28
Май
–
июнь
2014
Внешний
вид
устройства
T200
компании
Schneider Electric
с
подключениями
электроприводов
,
а
также
аккумулятора
,
модема
и
RTU.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
Распределительные сети
Распределительные сети
Самовосстанавливающиеся
сети уже функционируют
в Нидерландах
В пилотном проекте Stedin интеллектуальные контроллеры
используются для автоматизации сети 23 кВ.
Эдвард Костер (Edward Coster)
и
Вим Керстенс (Wim Kerstens),
компания Stedin
П
реобразование
экономического
развития
и
прироста
населения
в
растущий
спрос
на
энер
-
гетические
услуги
.
Такое
положение
наряду
со
строгими
требованиями
по
качеству
и
на
-
дёжности
электроснабжения
активизирует
операторов
распределительных
сетей
(DNOs)
в
их
усилиях
по
со
-
хранению
работоспособности
линий
электропередачи
.
Несмотря
на
огромные
инвестиции
на
замену
старею
-
щей
инфраструктуры
с
целью
минимизации
возможных
отказов
оборудования
,
полностью
предотвратить
от
-
казы
сетевого
оборудования
не
удаётся
.
Поэтому
при
возникновениях
повреждений
в
задачу
DNOs
входит
сведение
к
минимуму
воздействия
аварий
путём
сокра
-
щения
длительности
перерыва
электроснабжения
и
ко
-
личества
потребителей
,
оставшихся
без
электричества
.
Для
минимизации
длительности
перерыва
электро
-
снабжения
голландский
оператор
распределительных
сетей
компания
Stedin
приступил
к
реализации
проекта
по
внедрению
системы
автоматизации
в
распредели
-
тельной
сети
.
Первая
фаза
проекта
включает
установку
индикаторов
пути
протекания
тока
короткого
замыкания
(FPI),
а
остальные
две
фазы
предполагают
использова
-
ние
более
продвинутых
технологий
,
таких
как
компакт
-
ные
КРУЭ
с
дистанционным
управлением
и
полностью
самовосстанавливающиеся
линии
распределительной
электросети
.
Пилотный
проект
Голландская
распределительная
электросеть
состо
-
ит
из
подземных
кабелей
,
а
это
означает
,
что
проблема
постоянно
возникающих
повреждений
не
может
быть
решена
при
помощи
отдельных
реклоузеров
.
Компания
Stedin
разработала
пилотную
самовосстанавливающу
-
юся
сеть
на
основе
процесса
восстановления
сети
при
помощи
программного
обеспечения
,
использующего
несколько
устройств
телемеханики
(RTUs).
Для
отклю
-
чения
повреждённого
участка
сети
и
автоматического
восстановления
энергоснабжения
(FLIR) RTU
поддер
-
живают
связь
по
сети
GPRS.
Автоматические
схемы
восстановления
электро
-
снабжения
могут
иметь
различную
архитектуру
.
В
пол
-
ностью
централизованной
архитектуре
используется
система
управления
распределением
электроэнергии
(DMS),
которая
имеет
полную
картину
топологии
сети
.
В
местной
централизованной
архитектуре
использова
-
ны
интеллектуальные
контроллеры
,
каждый
из
которых
поддерживает
связь
с
ограниченным
числом
управляе
-
мых
устройств
.
Архитектура
,
используемая
компанией
Stedin,
пол
-
ностью
децентрализована
,
интеллектуальные
устрой
-
ства
распределены
между
несколькими
узлами
сети
.
Алгоритм
FLIR
использует
сообщения
,
которыми
об
-
29
Май
–
июнь
2014
Распределительная
подстанция
23
кВ
с
высоковольтным
распределительным
устрой
-
ством
и
устройство
Schneider Electric T200
в
навесном
исполнении
.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
Распределительные сети
Распределительные сети
мениваются
устройства
телемеха
-
ники
.
Следовательно
,
архитектура
сети
связи
отображает
электриче
-
скую
сеть
,
что
упрощает
процесс
добавления
и
удаления
узлов
.
Автоматизированная
сеть
Для
реализации
пилотного
про
-
екта
самовосстанавливающейся
распределительной
сети
была
вы
-
брана
электрическая
сеть
среднего
напряжения
(23
кВ
)
в
центральной
части
Роттердама
.
Эта
сеть
состоит
из
33
трансформаторных
подстан
-
ций
23
кВ
,
соединённых
кабельны
-
ми
линиями
в
кольцо
,
работающее
как
два
радиальных
фидера
при
на
-
личии
точки
деления
сети
в
кольце
.
Правильней
всего
было
бы
обо
-
рудовать
все
33
подстанции
авто
-
матическими
распределительными
устройствами
,
но
это
довольно
до
-
рогой
вариант
.
С
экономической
точки
зрения
наиболее
выгодным
было
выбрать
пять
распределительных
под
-
станций
и
разделить
кольцо
на
два
фидера
,
каждый
из
которых
состоял
из
кабелей
приблизительно
одинако
-
вой
длины
и
соизмеримым
количеством
подключённых
потребителей
.
Все
пять
распределительных
подстанций
были
ос
-
нащены
следующим
автоматическим
распределитель
-
ным
оборудованием
:
•
электроприводы
выключателей
нагрузки
;
•
модули
телемеханики
с
запрограммированной
логи
-
кой
;
•
индикаторы
протекания
тока
короткого
замыкания
;
•
датчики
наличия
напряжения
.
Автоматические
выключатели
23
кВ
(V502 and V503)
на
центре
питания
были
оснащены
другим
автоматиче
-
ским
оборудованием
:
•
устройства
релейной
защиты
для
отключения
вы
-
ключателя
;
•
модули
телемеханики
,
работающие
в
системе
SCADA
для
мониторинга
и
управления
;
• RTU
с
функцией
самовосстановления
,
интеллекту
-
альный
контроллер
для
запуска
автоматического
от
-
ключения
повреждённого
участка
сети
и
повторного
включения
выключателя
.
Шкаф
самовосстанавливающейся
системы
обору
-
дован
модулем
телемеханики
,
в
состав
которого
входит
аккумулятор
и
модем
GPRS
для
связи
.
Факт
протека
-
ния
тока
короткого
замыкания
определяется
модулем
телемеханики
при
помощи
трансформаторов
тока
на
входящих
и
отходящих
кабелях
.
И
,
наконец
,
на
каждом
присоединении
установлен
датчик
наличия
напряжения
ёмкостного
типа
.
Этот
пилотный
проект
был
реализован
совместно
с
компанией
Schneider Electric,
разработчиком
платфор
-
мы
T200i —
модуля
телемеханики
,
готового
для
авто
-
матизации
кабельных
линий
. T200i
были
установлены
в
самовосстанавливающейся
сети
компании
Stedin.
Именно
для
этого
проекта
компания
Schneider Electric
также
разработала
программное
обеспечение
,
необ
-
ходимое
для
создания
алгоритма
самовосстановления
для
модуля
телемеханики
.
Все
автоматизированные
подстанции
оснащены
компактными
КРУЭ
типа
RM6
производства
компании
Schneider Electric
и
оборудованы
электрическими
при
-
водами
Schneider Electric.
В
точках
деления
сети
уста
-
новлены
распределительные
устройства
другого
типа
,
которые
оснащены
приводами
общего
назначения
LINAK.
Электроприводы
LINAK
могут
быть
адаптирова
-
ны
под
любой
тип
распределительных
устройств
.
Самовосстанавливающаяся
сеть
Главной
задачей
самовосстанавливающейся
сети
является
автоматизация
процесса
локализации
места
повреждения
и
восстановления
энергоснабжения
.
Са
-
мовосстанавливающаяся
сеть
быстро
восстанавливает
работу
двух
из
трёх
фидеров
и
автоматически
восста
-
навливает
энергоснабжение
потребителей
,
оставляя
третий
фидер
отключённым
.
Поиск
фактического
по
-
вреждения
на
изолированном
участке
и
восстановле
-
ние
энергоснабжения
оставшимся
потребителям
произ
-
водится
вручную
.
Самовосстанавливающаяся
система
способна
идентифицировать
повреждения
кабелей
и
сборных
шин
внутри
распределительных
устройств
.
При
возник
-
новении
двух
повреждений
одновременно
самовосста
-
навливающаяся
сеть
способна
восстановить
электро
-
снабжение
некоторых
потребителей
.
Существует
два
основных
принципа
работы
алго
-
ритма
обнаружения
и
определения
места
повреждения
:
•
если
индикаторы
протекания
тока
короткого
замыка
-
ния
обнаруживают
повреждение
между
двумя
узла
-
ми
,
что
однозначно
указывает
на
повреждение
ка
-
беля
,
выключатели
нагрузки
этой
кабельной
линии
отключаются
;
•
если
индикаторы
протекания
тока
короткого
замы
-
кания
указывают
на
наличие
повреждения
в
самом
узле
,
то
,
возможно
,
повреждение
произошло
внутри
распределительного
устройства
.
В
этом
случае
от
-
ключение
выключателей
в
узле
сети
не
означает
,
что
повреждение
отключено
.
Поэтому
система
от
-
ключает
(
или
оставляет
отключёнными
)
выключате
-
ли
нагрузки
на
линиях
,
соединяющих
повреждённый
узел
с
двумя
соседними
узлами
.
Алгоритм
должен
учитывать
следующие
особенно
-
сти
.
•
Безопасность
.
При
переключении
управления
в
лю
-
бом
узле
сети
в
режим
«
местное
»
схема
самовос
-
30
Май
–
июнь
2014
Применение
электропривода
LINAK
на
распределительном
устройстве
(
вид
спереди
).
становления
автоматически
отключается
на
всех
остальных
узлах
.
•
Надёжность
.
Если
выключателю
не
удаётся
отклю
-
чить
повреждение
,
то
система
пытается
использо
-
вать
вышестоящий
выключатель
.
•
Отказоустойчивость
.
Это
способность
системы
учитывать
отсутствие
индикаторов
протекания
токов
короткого
замыкания
.
Определение
узла
При
стандартной
процедуре
восстановления
по
-
вреждённый
участок
сети
отключается
двумя
выклю
-
чателями
нагрузки
.
Возобновление
электроснабжения
неповреждённых
участков
сети
происходит
путём
вклю
-
чения
нормально
отключённого
выключателя
.
Это
при
-
водит
к
определению
двух
типов
узлов
:
размыкающего
и
замыкающего
.
Размыкающие
узлы
используются
для
отключения
повреждённого
элемента
сети
,
а
замыкающие
—
для
восстановления
питания
сети
среднего
напряжения
.
Настройка
контроллеров
соответствует
определению
узлов
.
Алгоритм
определения
и
отключения
повреждений
Эта
последовательность
включается
в
тот
момент
,
когда
контроллер
на
центре
питания
регистрирует
сра
-
батывание
релейной
защиты
.
Алгоритм
работает
в
два
этапа
.
На
первом
этапе
происходит
отключение
вы
-
ключателя
на
центре
питания
:
каждый
узел
сети
ана
-
лизирует
место
повреждения
,
и
если
оно
находится
со
стороны
питания
самого
узла
,
он
отключает
питающую
линию
.
На
втором
этапе
происходит
отключение
линии
на
стороне
нагрузки
:
если
место
повреждения
находит
-
ся
на
стороне
нагрузки
самого
узла
,
то
при
необходимо
-
сти
автоматика
отключает
линию
,
питающую
нагрузку
.
Поэтапная
работа
На
первом
этапе
сообщения
передаются
со
сторо
-
ны
нагрузки
,
т
.
е
.
с
размыкающего
на
замыкающий
узел
.
При
поступлении
сообщения
на
размыкающий
узел
по
-
следний
анализирует
состояние
указателей
протекания
тока
короткого
замыкания
и
определяет
,
находится
ли
повреждение
на
стороне
нагрузки
.
Если
да
,
то
узел
от
-
ключает
один
из
своих
выключателей
,
чтобы
отключиться
от
повреждения
.
В
том
случае
,
если
размыкающий
узел
от
-
ключает
повреждение
,
он
передаёт
сообще
-
ние
на
замыкающий
узел
: «
повреждение
со
стороны
питания
обнаружено
и
отключено
».
Как
только
это
сообщение
поступает
на
за
-
мыкающий
узел
,
то
он
немедленно
включает
выключатель
.
На
втором
этапе
целый
набор
сообще
-
ний
передаётся
с
замыкающего
узла
на
раз
-
мыкающие
узлы
и
обратно
на
замыкающий
узел
кабельной
линии
.
В
течение
этого
этапа
каждый
размыкающий
узел
успевает
опреде
-
лить
,
находится
ли
повреждение
на
стороне
нагрузки
.
Если
да
,
то
он
отключает
выключа
-
тель
,
чтобы
не
позволить
выключателю
цен
-
тра
питания
включиться
на
повреждение
со
стороны
нагрузки
.
Как
только
размыкающий
узел
успешно
отключает
повреждение
,
он
немедленно
пе
-
редаёт
следующее
сообщение
на
модуль
управления
выключателем
линии
питания
от
замыкающего
узла
:
«
повреждение
со
стороны
нагрузки
обнаружено
и
от
-
ключено
».
При
поступлении
этого
сообщения
модуль
управления
выключателем
линии
питания
от
замыкаю
-
щего
узла
производит
повторное
включение
выключа
-
теля
.
В
конце
этого
рабочего
цикла
без
питания
остаются
только
отключённые
участки
сети
.
Состояние
каждого
контролируемого
узла
направляется
в
диспетчерский
центр
,
который
отправляет
выездную
бригаду
непо
-
средственно
на
отключённый
участок
сети
для
ремонта
.
Полный
рабочий
цикл
самовосстанавливающейся
электросети
занимает
около
минуты
в
зависимости
от
количества
необходимых
переключений
и
скорости
вы
-
ключателя
нагрузки
.
Таким
образом
,
большинство
по
-
требителей
остаются
без
электроснабжения
в
течение
одной
минуты
.
Это
крупное
достижение
по
сравнению
со
средним
временем
прерывания
электроснабжения
,
которое
составляет
примерно
два
часа
.
Полученный
практический
опыт
Начатый
в
октябре
2011
года
пилотный
проект
компа
-
нии
Stedin
по
созданию
самовосстанавливающейся
сети
был
завершён
и
полностью
сдан
в
эксплуатацию
в
июне
2012
года
.
С
момента
пуска
в
эксплуатацию
на
этой
авто
-
матизированной
сети
не
произошло
ни
одного
поврежде
-
ния
,
в
связи
с
чем
в
настоящее
время
отсутствует
прак
-
тический
опыт
автоматического
восстановления
линий
,
а
также
отсутствуют
данные
по
длительности
перерыва
энергоснабжения
потребителей
в
минутах
.
Система
связи
GPRS,
используемая
в
проекте
,
спроектирована
как
телефонная
сеть
,
и
её
можно
ис
-
пользовать
для
передачи
данных
.
Однако
качество
связи
больше
сравнимо
с
традиционной
телефонной
,
что
может
негативно
сказаться
на
готовности
исполь
-
зования
сети
для
нужд
самовосстановления
.
Кроме
того
,
провайдер
связи
в
ночное
время
в
целях
эконо
-
мии
отключает
несколько
антенн
,
что
также
оказывает
негативное
влияние
на
уровень
получаемого
сигнала
на
автоматизированных
подстанциях
.
Такие
проблемы
необходимо
решать
на
стадии
проектирования
инфра
-
структуры
связи
для
самовосстанавливающихся
сетей
.
Большая
часть
времени
простоя
самовосстанав
-
ливающейся
сети
была
вызвана
сбросами
модема
,
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
Распределительные сети
Распределительные сети
31
Май
–
июнь
2014
Применение
электропривода
на
компактном
распределительном
устройстве
(
вид
сбоку
).
которые
были
вызваны
действиями
провайдера
связи
.
Провайдер
ежедневно
производит
сброс
неиспользуе
-
мых
соединений
,
что
вызывает
перезапуск
модемов
на
модулях
телемеханики
.
Во
время
такого
сброса
само
-
восстанавливающаяся
сеть
находится
в
состоянии
не
-
готовности
в
течение
двух
минут
.
В
целом
для
разработки
будущих
приложений
ин
-
теллектуальных
электрических
сетей
больше
внимания
следует
уделять
работе
сети
связи
.
В
компании
Stedin
надеются
,
что
провайдеры
услуг
связи
адаптируют
ра
-
боту
этого
типа
сетей
путём
изменения
условий
кон
-
тракта
таким
образом
,
чтобы
сеть
связи
стала
пригод
-
ной
для
приложений
подобного
рода
.
Проектирование
сети
Не
все
сети
среднего
напряжения
подходят
для
вне
-
дрения
самовосстанавливающихся
систем
.
В
сложно
-
замкнутых
сетях
существует
несколько
возможностей
восстановления
сети
после
повреждения
.
Тем
самым
усложняются
системные
программы
и
увеличивается
риск
неправильной
работы
.
Поэтому
для
получения
наилучших
результатов
работы
автоматики
эти
функ
-
ции
следует
включать
в
проекты
будущих
распреде
-
лительных
сетей
.
Это
означает
,
что
для
нормального
функционирования
самовосстанавливающейся
сети
наиболее
пригодна
кольцевая
схема
с
одной
точкой
де
-
ления
сети
.
В
настоящее
время
в
зоне
обслуживания
компании
Stedin
все
распределительные
сети
—
не
-
кольцевого
типа
.
Перспективы
разработки
Компания
Stedin
начала
второй
проект
по
созданию
самовосстанавливающейся
сети
,
в
основе
которого
ле
-
жит
не
полностью
децентрализованная
архитектура
,
а
зональный
контроллер
,
размещённый
на
центре
пита
-
ния
,
и
целый
ряд
блоков
местного
управления
,
уста
-
новленных
на
распределительных
подстанциях
.
В
этом
проекте
для
связи
между
зональным
и
местными
кон
-
троллерами
также
используется
сеть
GPRS.
Основой
системы
является
зональный
контроллер
,
в
котором
задействован
алгоритм
самовосстановления
,
вырабатывающий
все
решения
о
необходимости
пере
-
ключений
для
восстановления
сети
.
Блоки
местного
управления
предназначены
для
исполнения
этих
пере
-
ключений
и
обеспечивают
зональный
блок
управления
фактическими
данными
о
состоянии
сети
.
Компания
Stedin
начала
внедрение
системы
управ
-
ления
распределением
электроэнергии
(DMS)
в
своём
диспетчерском
центре
.
Эта
система
также
будет
снаб
-
жена
алгоритмами
самовосстановления
,
и
компания
планирует
полностью
задействовать
все
функциональ
-
ные
возможности
этой
системы
.
Признательность
Авторы
выражают
глубокую
признательность
док
-
тору
Тому
Берри
(Tom Berry)
из
компании
Schneider
Electric
за
сотрудничество
,
без
которого
этот
проект
мог
не
состояться
.
Эдвард
Костер
(Edward Coster
, edward.coster@
stedin.net)
получил
степень
бакалавра
в
области
элек
-
тротехники
в
1997
году
,
окончив
университет
TH Rijswijk
и
степень
магистра
в
Политехническом
институте
в
Дельфте
(Delft University of Technology)
в
2000
г
..
Он
поступил
на
работу
в
Stedin
в
2000
году
в
качестве
ве
-
дущего
специалиста
по
планированию
развития
сети
.
В
2006
г
.
Костер
поступил
в
Технологический
универ
-
ситет
Эйндховена
(Eindhoven University of Technology)
в
заочную
аспирантуру
в
области
магистральных
сетей
,
которую
закончил
в
2010
году
.
Темой
диссертации
была
распределённая
генерация
,
защита
энергетических
сетей
,
распределительная
автоматика
,
динамическая
оценка
линий
передачи
и
устойчивость
энергосистем
.
Вим
Керстенс
(Wim Kerstens
, wim.kerstens@stedin.
net)
является
экспертом
в
области
управления
актива
-
ми
компании
Stedin.
Имеет
степень
бакалавра
в
обла
-
сти
электротехники
.
За
свой
33-
летний
стаж
получил
опыт
работы
в
области
диспетчерского
управления
и
сбора
данных
,
управлении
энергосистемами
и
инфор
-
мационных
технологий
.
Керстенс
—
член
Голландско
-
го
комитета
NEC 57
и
инфраструктурной
платформы
центра
обработки
данных
(Netbeheer Nederland).
По
-
следние
пять
лет
занимается
разработкой
технической
концепции
компании
по
автоматизированным
системам
подстанций
на
основе
требований
стандарта
IEC 61850
и
внедрению
этих
систем
на
центрах
питания
.
Компании
,
упомянутые
в
статье
:
LINAK | www.linak.com
Schneider Electric | www.schneider-electric.com
Stedin | www.stedin.net
Общий
вид
размыкающей
точки
сети
(
показан
электропри
-
вод
LINAK).
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
Распределительные сети
Распределительные сети
Оригинал статьи: Самовосстанавливающиеся сети уже функционируют в Нидерландах
В пилотном проекте Stedin интеллектуальные контроллеры используются для автоматизации сети 23 кВ.
