Cтатья: Превентивное управление нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций | Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»

Превентивное

управление

нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях

предотвращения возникновения

аварийных ситуаций

УДК 621.316.1

Важной составляющей стабильной работы любой электроэнергетической системы яв

ляется поддержание баланса выработки и потребления электроэнергии. Большинство

применяемых подходов к сохранению устойчивости электроэнергетической системы

при небалансах мощности реализуется путем отключения нагрузки. В дополнение к су

ществующим средствам противоаварийной автоматики предлагаемый метод позволит

исключить полное отключение потребителей электроэнергии при дефиците мощности

в системе и сделает попытку реализовать справедливые механизмы ограничения потре

бления, основанные на учете требований по надежности электроснабжения и участию

в общем максимуме потребления.

общем случае, превентивным

управлением некоторым объ-

ектом или системой называется

управление, направленное на

недопущение или предотвращение воз-

никновения неблагоприятного (кризисно-

го, аварийного) состояния управляемого

объекта. Применительно к сфере элек-

троэнергетики неблагоприятным состоя-

нием объекта будет являться аварийная

ситуация в электроэнергетической систе-

ме, возникшая по тем или иным причинам

или в результате воздействия на систему

тех или иных внешних факторов. Одной

из основных причин возникновения ава-

рийных [1, 2] ситуаций является непра-

вильная или ложная работа противо-

аварийной автоматики (ПА). Причиной

этому — техническая несовместимость

устройств различных производителей

и несогласованность алгоритмов их ра-

боты. Кроме того, встречаются ошибки

в настройке релейной защиты (РЗ) —

уставки защит не учитывают возможность

работы элементов сети с дополнитель-

ной нагрузкой, а параметры ее настройки

не всегда удовлетворяют требованиям

при максимальных нагрузках и аварий-

ных режимах. Выход из строя одного

элемента зачастую сопровождается от-

ключением средствами защиты элемента

сети, принимающего на себя его нагруз-

ку, что приводит к каскадному развитию

аварии и массовому нарушению питания

потребителей. Большинство существую-

щих подходов к сохранению устойчиво-

сти электро энергетической системы при

небалансах мощности, в том числе ра-

бота противоаварийной автоматики, реа-

лизуются путем отключения нагрузки [3]

и не учитывают наличия различных тре-

бований по надежности электроснабже-

ния у отдельных потребителей.

Предлагаемый метод превентивного

управления нагрузкой в сетях 0,4 кВ ис-

ключает полное отключение потребителей

электроэнергии при дефиците мощности

в системе и может использовать один из

предложенных ранее инструментов [4–6]

поддержания баланса мощности в системе

и предотвращения возникновения возмож-

ных аварийных ситуаций.

Рассматриваемый метод не отвергает

и не противопоставляется существующей

противоаварийной автоматике, а только

дополняет ее. По своей сути он близок

к автоматической частотной разгрузке

(АЧР), но предназначен для применения

в ситуациях, когда частота в системе еще

не выходит за допустимые пределы. При-

менение данного метода упреждает сра-

батывание АЧР, то есть предполагается

их совместное использование.

АНАЛИЗ СОСТАВА

И ТИПА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ,

ДОПУСКАЕМЫХ К УЧАСТИЮ

В РЕГУЛИРОВАНИИ

ПОТРЕБЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, И ОЦЕНКА

ХАРАКТЕРА ИХ НАГРУЗКИ

К участию в регулировании потребления

электроэнергии могут быть привлечены

потребители различного типа. Отличия мо-

гут касаться как установленной мощности

и состава электроприемников, так и режи-

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ

Удинцев Д.Н.,

д.т.н., доцент,

профессор кафедры ЭЭС

ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»

Милованов П.К.,

главный специалист

ООО «Проектный

институт № 2»

Зуев А.И.,

инженер 1 категории

ООО «ПроектБалтЭнерго»

Ключевые слова:

электроэнергетическая

система, управление

нагрузкой, аварийная

ситуация, график нагрузки

мов их работы и технологического

процесса. Наиболее перспективны-

ми для участия в регулировании по-

требления являются потребители,

способные кратковременно сни-

зить нагрузку или сдвинуть ее во

времени без какого-либо ущерба

для своего нормального функцио-

нирования.

Часть потребителей малых про-

изводств, малых торговых предпри-

ятий, административных и офис-

ных зданий, потребителей бытового

сектора и сферы обслуживания

не имеют жестких ограничений тех-

нологического процесса и являются наиболее гибкими

в плане регулирования потребления. Например, тер-

мическая нагрузка — электронагрев воды для горячего

водоснабжения (ГВС), электрическое отопление и пр.

Каждый

-й потребитель, участвующий в управле-

нии электропотреблением, характеризуется несколь-

кими параметрами (рисунок 1):

– расчетная нагрузка

— определяется при про-

ектировании системы электроснабжения с учетом

мощности и единовременности работы всех элек-

троприемников, входящих в состав потребителя;

– максимальная единовременная мощность при-

соединяемых устройств

�

max

— определяется

электроснабжающей организацией путем задания

значения уставки на вводном защитном аппарате

или устройстве ограничения мощности [7] (в техни-

ческих условиях на технологическое присоедине-

ние (ТУ на ТП), актах разграничения балансовой

принадлежности данная мощность может также

называться выделенная или разрешенная);

– установленная мощность потребителя

— сум-

марная установленная мощность всех электро-

приемников данного потребителя (принимается

как предельно возможная граница нагрузки

потребителя);

– фактическая потребляемая мощность

— на -

г рузка потребителя на определенный момент

времени, характеризующаяся составом и режи-

мом работы электроприемников.

Из фактической нагрузки каждого

-го потребителя

необходимо выделить приоритетную и неприоритет-

ную часть:

(1)

Приоритетная нагрузка — та часть нагрузки,

которая не подлежит отключению в целях регулиро-

вания и остается в работе. Неприоритетная нагрузка

— часть общей нагрузки потребителя, участву-

ющая в регулировании потребления. В свою очередь,

неприоритетная нагрузка может включать в себя

несколько ступеней.

К приоритетной неотключаемой нагрузке относят-

ся электроприемники, обеспечивающие нормальное

функционирование потребителя, а также электропри-

емники I категории надежности и электроприемники

аварийной брони. Электроприемники, входящие в со-

став неприоритетной нагрузки, должны иметь воз-

можность быть отключенными без последствий для

потребителя, или их работа может быть сдвинута во

времени. Состав приоритетной и неприоритетной на-

грузки у каждого конкретного

-го потребителя опреде-

ляется индивидуально, в зависимости от технологиче-

ского процесса (единичный / типовой / групповой [8]),

режима работы (продолжительный / кратковременный /

повторно- кратковременный [9]) и условий функциони-

рования (в том числе климатических) [10].

Фактически необходимо выделить потребите-

лей, для которых временное отключение допустимо,

и определить допустимое время их отключения. При-

мером таких потребителей могут быть электрические

бойлеры, находящиеся в отапливаемых помещениях,

или электрическое отопление. Так, в системах водо-

снабжения в условиях Крайнего Севера даже в зимнее

время допускается отключение подогрева элементов

системы на время недостаточное для их промерзания.

Таким образом, проведя качественную оценку струк-

туры нагрузки всех потребителей сети, выделяется

необходимый состав потребителей, допускаемый к уча-

стию в регулировании потребления электроэнергии.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАПАЗОНОВ

ПРЕВЕНТИВНОГО

УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ

В ряде случаев фактическая потребляемая мощность

в каждый момент времени стремится к значению уста-

новленной мощности (

уст

), поэтому при расчете

параметров регулирования, в качестве допущения,

можно принять максимально возможное значение фак-

тической мощности потребителя, равной его установ-

ленной мощности:

уст

(2)

Тогда, для участка сети, в котором реализуется пре-

вентивное регулирование с количеством потребите-

лей, равным

, максимальная потребляемая мощность

в ряде случаев, пусть и при минимальной вероятности

такого события, может достигать значения суммы мак-

симальных нагрузок всех потребителей:

max

∑

(3)

Фактическая нагрузка на трансформаторе в опре-

деленный момент времени составляет сумму нагрузок

всех потребителей на определенный момент времени.

Рис. 1. Структура нагрузки потребителя, участвующего в регулировании

электропотребления

S = f(

)

max

ycт

— условно принимается постоянной на временном отрезке

— подлежащая регулированию нагрузка

№ 1 (70) 2022

тр

(4)

Для электроснабжения потребителей III категории

надежности выбор номинальной мощности трансфор-

матора осуществляется по следующим критериям:

∙

тр

расч

1,1

≥

ном

(5)

max

расч

∙

(6)

где переменная

расч

— это коэффициент спро-

са, который является отношением расчетной мощности

к суммарной номинальной мощности данной группы

электропотребителей, и выбирается в зависимости

от количества групп потребителей и их назначения

[11–13]. В таком случае максимально возможный де-

фицит мощности составит:

–

деф

ном

тр

max

(7)

Неотключаемая (приоритетная) часть нагрузки каж-

дого

-го потребителя из общего количества

одно-

типных потребителей составит:

пр

тр

ном

(8)

Часть общей нагрузки каждого

-го потребителя,

участвующая в регулировании потребления, составит:

непр

деф

(9)

При выделении из общей нагрузки каждого

-го

потребителя приоритетной и неприоритетной части

необходимо руководствоваться справедливыми ме-

ханизмами, основанными на характере нагрузки по-

требителей, их технологическом процессе, а также на

учете требований по надежности электроснабжения

и участию в общем максимуме потребления. Под спра-

ведливыми механизмами подразумевается минимиза-

ция различия в недоотпуске электроэнергии потреби-

телям, выделившим различные значения отключаемой

мощности, то есть ΔЭ

недоотп

→

min.

Так, потребитель,

выделивший бóльшую мощность для регулирования,

должен иметь меньшее суммарное время отключения

этой нагрузки, чем потребитель, выбравший меньшее

значение отключаемой мощности.

Согласно [7]: «Для третьей категории надежности

допустимое число часов отключения в год составляет

72 часа, но не более 24 часов подряд, включая срок

восстановления электроснабжения». То есть возможна

такая ситуация, когда из-за превышения мощности

могут быть отключены все потребители на сутки, за-

тем, например, включены на несколько часов, а после

снова отключены на сутки. Такая ситуация неблагопри-

ятна конечным потребителям в части их бесперебой-

ного и надежного электроснабжения. В рассматрива-

емом случае речь идет об ограничении потребителей,

выразивших желание участвовать в регулировании

нагрузки. При отказе жителя выделять нагрузку для

регулирования нагрузки, он может отключаться полно-

стью, но суммарное время его отключения должно

соответствовать существующим требованиям.

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ

В связи с этим предлагается подход, позволяющий

реализовать «справедливые механизмы», когда поро-

говое время отключения зависит от отключаемой

потребляемой мощности

. Эти две величины будут

связаны через единый показатель — коэффициент

отключения

откл

рег

откл

(10)

откл

—

const

(11)

При этом суммарное пороговое время отключения

всех потребителей не должно превышать времени

срабатывания защиты, а отключаемая потребителем

мощность не должна превышать величину неприори-

тетной нагрузки данного потребителя:

рег

ср.защ

≤

(12)

(13)

Если потребитель желает минимизировать отклю-

чаемую мощность, то, соответственно, снизится по-

роговое время, через которое данная нагрузка будет

отключена (

рег

), и увеличится суммарное время ее

отключения:

деф

непр

деф

рег

непр

≤

(14)

Определение значения коэффициента отключения

откл

при граничных значениях дефицита мощности:

;

деф

рег

ср.защ

(15)

K·t

K t

K·t

деф

рег

ср.защ

, (16)

где

ср.защ

— это время срабатывания защиты, которое

определяется по время-токовой характеристике за-

щитного аппарата.

откл

деф

ср.защ

(17)

Кроме того, необходимо ввести критерий, согласно

которому будет выполняться отключение неприоритет-

ной нагрузки того или иного потребителя.

Таким критерием является пороговая величина на-

пряжения на вводных зажимах потребителя —

Как известно, чем выше нагрузка в сети, тем ниже

напряжение на зажимах потребителей. Так как рас-

пределительная сеть неоднородна: имеются различия

в удаленности потребителей от источника питания,

различия в сечении питающих кабельных или воздуш-

ных линий и т. д., то для каждого потребителя опре-

деляется индивидуальное значение напряжения на

его вводных зажимах, соответствующее критической

перегрузке трансформатора (рисунок 2).

Однако необходимо учитывать режимы работы

потребителей электроэнергии и их возможности по

значению отключаемой мощности. Руководствуясь

справедливыми механизмами,

значение порогового напря-

жения каждого потребителя

должно зависеть от значения

отключаемой им мощности

рег

(таблица 1). Если потребитель

заявляет минимальную мощ-

ность, то его отключение про-

исходит при достижении на его

зажимах значения напряжения,

соответствующего минималь-

ной перегрузке трансформатора

(позиция

на рисунке 2). И так-

же, чем больше заявленная

потребителем на отключение

величина мощности, тем ниже

пороговое значение напряже-

ния, соответствующее большей

перегрузке трансформатора (по-

зиции

на рисунке 2).Таким

образом, значения

являются пороговыми критери-

ями отключения нагрузки

-го

потребителя.

Нагрузка потребителя, за-

явившего минимальную отклю-

чаемую мощность

, будет

ограничена при достижении

напряжением на его зажимах

порогового уровня

, соот-

ветствующего минимальной

перегрузке трансформатора,

причем отключение выделен-

ной мощности произойдет при минимальной длитель-

ности порогового времени отключения

, то есть

практически сразу, с небольшой отстройкой от ложного

срабатывания.

Справедливо и обратное: нагрузка потребителя,

заявившего бо́льшую отключаемую мощность, будет

ограничена в последнюю очередь, при достижении на-

пряжением на его зажимах порогового уровня

соответствующего большей перегрузке трансформа-

тора, причем отключение выделенной мощности про-

изойдет при большей длительности порогового времени

отключения

Такой дифференцированный подход позволит избе-

жать единовременного скачкообразного значительного

изменения нагрузки и минимизировать количество

подверженных ограничению потребителей электро-

энергии с сохранением работоспособности сети.

Следовательно, описав теоретическую часть

предлагаемого подхода, вводится новый пока-

затель — коэффициент отключения

откл

, также

определяется диапазон превентивного управления

нагрузкой.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ЖИЛОГО ПОСЕЛКА С УЧЕТОМ

МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕВЕНТИВНОМУ

УПРАВЛЕНИЮ НАГРУЗКОЙ

Практическое применение предлагаемого метода мож-

но рассмотреть на примере системы электроснабже-

ния поселка (рисунок 3).

Рис. 2. Пример зависимости напряжения на вводных зажимах потребителя

электроэнергии от суммарной потребляемой мощности в сети

Табл. 1. Зависимость порогового значения суммарной потребляемой мощно

сти от значения отключаемой потребителем мощности

Суммарная

потребляемая

мощность

в сети

Заявленная к отключению мощность потребителя,

рег

(в процентах от величины его неприоритетной нагрузки)

25%

50%

75%

100%

∑

1 05

·S

ном

тр

1 1

·S

ном

тр

1 2

·S

ном

тр

1 4

·S

ном

тр

340,0

345,0

350,0

355,0

360,0

365,0

370,0

375,0

380,0

385,0

390,0

395,0

1,4

1,6

-й потребитель

а)

б)

в)

тр.ном

max

peг

= 0,2

непр

peг

= 0,7

непр

peг

= 1,0

непр

(

∑

)

1,2

тр.ном

∑

Рис. 3. Структурная схема электроснабжения поселка

ТП

400 кВА

10/0,4 кВ

Л1: СИП-2 3×150+1×95,

= 390 м

30 м

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.13

1.1

30 м

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.13

30 м

Л2: СИП-2 3×150+1×95,

= 360 м

30 м

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.12

2.1

30 м

2.2

2.3

2.4

2.5

2.12

Л3: СИП-2 3×150+1×95,

= 390 м

3.13

3.6

3.5

3.4

3.3

3.2

3.1

3.13

3.6

3.5

3.4

3.3

3.2

3.1

30 м

Л4: СИП-2 3×150+1×95,

= 360 м

4.6

4.5

4.4

4.3

4.2

4.1

30 м

4.12

4.5

4.4

4.3

4.2

4.1

№ 1 (70) 2022

Характеристики поселка:

– численность домовладений

— 50;

– выделенная (разрешенная) мощность на одно

домовладение

выд

= 15

кВт/дом

согласно [7];

– категория надежности электроснабжения — III;

– газовое отопление отсутствует.

Принятые допущения и ограничения:

1. Трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ находится

в центре нагрузок поселка.

2. Электроснабжение потребителей осуществляется

по 4 лучам:

Л1 — питает 13 потребителей;

Л2 — питает 12 потребителей;

Л3 — питает 13 потребителей;

Л4 — питает 12 потребителей.

3. Участки поселка располагаются на одинаковом

расстоянии друг от друга.

4. Магистральная линия электропередачи выполне-

на проводом СИП-2 одинакового сечения на всем

своем протяжении.

5. Повышение нагрузки происходит у всех потреби-

телей на одинаковую величину.

Максимальная потребляемая мощность всех до-

мовладений составляет:

max

= 750 +300 =807,8

кBА.

Выбор номинальной мощности трансформатора:

где переменная

— это удельная расчетная на-

грузка электроприемников квартир жилых зданий,

= 5,5 кВт/дом [13, табл. 2.1.1

1 ,

ном

тр

1,1 296 =325,6,

ном

тр

кВА.

Максимально возможный дефицит мощ-

ности составит:

деф

max

–

= 807,8 – 400 = 407,8 кВА,

деф

= 378,62 кВт.

Неотключаемая (приоритетная) часть на-

грузки каждого

-го потребителя из общего

количества

потребителей составит:

пр

ном

тр

400

=8 кВА,

Часть общей нагрузки каждого

-го потребителя,

участвующая в регулировании потребления, составит:

непр

деф

= 407,8

кВА,

Результатом расчета является максимальная вели-

чина участвующей в регулировании неприоритетной

нагрузки каждого потребителя.

Диапазон регулирования каждого домовладения

составляет:

При достижении суммарной нагрузки поселка номи-

нальной мощности трансформаторной подстанции, во

избежание срабатывания защиты трансформатора и от-

ключения целиком всей подстанции с незамедлитель-

ным обесточиванием всего поселка, осуществляется

превентивное отключение части нагрузок потребителей.

При этом приоритет и длительность отключения непри-

оритетной нагрузки

-го потребителя зависит от заявлен-

ной им отключаемой мощности. Для этого потребителя

определить значение порогового времени отключения

, а также коэффициент отключения —

откл

рег

откл

деф

ср.защ

Определяем время срабатывания защиты транс-

форматора при максимально возможной нагрузке,

равной

max

кВА.

Ток, соответствующий указанному значению мощ-

ности, равен:

⋅

max

= 807,8

3 0,38

ном

А.

При выбранной номинальной мощности трансфор-

матора, равного 400 кВА, номинальный ток плавкой

вставки на стороне 0,4 кВ будет составлять 630 А.

По рисунку 4 (кривая 630 А) определяется, что вре-

мя срабатывания при токе

max

1227 А для плавкой

вставки ППН-41 (

ном

630 А) составит

ср.защ

200

откл

деф

ср.защ

=2,039–

const

кВА

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ

Рис. 4. В ремя-токовая характеристика плавкой вставки ППН-41

0,01

0,1

0,01

0,1

1000

100

16 25

100 160 250 400 630 1000

Таким образом, зная коэффи-

циент отключения

откл

, можем

определить пороговое время от-

ключения каждого

-го потреби-

теля, в зависимости от заявленной

им величины отключаемой мощ-

ности

рег

(таблица 2).

Далее необходимо вычислить

пороговую величину напряжения

на вводных зажимах

-го потре-

бителя

, при которой будет

отключаться заявленная им на

отключение нагрузка.

опре-

деляется по графику зависимости

напряжения на вводных зажимах

потребителя электроэнергии от

суммарной потребляемой мощ-

ности в сети (рисунок 5).

В качестве примера разберем

потребителей лу ча Л1.

По магистрали луча Л1 питает-

ся 13 домовладений. Заявленная

каждым домовладением отключа-

емая мощность

рег

представлена

в таблице 2.

Из графика на рисунке 5 и таб-

лицы 2 видно, что потребитель

№ 1.8, заявивший минимальное

количество отключаемой мощно-

сти, будет отключен практически

сразу при превышении суммарной

потребляемой нагрузки в сети но-

минального значения мощности

трансформатора. При снижении

напряжения на его вводных за-

жимах до значения в 368 В, его

неприоритетная нагрузка будет от-

ключена с выдержкой 1 с. Нагруз-

ка потребителя № 1.3, заявившего

максимальное количество отклю-

чаемой мощности, будет отключе-

на при снижении напряжения на

его вводных зажимах до значения

в 371 В, с выдержкой в 4 с. Благо-

даря такому дифференцирован-

ному подходу производится пре-

вентивное управление нагрузкой

в сетях 0,4 кВ.

На рисунке 6 показан график

нагрузки коттеджного поселка,

состоящего из 50 домов, из рас-

сматриваемого примера. На нем

видно, что в течение некоторо-

го времени наблюдается выход

мощности за расчетные пределы.

Именно для исключения подоб-

ных случаев необходимо при-

менение подхода, описываемого

в статье.

Отдельно стоит рассмотреть си-

туацию, когда все или большинство

домовладений не заявят значение

Табл. 2. Расчет пороговых критериев отключения

№ потре

бителя

непр

кВА

рег

кВА

откл

1.1

8,15

2,04

1,0

420

379

1.2

8,15

6,11

3,0

480

376

1.3

8,15

100

8,15

4,0

560

371

1.4

8,15

100

8,15

4,0

560

367

1.5

8,15

4,08

2,0

440

371

1.6

8,15

6,11

3,0

480

368

1.7

8,15

6,11

3,0

480

366

1.8

8,15

2,04

1,0

420

368

1.9

8,15

2,04

1,0

420

367

1.10

8,15

2,04

1,0

420

366

1.11

8,15

2,04

1,0

420

365

1.12

8,15

4,08

2,0

440

364

1.13

8,15

4,08

2,0

440

364

340

345

350

355

360

365

370

375

380

385

390

395

0,0

296,0

400,0

430,0

538,0

646,0

807,8

РУНН

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

1.10

1.11

1.12

1.13

(

∑S

)

∑

Рис. 5. Зависимость напряжения на вводных зажимах потребителей луча Л1

электроэнергии от суммарной потребляемой мощности в сети

= f (

)

750

кВт

max

тр

ном

372

кВт

(при

cosφ

0,93

)

выд

300

кВт

275

кВт

выд

кВт

уст

59,9

кВт

10 кВт

Рис. 6. Пример графика нагрузки коттеджного поселка,

включающего 50 домовладений

№ 1 (70) 2022

своей отключаемой нагрузки, то есть

рег

= 0%, ввиду

своего нежелания участвовать или опасения возможных

негативных последствий. В этом случае рекомендуется

собрать общее собрание садоводческого некоммерче-

ского товарищества (СНТ) или дачного некоммерческого

партнерства (ДНП), где проживают все собственники

жилья, и принять коллективное решение.

Если питание потребителей поселка производит

электросетевая организация, то она и предлагает

величину отключаемой нагрузки для конкретного

потребителя с его обязательным уведомлением об

этом. Также стоит предусмотреть льготное тариф-

ное регулирование для тех потребителей, которые

согласились участвовать в разделении нагрузки, то

есть установить меньший тариф на электроэнергию,

чем остальным.

Согласно [7]: «Для третьей категории надежности

допустимое число часов отключения в год составляет

72 часа, но не более 24 часов подряд, включая срок

восстановления электроснабжения». Таким образом,

возможной мерой для вовлечения всех участников

товарищества в регулирование нагрузки и недопу-

щения общего отключения всех потребителей явля-

ется установка максимального значения мощности

отключения

рег

max

=100%

для тех участников, ко-

торые отказались участвовать. В этом случае к этим

потребителям дополнительно после вводного авто-

мата устанавливается расцепитель и реле контроля

напряжения (РКН) для оперативного обнаружения

возможной проблемы. При отказе значительного числа

потребителей участвовать в регулировании нагрузки

может устанавливаться сколь зящий график отключе-

ния таких потребителей.

Значит, в описанном примере были рассчитаны

пороговые критерии для поселка из 50 домов, пи-

тающихся по 4 лучам. В дополнение к этому были

определены значения приоритетной и неприоритетной

нагрузок, а для магистрали, состоящей из 13 домов,

были вычислены пороговые критерии отключения для

заданных величин отключаемой нагрузки.

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО

ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГО МЕТОДА

ПРИ ПОМОЩИ СУЩЕСТВУЮЩИХ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

С точки зрения практического применения превен-

тивное управление нагрузкой можно реализовать

с помощью широко используемого в настоящее время

реле контроля напряжения (РКН), а также изменения

традиционного подхода к построению внутренней

системы электроснабжения потребителей, в част-

ности, выделение из общей нагрузки потребителя

приоритетной и неприоритетной нагрузки. Электри-

ческая принципиальная схема электроснабжения

потребителей поселка при технической реализации

метода превентивного регулирования представлена

на рисунке 7.

При снижении на вво-

дных зажимах потребите-

ля № 1.1 напряжения до

порогового значения

установленного в соответ-

ствии с индивидуальным

расчетом, в зависимости от

заявленной отключаемой

мощности, реле контроля

напряжения с задержкой

подает управляю-

щий сигнал на контактор

(нормально замкнутый).

Вследствие чего секция

с неприоритетной нагруз-

кой остается обесточенной,

а потребитель № 1.1 при-

водит свое потребление

в соответствие с требуе-

мыми значениями.

Применение электро-

технических устройств,

позволяющих выполнить

отключение части нагру-

зок, а также выполнение

схем электроснабжения по-

требителей с выделением

приоритетной и неприори-

тетной нагрузок позволит

осуществить регулирова-

ние электропотребления,

привести общую нагрузку

к параметрам, соответству-

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ

Рис. 7. Принципиальная схема электроснабжения потребителей поселка при техни

ческой реализации метода превентивного управления нагрузкой

1FU

Т1
400 кВА
10/0,4 кВ

1QF

2QF

3QF

4QF

Л3

Л4

Л1

Л2

Л1: СИП – 2 3×150+1×95, L = 390 м

Далее к остальным
потребителям

РКН

КМ1

QF1

пр1

...

QFn

Секция приоритетной нагрузки

QF2

пр2

прn

QF1

непр1

...

QFn

QF2

непр2

непрn

1FU

Т1
400 кВА
10/0,4 кВ

1QF

2QF

3QF

4QF

Трансформаторная
подстанция

Секция неприоритетной нагрузки

1.1

Сигнал на отключение
неприоритетной нагрузки при
пороговом значении напряжения

Потребитель №1.1

ющим расчетным значениям и избежать централи-

зованного отключения большого количества потре-

бителей.

Для сетевой организации, осуществляющей элек-

троснабжение в поселке, затраты отсутствуют. Для

конечного потребителя затраты для реализации под-

хода, рассматриваемого в статье, будут складываться

из затрат на покупку электротехнических устройств.

В заключение была рассмотрена практическая ре-

ализация рассматриваемого подхода, а также при-

ведена принципиальная схема электроснабжения

потребителей при его технической реализации.

ВЫВОДЫ

1. Рассмотрен новый подход к управлению нагруз-

кой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения воз-

никновения аварийных ситуаций, дополняющий

существующую противоаварийную автоматику.

2. Представлено теоретическое описание предло-

женного метода.

3. Введено понятие: «Справедливые механизмы расче-

та уставок отключения регулируемой части нагрузки».

Предложен показатель — коэффициент отключения

откл

, показывающий взаимосвязь между пороговым

временем отключения и значением отключаемой вы-

деленной для регулирования нагрузки.

4. Предложен подход к расчету уставок отключения

регулируемой части нагрузки.

5. Представлен пример расчета для жилого посел-

ка из 50 домовладений. Определены пороговые

критерии отключения для одной из магистралей

поселка, состоящей из 13 домовладений.

6. Рассмотрена ситуация, при которой часть потре-

бителей откажется участвовать в разделении на-

грузки, и возможные пути выхода из нее.

7. Показано практическое применение метода с ис-

пользованием существующих электротехнических

устройств, и приведена принципиальная схема

электроснабжения при технической реализации

рассматриваемого метода.

ЛИТЕРАТУРА
1. Аварийность. Министерство энер-

гетики. URL: https://minenergo.gov.

ru/node/267.

2. САЦ Минэнерго. URL: https://сац-

минэнерго.рф/.

3. Алексеев О. П. и др. Под ред. В.Л.

Козиса. Автоматика электроэнер-

гетических систем. Уч. пособие

для вузов. М.: Энергоиздат, 1981.

480 с.

4. Милованов П. К., Удинцев Д. Н., Хо -

мичев Д. А., Тульский В. Н., Король-

ков Д. А. Устройство регулиро-

вания передаваемой мощности

в распределительных сетях при

дефиците мощности в энергоси-

стеме. Патент России № 168255.

2017. Бюл. № 3.

5. Удинцев Д. Н., Шведов Г. В., Мило-

ванов П. К. Предотвращение раз-

вития аварийных ситуаций в элек-

троэнергетической системе за счет

гибкого регулирования потребле-

ния электроэнергии // ЭЛЕКТРО-

Преобразователи

измерительные

напряжения ПИН

от 50 В до 3000 В

Высоковольтные

электронные

клещи КТ-1000-В

для измерения тока

до 1000 А при

напряжении на

токовой шине

до 10 000 В

Преобразователи измерительные

мощности серии ПИМ

для контроля активной мощности

в диапазоне от 1 до 4000 кВт

Преобразователи измерительные

тока серии ПИТ для измерения тока

от 40 мА до 25 000 А

Преобразователи (датчики) для энергетиков

от ООО «НПО «Горизонт Плюс»

Компания ООО «НПО «Горизонт Плюс»
(г. Истра Московской обл.) предлагает приборы
собственной разработки для измерения тока,
напряжения и активной мощности. Преобразователи
сертифицированы, внесены в Госреестр СИ РФ и
представляют достойную замену импортным аналогам по
соотношению цена/качество.

Компания ООО «НПО «Горизонт Плюс»
осуществляет бесплатную доставку
преобразователей во все регионы РФ
и в страны СНГ.

+ 7 929 924 81 04, +7 929 924 87 89

www.gorizont-plus.ru

Преобразователи (датчики) обеспечивают гальваническую изоляцию входных

и выходных цепей, удобный выходной интерфейс 0–20 мА (4–20 мА).

www.gorizont-plus.ru

На прав

ах рек

ламы

№ 1 (70) 2022

REFERENCES
1. Failure rate. Ministry of Energy. URL:

https://minenergo.gov.ru/node/267.

2. SAC Minenergo. URL: https://сац-

минэнерго.рф/.

3. Alekseev O.P. and others. Edited by

Kozis V.L. Automation of power sys-

tems. Manual for students. Moscow,

Energoizdat Publ., 1981. 480 p. (In

Russian).

4. Milovanov P.K., Udintsev D.N.,

Khomichev D.A., Tul'skiy V.N.,

Korol'kov D.A. Transmitted power

regulator in distribution networks in

conditions of power deficit in a grid.

Patent of Russia no. 168255. 2017.

Bulletin no. 3. (In Russian).

5. Udintsev D.N., Shvedov G.V., Mi-

lovanov P.K. Prevention of fail-

ure evolution in a grid by flexible

regulation of power consumption //

ELEKTROENERGIYA. Peredacha

i raspredeleniye [ELECTRIC POW-

ER. Transmission and Distribution],

2019, no. 5 (56), pp. 58-63. (In Rus-

sian).

6. Udintsev D. N., Shvedov G. V., Milo-

vanov P. K., Sergeeva M. M. Forma-

tion of the load graph for consumers

of electric energy for the stabilizing

work of electric energy system. IOP

Conf. Series: Materials Science and

Engineering (2020). URL: https://

www.researchgate.net/publica-

tion/341104687.

7. Decree of the Russian Federation

Government dated 27.12.2004 no.

861 "On approval of the Rules of

non-discriminative access to electric

energy transmission services and

their delivery, Rules of non-discrimi-

native access to online dispatch con-

trol services in power industry and

their delivery, Rules of non-discrim-

inative access to wholesale market

trade system administrator services

and their delivery, Rules of process

connection of consumer energy re-

ceivers, electric energy generation

facilities, and grid facilities belonging

to grid companies and third parties,

to electric networks". URL: https://

base.garant.ru/187740/.

8. State Standard GOST 3.1109-82.

Unified system for technological doc-

umentation. Terms and definitions of

main concepts. URL: https://docs.

cntd.ru/document/1200012103.

9. State Standard GOST IEC 60034-

1-2014. Rotating electrical ma-

chines. Part 1. Rating and perfor-

mance. URL: https://docs.cntd.ru/

document/1200120650.

10. Decree of the Russian Federa-

tion Government dated 13.08.2018

no. 937 "On approval of the Rules

of technological operation of power

grids and on alterations to several

acts of the Russian Federation Gov-

ernment". URL: https://base.garant.

ru/72015900/.

11. Code SP 256.1325800.2016. The

Code. Electric installations of resi-

dential and public buildings. Design

and mounting rules. https://docs.

cntd.ru/document/1200139957.

12. Regulatory Document RD 34.20.185-

94. Instruction on design of municipal

electric networks with alterations and

amendments approved by the Order

of the Ministry of Fuel and Energy of

the Russian Federation dated June,

29, 1999 no. 213. URL: https://base.

garant.ru/199459/.

13. Norms for defining calculated electri-

cal loads of buildings (apartments),

cottages, living quarters of hous-

ing development and components

of the municipal distribution net-

work. Alterations and amendments

of section 2 "Calculated electrical

loads" of Regulatory Document RD

34.20.185-94 approved by the Order

of the Ministry of Fuel and Energy of

the Russian Federation dated June,

29, 1999 no. 213. URL: https://docs.

cntd.ru/document/1200029675.

ЭНЕРГИЯ. Передача и распреде-

ление, 2019, № 5 (56). С. 58–63.

6. Udintsev D. N., Shvedov G. V., Milo-

vanov P. K., Sergeeva M. M. Forma-

tion of the load graph for consumers

of electric energy for the stabilizing

work of electric energy system. IOP

Conf. Series: Materials Science and

Engineering (2020). URL: https://

www.researchgate.net/publica-

tion/341104687.

7. Постановление

Правительства

РФ от 27.12.2004 № 861 «Об ут-

верждении Правил недискри-

минационного доступа к услу-

гам по передаче электрической

энергии и оказания этих услуг,

Правил

недискриминационного

доступа к услугам по оперативно-

диспетчерскому

управлению

в электроэнергетике и оказания

этих услуг, Правил недискрими-

национного доступа к услугам ад-

министратора торговой системы

оптового рынка и оказания этих

услуг и Правил технологического

присоединения энергопринимаю-

щих устройств потребителей элек-

трической энергии, объектов по

производству электрической энер-

гии, а также объектов электросе-

тевого хозяйства, принадлежащих

сетевым организациям и иным ли-

цам, к электрическим сетям». URL:

https://base.garant.ru/187740/.

8. ГОСТ 3.1109-82. Единая система

технологической документации.

Термины и определения основных

понятий. URL: https://docs.cntd.ru/

document/1200012103.

9. ГОСТ IEC 60034-1-2014. Маши-

ны электрические вращающиеся.

Часть 1. Номинальные значения

параметров и эксплуатационные

характеристики. URL: https://docs.

cntd.ru/document/1200120650.

10. Постановление Правительства РФ

от 13.08.2018 № 937 «Об утверж-

дении Правил технологического

функционирования электроэнер-

гетических систем и о внесении

изменений в некоторые акты Пра-

вительства Российской Федера-

ции». URL: https://base.garant.

ru/72015900/.

11. СП 256.1325800.2016. Свод правил.

Электроустановки жилых и обще-

ственных зданий. Правила проек-

тирования и монтажа. URL: https://

docs.cntd.ru/document/1200139957.

12. РД 34.20.185-94. Инструкция по

проектированию городских элек-

трических сетей с изменениями

и дополнениями, утвержденными

Приказом Министерства топлива

и энергетики Российской Федера-

ции от 29 июня 1999 г. № 213. URL:

https://base.garant.ru/199459/.

13. Нормативы для определения

расчетных электрических нагру-

зок зданий (квартир), коттеджей,

микрорайонов (кварталов) за-

стройки и элементов городской

распределительной сети. Измене-

ния и дополнения раздела 2 «Рас-

четные электрические нагрузки»

Инструкции по проектированию

городских электрических сетей РД

34.20.185-94, утвержденные Прика-

зом Министерства топлива и энер-

гетики Российской Федерации от

29 июня 1999 г. № 213. URL: https://

docs.cntd.ru/document/1200029675.

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ

Оригинал статьи: Превентивное управление нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций

Ключевые слова: электроэнергетическая система, управление нагрузкой, аварийная ситуация, график нагрузки

Читать онлайн

Важной составляющей стабильной работы любой электроэнергетической системы является поддержание баланса выработки и потребления электроэнергии. Большинство применяемых подходов к сохранению устойчивости электроэнергетической системы при небалансах мощности реализуется путем отключения нагрузки. В дополнение к существующим средствам противоаварийной автоматики предлагаемый метод позволит исключить полное отключение потребителей электроэнергии при дефиците мощности в системе и сделает попытку реализовать справедливые механизмы ограничения потребления, основанные на учете требований по надежности электроснабжения и участию в общем максимуме потребления.