30
Январь
–
февраль
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Бригада
монтажников
из
компаний
Pöyry Swedpower/Vattenfall/
USi
производит
сборку
метеостанции
в
полевых
условиях
.
Ш
веция
обладает
благоприятными
геогра
-
фическими
условиями
для
использования
возобновляемых
источников
энергии
.
Исто
-
рически
примерно
половина
электроэнер
-
гии
страны
производится
на
гидроэлектростанциях
,
но
теперь
в
дополнение
к
этому
правительство
поставило
амбициозные
планы
по
развитию
ветроэнергетики
.
Раз
-
работка
возобновляемых
ресурсов
представляет
собой
набор
технологических
задач
,
включая
вопросы
про
-
пускной
способности
сети
,
а
воздушные
линии
швед
-
ских
сетей
грозят
стать
узким
местом
из
-
за
быстрого
роста
количества
ветроэнергетических
установок
.
Пропускная
способность
воздушной
линии
ограни
-
чена
температурой
проводника
и
соответствующей
ве
-
личиной
стрелы
провеса
.
Исторически
пропускная
спо
-
собность
рассматривается
как
статический
параметр
,
определяемый
с
учётом
наихудших
погодных
условий
как
следствие
воздействия
охлаждающего
эффекта
на
линию
.
Это
консервативный
,
но
безопасный
метод
определения
предельной
пропускной
способности
по
току
проводника
.
УПРАВЛЕНИЕ
УПРАВЛЕНИЕ
Перетоками
Перетоками
мощности
мощности
Компания Vattenfall
переходит на реальное
время
Динамическая оценка линий электропередачи в
сочетании с регулированием ветрогенерации позволяет
шведскому системному оператору более эффективно
использовать пропускную способность сети.
Арне Бергстром (Arne Bergstrom), Урбан Аксельсон (Urban Axelsson)
и
Виктория Нейман
(Viktoria Neimane),
компания Vattenfall
В
районах
с
сильными
ветрами
кажется
целесо
-
образным
учитывать
местные
погодные
условия
и
ох
-
лаждающий
эффект
ветра
в
качестве
основы
для
расчё
-
та
пропускной
способности
линии
.
При
наличии
системы
оперативных
измерений
параметров
местной
погоды
,
а
также
температуры
и
стрелы
провеса
расчётного
участ
-
ка
линии
можно
определить
динамическую
оценку
линии
электропередачи
(DLR).
С
внедрением
DLR
появляется
возможность
измерения
и
контроля
производства
ветро
-
вой
энергии
.
Такой
метод
позволяет
не
превышать
про
-
пускную
способность
воздушной
линии
в
районах
с
силь
-
ными
ветрами
выше
предельных
значений
.
Пропускная
способность
воздушной
линии
Компания
Vattenfall Distribution Nordic
является
крупнейшим
оператором
распределительной
системы
(DSO)
Швеции
и
ей
принадлежит
почти
половина
рас
-
пределительной
сети
высокого
напряжения
.
Она
также
является
собственником
20%
сетей
среднего
и
низкого
напряжения
.
Распределительная
сеть
высокого
напря
-
жения
включает
15
тысяч
километров
воздушных
линий
и
почти
900
подстанций
. Vattenfall
получает
многочис
-
ленные
запросы
на
подключение
ветрогенераторов
к
сетям
среднего
и
низкого
напряжения
.
Анализ
потоко
-
распределения
часто
подтверждает
,
что
при
высокой
ветрогенерации
одна
или
несколько
воздушных
линий
находятся
под
угрозой
перегрузки
.
В
Швеции
зимы
сравнительно
холодные
,
и
мощ
-
ность
электрических
сетей
рассчитана
на
относительно
бесперебойное
энергоснабжение
.
Исключение
состав
-
ляют
промышленные
нагрузки
;
график
нагрузки
изве
-
стен
и
имеет
такую
кривую
,
которая
отрицательно
кор
-
релирует
с
температурой
во
время
пиковых
нагрузок
в
зимний
период
.
Обнадеживает
то
,
что
низкая
темпера
-
тура
окружающего
воздуха
достаточна
для
охлаждения
проводов
воздушных
линий
в
зимний
период
.
Подключение
к
сети
воздушных
линий
чрезмерного
количества
ветрогенераторов
в
тёплый
летний
период
при
высоком
уровне
ветрогенерации
может
привести
к
ограничению
пропускной
способности
,
а
не
в
зимний
31
Январь
–
февраль
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
УПРАВЛЕНИЕ
УПРАВЛЕНИЕ
Перетоками
Перетоками
мощности
мощности
Для
пилотного
проекта
динамической
оценки
пропускной
способности
линий
компания
Vattenfall
разработала
систему
связи
.
Маркус
Ауствик
устанавливает
датчик
Power Donut2
на
проводе
воздушной
линии
.
период
,
когда
становится
высоким
уровень
нагрузки
.
Пропускная
способность
воздушной
линии
(
статическая
оценка
)
основана
на
довольно
консервативном
предпо
-
ложении
,
что
при
самой
высокой
ветрогенерации
ско
-
рость
ветра
,
который
дует
перпендикулярно
проводу
,
составляет
всего
0,6
м
/
сек
.
Однако
даже
при
небольшом
увеличении
силы
ветра
выше
0,6
м
/
сек
произойдёт
зна
-
чительное
повышение
пропускной
способности
линии
.
Vattenfall
произвела
конкретные
исследования
,
во
время
которых
данные
о
силе
ветра
с
обтекателя
ве
-
тротурбины
сравнивались
с
данными
силы
ветра
по
трассе
воздушной
линии
.
На
основании
этих
исследо
-
ваний
DSO
сделал
вывод
,
что
эффект
охлаждающего
действия
ветра
на
линию
может
учитываться
с
боль
-
шей
точностью
.
Это
может
помочь
при
разработке
бизнес
-
проекта
по
модернизации
воздушных
линий
со
статическими
параметрами
в
районах
с
развитой
ветро
-
энергетикой
для
планирования
и
реализации
систем
из
-
мерения
на
базе
DLR
для
эксплуатации
сетей
.
Технологии
динамической
оценки
Практика
определения
динамической
оценки
ли
-
ний
электропередачи
,
которая
учитывает
погодные
ус
-
ловия
,
не
нова
.
Для
этих
целей
уже
более
30
лет
ис
-
пользуются
метеостанции
.
На
рынке
уже
присутствуют
различные
технологии
оценки
и
много
ещё
находится
в
процессе
разработки
.
Алгоритмы
,
используемые
для
определения
динамических
оценок
,
обычно
основаны
на
методах
СИГРЭ
и
IEEE.
Одни
системы
поставляются
в
виде
полного
кон
-
цептуального
решения
вместе
с
программным
обе
-
спечением
,
другие
разрабатываются
под
требования
покупателя
.
Основное
различие
систем
от
разных
про
-
изводителей
заключается
в
измеряемых
и
используе
-
мых
для
расчётов
параметрах
.
В
некоторых
системах
за
основу
принимаются
пере
-
пады
температур
по
сети
,
которые
включают
в
себя
более
одного
погодного
аспекта
,
в
других
измеряются
все
погодные
условия
.
Другое
отличие
состоит
в
том
,
какой
параметр
измеряется
для
представления
тем
-
пературы
провода
;
температура
провода
может
быть
32
Январь
–
февраль
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Специалисты
компании
Underground Systems
Дункан
Бриз
(Duncan Breese)
и
компании
Vattenfall
Мэтс
-
Аке
Веттергрен
(Mats-Åke Wettergren)
за
-
дают
параметры
наземной
станции
.
измерена
в
одном
месте
или
в
нескольких
местах
,
распре
-
делённых
вдоль
линии
.
Натя
-
жение
,
стрела
провеса
,
угол
наклона
или
методика
,
осно
-
ванная
на
колебаниях
,
также
могут
быть
использованы
для
представления
температуры
воздушной
линии
.
Эти
различ
-
ные
системы
находятся
на
раз
-
ных
стадиях
разработки
,
неко
-
торые
для
внедрения
требуют
физического
вмешательства
на
линии
,
в
то
время
как
другие
могут
быть
установлены
под
напряжением
без
отключения
линии
.
Пилотный
проект
компании
Vattenfall
Цель
пилотного
проекта
компании
Vattenfall
заклю
-
чалась
в
проведении
полномасштабных
испытаний
кон
-
цепции
динамической
оценки
одной
из
трёх
воздушных
линий
44
кВ
,
проходящей
в
район
с
мощной
ветроэнер
-
гетикой
,
образованной
при
объединении
ветрогенера
-
торов
с
установленной
мощностью
около
80
МВт
.
Пико
-
вая
нагрузка
в
этом
районе
составила
47
МВт
.
После
получения
запроса
на
подключение
ещё
че
-
тырёх
ветротурбин
типа
2,05
МВт
Enercon E82
в
рай
-
оне
Rangeltorp (
сначала
было
две
)
было
необходимо
проанализировать
запас
по
пропускной
способности
и
определить
узкие
места
.
Если
исходить
из
критери
-
ев
планирования
компании
Vattenfall,
то
в
этом
районе
отсутствовала
возможность
дополнительных
подклю
-
чений
без
предварительного
усиления
существующих
линий
44
кВ
.
Этот
запрос
был
в
данном
районе
последним
из
-
за
нового
законодательства
,
ограничивающего
строитель
-
ство
ветрогенераторов
вблизи
расположения
воздуш
-
ных
ЛЭП
.
Данные
моделирования
по
нагрузке
и
генерации
участка
Rangeltorp
подтвердили
перегруженность
воз
-
душной
линии
44
кВ
при
высоком
уровне
производства
ветровой
энергии
и
низком
уровне
нагрузки
.
Тем
не
менее
,
если
будет
учитываться
охлаждающий
эффект
ветра
на
ВЛ
,
риски
могут
быть
уменьшены
,
поскольку
перегрузка
возникает
только
несколько
раз
в
году
.
В
качестве
временной
альтернативы
по
немедлен
-
ному
усилению
сети
на
участке
Rangeltorp
на
одной
из
44-
киловольтных
ВЛ
была
внедрена
система
DLR
в
сочетании
с
возможностью
постепенного
снижения
производства
ветровой
энергии
.
Контроль
и
снижение
производства
ветровой
энергии
будут
производить
-
ся
в
качестве
услуги
из
диспетчерского
центра
компа
-
нии
Vattenfall,
таким
образом
,
подключение
участка
Rangeltorp
не
повлияет
на
реализацию
существующих
планов
по
дальнейшему
усилению
сетей
района
.
На
то
время
,
пока
на
сети
ВЛ
44
кВ
будет
работать
система
мониторинга
DLR,
владельцы
ветростанций
в
Rangeltorp
заключили
с
компанией
Vattenfall
договор
на
поставку
электроэнергии
.
Согласно
условиям
этого
договора
Vattenfall
устанавливает
систему
управления
производством
ветровой
энергии
и
имеет
право
по
-
степенного
снижения
объёмов
производства
ветровой
энергии
с
целью
уменьшения
потенциальной
перегруз
-
ки
воздушных
линий
сети
44
кВ
.
Система
измерений
DLR
Компания
Vattenfall
разрабо
-
тала
перечень
наиболее
важных
требований
к
системе
мониторин
-
га
DLR:
•
линейные
датчики
должны
подходить
для
установки
на
име
-
ющуюся
ВЛ
44
кВ
;
•
обеспечение
возможности
установки
под
напряжением
;
•
обеспечение
измерений
пара
-
метров
погоды
;
•
должен
быть
включён
расчёт
динамической
оценки
пропускной
способности
линии
;
•
измеренные
и
расчётные
зна
-
чения
должны
передаваться
и
вы
-
водиться
на
экран
диспетчерского
пункта
Vattenfall
с
использовани
-
ем
систем
SCADA;
•
связь
между
пунктами
замеров
и
системой
SCADA
должна
соответствовать
требованиям
безопасности
компании
Vattenfall.
После
анализа
рынка
и
оценки
характеристик
ком
-
пания
решила
использовать
систему
Power Donut2 DLR
компании
Underground Systems Inc.
Для
точек
измерений
были
разработаны
следующие
внутренние
критерии
:
•
место
измерения
должно
находиться
как
можно
ближе
к
«
горячей
точке
»
на
воздушной
линии
,
оно
должно
быть
хорошо
защищено
от
ветра
и
быть
не
-
посредственно
под
солнцем
;
•
во
избежание
повреждений
это
место
должно
быть
укрытым
;
•
следует
предусмотреть
возможность
связи
и
под
-
ключения
к
сети
низкого
напряжения
по
приемле
-
мым
расценкам
;
•
место
измерений
должно
быть
доступным
для
транс
-
портных
средств
и
с
точки
зрения
удобства
для
про
-
ведения
монтажных
работ
.
После
проведения
анализа
ситуации
лучшим
местом
был
определён
пролёт
,
располагающийся
сразу
же
за
питающей
подстанцией
145/44
кВ
.
На
линии
был
уста
-
новлен
датчик
,
а
на
отдельной
опоре
недалеко
от
датчи
-
ка
были
смонтированы
метео
-
и
наземная
станции
.
Измеряемые
параметры
включали
в
себя
уровень
силы
и
направление
ветра
,
температуру
окружающей
среды
,
уровень
солнечной
радиации
,
температуру
ли
-
нии
,
ток
и
угол
наклона
линии
.
Все
измеренные
и
рас
-
чётные
значения
направлялись
в
диспетчерский
центр
.
Система
управления
мощностью
ветрогенерации
Постепенное
изменение
мощности
ветрогенерации
зоны
Rangeltorp
должно
было
производиться
вручную
из
диспетчерского
центра
на
основании
значений
мощ
-
ности
,
полученных
от
системы
DLR
по
схеме
с
открытым
контуром
управления
.
Это
означает
,
что
необходимости
в
проведении
дополнительных
работ
на
ветростанциях
не
требуется
,
за
исключением
связи
.
Для
обеспечения
безопасности
связи
поставщик
ветротурбин
компания
Enercon
предусмотрела
установку
отдельного
дис
-
танционного
терминала
конвертера
протоколов
между
своим
оборудованием
и
оборудованием
компании
Vattenfall.
Измеренные
данные
от
ветротурбин
(
суммар
-
ная
активная
и
реактивная
мощности
,
скорость
и
на
-
УПРАВЛЕНИЕ
УПРАВЛЕНИЕ
Перетоками
Перетоками
мощности
мощности
33
Январь
–
февраль
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Монтажники
компании
Vattenfall
устанавливают
метео
-
станцию
вблизи
датчика
Power Donut2.
правление
ветра
и
количество
активных
турбин
)
пере
-
даются
в
систему
SCADA.
Интеграция
центра
управления
Постепенное
изменение
мощности
ветрогенерации
в
качестве
нового
инструмента
снижения
перегрузок
явилось
новым
видом
деятельности
для
центра
управ
-
ления
;
поэтому
к
центру
управления
были
предъявлены
следующие
новые
требования
:
•
для
системы
мониторинга
DLR
и
управления
ветро
-
генерацией
не
применяются
отдельные
автономные
системы
.
Производительность
ограничивается
су
-
ществующей
системой
SCADA;
•
все
операторы
центра
управления
должны
пройти
соответствующее
обучение
и
должны
быть
в
состо
-
янии
оперировать
системами
мониторинга
DLR
и
си
-
стемой
управления
ветрогенерацией
;
•
обработка
сведений
о
производительности
,
ава
-
рийных
сигналах
и
документации
должна
отвечать
обычным
стандартам
центра
управления
.
Новые
процедуры
должны
быть
строго
документированы
;
•
необходимо
разработать
инструмент
поддержки
принятия
решений
на
основе
системы
SCADA.
Задачей
стратегии
становится
управление
быстры
-
ми
изменениями
производительности
ветрогенерации
,
а
также
определение
того
,
когда
должны
происходить
эти
снижения
или
повышения
производительности
.
Так
-
же
необходимо
было
задать
зону
нечувствительности
по
частоте
.
Ещё
одной
предполагаемой
проблемой
для
центра
управления
в
период
загруженности
его
операторов
стала
возможность
немедленного
увеличения
производитель
-
ности
во
избежание
снижения
дохода
производителя
.
В
заданные
сроки
была
разработана
и
внедрена
функ
-
ция
автоматического
увеличения
производительности
.
Снижение
производительности
вместе
с
аварийны
-
ми
сигналами
также
отражается
в
журнале
событий
.
В
соглашении
о
поставках
электроэнергии
с
владель
-
цами
ветрогенераторов
предусмотрена
подготовка
и
передача
отчёта
после
каждого
факта
по
изменению
производительности
.
Инструмент
принятия
решения
и
презентация
В
основе
инструмента
принятия
решений
в
системе
SCADA
лежит
информация
от
системы
DLR
и
ветротур
-
бин
района
Rangeltorp.
На
перегрузку
указывают
два
отдельных
значения
:
предельное
значение
и
темпера
-
тура
линии
.
Предельное
значение
представляет
собой
расчётное
значение
,
подразумевающее
остаточную
пропускную
способность
линии
на
базе
расчётов
DLR.
Нулевое
или
отрицательное
предельное
значение
ука
-
зывают
на
перегрузку
линии
.
Температура
линии
выше
50°C (122°F)
также
указывает
на
перегрузку
линии
с
учётом
профиля
и
максимального
провеса
провод
a.
Для
активации
функции
изменения
было
разработа
-
но
отдельное
меню
.
Это
меню
поддерживает
два
вида
изменений
производительности
:
заданная
уставка
(
из
-
менение
производительности
в
пределах
20%
полной
мощности
)
и
определяемая
вручную
уставка
(
в
ней
по
умолчанию
присутствует
расчётное
значение
на
базе
предельного
).
При
возникновении
одной
из
аварийных
ситуаций
операторы
центра
управления
должны
прове
-
рить
состояние
сети
ВЛ
44
кВ
для
подтверждения
того
,
что
превышение
нагрузки
явилось
следствием
высокого
уровня
производства
электроэнергии
ветрогенератора
-
ми
.
Функция
изменения
производительности
является
полезным
инструментом
для
снижения
нагрузки
.
Накопленный
опыт
Эксплуатация
в
течение
года
обеспечила
возмож
-
ность
изучить
поведение
системы
DLR
и
её
вариаций
на
фоне
локальных
изменений
погодных
условий
.
В
нескольких
случаях
были
достигнуты
статические
параметры
пропускной
способности
,
зафиксирована
относительно
большая
разница
между
статическими
и
динамическими
параметрами
линии
благодаря
охлаж
-
дающему
эффекту
ветра
.
В
течение
одного
короткого
периода
была
зафиксирована
разница
в
180%.
В
течение
периода
эксплуатации
система
ещё
не
использовалась
для
управления
производительностью
ветроэнергетических
установок
,
но
согласно
условиям
действующего
соглашения
с
владельцами
ветроустано
-
вок
три
раза
в
год
в
целях
обеспечения
функциональ
-
ных
возможностей
системы
и
проверки
рабочих
проце
-
дур
в
центре
управления
предусмотрено
проведение
эксплуатационных
испытаний
.
Система
DLR
также
соз
-
даёт
возможности
для
будущего
анализа
информации
,
который
позволит
более
глубокое
изучение
поведения
самой
системы
и
локальных
погодных
условий
.
Области
применения
Концепция
использования
DLR
в
сочетании
с
управ
-
лением
производительностью
ветроэнергетических
установок
позволяет
более
эффективное
использова
-
ние
пропускной
способности
сети
.
В
данном
пилотном
проекте
были
исследованы
и
испытаны
технические
ре
-
шения
,
отработаны
режимы
работы
центра
управления
.
В
группе
компаний
Vattenfall Distribution Nordic
считают
,
что
эта
методика
применима
в
профилактических
целях
в
распределительных
сетях
,
когда
подключение
ветро
-
генераторов
может
привести
к
узким
местам
в
пропуск
-
ной
способности
сетей
.
УПРАВЛЕНИЕ
УПРАВЛЕНИЕ
Перетоками
Перетоками
мощности
мощности
Оригинал статьи: Компания Vattenfall переходит на реальное время
Динамическая оценка линий электропередачи в сочетании с регулированием ветрогенерации позволяет шведскому системному оператору более эффективно использовать пропускную способность сети.
