Электроснабжение без скачков и перерывов

Page 1
background image

Page 2
background image

СеТи 

РОССии

70

«умные сети»

И

нтеллектуальная, или актив-

но-адаптивная,  сеть  (ИС)  — 

это набор информационных 

источников и АСУ для управ-

ления  электроснабжением,  кроме 

того,  она  распознает  изменения  на-

грузки и реагирует на них.

Интеллектуальная  автоматизация  

процесса  распределения  электро-

энергии  направлена  не  только  на 

поддержание  и  восстановление 

устойчивости системы, но и на оцен-

ку  всех  возможных  последствий 

для  обеспечения  автоматизации  по 

принципу  «лучшего  выбора».  Напри-

мер, на определение объемов потре-

бления до происшествия и объемов 

переданной  электроэнергии  во  все 

узлы  сети.  Использование  этой  ин-

формации  и  краткосрочная  оценка 

изменений  параметров  спроса  по-

зволяют  выбрать  лучшую  стратегию 

перестройки  системы.  В  результате 

получается решение, уменьшающее 

последствия  аварии  или  происше-

ствий  и  обеспечивающее  электро-

снабжение без провалов, скачков и 

перерывов.

Интеллектуальные  электронные 

устройства  (ИЭУ),  используемые  в 

электрических  сетях  энергетических 

объектов и промышленных предпри-

ятий,  —  это  многофункциональные 

приспособления,  которые  использу-

ются как ЭВМ, так и цифровые датчи-

ки информации и средства автомати-

зации. Так как ИЭУ собирают данные 

об  энергосистеме,  выполняют  до-

полнительные  расчеты  и  реализуют 

логику,  они  создают  специальную 

локальную  базу  данных,  в  которой 

хранятся  сведения  об  энергосисте-

ме, в которой они работают. Поэтому 

в дополнение к текущим значениям 

эти  ИЭУ  записывают  информацию 

об  исправности,  эксплуатационные 

характеристики  и  историю  всей 

энергосистемы,  а  также  отдельных 

устройств,  таких,  как  трансформато-

ры, выключатели и другое первичное 

оборудование. Все это и  составляет 

«интеллект» ИЭУ, который они прояв-

ляют в процессе эксплуатации.

Протоколы и каналы связи, имею-

щиеся в ИЭУ и устройствах связи, по-

зволяют интегрировать информацию. 

Интеллектуальные  сети  появились  в  распределен-
ной  генерации  и  сегодня  начинают  активно  втор-
гаться  в  большую  энергетику,  и  в  первую  очередь 
через  распределительные  системы,  несмотря  на 
определенный консерватизм, в основном оправдан-
ный требованиями повышенной надежности со сто-
роны энергетиков.

Электроснабжение 

 без скачков

 и перерывов

Роберт ШУльгА, 

начальник НИЦ «Комплекс» 

 ФгУП «Всероссийский электротехнический 

 институт имени В.И. ленина», к.т.н.


Page 3
background image

71

№ 2, сентябрь-октябрь, 2010

Практические  методы  интеграции 

разрабатываются на основе глубоко-

го понимания этого материала, необ-

ходимого  для  передачи  данных.  Эти 

методы дают возможность интеллек-

туальным  электронным  устройствам 

обмениваться  данными  между  со-

бой, с компьютерами и контроллера-

ми,  поддерживающими  процесс  ав-

томатизации и каналы связи, а также 

с операторами и инженерами через 

человекомашинный интерфейс.

Таким образом, связь делает ИЭУ 

интеллектуальными,  информирован-

ными  и  организованными  в  струк-

туру,  а  мониторинг  и  управление 

системой  электроснабжения  на  под-

станциях и непосредственно на лини-

ях  позволяют  уменьшить  недоотпуск 

электроэнергии при повреждениях и 

сократить длительность перерывов в 

электроснабжении. 

Несмотря  на  то  что  каждая  сеть 

уникальна, во всех системах автома-

тизации  подстанций  сетей  передачи 

и распределения и линий можно вы-

делить общие составляющие:

•  система диспетчерского управле-

ния и сбора данных;

•  автоматизация  распределения,  

т.е. определение места поврежде-

ния,  автоматические  —  отключе-

ние  повреждения,  секционирова-

ние и восстановление; 

•  автоматизация подстанции: УРОВ, 

АПВ, контроль батарей оператив-

ного  тока,  автоматическое  вклю-

чение подстанции и АВР;

•  система  управления  потребле-

нием  электроэнергии,  включая 

управление  активной  и  реактив-

ной мощностями, контроль и регу- 

лирование  напряжения,  управле-

ние  производством  электроэнер-

гии, и симметрирование нагрузки 

трансформаторов  и  линий  элек-

тропередачи; 

•  анализ  повреждений,  оптимиза-

ция  эксплуатации  техобслужива-

ния устройств.

Различные типы данных требуют 

разнообразных  способов  обработ-

ки,  хранения  и  передачи.  В  насто-

ящее время выделяются следующие 

типы  данных:  команды  управления 

и  диагностики  ИЭУ;  состояние  за-

щиты;  телесигнализация;  измере-

ния;  информация  о  повреждении; 

сообщение  регистратора  событий; 

сигнализация;  текущее  состояние; 

команды диагностики и управления 

силовым  оборудованием  и  его  со-

стояние; график нагрузки; качество 

электроэнергии; 

производитель-

ность  канала  связи;  данные,  пере-

даваемые ИЭУ без предварительно-

го  запроса;  погода  и  окружающая 

среда;  уставки;  версии  программ-

ного  обеспечения  и  встроенных 

программ.

Оборудование,  на  котором  по-

строена  интеллектуальная  система 

автоматизации  подстанции,  пред-

ставляет  собой  сеть  ИЭУ,  обмени-

вающихся между собой данными, и 

сетевой  информационный  процес-

сор,  обеспечивающий  функции  за-

щиты, автоматизации, управления и 

контроля. Система работает на базе 

ИЭУ,  установленных  в  отдельных 

шкафах,  которые  могут  заменить 

множество  дискретных  элементов 

предшествующих  АСУ  и  обеспечить 

при  этом  гораздо  больше  функцио-

нальных возможностей.

Выключатели  наружной  установ-

ки снабжены расположенными в не-

посредственной  близости  шкафами 

управления, в которых встроены ИЭУ 

для управления фидером.

В интеллектуальной сети находит-

ся  ряд  ИЭУ,  обменивающихся  дан-

ными между собой, а также с сосед-

ними  подстанциями  и  питающими 

линиями распределительной сети.

Каждая  интеллектуальная  систе-

ма  предоставляет  намного  больше 

возможностей, чем типовая система 

автоматизации  подстанции,  которая 

показывает лишь текущее состояние 

и  функции  дистанционного  управле-

ния.  Интеллектуальные  системы  по-

зволяют  оператору  реализовывать 

все функции дистанционно и устраня-

ют необходимость контроля вручную. 

Системы  снижают  затраты  на  уста-

новку и техобслуживание, повышают 

безопасность  работы  персонала  и 

продлевают срок службы оборудова-

ния, а также быстрее восстанавлива-

ют систему после отключений и повы-

шают ее надежность.

Мозгом ИЭУ является модель рас-

пределительной  подстанции  и/или 

системы,  которая  в  зависимости  от 

назначения может замещать стацио-

нарные  и/или  динамические  режи-

мы,  включая  аварийные.  Возможна 

модель с фиксированными или пере-

менными параметрами, т.е. адаптив-

ная. Высший уровень модели — само-

настройка, со множеством датчиков, 

как электрических параметров, так и 

внешних  (температуры,  влажности, 

числа срабатываний, состояния обо-

рудования и др.).

Активными элементами являются 

выключатель,  разрядник  или  двуна-

правленный  тиристор,  которые  реа-

лизуют  новые  свойства,  например, 


Page 4
background image

72

СеТи  РОССии

управляемой  коммутации  с  помо-

щью гибридных устройств, а также с 

учетом FACTS. 

В  отечественной  и  зарубежной 

практике  наметилась  тенденция 

перехода  от  централизованной  си-

стемы управления сетью к распреде-

ленной. Так, для больших подстанций 

(500—700  кВ)  децентрализация 

может значительно повысить на-

дежность  и  экономичность,  осо-

бенно  при  замене  сигнальных 

кабелей оптоволокном. 

Для  меньших  по  площади 

подстанций (110—220 кВ) децен-

трализация  в  первую  очередь 

повышает  надежность  энерго-

снабжения  и  предполагает  сов-

мещение  устройств  измерения, 

управления  и  контроля  с  сило-

вым  оборудованием.  Такими 

устройствами  являются:  для  РУ 

ВН  —  шкаф  КУЗАР,  а  для  транс-

форматора — шкаф ШУМТ.

Структурная  схема  распре-

делительной  подстанции  (РП)  и 

комплекса 

электрооборудова-

ния (КЭО) для нее приведена на  

рис.  1,  там  же  приведен  состав 

оборудования.

Следует отметить, что КЭО дол-

жен  быть  более  совершенным 

не только по вторичному, но и по 

первичному оборудованию, хотя мо-

ральный срок службы их существенно 

различается  (соответственно  5  и  30 

лет).  Новым  первичным  оборудова-

нием является одноразрывный ваку-

умный выключатель ОВВ (4) и вакуум-

ный управляемый разрядник РВУ (6)  

вместе с блоком запуска БЗ (13). Эти 

элементы  позволяют  заменить  эле-

газовые  выключатели  на  экологиче-

ски  чистые  и  дешевые  вакуумные, 

а также осуществить новое свойство 

управляемой  коммутации,  позволя-

ющее повысить ресурс и надежность 

оборудования. 

Устройства  низшего  уровня  

(КУЗАР  и  ШУМТ)  связаны  между  со-

бой, а также с АРМ высшего уровня с 

помощью  оптоволокна.  Использова-

ние цифровых оптических датчиков —  

отдельно  стоящих  или  встроенных  в 

оборудование  —  позволяет  всю  ин-

формационную  среду  перевести  на 

цифровую  основу.  Децентрализация 

и  переход  на  «цифру»  дают  возмож-

ность  снизить  число  датчиков,  лик-

видировать  согласующие  трансфор-

маторы  в  шкафах  КУЗАР  и  ШУМТ, 

заменить на оптоволокно каналы свя-

зи  и  управления,  установить  шкафы 

КУЗАР и ШУМТ рядом с оборудовани-

ем, что дает возможность передавать 

на  АРМ  и  удаленный  диспетчерский 

пункт  меньший  поток  информации; 

снизить  уровень  электромагнитных 

наводок  на  микропроцессорные 

устройства  в  2—3  раза,  например, 

при разряде молнии. 

В  результате  распределенная  си-

стема  управления  подстанции  поз-

воляет повысить надежность и энер-

гоэффективность, сократить площадь 

и снизить стоимость подстанции и ее 

обслуживания. 

Комплекс  электрооборудования 

содержит: 

•  одноразрывный или двухраз-

рывный  вакуумные  выключате-

ли (рис. 2);

•  комплекс управления, защи-

ты и автоматики распределитель-

ного устройства (КУЗАР) (рис. 3);

•  испытательную  (интеллекту-

альную) систему (ИС) (рис. 4) для 

контроля  состояния  и  наладки 

КУЗАР,  реализации  управля-

емой коммутации (УК) и расчета 

режима РП;

•  управляемый  вакуумный 

разрядник  (РВУ)  (рис.  5)  и  блок 

запуска (БЗ);

•  измерительные  электронно-

оптические  трансформаторы  то- 

ка и напряжения ЭОТ (рис. 6).

Основные параметры  

выключателя  

ВБП 110-110III-31,5/2000УХЛ1:

•  номинальное напряжение — 

110 кВ;

рис. 1. структурная схема распределительной подстанции

1 — ВЧ-заградитель; 2 — заземлитель; 3 — разъединитель; 4 — одноразрывный ваку-

умный выключатель (ОВВ); 5 — привод ВВ; 6 — РВУ; 7, 8 — ТТ и ТН (ЭОТ); 9 — ОПН; 

10 — трансформатор; 11 — ИС; 12 — КУЗАР; 13 — БЗ РВУ; 14 — АРМ (ОПУ); 15 — опе-

ративный ток (ОТ); 16 — собственные нужды РП (СНуж); 17 — ЗРУ СН; 18 — ЗРУ НН; 

19 — СУМТО.

рис. 2. Выключатель  

ВБП 110-110III-31,5/2000УХл1


Page 5
background image

73

№ 2, сентябрь-октябрь, 2010

•  наибольшее  рабочее  напряже-

ние — 126 кВ; 

•  номинальный ток — 2000 A;

•  номинальный  ток  отключения  — 

31,5 кA;

•  номинальное  напряжение  вклю-

чающих и отключающих устройств 

и элементов привода постоянного 

(переменного)  тока  —  110,  220 

(230) B.

Опытные образцы КЭО изготавли-

ваются на серийных заводах — «Кон-

такт» (г. Саратов), ГОСАН (г. Москва) —  

и  будут  поставлены  в  распредели-

тельные  системы  ФСК  и  Холдинга 

МРСК.

Общая  концепция  разрабаты-

ваемой  распределительной  станции 

предполагает поэтапную разработку: 

вначале РУ ВН, затем трансформато-

ров с сухой или элегазовой изоляци-

ей с пониженным уровнем изоляции, 

а  также  АСУ  ТП,  включая  АРМ,  опе-

ративный  ток,  собственные  нужды  

и др.

В  результате  создается  компакт-

ная,  необслуживаемая,  полностью 

автоматизированная  РП,  в  которую 

дополнительно будут входить:

•  средства  компенсации  реактив-

ной мощности либо традиционные 

в виде СК, либо СТК на основе КБ 

и  тиристорных  вентилей,  ШР  или 

УШР и др.;

•  токоограничители  ТО  в  случае 

развития и расширения РП (веро-

ятно, на стороне НН).

Кроме того, к новой РП предъяв-

ляются следующие требования:

•  открытая  архитектура  силовой 

схемы,  позволяющая  наращи-

вать,  модернизировать  и  заме-

нять оборудование;

•  открытая  структура  аппаратных 

средств  и  программного  обе-

спечения,  позволяющая  согласо-

вывать  аппаратуру  и  протоколы 

обмена  на  разных  уровнях  АСУ 

(ИС),  а  также  развивать  их  по 

мере расширения РП;

•  высокая  надежность  РП  и  АСУ 

РП  за  счет  применения  резер-

вирования  в  системе  управле- 

ния.

Сегодня сформулированы основ-

ные  требования  к  внедрению  ис-

пытательных  (интеллектуальных)  си-

стем  ИС  в  распределительные  сети 

РС и подстанции РП, основными из 

которых являются: переход на «циф-

ру», интегрирование ИЭУ в силовое 

оборудование,  распределенность 

управления, защиты и мониторинга 

по  агрегатам,  что  позволяет  повы-

рис. 3. шкаф кУЗАр

рис. 5. Управляемый вакуумный 

разрядник

рис. 6. электронно-оптический 

трансформатор

сить надежность и энергоэффектив-

ность, сократить площадь и снизить 

стоимость подстанции и оборудова-

ния.

рис. 4. испытательная система


Читать онлайн

Интеллектуальные сети появились в распределенной генерации и сегодня начинают активно вторгаться в большую энергетику, и в первую очередь через распределительные системы, несмотря на определенный консерватизм, в основном оправданный требованиями повышенной надежности со стороны энергетиков.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»