Построение Smart Grid с применением технологии ВТСП

Page 1
background image

Page 2
background image

36

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

36

В

 

 

настоящее

 

время

 

в

 

ПАО

  «

МОЭСК

» 

происходит

 

увеличение

 

загрузки

 

пита

-

ющих

 

центров

 

и

 

распределительной

 

сети

 

среднего

 

и

 

высокого

 

напряжения

 

до

 

предельно

 

допустимых

 

уровней

Это

 

связа

-

но

 

с

 

ростом

 

потребления

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

г

Москве

 

и

 

Московской

 

области

а

 

также

 

необходимостью

 

резервирования

 

транс

-

форматорной

 

мощности

 

для

 

обеспечения

 

воз

-

можности

 

перевода

 

больших

 

объёмов

 

нагрузки

 

по

 

распределительной

 

сети

 

действием

 

АВР

 

в

 

послеаварийных

 

режимах

.

Традиционные

 

технические

 

решения

 

по

 

обеспечению

 

допустимых

 

уровней

 

загрузки

 

оборудования

 

основаны

 

на

 

проведении

 

ре

-

конструкций

 

подстанций

 

и

 

ЛЭП

 

с

 

заменой

 

перегруженного

 

оборудования

 

на

 

оборудова

-

ние

 

с

 

большей

 

пропускной

 

способностью

Ре

-

ализация

 

данного

 

подхода

 

связана

 

со

 

значи

-

тельными

 

капитальными

 

затратами

 (CAPEX), 

а

 

также

 

не

 

всегда

 

в

 

полной

 

мере

 

отвечает

 

современным

 

требованиям

 

по

 

компактности

 

и

 

энергоэффективности

 

технических

 

реше

-

ний

.

Повышенные

 

требования

 

по

 

компактности

 

электросетевого

 

оборудования

 

вследствие

 

уве

-

личения

 

плотности

 

городской

 

застройки

 

и

 

вы

-

сокой

 

стоимости

 

земельных

 

участков

а

 

также

 

необходимость

 

сокращения

 

издержек

 

на

 

ком

-

пенсацию

 

технических

 

потерь

 

в

 

электрической

 

сети

 

ставят

 

перед

 

компанией

 

вопрос

 

о

 

необхо

-

димости

 

поиска

 

новых

 

путей

 

решения

 

проблем

 

организации

 

надёжного

 

и

 

экономичного

 

элек

-

троснабжения

.

Одним

 

из

 

перспективных

 

вариантов

 

сни

-

жения

 

загрузки

 

оборудования

 

и

 

оптимизации

 

режимов

 

работы

 

электрической

 

сети

 

является

 

внедрение

 

технологий

 

интеллектуальной

 

рас

-

пределительной

 

сети

 

с

 

применением

 

высо

-

котемпературных

 

сверхпроводников

  (

ВТСП

). 

Высокая

 

пропускная

 

способность

низкие

 

по

-

тери

а

 

также

 

компактность

надёжность

 

и

 

экологическая

 

безопасность

 

делают

 

ВТСП

-

кабели

 

актуальными

 

для

 

создания

 

совре

-

менной

 

электроэнергетической

 

инфраструк

-

туры

.

Технические

 

решения

 

по

 

применению

 

ВТСП

-

кабеля

 

в

 

ПАО

 «

МОЭСК

»

Плотность

 

тока

 

в

 

ВТСП

-

кабеле

 

в

 500 

раз

 

выше

чем

 

у

 

меди

а

 

его

 

электрическое

 

сопро

-

тивление

 

стремится

 

к

 

нулю

Высокая

 

пропускная

 

способность

 

и

 

низкие

 

потери

 

сверхпроводников

 

позволяют

 

передавать

 

большую

 

мощность

 

по

 

относительно

 

компактным

 

ВТСП

-

кабелям

 6—

20 

кВ

Компактность

 

и

 

энергоэффективность

 

ВТСП

-

кабеля

 

дают

 

возможность

 

реализовать

 

следующие

 

технические

 

решения

:

• 

выдачу

 

мощности

 

генерирующего

 

оборудова

-

ния

 

напрямую

 

с

 

шин

 

ГРУ

 

электрических

 

стан

-

ций

 

на

 

шины

 

низкого

 

напряжения

 

подстанций

исключив

 

дополнительные

 

преобразования

 

напряжения

;

• 

перераспределение

 

нагрузки

 

между

 

питаю

-

щими

 

центрами

 

путём

 

соединения

 

РУ

 

низкого

 

напряжения

 

подстанций

 

линией

 

электропере

-

дачи

 

с

 

применением

 

ВТСП

-

кабеля

 6—20 

кВ

 

(

ВТСП

-

КЛ

).

В

 

ПАО

  «

МОЭСК

» 

в

 

рамках

 

внедрения

 

тех

-

нологий

 

интеллектуальных

 

распределитель

-

ных

 

электрических

 

сетей

 

реализуется

 

система

 

мониторинга

 

состояния

 

электрической

 

сети

 

и

 

управления

 

электрическими

 

режимами

 

на

 

базе

 

SCADA/DMS/OMS-

системы

С

 

помощью

 

этой

 

си

-

стемы

 

в

 

рамках

 

технических

 

решений

 

по

 

приме

-

нению

 

технологий

 

сверхпроводимости

 

возможно

 

реализовать

 

управление

 

работой

 

ВТСП

-

КЛ

 

с

 

учётом

 

текущей

 

загрузки

 

электросетевого

 

обо

-

рудования

 

в

 

целях

 

минимизации

 

технических

 

потерь

 

электрической

 

энергии

.

Выдача

 

мощности

 

на

 

шины

 

низкого

 

напряжения

 

подстанций

Выдача

 

мощности

 

генерирующего

 

оборудо

-

вания

 

напрямую

 

с

 

шин

 

ГРУ

 

электрических

 

стан

-

ций

 

на

 

шины

 

низкого

 

напряжения

 6—20 

кВ

 

под

-

станций

 

позволяет

 

снизить

 

загрузку

 

питающей

 

сети

 35—220 

кВ

 

и

 

трансформаторов

 

питающих

 

центров

Отсутствие

 

необходимости

 

преобра

-

зования

 

напряжения

 

на

 

более

 

высокий

 

класс

 

6—20/35—220 

кВ

 

и

 

обратного

 

преобразования

 

35—220/6—20 

кВ

 

повышает

 

экономическую

 

эф

-

фективность

 

технического

 

решения

.

Построение Smart Grid с 

применением технологии ВТСП

Денис ДОГАДКИН, директор департамента, 

Артём СМИРНОВ, заместитель директора департамента, 

Виталий КАРПУШЕНКО, главный специалист,

ПАО «МОЭСК»

э

н

е

р

г

о

с

н

а

б

ж

е

н

и

е

энергоснабжение


Page 3
background image

37

 5 (32) 2015

37

Приведённая

 

на

 

рис

. 1 

схема

 

сети

 

с

 

применением

 

ВТСП

-

кабеля

 

позволяет

 

обеспечить

 

дополнительное

 

резервирование

 

электрической

 

сети

а

 

также

 

исклю

-

чить

 

необходимость

 

реконструкции

 

подстанции

 35—

220 

кВ

 

с

 

увеличением

 

трансформаторной

 

мощности

В

 

рассматриваемой

 

схеме

 

возможно

 

как

 

питание

 

нагрузки

 

подстанции

 35—220 

кВ

 

с

 

помощью

 

генера

-

торной

 

мощности

 

ГТЭС

так

 

и

 

обратное

 

направление

 

перетоков

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощности

 

от

 

под

-

станции

 35—220 

кВ

 

к

 

ГТЭС

 

в

 

случае

 

аварийного

 

от

-

ключения

 

генераторов

Коммутационное

 

состояние

 

выключателей

 

 1—7 

определится

 

по

 

результатам

 

выполнения

 

расчётов

 

по

 

оптимизации

 

режима

 

рабо

-

ты

 

рассматриваемого

 

участка

 

сети

 

системой

 DMS 

на

 

основании

 

данных

 SCADA 

по

 

текущему

 

уровню

 

за

-

грузки

 

трансформаторов

 

ПС

 35—220 

кВ

 

и

 

ВТСП

-

КЛ

.

Перераспределение

 

нагрузки

 

между

 

питающими

 

центрами

При

 

относительно

 

низком

 

уровне

 

загрузки

 

транс

-

форматоров

связанном

 

с

 

отсутствием

 

заявок

 

и

 

за

-

ключённых

 

договоров

 

на

 

технологическое

 

присо

-

единение

либо

 

снижением

 

реальных

 

темпов

 

роста

 

энергопотребления

 

относительно

 

планируемых

уве

-

личивается

 

доля

 

постоянных

 

потерь

 

холостого

 

хода

 

трансформаторов

 

в

 

общей

 

величине

 

технических

 

по

-

терь

 

электрической

 

энергии

.

В

 

этом

 

случае

 

часть

 

малозагруженных

 

трансфор

-

маторов

 

отключается

 

и

 

подключается

 

под

 

действие

 

АВРТ

Как

 

следствие

 

снижается

 

доля

 

потерь

 

холо

-

стого

 

хода

 

трансформаторов

а

 

также

 

увеличивается

 

загрузка

 

оставшегося

 

в

 

работе

 

преобразовательного

 

оборудования

Однако

 

при

 

этом

 

часть

 

трансформа

-

торной

 

мощности

 

не

 

используется

оставаясь

 

в

 

резер

-

ве

Эту

 

мощность

 

можно

 

использовать

 

для

 

снижения

 

загрузки

 

трансформаторов

 

прилегающих

 

питающих

 

центров

перераспределяя

 

нагрузку

 

района

 

по

 

сети

 

6—20 

кВ

 

с

 

помощью

 

ВТСП

-

кабелей

 (

рис

. 2). 

Соедине

-

ние

 

РУ

 6—20 

кВ

 

питающих

 

центров

 

ВТСП

-

кабелями

 

позволяет

 

эффективно

 

использовать

 

резервную

 

трансформаторную

 

мощность

снизить

 

загрузку

 

трансформаторов

 

и

 

питающей

 

сети

регулируя

 

пере

-

токи

 

мощности

оптимизируя

 

величину

 

загрузки

 

обо

-

Рис

. 1. 

Выдача

 

мощности

 

на

 

шины

 

низкого

 

напряжения

 

подстанций

рудования

 

и

 

минимизируя

 

потери

 

с

 

помощью

 SCADA/

DMS/OMS-

системы

.

Оптимизация

 

режима

 

работы

 

сети

 

с

 

применением

 SCADA/DMS/OMS-

системы

В

 

рамках

 

рассмотренных

 

технических

 

решений

 

по

 

применению

 

технологии

 

сверхпроводимости

 

компактный

 

ВТСП

-

кабель

 

обеспечивает

 

передачу

 

больших

 

объёмов

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощности

 

по

 

распределительной

 

сети

 

среднего

 

напряжения

SCADA/DMS/OMS-

система

реализуя

 

управляющие

 

воздействия

 

на

 

включение

 

и

 

отключение

 

ВТСП

-

кабеля

перераспределяет

 

нагрузку

 

между

 

питаю

-

щими

 

центрами

Для

 

формирования

 

управляющих

 

воздействий

 

SCADA/DMS/OMS-

система

 

в

 

автоматическом

 

режиме

 

выполняет

 

оптимизационные

 

расчёты

 

и

 

анализ

 

режи

-

мов

 

работы

 

рассматриваемого

 

участка

 

электрической

 

сети

Целевой

 

функцией

 

при

 

оптимизации

 

является

 

режим

 

с

 

минимальным

 

уровнем

 

потерь

 

в

 

оборудова

-

нии

 

и

 

недопущением

 

его

 

перегрузки

.

На

 

основании

 

выполненного

 

анализа

 SCADA/

DMS/OMS-

система

:

• 

определяет

 

требуемое

 

положение

 

коммутацион

-

ных

 

аппаратов

;

• 

формирует

 

управляющие

 

воздействия

 

на

 

включе

-

ние

 

или

 

отключение

 

коммутационных

 

аппаратов

;

• 

реализует

 

перенос

 

точек

 

потокораздела

 

в

 

распре

-

делительной

 

сети

;

• 

перераспределяет

 

нагрузку

 

между

 

питающими

 

центрами

.

Заключение

Применение

 

высокотемпературных

 

сверхпрово

-

дников

 

в

 

рамках

 

внедрения

 

технологий

 

интеллекту

-

альных

 

распределительных

 

электрических

 

сетей

 

в

 

ПАО

 «

МОЭСК

» 

позволит

:

• 

регулировать

 

загрузку

 

питающей

 

сети

 

и

 

трансфор

-

маторов

;

• 

оптимизировать

 

уровень

 

технических

 

потерь

 

в

 

электрической

 

сети

;

• 

увеличить

 

надёжность

 

электроснабжения

 

потре

-

бителей

.

Рис

. 2. 

Перераспределение

 

нагрузки

ПС

 35–220 

кВ

ВТСП

-

КЛ

 6–20 

кВ

ВТСП

-

КЛ

 6–20 

кВ

35–220 

кВ

АВР

P, Q

P, Q

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P, Q

P, Q

Т

-2

Т

-1

 1

 2

 3

 5

 4

 6

 7

АВР

АВР

АВР

АВР

35–220 

кВ

ГТЭС

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

Г

-1

Г

-2

Г

-3

ПС

 35–220 

кВ

ПС

 35–220 

кВ

ВТСП

-

КЛ

 

6–20 

кВ

ВТСП

-

КЛ

 

6–20 

кВ

35–220 

кВ

35–220 

кВ

АВР

P, Q

P, Q

P, Q

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P, Q

P, Q

P, Q

Т

-2

Т

-2

Т

-1

Т

-1

АВР

АВР

АВР

АВР

АВР

35–220 

кВ

35–220 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

6–20 

кВ

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н

P

н

, Q

н


Читать онлайн

В настоящее время в ПАО «МОЭСК» происходит увеличение загрузки питающих центров и распределительной сети среднего и высокого напряжения до предельно допустимых уровней. Это связано с ростом потребления активной и реактивной мощности в г. Москве и Московской области, а также необходимостью резервирования трансформаторной мощности для обеспечения возможности перевода больших объёмов нагрузки по распределительной сети действием АВР в послеаварийных режимах.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Автоматизация сетей среднего напряжения — ключевое направление развития электросетевого комплекса

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность
ООО «Центр энергетических технологий»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Сравнительный анализ мероприятий по повышению надежности передачи электрической энергии в распределительных сетях

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Воздушные линии
Гвоздев Д.Б. Иванов Р.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Результаты оценки токов и напряжения высших гармоник на основе моделирования системы электроснабжения предприятия

Энергоснабжение / Энергоэффективность Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Назиров Х.Б. Абдулкеримов С.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Оценка уровня нелинейных искажений электроустановок на основе моделирования длительности импульса их входного тока

Энергоснабжение / Энергоэффективность Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тукшаитов Р.Х. Семенова О.Д. Новокрещенов В.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Повышение эффективности почасового прогнозирования электропотребления с помощью моделей машинного обучения на примере Иркутской энергосистемы. Часть 2

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
Томин Н.В. Корнилов В.Н. Курбацкий В.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»