О перспективах технологии больших данных при анализе качества электроэнергии




Page 1


background image







Page 2


background image

2

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4 (23), 

декабрь

 2021

Качество

 

электрической

 

энергии

 

наравне

 

с

 

непрерывностью

 

и

 

требуемым

 

объемом

 

ее

 

поставки

 

оказывает

 

существенное

 

влияние

 

на

 

большинство

 

сфер

 

экономики

 

и

 

жизни

 

насе

ле

 

ния

В

 

условиях

 

развития

 

средств

 

измерения

спо

 

со

 

бов

 

передачи

хранения

 

и

 

обработки

 

данных

 

растет

 

актуальность

 

смены

 

классических

 

подходов

 

к

 

их

 

анализу

Переход

 

к

 

ис

пользованию

 

технологий

 

больших

 

данных

 

для

 

анализа

 

результатов

 

мониторинга

 

качества

 

электрической

 

энергии

 

повысит

 

эффективность

 

мер

 

по

 

обеспечению

 

действующих

 

норм

О

 

перспективах

технологии

 

больших

 

данных

 

при

 

анализе

 

качества

 

электроэнергии

Н

ормативными

 

документами

 

установлено

что

 

качество

 

электрической

 

энергии

 

(

КЭ

) — 

это

 

степень

 

соответствия

 

характеристик

 

электрической

 

энергии

 

в

 

данной

 

точке

 

электрической

 

системы

 

совокупности

 

нормированных

 

показателей

 

каче

ства

 

электроэнергии

 [1].

На

 

каждом

 

этапе

 

цепочки

  «

генерация

 — 

транспорт

 — 

распределение

 — 

потребле

ние

» (

далее

 — «

Г

Т

Р

П

») 

электрическая

 

энергия

 

воспринимает

 

воздействие

 

технических

 

средств

 

различных

 

субъектов

 

электроэнергетики

В

 

свою

 

очередь

электрическая

 

энергия

 

при

 

определенных

 

условиях

 

может

 

вызвать

 

нарушение

 

нормального

 

функционирования

 

технических

 

средств

 

и

 

привести

 

к

 

рискам

 

для

 

жизни

 

и

 

здоровья

 

населения

а

 

также

 

к

 

воз

никновению

 

имущественного

 

ущерба

К

 

таким

 

условиям

 

относится

 

нарушение

 

показателей

 

КЭ

которые

 

дают

 

количественную

 

оценку

 

ее

 

свойств

При

 

этом

 

в

 

силу

 

ряда

 

особенностей

 

электрической

 

энергии

  (

непрерывность

 

и

 

совпадение

 

во

 

времени

 

процессов

 

производ

ства

транспортировки

 

и

 

потребления

зависимость

 

качества

 

от

 

процессов

 

производства

транспорта

 

и

 

потребления

невозможность

 

хранения

 

и

 

возврата

 

некачественной

 

электри

ческой

 

энергии

часто

 

имеет

 

место

 

проблема

 

установления

 

ответственности

 

за

 

снижение

 

ее

 

качества

 

в

 

цепочке

 «

Г

Т

Р

П

» [2].

Учитывая

 

вышесказанное

 

и

 

проникновение

 

в

 

большинство

 

сфер

 

экономики

 

и

 

жизни

 

населения

электрическая

 

энергия

 

в

 

электрических

 

сетях

 

общего

 

назначения

 

переменного

 

трехфазного

 

и

 

однофазного

 

тока

 

частотой

 50 

Гц

 

входит

 

в

 

Единый

 

перечень

 

продукции

подлежащей

 

обязательной

 

сертификации

 [3]. 

При

 

этом

 

согласно

 

актуальной

 

редакции

 

ГОСТ

 

Р

 58289-2018 [4] 

заявителем

 

на

 

проведение

 

обязательной

 

сертификации

 

электри

ческой

 

энергии

 

является

 

сетевая

 

организация

от

 

электрических

 

сетей

 

которой

 

потреби

телям

 

передается

 

электрическая

 

энергия

 

в

 

соответствии

 

с

 

договором

 

с

 

энергосбытовой

 

Дмитрий

 

ШПАК

,

начальник

 

отдела

 

управления

 

качеством

 

электроэнергии

 

филиала

 

ПАО

«

Россети

 

Ленэнерго

» — 

«

Кабельная

 

сеть

» 

Кирилл

 

НЕТРЕБА

генеральный

 

дирек

тор

 

ООО

 «

Айдис

 

Технологии

» 

Качество

 

электроэнергии







Page 3


background image

3

организацией

Таким

 

образом

задача

 

подтверждения

 

КЭ

 

возложена

 

на

 

сетевые

 

компании

Сертификация

 

электрической

 

энергии

 

проводится

 

аккре

дитованным

 

в

 

установленном

 

порядке

 

органом

 

по

 

сертифи

кации

 

не

 

реже

 1 

раза

 

в

 3 

года

 

с

 

обязательным

 

последую

щим

 

инспекционным

 

контролем

 

не

 

реже

 1 

раза

 

в

 

год

Среди

 

процедур

 

и

 

документов

обязательных

 

к

 

предоставлению

 

на

 

рассмотрение

 

органом

 

по

 

сертификации

как

 

при

 

процедуре

 

сертификации

так

 

и

 

при

 

инспекционном

 

контроле

следует

 

выделить

 

протоколы

 

периодического

 

мониторинга

 

КЭ

 

и

 

ре

зультаты

 

их

 

анализа

Периодический

 

мониторинг

 

КЭ

 

проводится

 

сетевыми

 

организациями

 

по

 

ежегодным

 

и

 

ежеквартальным

 

графикам

 

и

 

представляет

 

собой

 

набор

 

плановых

 

мероприятий

анализ

 

схем

 

и

 

параметров

 

сети

выбор

  (

расчет

пунктов

 

монито

ринга

 

КЭ

составление

 

и

 

согласование

 

графиков

 

проведе

ния

непосредственно

 

выполнение

 

измерений

 

показателей

 

КЭ

анализ

 

результатов

проведение

  (

при

 

необходимости

корректирующих

 

мероприятий

 

с

 

повторным

 

мониторингом

Основной

 

задачей

 

периодического

 

мониторинга

 

является

 

оценка

 

сетевой

 

организацией

 

состояния

 

КЭ

 

в

 

электрических

 

распределительных

 

сетях

 

и

 

использование

 

результатов

 

мо

ниторинга

 

для

 

принятия

 

необходимых

 

управляющих

 

воздей

ствий

  (

корректирующих

 

и

/

или

 

предупреждающих

 

организа

ционных

 

и

 

технических

 

мероприятий

с

 

целью

 

поддержания

 

необходимого

 

уровня

 

КЭ

 

в

 

точках

 

передачи

 

электрической

 

энергии

 

потребителям

 [5]. 

Как

 

правило

периодический

 

мониторинг

 

проводится

 

путем

 

подключения

 

средств

 

измерения

 

показателей

 

КЭ

 

(

СИ

 

ПКЭ

к

 

исследуемой

 

сети

 

на

 

центрах

 

питания

 (

в

 

логике

 

п

. 3.8 [5], 

далее

 — 

ЦП

и

 

на

 

стороне

 0,4 

кВ

 

трансформаторов

 

6–20/0,4 

кВ

 

ТП

/

РТП

выбранных

 

расчетным

 

путем

 

по

 

условию

 

минимальных

  (

U

min

и

 

максимальных

 

потерь

 

напряжения

 

(

U

max

в

 

сети

 

каждого

 

центра

 

питания

на

 

синхронизирован

ный

 

промежуток

 

времени

Схема

 

организации

 

периодического

 

мони

торинга

 

показана

 

на

 

рисунке

 1. 

Кроме

 

периодического

  (

пла

нового

мониторинга

 

КЭ

сетевы

ми

 

организациями

 

проводятся

 

различные

 

виды

 

внеочередного

 

мониторинга

 

КЭ

в

 

рамках

 

обра

щений

 

потребителей

 

и

 

сбытовых

 

организаций

 

о

 

снижении

 

КЭ

при

 

проведении

 

мероприятий

 

особой

 

важности

 

и

 

др

Таким

 

образом

 

суммарное

 

количество

 

измере

ний

 

в

 

рамках

 

различных

 

видов

 

мониторинга

 

КЭ

 

может

 

достигать

 

нескольких

 

сотен

 

и

 

даже

 

тысяч

 

в

 

год

Например

в

 

филиале

 

ПАО

 

«

Россети

 

Ленэнерго

» — «

Кабель

ная

 

сеть

» 

за

 2020 

год

 

и

 

первую

 

половину

 2021 

года

 

выполнено

 

более

 3900 

измерений

 

по

казателей

 

КЭ

.

В

 

настоящее

 

время

 

мониторинг

 

КЭ

 

проводится

 

в

 

боль

шинстве

 

случаев

 

с

 

помощью

 

СИ

 

ПКЭ

 

мобильного

 (

перенос

ного

исполнения

которые

 

подключаются

 

к

 

исследуемой

 

сети

 

на

 

ограниченный

 

интервал

 

времени

  (

как

 

правило

от

 

до

 7 

суток

). 

При

 

этом

например

в

 

филиале

 

ПАО

 «

Россети

 

Ленэнерго

» — «

Кабельная

 

сеть

» 

около

 70% 

используемых

 

СИ

 

ПКЭ

 

способны

 

при

 

подключении

 

к

 

устройствам

 

переда

чи

 

данных

 (

локальная

 

сеть

, GSM-

модемы

 

и

 

др

.) 

передавать

 

данные

 

на

 

удаленное

 

рабочее

 

место

 

или

 

сервер

 

сбора

 

дан

ных

 

по

 

запросу

 

оператора

 

или

 

в

 

автоматическом

 

режиме

.

Каждое

 

средство

 

измерения

 

ПКЭ

 

фиксирует

 

продолжи

тельные

 

изменения

 

характеристик

 

напряжения

  (

нормиру

емые

 

ПКЭ

 

согласно

 [1]) 

и

 

характеристики

 

ненормируемых

так

 

называемых

 

случайных

 

событий

 (

прерывания

 

напряже

ния

провалы

 

напряжения

 

и

 

перенапряжения

импульсные

 

напряжения

), 

производит

 

расчет

 

статистики

 

за

 

установлен

ный

 

интервал

 

анализа

  (

сутки

/

неделя

и

 

сохраняет

 

резуль

таты

 

усред

 

ненных

 

значений

 (

во

 

всех

 

случаях

 

используются

 

интервалы

 

усреднения

равные

 10 

мин

кроме

 

длительной

 

дозы

 

фликера

 

и

 

отклонений

 

частоты

). 

Анализ

 

файла

 

из

мерений

 

СИ

 

ПКЭ

 

показывает

что

 

за

 

одни

 

сутки

 

в

 

сумме

 

по

 

всем

 

параметрам

 

фиксируется

 

порядка

 60 

тысяч

 

значений

В

 

случае

если

 

используется

 

анализатор

 

КЭ

 (

СИ

 

с

 

функци

ей

 

измерения

 

ПКЭ

силы

 

тока

мощности

 

и

 

других

 

величин

), 

значений

 

может

 

быть

 

в

 

разы

 

больше

.

В

 

качестве

 

отчетного

 

документа

содержащего

 

сведе

ния

 

о

 

пункте

 

мониторинга

условиях

 

проведения

 

измерений

данные

 

статистического

 

расчета

 

по

 

результатам

 

измерений

 

ПКЭ

 

за

 

установленный

 

интервал

 

анализа

 

и

 

оценку

 

их

 

со

ответствия

 

установленным

 

нормам

 

используется

 

протокол

 

с

 

приложениями

 (

посуточно

 

или

 

за

 

неделю

), 

форма

 

которого

 

установлена

 

в

 [5]. 

Приложение

 

к

 

протоколу

 

представляет

 

Рис

. 1. 

Схема

 

организации

 

периодического

 

мониторинга

 

КЭ

Подстанция

 110 

кВ

Распределительная

 

сеть

РП

 — 

распределительный

 

пункт

 6–20 

кВ

ТП

 — 

трансформаторная

 

подстанция

 6–20/0,4 

кВ

6–20 

кВ

U

min

1

U

min

2

U

max

1

U

max

2

6–20 

кВ







Page 4