12
Ноябрь
–
декабрь
2013
12
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ
Сети
К
омпания
Commonwealth Edison (ComEd),
производ
-
ственная
единица
корпорации
Exelon Corp.,
обеспечи
-
вает
электроснабжение
большей
части
штата
Иллинойс
и
постоянно
стремится
повысить
общую
надёжность
распределительной
сети
с
целью
доведения
обслуживания
по
-
требителей
до
самого
высокого
уровня
.
Одной
из
приоритетных
задач
за
последние
семь
лет
явля
-
ется
размещение
большого
количества
традиционных
реклоу
-
зеров
для
кольцевых
линий
(LS)
на
питающих
линиях
12
кВ
рас
-
пределительной
сети
.
Все
эти
устремления
для
повышения
надёжности
с
годами
продолжали
развиваться
,
и
компания
ComEd
признала
необхо
-
димость
использования
реклоузеров
нового
поколения
в
целях
повышения
эффективности
инвестиций
в
существующее
обо
-
рудование
распределённой
автоматизации
(DA).
Было
уста
-
новлено
,
что
эти
передовые
технологии
можно
эффективно
использовать
в
традиционных
схемах
размещения
реклоузеров
для
кольцевых
линий
,
чтобы
свести
к
минимуму
количество
по
-
требителей
,
пострадавших
при
возникновении
повреждений
в
распределительной
системе
с
минимальными
изменениями
в
существующих
устройствах
.
Расширяя
возможности
автоматизации
Компания
ComEd
находится
в
середине
пути
реализации
основного
проекта
повышения
надёжности
электроснабжения
путём
увеличения
сегментации
распределительных
линий
с
целью
сокращения
количества
потребителей
,
пострадавших
от
конкретного
случая
отключения
электричества
,
на
основе
пере
-
довых
технологий
распределённой
автоматизации
.
Широкомас
-
штабное
использование
традиционных
кольцевых
схем
хорошо
зарекомендовало
себя
в
повышении
среднего
индекса
частоты
прерываний
в
работе
энергосистемы
(SAIFI)
и
индекса
сред
-
ней
длительности
прерываний
энергоснабжения
потребителя
(CAIDI);
несмотря
на
это
был
достигнут
предел
сегментации
этих
схем
.
ComEd
отдаёт
приоритет
использованию
устройств
распре
-
делённой
автоматизации
на
линиях
с
наибольшим
количеством
потребителей
и
наихудшими
параметрами
надёжности
.
В
ходе
реализации
проекта
выяснилось
,
что
критерий
недопустимого
количества
потребителей
для
данной
сегментации
линии
из
-
менился
и
что
количество
потребителей
в
любом
конкретном
сегменте
необходимо
сокращать
.
Для
соблюдения
показателей
надёжности
,
которых
планировала
достичь
компания
,
ей
необ
-
Компания ComEd повышает
надёжность энергосистемы
Модернизация существующих схем автоматизации
распределительных сетей при помощи применения
реклоузеров нового поколения.
Джефф Гейтс (Jeff Gates),
компания Commonwealth Edison Co.
13
Ноябрь
–
декабрь
2013
13
Но
Но
яб
яб
рь
рь
–
д
–
екабрь
2
01
3
13
3
13
3
Бригада
компании
ComEd
устанавливает
соединения
на
ответвления
,
как
части
ввода
в
действие
реклоузеров
типа
S&C IntelliRupters,
которые
ComEd
размещает
в
распредсистеме
.
14
Ноябрь
–
декабрь
2013
14
Типичная
кольцевая
схема
,
развёрнутая
в
ComEd
с
одним
ре
-
клоузером
в
центральной
точке
на
линию
(R1
и
R3),
находящим
-
ся
обычно
во
включённом
состоянии
,
и
одним
реклоузером
(R2)
между
двумя
питающими
линиями
(
фидерами
),
находящимся
обычно
в
отключённом
состоянии
.
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ
Сети
ходимо
установить
дополнительное
оборудование
рас
-
пределённой
автоматизации
на
тех
линиях
,
на
которых
уже
имеется
его
предельное
количество
.
На
данный
момент
ComEd
размещает
передовые
устройства
распределённой
автоматизации
с
импульс
-
ным
замыканием
в
пределах
существующих
кольцевых
схем
реклоузеров
с
целью
получить
значительную
от
-
дачу
от
инвестиций
в
существующее
оборудование
.
Конечной
целью
компании
является
,
с
точки
зрения
экономики
,
соблюдение
требований
законодательства
штата
Иллинойс
по
интеллектуальным
сетям
,
Закона
о
модернизации
энергетической
инфраструктуры
.
Традиционная
кольцевая
схема
,
развёрнутая
на
протяжённой
линии
компании
ComEd
с
определённым
количеством
потребителей
,
обычно
состоит
из
одного
(
обычно
во
включённом
состоянии
)
реклоузера
в
цен
-
тральной
точке
обеих
линий
и
одного
(
обычно
в
от
-
ключённом
состоянии
)
реклоузера
на
соединении
двух
линий
.
При
возникновении
повреждения
на
одной
из
линий
электроснабжение
отключится
только
у
полови
-
ны
всех
потребителей
,
поскольку
LS-
реклоузеры
произ
-
ведут
автоматическую
переконфигурацию
сети
с
целью
изолирования
повреждённого
участка
линии
и
восста
-
новления
снабжения
неповреждённого
участка
.
Эффект
заключается
в
снижении
показателей
SAIFI
наполовину
,
поскольку
только
половина
потребителей
будет
отключена
от
электроснабжения
.
Также
улучша
-
ются
и
показатели
CAIDI,
поскольку
при
использовании
системы
SCADA,
имея
величину
тока
повреждения
и
данные
по
фазам
,
полученные
от
этих
устройств
,
можно
приблизительно
определить
место
повреждения
.
В
ходе
многолетнего
использования
реклоузеры
чётко
подтвердили
свою
эффективность
.
Количество
предотвращённых
отключений
электроснабжения
по
-
требителей
(ACI)
после
их
внедрения
значительно
возросло
.
С
1999
по
2002
гг
. ComEd
устанавливает
ин
-
теллектуальные
устройства
распределённой
автомати
-
зации
с
горизонтальной
одноранговой
связью
в
сетях
34,5
кВ
.
В
итоге
до
2007
года
основная
часть
показа
-
телей
ACI
является
прямым
результатом
правильного
использования
оборудования
автоматизации
на
линиях
34
кВ
.
Начиная
с
2007
г
., ComEd
предпринимает
ещё
одну
попытку
установить
оборудование
распределённой
ав
-
томатизации
на
линиях
12
кВ
.
По
мере
того
как
с
2007
го
-
да
ежегодно
на
линии
12
кВ
устанавливалось
допол
-
нительное
оборудование
автоматизации
,
годовые
по
-
казатели
ACI
значительно
выросли
.
С
2011
по
2012
г
.
в
результате
правильной
работы
оборудования
рас
-
пределённой
автоматизации
были
предотвращены
от
-
ключения
более
чем
1
миллиона
потребителей
.
За
2012
г
.
более
половины
показателей
ACI
в
компании
можно
считать
прямым
результатом
работы
оборудования
распределённой
автоматизации
на
линиях
12
кВ
.
За
пределами
кольцевых
схем
Несмотря
на
достигнутые
результаты
,
компания
пришла
к
заключению
,
что
кольцевые
схемы
имеют
значительные
ограничения
в
части
секционирования
протяжённых
линий
с
определённым
количеством
по
-
требителей
на
более
мелкие
участки
.
Компания
ComEd
выяснила
,
что
,
если
в
схеме
содержится
больше
трёх
реклоузеров
,
очень
сложно
в
кольцевой
схеме
добиться
устойчивости
путём
согласования
времятоковых
харак
-
теристик
традиционных
реклоузеров
.
Кроме
того
,
энер
-
гокомпания
обнаружила
,
что
неоднократные
включения
реклоузеров
на
повреждения
могут
привести
к
выходу
из
строя
оборудования
автоматизации
(
повреждения
I2t).
Более
того
,
в
некоторых
случаях
потребители
с
электроснабжением
от
разных
питающих
линий
,
отхо
-
дящих
от
общей
шины
подстанции
,
жаловались
на
рез
-
кие
провалы
напряжения
при
включении
реклоузеров
кольцевых
схем
при
их
работе
в
режиме
поиска
повреж
-
дений
для
изолирования
повреждённого
участка
цепи
.
При
добавлении
реклоузера
в
существующую
кольце
-
вую
схему
с
целью
дальнейшей
сегментации
на
более
мелкие
участки
новое
устройство
должно
быть
согла
-
совано
с
уже
имеющимся
реклоузером
,
выключателем
подстанции
,
а
также
предохранителями
со
стороны
по
-
требителей
.
Достичь
этого
достаточно
сложно
,
так
как
существующие
уставки
срабатывания
реклоузеров
име
-
ют
незначительные
временные
промежутки
и
добавле
-
ние
ещё
одного
реклоузера
традиционной
конструкции
может
привести
к
несогласованной
работе
релейной
за
-
щиты
и
автоматики
сети
.
В
течение
последних
двух
лет
ComEd
использова
-
ла
реклоузеры
IntelliRupterPulseClosers
компании
S&C
в
нескольких
конфигурациях
кольцевых
схем
для
про
-
верки
их
совместимости
с
распределительной
системой
компании
.
По
сравнению
с
реклоузерами
традиционной
конструкции
,
одной
из
основных
отличительных
черт
реклоузеров
IntelliRupter
являются
их
более
жёсткие
допуски
согласования
характеристик
.
В
принципе
,
точ
-
ность
срабатывания
этого
интегрированного
механиз
-
ма
,
его
управление
и
чувствительность
достигаются
за
счёт
жёстких
допусков
по
согласованию
,
которые
по
-
зволяют
использовать
большее
количество
характери
-
стик
,
установить
последовательно
большее
количество
устройств
и
произвести
их
корректное
согласование
.
ComEd
обратилась
к
компании
S&C
с
просьбой
по
-
мочь
в
использовании
этих
параметров
для
решения
проблем
согласования
,
которые
ограничивали
дальней
-
шую
сегментацию
существующих
кольцевых
схем
.
Ис
-
следования
в
направлении
согласования
уставок
защит
подтвердили
такую
возможность
для
большинства
слу
-
чаев
.
Всё
это
сделало
возможным
встраивать
реклоу
-
зеры
IntelliRupter
в
существующие
кольцевые
схемы
с
целью
дальнейшего
повышения
их
надёжности
.
Другим
преимуществом
этой
передовой
технологии
,
проявившимся
в
результате
совместной
работы
компа
-
ний
ComEd
и
S&C,
является
возможность
введения
в
действие
функции
импульсного
замыкания
в
качестве
функции
резервирования
для
согласования
,
которого
невозможно
достичь
при
определённых
величинах
по
-
вреждений
.
15
Ноябрь
–
декабрь
2013
15
Значительное
увеличение
количества
предотвращённых
от
-
ключений
энергоснабжения
потребителей
(ACI)
является
основ
-
ным
преимуществом
эффективного
размещения
оборудования
распределённой
автоматизации
.
Показатели
ACI
улучшаются
с
каждым
годом
,
начиная
с
момента
внедрения
программы
распре
-
делённой
автоматизации
на
линии
12
кВ
компании
ComEd.
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ
Сети
Импульсное
замыкание
представляет
собой
про
-
верку
линии
на
нижнем
энергетическом
уровне
.
Как
правило
,
в
том
случае
,
если
оба
IntelliRupter
и
тради
-
ционный
реклоузер
срабатывают
на
отключение
в
мо
-
мент
повреждения
,
реклоузер
сможет
осуществить
повторное
включение
с
выдержкой
,
поскольку
функ
-
ция
поиска
импульса
,
которой
обладает
IntelliRupter,
заставит
его
произвести
размыкание
,
когда
отключит
-
ся
реклоузер
со
стороны
потребителя
.
После
того
как
реклоузер
включится
и
останется
в
этом
положении
,
IntelliRupter
использует
функцию
импульсного
замы
-
кания
для
проверки
поиска
повреждения
,
вместо
того
чтобы
искать
повреждение
по
принципу
традиционного
реклоузера
.
Импульсное
замыкание
представляет
собой
бы
-
струю
операцию
по
замыканию
-
размыканию
в
опреде
-
лённой
точке
на
синусоидальной
кривой
.
В
результате
происходит
возникновение
импульса
тока
по
всей
ли
-
нии
,
который
затем
анализируется
IntelliRupter
с
целью
определения
наличия
повреждения
в
линии
.
Величина
этого
импульса
тока
настолько
незначительна
,
что
он
не
в
состоянии
вызвать
отключение
реклоузера
со
сто
-
роны
потребителя
;
таким
образом
достигается
надле
-
жащая
сегментация
даже
в
тех
случаях
,
когда
не
было
достигнуто
начальное
согласование
.
В
обоих
направлениях
Ещё
одним
значительным
преимуществом
в
успехе
IntelliRupter
является
его
способность
одновременной
поддержки
в
двух
направлениях
.
В
принципе
,
устрой
-
ство
должно
обладать
способностью
«
видеть
»
в
пря
-
мом
направлении
по
линии
при
помощи
кривых
коор
-
динации
во
времени
,
которые
совершенно
отличаются
от
тех
,
как
если
бы
использовались
в
противоположном
направлении
.
Поэтому
требуется
,
чтобы
координация
поддерживалась
даже
тогда
,
когда
схема
в
момент
со
-
бытия
реконфигурируется
.
Кроме
того
, ComEd
проводит
анализ
,
насколько
им
-
пульсное
замыкание
может
помочь
в
снижении
повреж
-
дения
оборудования
распредсистемы
дополнительным
током
повреждения
при
повторном
включении
традици
-
онного
оборудования
распределённой
автоматизации
на
поиск
повреждений
.
Поскольку
длительность
им
-
пульсного
замыкания
очень
незначительна
,
через
обо
-
рудование
распределённой
автоматизации
проходит
небольшое
количество
мощности
при
включении
на
поиск
повреждённого
участка
.
На
импульсное
замы
-
кание
уходит
менее
2%
энергии
,
необходимой
для
обычного
АПВ
.
В
связи
с
этим
ComEd
надеется
в
будущем
увидеть
снижение
повреждения
соответ
-
ствующего
оборудования
и
количества
жалоб
потре
-
бителей
.
Новый
подход
Компании
ComEd
и
S&C
совместно
c
высоко
-
вольтной
испытательной
лабораторией
S&C
раз
-
рабатывают
типовую
схему
кольцевой
цепи
.
Они
используют
фактические
уставки
в
типовых
устрой
-
ствах
,
которые
ComEd
эксплуатировала
в
течение
многих
лет
.
Реклоузеры
IntelliRupters
встраивались
в
схему
по
тому
же
принципу
,
что
и
на
месте
эксплу
-
атации
.
Затем
они
тестировали
каждый
сценарий
повреждения
и
потери
напряжения
на
первичном
напряжении
компании
ComEd
и
на
напряжении
по
-
вреждения
.
Как
и
ожидалось
,
реклоузеры
оказались
способны
поддерживать
синхронизацию
работы
в
каждом
из
сценариев
.
Кроме
того
,
в
каждом
из
случаев
схема
реконфигурировалась
правильно
.
Для
успешного
развёртывания
схемы
компании
ComEd
необходимо
решить
ещё
одну
проблему
—
как
заставить
традиционный
реклоузер
с
кольцевой
схемой
(LS)
произвести
обратное
АПВ
,
направленное
в
сторо
-
ну
источника
питания
после
его
размыкания
на
провал
напряжения
.
В
традиционных
реклоузерах
с
кольцевой
схемой
(LS)
компании
ComEd
нет
встроенной
логики
,
Жёсткие
допуски
IntelliRupter
позволяют
«
втиснуть
»
ещё
два
устройства
(IR1
и
IR2)
в
существующую
схему
распределённой
автоматизации
для
дальнейшей
сегментации
питающей
линии
.
R1 —
это
существующий
реклоузер
в
нормально
включён
-
ном
состоянии
, R2 —
существующий
реклоузер
в
нормально
включенном
состоянии
в
соединении
,
а
CB —
подстанционный
выключатель
.
16
Ноябрь
–
декабрь
2013
16
Усиленная
кольцевая
схема
,
протестированная
в
лаборатории
S&C
с
реклоу
-
зерами
IntelliRupters,
встроенными
в
традиционную
кольцевую
схему
для
дальнейшей
сегментации
линий
.
Дополнительный
источник
3
понадобился
из
-
за
ограничений
традиционного
реклоузера
R1,
не
способного
произвести
обратное
питание
участка
между
IR1
и
R1.
В
конце
этого
года
уже
фактически
существующая
кольцевая
схема
ComEd
будет
усилена
дополнительными
реклоузерами
IntelliRupters. R1, R2
и
R3 —
традиционные
реклоузеры
с
кольцевой
схемой
. IR1, IR2, IR3
и
IR4 —
вновь
добавляемые
реклоузеры
.
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ
Сети
которая
бы
позволила
производить
АПВ
после
восста
-
новления
напряжения
,
поскольку
схема
автоматически
работает
на
восстановление
нагрузки
.
Для
создания
такой
функции
требуется
разработка
заказной
логики
.
Кроме
решения
вопросов
,
связанных
с
разработкой
,
комплексной
проверкой
и
поддержкой
заказной
логики
,
компания
ComEd
решила
не
создавать
сложную
логику
в
уже
имеющихся
органах
управления
реклоузеров
.
Решением
этой
проблемы
было
встраивание
ещё
одного
источника
в
схему
перед
традиционным
нор
-
мально
включённым
реклоузером
со
стороны
питания
.
Он
всё
равно
бы
понадобился
,
т
.
к
.
протяжённые
питаю
-
щие
линии
не
обладают
достаточной
мощностью
при
пиковой
нагрузке
для
полного
восстановления
другой
протяжённой
линии
.
В
результате
исследований
и
успешных
лаборатор
-
ных
испытаний
ComEd
продолжает
размещение
этих
передовых
технологий
в
местах
эксплуатации
в
преде
-
лах
существующих
кольцевых
схем
.
На
обеих
линиях
на
данный
момент
уже
имеются
кольцевые
схемы
(LS),
со
-
стоящие
из
реклоузера
R1
в
центральной
точке
,
реклоу
-
зера
R2
в
соединении
и
реклоузера
R3
в
центральной
точке
.
Для
линии
с
питанием
от
Источника
2
с
целью
по
-
вышения
надёжности
потребуется
сегментация
.
В
уже
существующую
кольцевую
схему
будут
добавлены
два
нормально
включённых
реклоузера
IntelliRupters (IR1
и
IR2).
Также
будут
установлены
два
новых
нормально
отключённых
реклоузера
IntelliRupters (IR3
и
IR4).
Ре
-
клоузер
IR4
необходим
из
-
за
ограниче
-
ний
по
мощности
Источника
питания
2.
В
результате
получаем
линию
,
идущую
от
Источника
1,
сегментированную
на
4
участка
,
таким
образом
повышая
её
на
-
дёжность
без
проблем
рассогласования
и
без
необходимости
в
дополнительных
АПВ
,
связанных
с
традиционными
ре
-
клоузерами
и
устройствами
секциониро
-
вания
.
Цель
близка
ComEd
сможет
достичь
своей
цели
повысить
надёжность
распределитель
-
ной
системы
посредством
экономичного
и
эффективного
использования
пере
-
довой
технологии
АПВ
.
Попутно
ComEd
рассчитывает
избежать
массовой
за
-
мены
имеющихся
реклоузеров
кольцевого
типа
(LS),
позволив
существующим
активам
распределённой
автоматизации
продолжить
дальнейшее
обеспечение
окупаемости
инве
-
стиций
.
В
конечном
итоге
компания
планирует
своё
развитие
с
использованием
передовых
технологий
для
сведения
к
минимуму
повреж
-
дений
других
компонентов
распределитель
-
ной
системы
.
Основываясь
на
этих
преимуществах
и
наряду
с
документальным
сопровождением
достигнутых
результатов
, ComEd
планирует
продолжить
использование
распределённой
автоматизации
,
как
одного
из
наиболее
эконо
-
мически
эффективных
инструментов
,
в
целях
достижения
надёжности
распределительной
системы
.
Благодарность
Автор
выражает
искреннюю
признатель
-
ность
Энжи
Шулеру
(Angie Schuler),
помощнику
дирек
-
тора
по
автоматизации
и
связи
,
а
также
Дэйву
Кернсу
(Dave Kearns),
директору
по
эксплуатации
технологий
Smart Grid,
из
управления
автоматизированных
систем
компании
S&C Electric Co.,
за
их
значительную
помощь
в
написании
этой
статьи
.
Джефф
Гейтс
(Jeff Gates
—
главный
инженер
управления
распределённой
авто
-
матизации
компании
Commonwealth Edison's,
которое
контролирует
работу
системы
распределённой
автома
-
тизации
компании
,
устанавливает
уставки
и
координи
-
рует
установку
нового
оборудования
распределённой
автоматизации
.
Стаж
работы
в
компании
— 22
года
,
до
работы
в
управлении
распределённой
автоматизации
работал
в
управлении
строительства
и
ТО
,
а
также
в
управлении
испытаний
распределительного
оборудо
-
вания
.
По
окончанию
Иллинойского
университета
в
Урбане
-
Шампейне
получил
степень
бакалавра
электро
-
технических
наук
.
Компании
,
упомянутые
в
статье
:
Commonwealth Edison
www.comed.com
Exelon | www.exeloncorp.com
S&C Electric | www.sandc.com
Оригинал статьи: Компания ComEd повышает надёжность энергосистемы
Модернизация существующих схем автоматизации распределительных сетей при помощи применения реклоузеров нового поколения.
