Системы мониторинга и прогнозирования повреждений электросети ПАО «МОЭСК» как элемент SmartGrid

Page 1
background image

Page 2
background image

48

СЕТИ

РОССИИ

у

п

р

а

в

л

е

н

и

е

 с

е

т

я

м

и

управление сетями

Э

лектроэнергетика

 — 

одна

 

из

 

отраслей

 

экономики

ре

-

жим

 

работы

 

которой

 

опре

-

деляется

 

не

 

только

 

техно

-

логическими

 

нормами

 

производства

 

и

 

передачи

 

электроэнергии

но

 

и

 

те

-

кущими

 

гидрометеорологическими

 

условиями

Воздействие

 

природно

-

климатических

 

факторов

 — 

наибо

-

лее

 

часто

 

встречающаяся

 

причина

 

аварийного

 

отключения

 

электросе

-

тевого

 

оборудования

приводящая

 

к

 

обесточению

 

потребителей

.

Ураганы

штормы

 

и

 

молнии

 — 

наиболее

 

распространённые

 

опас

-

ные

 

природные

 

явления

наносящие

 

колоссальный

 

ущерб

 

объектам

На

 

рис

. 1 

представлены

 

наиболее

 

зна

-

чимые

 

опасные

 

природные

 

явления

наблюдаемые

 

за

 

последнее

 

время

 

по

 

всему

 

миру

 

и

 

нанесшие

 

немалый

 

ущерб

 

объектам

 

инфраструктуры

в

 

том

 

числе

 

и

 

объектам

 

электроэнер

-

гетики

в

 

связи

 

с

 

чем

 

произошло

 

массовое

 

обесточение

 

потребите

-

лей

Примеры

 

последствий

 

воздей

-

Системы мониторинга 

и прогнозирования 

повреждений 

электросети 

ПАО «МОЭСК» как 

элемент Smart Grid

Денис ДОГАДКИН, директор департамента,

Артём СМИРНОВ, заместитель директора департамента,

Роман  МАРИН, главный эксперт,

Алексей  РЕТТЛИНГ, ведущий эксперт,

ПАО «МОЭСК»

Рис

. 1. 

Аварии

 

в

 

распределительных

 

сетях

 

в

 

мире


Page 3
background image

49

 6 (33) 2015

ствия

 

опасных

 

природных

 

явлений

 

на

 

энергетиче

-

скую

 

инфраструктуру

 

некоторых

 

зарубежных

 

стран

 

приведены

 

в

 

табл

. 1. 

Степень

 

воздействия

 

вышепе

-

речисленных

 

природных

 

явлений

 

на

 

энергетическую

 

инфраструктуру

 

по

 

тяжести

 

значительно

 

превышает

 

последствия

 

аварий

обусловленных

 

техногенной

 

деятельностью

 

человека

.

Табл

. 1. 

Последствия

 

воздействия

 

опасных

 

природных

 

явлений

 

в

 

мире

США

Канада

Разряды

 

молний

 

Август

 2003 

г

.

Обесточено

> 50 

млн

 

чел

.

Грузия

Ураган

Ноябрь

 2004 

г

.

Обесточено

 

> 1,5 

млн

 

чел

.

США

Ураган

 «Nor’easter»

Октябрь

 2011 

г

.

Обесточено

 

> 800 

тыс

чел

.

Великобритания

Шторм

2002 

г

.

Обесточено

 

> 370 

тыс

чел

.

США

Ураган

 «Irene»

Август

 2011 

г

.

Обесточено

 

> 100 

тыс

чел

.

Франция

Ураган

Октябрь

 2006 

г

.

Обесточено

 

> 50 

тыс

чел

.

Согласно

 

статистическим

 

данным

 

на

 

сегодняш

-

ний

 

день

 

воздействие

 

природно

-

климатических

 

факторов

 — 

одна

 

из

 

наиболее

 

часто

 

встречающих

-

ся

 

причин

 

аварийных

 

отключений

 

электросетевого

 

оборудования

приводящих

 

к

 

обесточению

 

потреби

-

телей

Для

 

территории

 

РФ

особенно

 

для

 

европейской

 

части

ураганы

 

и

 

штормы

наблюдаемые

 

в

 

США

Франции

Великобритании

 

и

 

других

 

странах

 

мира

не

 

характерны

Несмотря

 

на

 

это

 

электросетевой

 

комплекс

 

России

 

подвержен

 

воздействию

 

таких

 

природных

 

явлений

 

как

 

сильный

 

ветер

мокрый

 

снег

 

и

 «

ледяной

 

дождь

» 

(

рис

. 2). 

Рис

. 2. 

Аварии

 

в

 

распределительных

 

сетях

 

Российской

 

Федерации

Последствия

 

опасных

 

природных

 

явлений

 

на

 

тер

-

ритории

 

России

 

приведены

 

в

 

табл

. 2.

В

 

декабре

 2010 

года

 

территория

 

г

Москвы

 

и

 

Мо

-

сковской

 

области

 

подверглась

 

воздействию

 

такого

 

опасного

 

природного

 

явления

как

 «

ледяной

 

дождь

», 

сопровождаемого

 

сильным

 

ветром

 

с

 

порывами

 

до

 

20 

м

/

с

Табл

. 2. 

Последствия

 

воздействия

 

опасных

 

природных

 

явлений

 

в

 

России

Москва

Московская

 

область

 — «

ледяной

 

дождь

»,

декабрь

 2010 — 

январь

 2011 

года

Обесточено

 

> 300 

тыс

чел

.

Краснодарский

 

край

 — 

«

ледяной

 

дождь

», 

январь

 2014 

года

Обесточено

 > 250 

тыс

чел

.

Тверская

Ярославская

Костром

-

ская

 

обл

. — «

ледяной

 

дождь

»,

ноябрь

 2012 

года

Обесточено

 > 97,7 

тыс

чел

.

Волгоградская

 

область

 — 

мокрый

 

снег

ветер

март

 2014 

года

Обесточено

 > 76 

тыс

чел

.

Ростовская

 

область

 — 

«

ледяной

 

дождь

», 

январь

 2014 

года

Обесточено

 > 51 

тыс

чел

.

Псковская

 

область

 — 

«

ледяной

 

дождь

», 

ноябрь

 2012 

года

Обесточено

 > 18 

тыс

чел

.

В

 

результате

 

воздействия

 

стихии

 

произошло

 

мас

-

совое

 

падение

 

деревьев

 

на

 

ЛЭП

а

 

также

 

прибли

-

жение

 

на

 

недопустимое

 

расстояние

 

крон

 

деревьев

 

к

 

проводам

 

воздушных

 

ЛЭП

 

под

 

тяжестью

 

гололёд

-

но

-

изморозевых

 

отложений

что

 

в

 

свою

 

очередь

 

при

-

вело

 

к

 

обесточению

  (

табл

. 3) 

большого

 

количества

 

потребителей

в

 

том

 

числе

• 

международного

 

аэропорта

 «

Домодедово

»;

• 

потребителей

 

Московской

 

области

входящих

 

в

 

состав

 

более

 

чем

 20 

районов

 

электрических

 

сетей

 

ПАО

 «

МОЭСК

».

Табл

. 3. 

Количество

 

отключённых

 

объектов

 

ПАО

 «

МОЭСК

»

Объект

Класс

 

напряжения

кВ

220

110

35

6—10

ЛЭП

7

128

82

ЦП

1

71

62

РП

ТП

10330

Аварийные

 

отключения

произошедшие

 

в

 

ре

-

зультате

 

воздействия

  «

ледяного

 

дождя

», 

привели

 

к

 

ограничению

 

электроснабжения

 

более

 300 

тыс

человек

Максимальное

 

ограничение

 

мощности

 

потребителей

 

в

 

пик

 

отключений

 

составило

 

свыше

 

500 

МВт

Последствия

 

воздействия

  «

ледяного

 

до

-

ждя

» 

на

 

инфраструктуру

 

ПАО

 «

МОЭСК

» 

представ

-

лены

 

на

 

рис

. 3.

На

 

основании

 

результатов

 

анализа

 

предприня

-

тых

 

и

 

необходимых

 

мер

 

по

 

ликвидации

 

последствий

 

«

ледяного

 

дождя

» 

в

 

ПАО

  «

МОЭСК

» 

запущен

 

про

-

ект

 

по

 

выполнению

 

научно

-

исследовательской

 

и

 


Page 4
background image

50

СЕТИ РОССИИ

опытно

-

конструкторской

 

работы

  (

далее

 — 

НИОКР

«

Системы

 

мониторинга

 

и

 

прогнозирования

 

повреж

-

дений

 

электрической

 

сети

 

с

 

оценкой

 

необходимой

 

мобилизации

 

ресурсов

 

при

 

воздействии

 

опасных

 

природных

 

явлений

».

В

 

рамках

 

выполнения

 

НИОКР

 

изучен

 

ряд

 

миро

-

вых

 

систем

 

мониторинга

 

и

 

прогнозирования

 

опасных

 

природных

 

явлений

используемых

 

электросетевы

-

ми

 

компаниями

в

 

том

 

числе

 

система

 

прогнозиро

-

вания

 Weather Sentry Online (WSO) 

производства

 

Schneider Electric (Telvent), 

внедрённая

 

электросе

-

тевой

 

компанией

 Central Hudson Gas0 and Electric 

(

штат

 

Нью

-

Йорк

США

), 

позволяющая

 

осуществлять

 

непрерывный

 

мониторинг

 

природных

 

явлений

 

в

 

ре

-

альном

 

времени

получать

 

прогнозные

 

данные

 

о

 

по

-

годе

 

на

 

конкретных

 

участках

 

и

 

принимать

 

комплекс

 

мероприятий

 

до

 

начала

 

их

 

наступления

.

Примером

 

работы

 

внедрённой

 

системы

 

являет

-

ся

 

прогнозирование

 

момента

 

наступления

 

урагана

 

«Irene» 

в

 

августе

 2011 

года

 

за

 4 

дня

 

до

 

момента

 

на

-

ступления

что

 

позволило

 

руководству

 

компании

 

сво

-

евременно

 

перевести

 

персонал

 

в

 

состояние

 

повы

-

шенной

 

готовности

 

и

 

мобилизовать

 

дополнительные

 

ресурсы

  (

ремонтные

 

бригады

из

 

соседних

 

штатов

Ход

 

устранения

 

последствий

 

урагана

 

приведён

 

на

 

рис

. 4.

По

 

итогам

 

анализа

 

существующих

 

мировых

 

си

-

стем

 

мониторинга

 

и

 

прогнозирования

 

опасных

 

природных

 

явлений

таких

 

как

 

система

 Quantum 

Weather (

разработка

 

Сент

-

Луисского

 

Университета

), 

Deep Thunder (

разработка

 

компании

 IBM), MxVision 

Weather Sentry Online (

разработка

 Schneider Electric 

(Telvent), 

разработана

 

архитектура

в

 

соответствии

 

с

 

которой

 

предполагается

 

функционирование

 

систе

-

мы

 

мониторинга

 

и

 

прогнозирования

 

повреждений

 

электрической

 

сети

 

при

 

воздействии

 

опасных

 

при

-

родных

 

явлений

 

ПАО

 «

МОЭСК

» (

рис

. 5).

Рис

. 3. 

Последствия

 «

ледяного

 

дождя

» 

в

 

Московской

 

области

Рис

. 4. 

Ход

 

устранения

 

последствий

 

урагана

 

«Irene» 

Отк

лю

чённые

 

по

тре

бит

ели

тыс

.

Пик

 

отключений

 (117523)

Начало

 

шторма

Отключения

28 

авг

.

29 

авг

.

30 

авг

.

31 

авг

.

01 

сент

.

02 

сент

.

03 

сент

.

04 

сент

.

05 

сент

.

06 

сент

.

Да

та

120

100

80

60

40

20

0

Ключевые

 

этапы

 

восстановления

Восстановлено

 50% 

потребителей

Восстановлено

 90% 

потребителей

Рис

. 5. 

Архитектура

 

системы

 

ИСХОДНЫЕ

 

ДАННЫЕ

РЕЗУЛЬТАТЫ

ПАО

 

МОЭСК

ПАО

 

МОЭСК

Собственная

 

сеть

Другие

 

источники

Дополнительная

 

информация

РОСГИДРОМЕТ

Грозомо

-

ниторинг

Пожаро

-

мониторинг

Приземные

 

наблюдения

Сбор

 

и

 

обработка

 

входных

 

данных

•  

Прогнозирование

 

времени

 

и

 

места

 

вероятной

 

аварийной

 

ситуации

;

•  

Определение

 

типа

 

и

 

количества

 

повреждаемого

 

оборудования

;

•  

Оценка

 

ресурсов

необходимых

 

для

 

ликвидации

 

послед

-

ствий

 

прогнозируемого

 

опасного

 

природного

 

явления

.

Смежные

 

субъекты

 

электроэнергетики

СИСТЕМА

 

МОНИТОРИНГА

 

И

 

ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

 

ОПАСНЫХ

 

ПРИРОДНЫХ

 

ЯВЛЕНИЙ

Автоматические

метеостанции

Станции

 

мониторинга

ЛЭП

В

 

настоящий

 

момент

 

определены

 

электросете

-

вые

 

объекты

 

ПАО

 «

МОЭСК

», 

на

 

территории

 

которых

 

будут

 

установлены

 

автоматические

 

метеорологиче

-

ские

 

станции

 (

АМС

).

Метеопараметры

 

с

 

установленных

 

метеостанций

 

(

атмосферное

 

давление

температура

 

и

 

влажность

 

воздуха

тип

 

и

 

количество

 

осадков

направление

 

и

 

скорость

 

ветра

будут

 

поступать

 

в

 

разрабатываемую

 

систему

 

мониторинга

 

для

 

последующей

 

обработки

Выбор

 

мест

 

установки

 

осуществлялся

исходя

 

из

 

не

-

обходимости

 

обеспечения

 

требуемой

 

плотности

 

на

-

блюдаемости

 

сети

 (1 

метеостанция

 

на

 1000 

км

2

), 

с

 

учётом

 

существующих

 

метеостанций

 

Федеральной

 

службы

 

по

 

гидрометеорологии

 

и

 

мониторингу

 

окру

-

жающей

 

среды

.

В

 

разрабатываемой

 

системе

 

мониторинга

 

пред

-

усмотрена

 

возможность

 

обмена

 

данными

 

с

 

другими

 

системами

 

метеомониторинга

 

таких

 

организаций

 

как

 

Автономная

 

некоммерческая

 

организация

  «

Гидро

-

метеорологическое

 

бюро

 

Москвы

 

и

 

Московской

 

об

-

ласти

», 

Центры

 

по

 

предотвращению

 

чрезвычайных

 

ситуаций

 

на

 

территории

 

г

Москвы

 

и

 

Московской

 

об

-

ласти

 

и

 

субъектов

 

электроэнергетики

имеющими

 

на

 

сегодняшний

 

день

 

оборудование

 

для

 

осуществления

 

функции

 

метеомониторинга

а

 

также

 

дополнительно

 

устанавливаемыми

 

метеостанциями

 

на

 

объектах

 

ПАО

 «

МОЭСК

» 

в

 

рамках

 

НИОКР

 (

рис

. 6).


Page 5
background image

51

 6 (33) 2015

Для

 

автоматизированного

 

рабочего

 

места

 (

АРМ

диспетчера

 

разработано

 

про

-

граммное

 

обеспечение

позволяющее

 

вы

-

водить

 

на

 

экраны

 

мониторов

 

результаты

 

обработки

 

метеоданных

 

в

 

численном

 

и

 

графическом

 

видах

а

 

также

 

в

 

виде

 

элек

-

тронной

 

интерактивной

 

карты

Интерфейс

 

программного

 

обеспечения

 

разделён

 

на

 

две

 

части

 (

рис

. 7):

• 

картографический

 

экран

предназна

-

чен

 

для

 

отображения

 

фактических

 

и

 

прогнозных

 

метеоданных

данных

 

гро

-

зо

и

 

пожаромониторинга

координат

 

местоположения

 

электросетевых

 

объ

-

ектов

 

ПАО

 «

МОЭСК

»;

• 

диспетчерский

 

экран

предназначен

 

для

 

отображения

 

оповещений

 

и

 

пред

-

упреждений

 

о

 

наличии

 

и

 

прогнозе

 

возникновения

 

опасных

 

природных

 

явлений

вероятности

 

повреждения

 

электросетевых

 

объектов

располага

-

емых

 

в

 

зоне

 

действия

 

опасного

 

при

-

родного

 

явления

необходимого

 

коли

-

чества

 

персонала

 

и

 

техники

  (

грузовых

 

машин

подъёмных

 

кранов

инструмен

-

тов

проводов

опор

), 

требуемых

 

для

 

ликвидации

 

последствий

 

возможных

 

аварий

в

 

виде

 «

ленты

 

событий

».

Для

 

реализации

 

функций

 

определе

-

ния

 

вероятностного

 

состава

 

и

 

количества

 

повреждаемого

 

оборудования

а

 

также

 

географического

 

места

 

возникновения

 

не

-

благоприятных

 

природных

 

явлений

необ

-

ходимых

 

для

 

расчёта

 

оптимального

 

пути

 

следования

 

ремонтных

 

бригад

в

 

базу

 

данных

 

программного

 

обеспечения

 

внесе

-

ны

 

данные

 

геоинформационной

 

системы

 

Можайского

 

и

 

Рузского

 

РЭС

  (

координаты

 

расположения

 

опор

трасс

 

ВЛ

питающих

 

центров

).

В

 

случае

 

попадания

 

оборудования

 

ПАО

 «

МОЭСК

» 

в

 

зону

 

действия

 

прогнози

-

руемого

 

опасного

 

природного

 

явления

 

определяются

 

координаты

 

расположения

 

оборудования

 

и

 

осущест

-

вляется

 

расчёт

 

оптимального

 

пути

 

следования

 

ре

-

монтных

 

бригад

 

с

 

использованием

 

поисково

-

инфор

-

мационных

 

картографических

 

сервисов

.

Разрабатываемая

 

система

 

по

 

мере

 

прохождения

 

опасных

 

природных

 

явлений

 

осуществляет

 

запись

 

и

 

хранение

:

• 

метеопараметров

при

 

которых

 

возникло

 

опасное

 

природное

 

явление

;

• 

ресурсов

потребовавшихся

 

для

 

ликвидации

 

по

-

следствий

 

опасного

 

природного

 

явления

.

Данная

 

функция

 

по

 

мере

 

эксплутации

 

системы

 

мониторинга

 

позволит

 

на

 

основании

 

собранных

 

статистических

 

данных

 

осуществлять

 

более

 

точное

 

прогнозирование

 

опасных

 

природных

 

явлений

по

-

высить

 

эффективность

 

использования

 

ресурсов

не

-

обходимых

 

для

 

ликвидации

 

их

 

последствий

.

Внедрение

 

в

 

ПАО

 «

МОЭСК

» 

системы

 

мониторин

-

га

 

и

 

прогнозирования

 

повреждений

 

электрической

 

сети

 

при

 

воздействии

 

опасных

 

природных

 

явлений

 

как

 

одного

 

из

 

компонентов

 Smart Grid 

может

 

быть

 

ис

-

пользовано

 

в

 

качестве

 

типового

 

решения

 

для

 

ДЗО

в

 

результате

 

применения

 

которого

 

может

 

быть

 

достиг

-

нуто

:

• 

снижение

 

времени

 

ликвидации

 

мобильными

 

бри

-

гадами

 

аварийных

 

ситуаций

вследствие

 

заблаго

-

временного

 

прогнозирования

 

времени

 

и

 

места

 

возникновения

 

опасного

 

природного

 

явления

 

и

 

определения

 

оптимального

 

маршрута

 

следова

-

ния

 

мобильных

 

бригад

 

к

 

месту

 

предполагаемой

 

аварии

;

• 

сокращение

 

убытков

связанных

 

с

 

недоотпуском

 

электроэнергии

 

в

 

результате

 

воздействия

 

небла

-

гоприятных

 

природных

 

явлений

;

• 

снижение

 

затрат

связанных

 

с

 

необходимостью

 

организации

 

дежурства

 

персонала

 

на

 

подстан

-

циях

 

в

 

период

 

объявления

 «

Режима

 

повышенной

 

готовности

».

Рис

. 6. 

Схема

 

расположения

 

планируемых

 

к

 

установке

 

АМС

 

ПАО

 «

МОЭСК

»

Рис

. 7. 

Общий

 

вид

 

АРМ

 

диспетчера


Читать онлайн

Электроэнергетика — одна из отраслей экономики, режим работы которой определяется не только технологическими нормами производства и передачи электроэнергии, но и текущими гидрометеорологическими условиями. Воздействие природноклиматических факторов — наиболее часто встречающаяся причина аварийного отключения электросетевого оборудования, приводящая к обесточению потребителей.

Поделиться:

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

От НИОКР до промышленной эксплуатации: новая разработка ПАО «Россети Ленэнерго» успешно интегрирована в ССПИ ОМП «ИНБРЭС»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Воздушные линии Диагностика и мониторинг
Спецвыпуск «Россети» № 2(25), июнь 2022

Программный комплекс для мониторинга, оптимизации и визуализации структуры противоаварийной автоматики — ПК «ПАУК»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика Диагностика и мониторинг
ПАО «Россети Кубань»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»