20
Март
–
апрель
2014
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
Сети
Во
время
визита
в
компанию
DOE-WECC
электротехник
компании
BPA
Кейтлин
Мартин
(Caitlin Martin,
справа
)
объясняет
,
как
производилось
интегрирование
оборудования
УВИ
на
подстанции
Pearl Substation
в
Вильсонвилле
(Wilsonville),
штат
Oregon,
США
.
На
снимке
также
при
-
сутствуют
(
слева
направо
)
Скотт
Лиссит
(Scott Lissit),
руководитель
проекта
,
Стив
Ласло
(Steve Laslo),
специалист
по
управлению
и
защи
-
те
,
Ларри
Беккедаль
(Larry Bekkedahl),
первый
вице
-
президент
по
пере
-
даче
электроэнергии
и
мощности
,
и
Вики
ВанЗандт
(Vickie VanZandt),
руководитель
проекта
компании
WECC.
Пульс сети
Энергокомпания Бонневиль эффективно использует
преимущества устройств векторных измерений для
обеспечения качественного скачка в управлении
энергосистемой.
Дмитрий Костерев (Dmitry Kosterev), Лоуренс Картер (Lawrence Carter) и
Скотт Лиссит (Scott Lissit),
Бонневильское управление энергетики
Э
то
был
в
буквальном
смысле
слова
чёрный
день
для
энергетической
промышленности
:
14
августа
2003
года
сбой
в
подаче
электро
-
энергии
в
Огайо
вызвал
в
США
цепную
реакцию
отключений
на
протяжении
600
миль
(966
км
).
В
резуль
-
тате
каскадной
аварии
без
света
остались
не
только
50
миллионов
жителей
среднего
запада
и
северо
-
вос
-
тока
,
но
под
вопросом
оказалось
состояние
всей
нацио
-
нальной
электросети
.
Спустя
десять
лет
после
крупнейшей
системной
аварии
в
истории
страны
интеллектуальные
устрой
-
ства
,
известные
как
устройства
векторных
измерений
(
УВИ
),
открыли
глаза
сетевым
операторам
во
всём
мире
.
Но
в
Управлении
энергокомпании
Бонневиль
эта
технология
была
выведена
на
новый
уровень
.
Теперь
Управление
имеет
са
-
мую
сложную
сеть
УВИ
в
Северной
Америке
,
и
это
единственная
сеть
на
Западе
,
которая
предназначена
за
доли
секунды
автоматиче
-
ски
осуществлять
управляющее
воздействие
при
обнаружении
проблем
в
системе
.
Это
—
будущее
энергосистем
.
Старое
и
новое
Десятилетиями
энергокомпании
полага
-
лись
на
системы
SCADA,
которые
снимали
показания
сети
каждые
2—4
секунды
без
син
-
хронизации
по
времени
.
Теперь
УВИ
могут
выдавать
точные
параметры
системы
в
сотни
раз
быстрее
,
предоставляя
беспрецедентную
динамическую
картину
энергосистемы
.
Ча
-
стота
представления
данных
о
системе
УВИ
компании
BPA
составляет
60
раз
в
секунду
.
Такое
масштабное
увеличение
разрешающей
способности
равносильно
технологическому
скачку
от
чёрно
-
белого
до
цветного
3-D
изо
-
бражения
.
21
Март
–
апрель
2014
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
Сети
В
2013
г
. BPA
завершила
построение
крупнейшей
и
сложнейшей
сети
УВИ
в
Северной
Аме
-
рике
.
Федеральное
агентство
,
которое
специализируется
на
рынке
сбыта
электроэнергии
от
гидростанций
бассейна
реки
Колумбия
и
в
чьём
ведомстве
находится
более
15000
км
высоковольтных
линий
электропередачи
на
северо
-
западе
,
теперь
получает
точные
пара
-
метры
сети
от
126
синхрофазоров
,
размещённых
на
50
ключевых
подстанциях
и
мощных
ветрогенераторах
.
Развёртывание
PMU
на
линии
500
кВ
Развёртывание
PMU
на
линии
230
кВ
Развёртывание
PMU
на
линии
500
кВ
и
230
кВ
Линии
передачи
компании
ВРА
Линии
передачи
других
компаний
230
кВ
+
Инфрастуктура
синхронизаторов
ВРА
в
системе
тихоокеанского
северо
-
запада
УВИ
снимают
показания
тока
,
частоты
и
напряжения
,
а
также
их
временные
отметки
при
помощи
системы
GPS.
За
-
тем
эти
измерения
по
высоко
-
скоростной
широкополосной
сети
связи
передаются
в
центры
управления
BPA.
В
результате
системные
операторы
получа
-
ют
данные
о
работе
генериру
-
ющих
установок
энергосистемы
в
реальном
времени
,
которые
позволяют
им
быстро
отреаги
-
ровать
на
нарушения
нормаль
-
ной
работы
системы
и
принять
меры
по
предотвращению
от
-
ключения
электроснабжения
или
его
развития
в
каскадное
.
Программа
создания
сети
УВИ
запада
США
Пока
в
августе
2003
г
.
си
-
стемные
операторы
поняли
,
что
случилось
,
было
уже
слишком
поздно
.
Сегодня
для
BPA
и
дру
-
гих
энергокомпаний
запада
ши
-
рокомасштабный
ситуационный
мониторинг
становится
реаль
-
ностью
.
BPA
наряду
с
другими
18
ком
-
паниями
-
партнёрами
и
разра
-
ботчиками
технологий
в
рамках
Программы
создания
сети
УВИ
запада
США
(WISP)
под
руко
-
водством
Западного
координационного
совета
по
элек
-
троснабжению
создаёт
сеть
из
600
синхрофазоров
,
раз
-
вёрнутых
по
всей
электрической
сети
запада
США
. BPA
и
её
партнёрам
по
WISP
удалось
достичь
кардинальных
перемен
,
которые
значительно
упростили
уровень
со
-
трудничества
между
энергопредприятиями
запада
,
что
обусловило
создание
более
надёжной
и
безопасной
объединённой
энергосистемы
.
Частично
программа
WISP
финансировалась
из
фондов
экономического
стимулирования
согласно
За
-
кону
«
О
восстановлении
и
реинвестировании
американ
-
ской
экономики
»
от
2009
года
(53,9
миллиона
долларов
)
и
частично
по
программе
Министерства
энергетики
по
субсидированию
создания
«
умных
сетей
».
Сочетание
в
этой
программе
новейших
техноло
-
гий
УВИ
с
более
проверенными
системами
связи
даёт
большинству
системных
операторов
передающих
сетей
от
Канады
до
Мексики
более
чёткое
представление
о
состоянии
всей
системы
передачи
запада
.
При
помощи
всех
замеров
,
синхронизированных
посредством
GPS,
BPA
в
состоянии
более
точно
определить
,
как
объеди
-
нённые
энергосистемы
запада
реагируют
на
изменения
или
нарушения
режимов
работы
.
Помимо
раннего
обнаружения
отказов
оборудова
-
ния
система
непрерывного
контроля
и
управления
сети
стоимостью
108
миллионов
долларов
совершенствует
интеграцию
возобновляемой
энергии
,
например
энер
-
гии
ветра
,
и
снимает
ограничения
по
пропускной
спо
-
собности
,
обеспечивая
большую
энергоэффективность
передачи
электроэнергии
.
Работа
BPA
с
УВИ
не
ограничивается
только
сотруд
-
ничеством
с
WISP.
Фактически
эта
компания
является
одной
первых
,
которые
использовали
эту
технологию
.
Ещё
с
1980
годов
она
сотрудничала
с
разработчиками
технологии
по
оптимизации
устройств
для
применения
в
энергосистеме
.
Тогда
,
в
90-
е
, BPA
была
первой
в
отрасли
,
которая
применила
в
своей
сети
УВИ
,
направив
потоки
данных
от
подстанций
в
центры
управления
и
синхронизировав
их
по
времени
.
В
2013
г
. BPA
завершила
расширение
уникальной
сети
УВИ
в
рамках
трёхлетнего
проекта
стоимостью
30
миллионов
долларов
для
увеличения
производительности
систем
производства
и
передачи
электроэнергии
на
северо
-
западе
.
В
настоящее
время
BPA
получает
данные
от
126
УВИ
,
размещённых
на
50
ключевых
подстанциях
и
мощных
ветрогенераторах
,
разбросанных
по
всему
северо
-
западу
.
Поначалу
компания
использовала
дан
-
ные
УВИ
для
понимания
проблем
функционирования
системы
,
установления
более
безопасных
эксплуата
-
ционных
пределов
и
информирования
о
решениях
по
усилению
системы
.
На
настоящий
момент
компании
удалось
обобщить
данные
УВИ
и
вывести
их
на
экра
-
ны
диспетчеров
.
Это
также
единственная
полностью
резервирован
-
ная
сеть
УВИ
на
западе
.
Вследствие
того
,
что
на
каж
-
дом
участке
установлено
по
два
УВИ
,
обеспечивающих
поступление
двух
потоков
данных
—
по
одному
на
каж
-
дый
диспетчерский
центр
управления
, —
оба
центра
управления
обмениваются
кодированными
данными
,
что
обеспечивает
полноценное
резервирование
.
Таким
образом
,
если
поток
прерывается
или
в
нём
имеются
ошибки
,
система
автоматически
переключается
на
по
-
ток
из
другого
центра
управления
.
22
Март
–
апрель
2014
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
Сети
C
двумя
PMU
на
каждом
участке
сеть
УВИ
компании
BPA
обеспечивает
полноценное
резервирова
-
ние
.
В
том
случае
,
если
поток
данных
прерывается
или
оказывается
с
ошибками
,
система
автома
-
тически
переключается
на
получение
данных
от
другого
центра
управления
.
PMU
А
1
направляет
два
потока
данных
в
центр
управления
,
один
—
для
дист
.
анализа
(RAS),
другой
—
для
осведомлённости
в
обстановке
Переключатель
управляет
потоком
и
позволяет
устройству
локального
контроля
задействовать
функцию
поиска
неис
-
правности
и
ТО
PMU
В
1
направляет
два
потока
данных
в
резервный
пункт
управления
,
один
—
для
дист
.
анализа
(RAS),
другой
—
для
осведомлённости
в
обстановке
Когда
требуется
более
шести
токов
,
добавляется
второй
PMU (
А
2)
Переключатель
Роутер
Роутер
кодирует
потоки
данных
Локальный
контроль
Роутер
Переключатель
Когда
требуется
более
шести
токов
,
добавляется
второй
PMU (
В
2)
Для
повышения
надёжности
на
каждом
канале
связи
центра
управления
установлены
переключатель
и
роутер
Антена
GPS
Антена
GPS
Связь
между
двумя
центрами
управления
обеспечивает
истинную
избыточность
Лаб
.
НИОКР
по
сбору
данных
RAS
RAS
Экран
ситуационной
обстановки
Экран
ситуационной
обстановки
Сбор
данных
Сбор
данных
Центр
управления
ВРА
Главный
центр
управления
ВРА
Подстанция
ВРА
Кодированный
обмен
данными
За
кулисами
Реализация
первого
проекта
такого
масштаба
и
та
-
кой
сложности
сопровождалась
многочисленными
техни
-
ческими
сложностями
.
Команде
из
специалистов
разных
профилей
пришлось
применить
всё
своё
мастерство
и
творческие
способности
для
их
преодоления
.
В
неё
вхо
-
дили
эксперты
по
телекоммуникациям
,
кибербезопасно
-
сти
,
профессионалы
по
эксплуатации
энергосистем
,
спе
-
циалисты
по
аппаратному
и
программному
обеспечению
из
центров
управления
,
планировщики
сети
и
высшие
ру
-
ководители
проекта
.
Благодаря
высококвалифицирован
-
ному
планированию
и
координации
команда
полностью
закончила
разработку
и
монтаж
сети
за
два
с
половиной
года
,
причём
большая
часть
времени
ушла
на
организа
-
цию
работ
на
участках
сети
500
кВ
.
Одним
из
ключевых
факторов
при
проектирова
-
нии
была
разработка
функ
-
ций
управления
на
базе
от
-
клика
системы
.
Компания
BPA —
это
единственная
компания
среди
партнёров
по
WISP,
которая
плани
-
рует
использовать
систе
-
му
векторных
измерений
для
разработки
системы
управления
обширных
районов
,
определения
ри
-
сков
устойчивости
по
на
-
пряжению
и
принятия
мер
по
устранению
нарушений
за
время
,
меньшее
1
се
-
кунды
.
И
,
поскольку
BPA
будет
использовать
дан
-
ные
УВИ
для
приложений
системы
оперативно
-
дис
-
петчерского
управления
и
оперативного
принятия
ре
-
шений
,
эти
данные
долж
-
ны
строго
соответствовать
требованиям
по
кибер
-
безопасности
.
Проектная
бригада
разработала
ин
-
новационную
комплексную
стратегию
для
решения
этих
проблем
.
BPA
уделила
большее
внимание
двум
областям
,
а
именно
доступности
и
достоверности
данных
—
факторам
,
которые
помог
-
ли
компании
определить
критерии
тестирования
блоков
.
Кроме
того
,
коман
-
да
разработала
полный
список
инструментария
и
спецификаций
,
связанных
с
развёртыванием
других
технологий
,
которые
нуж
-
ны
для
работы
сети
УВИ
BPA,
а
именно
сеть
связи
Ethernet
следующего
поко
-
ления
.
Интеграция
данных
от
УВИ
в
систему
управле
-
ния
диспетчерского
центра
BPA
позволит
использо
-
вать
их
для
управления
этой
сетью
и
другими
совре
-
менными
системами
.
Данные
,
данные
,
ещё
данные
Усиленная
УВИ
система
выдаёт
лавину
данных
.
Каждую
секунду
BPA
собирает
137000
замеров
со
всей
сети
северо
-
запада
,
что
составляет
около
терабайта
данных
ежемесячно
.
Вики
ВанЗандт
,
бывший
старший
вице
-
президент
по
передаче
электроэнергии
,
а
теперь
руководитель
программы
WISP,
однажды
сказала
про
систему
,
созданную
энергокомпанией
: «
Данных
много
,
информации
мало
».
Этот
намёк
стал
стимулирующим
воздействием
для
развития
сети
УВИ
.
Благодаря
ли
-
дирующей
роли
отдела
инновационных
технологий
,
компания
BPA
является
лидером
в
исследованиях
,
на
-
23
Март
–
апрель
2014
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
Сети
Этот
поток
данных
УВИ
(
вверху
справа
)
показывает
,
что
видят
на
экра
-
не
операторы
BPA
после
отключения
энергоустановки
,
которая
вызвала
аварию
по
всей
энергосистеме
BPA.
правленных
на
преобразование
данных
в
до
-
стоверную
оперативную
информацию
.
В
лаборатории
изучения
УВИ
в
Ванкувере
,
штат
Вашингтон
,
США
,
инженеры
BPA
разрабо
-
тали
платформу
для
анализа
данных
в
реаль
-
ном
времени
и
предупреждения
диспетчеров
о
возможных
рисках
энергосистемы
.
Поскольку
на
рынке
готового
продукта
не
было
,
команда
ком
-
пании
BPA
своими
силами
разработала
четыре
приложения
с
пакетом
ориентированных
на
за
-
казчика
аналитических
программ
,
работающих
в
реальном
времени
с
возможностью
отображе
-
ния
.
Пакет
приложений
в
состоянии
обработать
18000
замеров
в
секунду
и
сегодня
использует
-
ся
другими
энергокомпаниями
для
архивирова
-
ния
и
управления
данными
синхрофазоров
.
BPA
занимает
лидирующее
положение
в
ис
-
пользовании
данных
регистраторов
аварийных
событий
для
проверки
на
модели
состояния
ге
-
нераторных
установок
и
мониторинга
их
рабо
-
ты
.
Компания
начала
установку
УВИ
в
местах
объединения
сетей
после
серии
аварий
1996
го
-
да
в
Западном
энергообъединении
.
Сегодня
планировщики
компании
BPA
имеют
возмож
-
ность
визуального
контроля
115
генераторов
общей
мощностью
20
ГВт
. BPA
разработала
приложение
,
которое
может
произвести
оценку
динамического
состояния
генерирующих
мощ
-
ностей
за
несколько
минут
,
в
течение
которых
система
находится
в
аварийном
режиме
.
Преимуществом
такого
мониторинга
явля
-
ется
снижение
стоимости
оценки
достоверно
-
сти
модели
,
что
на
сегодняшний
день
требуют
стандарты
Североамериканской
корпорации
по
обеспечению
надёжности
электросистем
,
а
так
-
же
раннее
обнаружение
повреждений
систем
управления
генераторов
.
Поскольку
к
сети
компании
подключено
5 000
МВт
мощности
,
вырабатываемой
ве
-
трогенераторами
,
необходимо
усовершенствовать
ди
-
намический
мониторинг
ветрогенераторных
установок
.
С
целью
разработки
и
оценки
применимости
динами
-
ческой
модели
ветрогенераторов
BPA
сотрудничает
с
компаниями
Utility Variable Generation Integration Group,
Electric Power Research Institute,
а
также
с
национальны
-
ми
лабораториями
.
Еще
одним
преимуществом
технологии
УВИ
явля
-
ется
обнаружение
качаний
мощности
.
Низкочастотные
качания
мощности
между
частями
объединённой
сети
могут
привести
к
неустойчивости
системы
,
ограничить
передачу
электроэнергии
по
системе
и
даже
вызвать
разделение
энергосистем
,
если
меры
не
будут
приня
-
ты
. 10
августа
1996
года
растущие
качания
мощности
привели
к
разделению
системы
,
и
без
света
остались
более
7
миллионов
человек
.
Новое
приложение
компа
-
нии
по
обнаружению
качаний
мощности
выдаёт
диспет
-
черам
раннее
предупреждение
о
возникновении
риска
качаний
в
энергосистеме
,
и
в
компании
надеются
,
что
с
его
помощью
операторам
удастся
избежать
по
крайней
мере
одного
крупномасштабного
отключения
электро
-
снабжения
в
последующие
40
лет
.
Smart Grid
уже
здесь
Если
в
2003
году
авария
обнажила
необходимость
усовершенствования
отображения
всей
сети
в
режиме
реального
времени
,
то
события
,
произошедшие
спустя
восемь
лет
,
стали
ещё
одним
суровым
напоминани
-
ем
об
этом
.
Недостаток
информации
,
которой
обме
-
ниваются
системные
операторы
передающих
сетей
,
стал
одной
из
причин
отключения
электроснабжения
в
2011
году
на
юго
-
западе
США
,
когда
всего
лишь
за
11
минут
авария
в
Аризоне
вызвала
веерное
отключе
-
ние
пяти
отдельных
энергосистем
.
В
результате
круп
-
нейшей
аварии
в
истории
Калифорнии
без
света
оста
-
лись
около
7
миллионов
жителей
,
в
основном
в
Южной
Калифорнии
и
Аризоне
.
После
аварий
2003
и
2011
годов
стало
очевидно
,
что
с
внедрением
показаний
УВИ
появилась
новая
высоко
-
технологичная
электрическая
сеть
.
При
такой
системе
охвата
УВИ
компания
BPA
имеет
больше
возможностей
оперативнее
реагировать
на
аварийные
ситуации
и
повреждения
оборудования
,
при
этом
повышается
на
-
дёжность
функционирования
сети
,
эффективность
ис
-
пользования
объектов
передачи
электроэнергии
и
инте
-
грации
энергии
от
возобновляемых
источников
.
Компании
,
упомянутые
в
статье
:
Bonneville Power Administration | www.bpa.gov
Department of Energy | www.energy.gov
Electric Power Research Institute | www.epri.com
North American Electric Reliability Corporation
www.nerc.com
Utility Variable Generation Integration Group
www.uwig.org
Western Electricity Coordinating Council | www.wecc.biz
Оригинал статьи: Пульс сети
Энергокомпания Бонневиль эффективно использует преимущества устройств векторных измерений для обеспечения качественного скачка в управлении энергосистемой.