
,
предложенной
несколько
лет
тому
назад
,
и
до
сих
пор
TVA
участвует
в
разработке
технологии
при
финансировании
проекта
со
стороны
NEETRAC
и
участников
SWFI.
В
2011
го
-
ду
SWG
приобрела
лицензию
на
эту
технологию
у
компании
Georgia Tech Research Corp.
Преимущества
для
энергокомпаний
Экспериментальный
проект
по
установке
устройств
DSR
предоставил
TVA,
как
и
другим
энергокомпаниям
,
уникальную
возможность
участвовать
в
про
-
цессе
разработки
продукции
.
Работа
непосредственно
с
про
-
изводителем
позволила
компа
-
нии
достичь
больших
результа
-
тов
,
отвечающих
потребностям
рынка
.
NEETRAC
занималась
прове
-
дением
испытаний
DSR
с
целью
определения
комплекса
приме
-
нимых
технических
требований
.
Это
были
испытания
на
отказы
при
больших
токах
(63
кА
),
на
ко
-
ронный
разряд
(345
кВ
),
на
вибрацию
проводов
под
дей
-
ствием
ветра
и
импульсные
испытания
(±750
кВ
).
Испы
-
тания
проводились
в
высоковольтной
испытательной
лаборатории
NEETRAC
в
г
.
Форест
Парк
,
штат
Джор
-
джия
,
США
,
и
в
высоковольтной
лаборатории
NEETRAC
имени
Николаса
Дж
.
Конрада
в
г
.
Чикаго
,
штат
Илли
-
нойс
,
США
.
Результаты
испытаний
стали
источником
ценной
информации
для
проектирования
и
разработки
устройств
DSR.
Регулярно
проводимые
встречи
с
участниками
про
-
граммы
SWFI
способствовали
открытому
диалогу
и
улучшению
информационного
потока
в
развитии
,
ис
-
пытаниях
и
совершенствовании
продукции
.
Произво
-
дитель
приветствовал
участие
электроэнергетической
промышленности
в
лице
членов
SWFI.
Опыт
NEETRAC
показал
,
что
вывод
на
рынок
продукции
,
необходимой
энергокомпаниям
,
осуществляется
гораздо
легче
,
когда
конечные
потребители
участвуют
в
процессе
развития
этой
продукции
с
самого
начала
и
могут
контролировать
её
разработку
и
испытания
.
Такой
подход
предоставля
-
ет
возможности
,
выгодные
всем
сторонам
.
Энергокомпании
-
участники
SWFI
предъявили
доста
-
точно
высокие
требования
к
устройствам
DSR,
включая
малые
потери
,
высокие
уровни
устойчивости
к
отказам
и
минимальное
время
установки
.
При
участии
полевых
бригад
—
членов
SWFI —
компания
SWG
спроекти
-
31
Июль
–
август
2013
Скриншот
сводной
таблицы
о
состоянии
DSR.
Установка
DSR
на
ЛЭП
TVA
напряжением
161
кВ
.
ЛИНИИ
Электропередачи
ровала
монтажный
инструмент
,
облегчающий
установку
DSR.
Продолжительность
установки
одного
устройства
DSR
на
экспе
-
риментальной
линии
TVA
соста
-
вила
в
среднем
меньше
15
минут
,
включая
подготовку
провода
и
установку
молниеотводов
, DSR
и
устройств
гашения
вибраций
.
На
установку
99 DSR
ушло
в
два
раза
меньше
времени
,
чем
планирова
-
лось
изначально
.
Установка
устройств
в
энергосистему
Установка
одного
DSR
на
1,6
км
на
фазу
позволяет
опера
-
торам
повышать
входное
сопро
-
тивление
линии
приблизительно
на
2%.
Повышение
входного
со
-
противления
линии
сокращает
поток
мощности
в
линии
и
перена
-
правляет
его
в
другие
линии
энергосистемы
с
достаточ
-
ной
пропускной
способностью
.
Предварительные
ре
-
зультаты
анализа
потокораспределения
,
проведённого
TVA
и
SWG,
свидетельствуют
о
возможности
примене
-
ния
данной
концепции
для
сложнозамкнутых
сетей
.
Устройства
DSR
потребляют
ток
от
линии
и
не
нуж
-
даются
в
дополнительном
питании
.
После
установки
на
выбранных
линиях
они
не
требуют
проведения
каких
-
либо
дальнейших
полевых
работ
.
Эту
технологию
мож
-
но
интегрировать
с
применением
системы
двусторонней
связи
с
энергокомпанией
,
осуществляющей
установку
устройств
,
что
обеспечивает
широкие
возможности
в
области
управления
и
контроля
аварийных
ситуаций
.
Преимущества
для
энергосистемы
В
настоящее
время
системы
электропередачи
ре
-
конфигурируют
вследствие
изменения
общей
картины
в
плане
генерации
.
В
глобальном
отношении
энерго
-
компании
стали
использовать
разнообразные
источни
-
ки
генерации
,
и
во
многих
регионах
запланированы
или
уже
проводятся
масштабные
работы
по
перераспреде
-
лению
источников
генерации
.
Эта
проблема
достаточ
-
но
серьёзна
,
и
,
по
прогнозам
,
она
может
усугубиться
в
ближайшее
десятилетие
,
поскольку
сейчас
современ
-
ная
система
генерации
электроэнергии
претерпевает
радикальные
изменения
.
Как
правило
,
раньше
энергокомпаниям
приходи
-
лось
использовать
более
затратные
способы
решения
проблем
с
перегрузкой
линий
и
с
факторами
,
ограни
-
чивающими
пропускную
способность
системы
.
Решить
эти
проблемы
при
минимальных
затратах
позволяет
тщательный
анализ
проектирования
системы
.
Так
,
вы
-
бор
конкретных
технологий
,
позволяющих
решить
эти
проблемы
,
основывается
на
сочетании
инженерного
и
экономического
анализа
.
Этот
выбор
обуславливается
поставленными
целями
,
соответствием
каждого
реше
-
ния
техническим
требованиям
и
общими
затратами
.
TVA
предполагает
,
что
для
устройств
DSR
будут
ха
-
рактерны
следующие
преимущества
:
•
низкая
стоимость
конструкторских
работ
;
•
низкая
стоимость
оборудования
;
•
гибкость
—
установка
и
перенос
оборудования
на
другой
участок
(
при
необходимости
)
требуют
мало
времени
;
•
низкая
стоимость
работ
по
подготовке
энергосисте
-
мы
к
установке
—
устройства
устанавливаются
на
имеющиеся
линии
электропередачи
,
работы
по
про
-
ектированию
подстанции
или
обеспечение
дополни
-
тельного
пространства
на
подстанции
не
требуются
;
32
Июль
–
август
2013
TVA
установила
99
устройств
DSR
на
ЛЭП
161
кВ
с
целью
демонстрации
широких
возможностей
в
области
управле
-
ния
,
которые
предлагают
эти
устройства
.
ЛИНИИ
Электропередачи
•
низкая
стоимость
вспомогательного
оборудования
;
•
быстрые
установка
,
испытания
и
ввод
в
эксплуата
-
цию
;
•
небольшие
затраты
на
текущие
эксплуатацию
и
техобслуживание
;
•
быстрый
переход
к
использованию
на
практике
,
включая
обучение
персонала
.
Проектирование
,
изготовление
и
установка
устройств
DSR
осуществляются
всего
за
несколько
недель
.
Эти
устройства
обеспечивают
эффективное
управление
потоком
мощности
в
энергосистеме
и
яв
-
ляются
затратоэффективной
,
простой
и
надёжной
аль
-
тернативой
использованию
традиционных
технологий
и
устройств
гибких
систем
передачи
электроэнергии
переменного
тока
.
Система
связи
Благодаря
интеграции
DSR
существующая
линия
электропередачи
становится
интеллектуальной
систе
-
мой
с
широкими
возможностями
в
области
мониторин
-
га
,
регулирования
потока
мощности
и
эффективного
переноса
излишней
нагрузки
с
некоторых
участков
сети
на
«
недогруженные
»
участки
.
Каждое
устройство
DSR
включает
высокопроизводительный
модуль
управле
-
ния
,
измерений
и
связи
,
позволяющий
обменивать
-
ся
сообщениями
с
соседними
устройствами
DSR
и
локальным
мостом
сетевого
интерфейса
(network
interface bridge — NIB).
Связь
осуществляется
между
NIB,
выступающим
в
качестве
локального
интеллекту
-
ального
управляющего
агента
,
посредством
обратного
IP-
соединения
и
системой
Smart Wire System Manager
(SWSM),
которая
управляет
NIB
и
назначенными
им
группами
устройств
DSR.
SWSM
обеспечивает
центральное
управление
с
це
-
лью
конфигурации
NIB
и
DSR,
эксплуатации
DSR
и
мо
-
ниторинга
состояния
оборудования
,
полевых
данных
,
исправности
устройств
и
архивации
данных
.
Каждое
устройство
DSR
выступает
в
качестве
распределённого
датчика
,
предоставляющего
данные
по
линейному
току
,
гармонике
,
температуре
,
индикации
отказов
,
току
по
-
вреждения
с
указанием
времени
и
места
его
возникнове
-
ния
,
температуре
окружающей
среды
,
вибрациям
и
углу
провеса
.
Каждое
устройство
DSR
также
оснащено
встро
-
енным
детектором
отказов
,
который
при
обнаружении
замыкания
на
линии
переключает
DSR
с
режима
ввода
сопротивления
на
режим
мониторинга
до
устранения
за
-
мыкания
.
Это
позволяет
интегрировать
устройства
DSR
без
изменения
настроек
системы
линейной
защиты
.
Потребности
в
настоящем
и
будущем
Результаты
системного
анализа
показывают
,
что
устройства
DSR
могут
улучшить
пропускную
способность
сети
.
Их
также
можно
применять
для
снижения
кольце
-
вых
перетоков
,
сокращения
перегрузок
,
вызванных
ава
-
рийными
ситуациями
в
системе
(N-1, N-2),
интеграции
источников
возобновляемой
энергии
,
расширения
воз
-
можностей
проведения
техобслуживания
и
строитель
-
ных
работ
,
требующих
временного
отключения
линии
,
а
также
отсрочки
работ
по
модернизации
линии
.
Сокраще
-
ние
потока
в
линии
всего
на
несколько
процентов
может
значительным
образом
отсрочить
модернизацию
систе
-
мы
и
связанные
с
ней
расходы
.
В
настоящее
время
уже
проводятся
работы
по
реализации
концепции
и
оценки
её
эффективности
,
поэтому
оптимальные
преимущества
в
отношении
эксплуатации
можно
планировать
для
всей
объединённой
энергосистемы
,
а
не
только
для
отдель
-
ных
линий
электропередачи
.
Технология
DSR
предлагает
проектировщикам
и
операторам
систем
электропередачи
новый
инструмент
решения
целого
ряда
проблем
,
с
которыми
в
настоящее
время
сталкиваются
энергокомпании
. TVA
приняла
на
себя
ведущую
роль
в
развитии
,
испытании
и
апробиро
-
вании
этой
технологии
.
С
каждым
годом
владельцам
систем
электропере
-
дачи
приходится
решать
всё
больше
сложных
задач
.
От
владельцев
и
операторов
систем
электропередачи
ожидают
повышения
надёжности
энергосистем
,
обе
-
спечения
эффективного
функционирования
рынков
электроэнергии
и
интеграции
источников
возобновляе
-
33
Июль
–
август
2013
ЛИНИИ
Электропередачи
мой
энергии
.
Технология
DSR
позволяет
частично
ре
-
шить
проблему
с
перегрузками
ЛЭП
.
Если
эффектив
-
ность
технологии
будет
доказана
на
практике
,
от
этого
выиграет
вся
энергетика
в
США
в
целом
.
ДеДжим
Лоу
(DeJim Lowe, [email protected]) —
стар
-
ший
менеджер
по
технологиям
модернизации
энер
-
госистемы
в
организации
инновационных
технологий
Tennessee Valley Authority.
Имеет
22-
летний
опыт
ра
-
боты
в
TVA,
занимается
научными
исследованиями
и
разработками
в
электропередаче
и
распределении
,
а
именно
в
области
оценки
транспортировки
электроэнер
-
гии
,
поддержки
приложений
для
синхрофазоров
,
оценки
эффективности
эксплуатации
подстанции
и
интеграции
данных
в
целях
управления
активами
.
Джошуа
Шульц
(Joshua Shultz, [email protected]) —
инженер
по
эксплуатации
в
организации
энергоснаб
-
жения
,
электропередачи
и
обеспечения
надёжности
энергосистем
Tennessee Valley Authority.
Работает
в
TVA
почти
10
лет
и
занимается
как
планированием
,
так
и
эксплуатацией
систем
электропередачи
.
Среди
его
научно
-
технических
интересов
—
обеспечение
стабиль
-
ности
напряжения
и
работы
генератора
,
обеспечение
оптимального
потока
мощности
и
анализ
отключений
.
Иэн
Грант
(Ian Grant, [email protected]) —
координатор
по
планированию
в
отделе
энергоснабжения
Tennessee
Valley Authority.
Имеет
опыт
работы
более
40
лет
в
про
-
ектировании
систем
электропередачи
и
энергосистем
.
Ранее
работал
в
Power Technologies Inc., General Electric
Co.
и
The Electricity Commission of NSW
в
Австралии
.
Является
автором
более
чем
50
публикаций
в
области
электроэнергетики
,
членом
Электроэнергетического
ин
-
ститута
(IEEE)
и
почётным
членом
CIGRÉ.
Фрэнк
Ламберт
(Frank Lambert, frank.lambert@
neetrac.gatech.edu)
работает
первым
помощником
ру
-
ководителя
в
NEETRAC
в
компании
Georgia Tech.
От
-
вечает
за
связь
с
членами
NEETRAC
в
разработке
и
реализации
научно
-
исследовательских
проектов
в
об
-
ласти
электропередачи
и
распределения
.
Ранее
Лам
-
берт
проработал
22
года
в
Georgia Power Co.
в
сфере
проектирования
,
строительства
,
эксплуатации
,
техоб
-
служивания
и
автоматизации
систем
электропередачи
/
распределения
.
Компании
,
упомянутые
в
статье
:
ARPA-E | arpa-e.energy.gov
Baltimore Gas & Electric | www.bge.com
Department of Energy | energy.gov
National Rural Electric Cooperative Association |
www.nreca.org
NEETRAC | www.neetrac.gatech.edu
Smart Wire Grid | www.smartwiregrid.com
Southern Company | www.southerncompany.com
Tennessee Valley Authority | www.tva.gov
Компания Siemens предложила самый компактный
вакуумный выключатель
Компания
Siemens
предложила
самый
компакт
-
ный
вакуумный
выключатель
для
коммутации
сред
-
него
напряжения
до
12
кВ
с
воздушной
изоляцией
Sion 3AE5
с
объёмом
на
30
процентов
меньше
,
чем
у
его
предшественников
.
Это
означает
,
что
произво
-
дители
коммутационного
оборудования
могут
соз
-
давать
более
компактные
распредустройства
.
А
со
снижением
пространства
,
требуемого
для
распредустройства
,
снижаются
и
затраты
.
Выключатели
являют
-
ся
наиболее
важным
элементом
распредустройств
—
они
надёжно
переключают
все
операционные
и
остаточные
токи
,
обеспечивая
за
-
щиту
распределительных
сетей
и
подключённых
к
ним
нагрузок
от
коротких
замыканий
.
Вакуумные
выключатели
Sion
используются
в
распределитель
-
ных
сетях
среднего
напряже
-
ния
.
Например
,
при
обеспечении
функциональности
отключения
для
воздушных
линий
,
кабелей
,
трансформа
-
торов
,
генераторов
,
накопителей
,
филь
-
трующих
контуров
,
двигателей
и
дросселей
.
Бла
-
годаря
модульной
конфигурации
и
адаптируемой
конструкции
,
новые
вакуумные
выключатели
легко
встраиваются
во
все
стандартные
распредустрой
-
ства
среднего
напряжения
с
воздушной
изоляцией
.
Чтобы
добиться
максимального
уменьшения
га
-
баритов
вакуумного
выключателя
Sion 3AE5,
ком
-
пания
Siemens
использовала
самые
современные
технологии
.
Для
всех
уровней
напряжения
приме
-
няются
одинаковые
размеры
:
высота
— 540
мм
,
ши
-
рина
— 447
мм
и
глубина
— 390
мм
.
Такой
подход
не
только
снижает
объём
пространства
,
требуемо
-
го
для
размещения
выключателя
внутри
распреду
-
стройства
,
но
и
уменьшает
объём
работы
на
этапе
планирования
.
Пользователь
также
может
выбирать
различное
расстояние
как
между
центрами
полюсов
,
так
и
меж
-
ду
верхними
и
нижними
соединениями
.
Это
позволяет
создавать
распредустрой
-
ства
различной
конструкции
для
разных
применений
.
Новые
вакуумные
выключатели
сни
-
жают
нагрузку
на
окружающую
среду
.
Ис
-
пользуя
меньше
материалов
и
применяя
более
современные
технологии
, Siemens
снизила
выбросы
CO
2
во
время
произ
-
водства
выключателей
на
30
процентов
.
Кроме
того
,
потребляются
минимальные
объёмы
масла
и
смазочных
материалов
.
Компания
Siemens
предлагает
разно
-
образные
наборы
принадлежностей
,
разрабо
-
танных
для
значительного
упрощения
установки
выключателей
в
отсеки
шкафов
.
Эти
наборы
вклю
-
чают
в
себя
выдвижные
блоки
,
измерительные
штанги
,
неподвижные
контакты
и
сквозные
пере
-
мычки
.
Также
возможно
на
основе
выключателя
создавать
устройства
с
полными
возможностями
связи
за
счёт
применения
внешних
реле
,
например
реле
защиты
Siprotec Compact 7SJ80.
www.siemens.com/powerdistribution
Оригинал статьи: Интеллектуальное управление ЛЭП
TVA и NEETRAC демонстрируют инновационную технологию для энергосистемы, доказывающую, что обычный провод может быть «умным».
