Системы мониторинга третьего поколения для распредсетей — фундамент для «умных сетей» будущего

Page 1
background image

Page 2
background image

118

МИРОВОЙ ОПЫТ

118

СЕТИ  РОССИИ

МИРОВОЙ

ОПЫТ

118

Д

оклад

 

посвящён

 

обсужде

-

нию

 

базы

 

данных

 

для

 

рас

-

пределительных

 

сетей

а

 

также

 

тому

как

 

влияет

 

всё

 

возрастающий

 

недостаток

 

таких

 

дан

-

ных

 

на

 

оперативное

 

руководство

 

и

 

управление

 

ресурсами

особенно

 

когда

  «

умные

 

сети

» 

становятся

 

ре

-

альностью

Здесь

 

представлена

 

кон

-

цепция

 

системы

 

мониторинга

 

рас

-

пределительной

 

сети

 

третьего

 

поко

-

ления

 (3GMS), 

которая

 

удовлетворя

-

ет

 

как

 

требованиям

 

оперативного

 

ру

-

ководства

так

 

и

 

требованиям

 

управ

-

ления

 

сетевыми

 

ресурсами

а

 

также

 

описание

 

реальной

 

системы

 

контро

-

ля

 3GMS, 

основанной

 

на

 

оптических

 

преобразователях

 

и

 

интеллектуаль

-

ных

 

процессорах

 

связи

В

 

заключе

-

ние

 

представлено

 

краткое

 

описание

 

действующей

 

установки

.

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация

 

распределитель

-

ной

 

сети

 

расширила

 

область

 

дей

-

ствия

 

систем

 SCADA, 

которая

 

вышла

 

за

 

рамки

 

первичной

 

подстанции

 

до

 

устройств

расположенных

 

со

 

сторо

-

ны

 

нагрузки

Эти

 

устройства

 

вклю

-

чают

 

дистанционные

 

выключатели

 

(

блоки

 

кольцевой

 

магистрали

воз

-

душные

 

элегазовые

 

выключатели

 

и

 

выключатели

-

разъединители

), 

ем

-

костные

 

и

 

линейные

 

контроллеры

 

ре

-

С

м

а

р

т

 Г

р

и

д

Смарт Г

р

и

д

Системы 

мониторинга 

третьего 

поколения для 

распредсетей – 

фундамент для 

«умных сетей» 

будущего

В этом номере журнала мы начинаем публикацию наи-
более интересных докладов Международной конфе-
ренции и выставки по распределению электроэнергии.

James NORTHCOTE-GREEN, PowerSense A/S — Англия, 

Martin SPEIERMANN,

 Jesper KLINGSTEN NIELSEN, PowerSense A/S - Дания


Page 3
background image

119

№ 5 (8), сентябрь-октябрь, 2011

гуляторов

 

и

 

индикаторы

 

пути

 

повреж

-

дения

Данные

 

от

 

таких

 

устройств

при

 

условии

что

 

они

 

имеют

 

способ

-

ность

 

передачи

поступают

 

в

 

цен

-

тральную

 

систему

 

управления

 

по

-

средством

 

определённой

 

инфра

-

структуры

 

связи

Эта

 

инфраструктура

 

по

 

всей

 

зоне

 

действия

 

может

 

быть

 

разная

от

 

маломощных

 

передатчи

-

ков

оптоволоконных

 

систем

 

связи

 

до

 

технологий

 

мобильных

 

телефонов

 

(GSM, UMTS 

и

 

т

.

д

.). 

Основным

 

компо

-

нентом

 

такой

 

системы

 

сбора

 

данных

 

являются

 

интеллектуальные

 

элек

-

тронные

 

устройства

 (IED), 

которые

 

устанавливаются

 

на

 

всех

 

первичных

 

устройствах

 

для

 

обеспечения

 

про

-

хождения

 

данных

 

в

 

систему

 

связи

а

 

затем

 

на

 

процессор

 

связи

 SCADA. 

Потенциал

 

дистанционного

 

управле

-

ния

 

на

 

уровне

 

фидера

 

вместе

 

с

 

на

-

растающим

 

объёмом

 

данных

 

по

 

об

-

наружению

 

повреждений

 

позволяет

 

добавить

 

ещё

 

несколько

 

интеллекту

-

альных

 

приложений

 

к

 

системе

 SCADA 

для

 

создания

 

современной

 

систе

-

мы

 

организации

 

распределения

 

(DMS).

Появление

 

интеллектуальных

 

электрических

 

сетей

 

наряду

 

с

 

источ

-

никами

 

распределённой

 

генерации

 

вызовет

 

необходимость

 

согласова

-

ния

 

двунаправленных

 

потоков

 

энер

-

гии

 

в

 

существующих

 

системах

 DMS 

и

 

системах

 

сбора

 

данных

Такие

 

систе

-

мы

 

основаны

 

на

 

общем

 

предположе

-

нии

что

 

структуры

 

сетей

 

в

 

основном

 

радиальные

.

Параллельно

 

с

 

созданием

 DMS 

по

 

управлению

 

нагрузками

 

электри

-

ческих

 

сетей

 

в

 

реальном

 

времени

 

на

 

руководство

 

сети

 

возлагается

 

за

-

дача

 

лучшего

 

использования

 

и

 

об

-

служивания

 

ресурсов

 

существующих

 

сетей

которые

 

в

 

большинстве

 

сво

-

ём

 

исчерпали

 

свой

 

ресурс

 

и

 

вслед

-

ствие

 

экономических

 

причин

 

нужда

-

ются

 

в

 

продлении

Характеристики

 

систем

 

сбора

 

данных

 DMS, 

которые

 

были

 

рассчитаны

 

на

 

режим

 

работы

 

в

 

реальном

 

времени

могут

 

ухудшить

-

ся

 

вследствие

 

значительного

 

увели

-

чения

 

объёмов

 

обработки

 

данных

 

по

 

управлению

 

ресурсами

.

В

 

данной

 

работе

 

будут

 

рассмотре

-

ны

 

требования

 

по

 

одновременному

 

управлению

 

производством

 

и

 

ресур

-

сами

которые

 

могут

 

быть

 

обеспече

-

ны

 

путём

 

установки

 IED 

с

 

вспомога

-

тельной

 

системой

 

контроля

 

третьего

 

поколения

 (3GMS). 

Такие

 IED 

будут

 

служить

 

базой

 

для

 

любой

 

новой

 

си

-

стемы

 

сбора

 

данных

В

 

дальнейшем

 

система

 

может

 

быть

 

модернизирова

-

на

 

под

 

современное

 

первичное

 

обо

-

рудование

ДАННЫЕ

 

О

 

СОСТОЯНИИ

 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

 

СЕТЕЙ

 

Так

 

сложилось

 

исторически

что

в

 

отличие

 

от

 

систем

 

передачи

 

элек

-

троэнергии

доступность

 

данных

 

в

 

распределительных

 

системах

 

всегда

 

была

 

одним

 

из

 

недостатков

 — 

напри

-

мер

недостаток

 

оперативных

 

изме

-

ряемых

 

данных

 

и

 

координация

 

их

 

с

 

показателями

 

базы

 

данных

Системы

 

SCADA 

обеспечили

 

наличие

 

данных

 

о

 

состоянии

  (

положение

 

выключате

-

ля

 

и

 

измерения

до

 

уровня

 

подстан

-

ции

Внедрение

 

автоматики

 

питаю

-

щих

 

линий

 (FA) 

как

 

части

 

инициатив

 

автоматизации

 

распределения

 

обе

-

спечили

 

наличие

 

данных

 

о

 

состоянии

 

нескольких

 

выключателей

 

за

 

преде

-

лами

 

первичных

 

подстанций

 (1 

или

 

на

 

фидер

 

в

 

зависимости

 

от

 

уров

-

ня

 

автоматизации

 — AIL (Automation 

Intensity Level) [1]) 

и

 

частоты

 

измере

-

ний

Кроме

 

того

индикаторами

 

пути

 

повреждений

 (FPI), 

размещёнными

 

между

 

автоматическими

 

выключате

-

лями

 

и

 

этими

 

выключателями

пре

-

доставляется

 

информация

 

о

 

место

-

нахождении

 

повреждения

Логика

 

обнаружения

 

места

 

повреждения

используя

 

данные

 

об

 

изменении

 

со

-

стояния

 

индикатора

 

пути

 

поврежде

-

ния

предполагает

что

 

фидеры

 

име

-

ют

 

радиальную

 

структуру

 

и

 

таким

 

об

-

разом

 

поток

 

мощности

 

от

 

первичной

 

подстанции

 

идёт

 

в

 

одном

 

направле

-

нии

При

 

обнаружении

 

превышения

 

заданной

 

величины

 

порогового

 

тока

 

FPI 

функционирует

 

в

 

двоичном

 

клю

-

че

Данные

 

можно

 

подразделить

 

на

 

следующие

 

ниже

 

категории

.

Топографические

 

данные

 

Обеспечивают

 

схему

 

соедине

-

ний

 

сети

представляя

 

фактическую

 

структуру

 

распределяющей

 

сети

 

в

 

виде

 

кабельных

 

и

 

линейных

 

сетей

 

наряду

 

с

 

конфигурацией

 

каждой

 

под

-

станции

Местонахождение

 

динами

-

ческих

 

элементов

 

определённых

 

вы

-

ключателей

 

сети

 

является

 

частью

 

этих

 

данных

Состояние

 

устройств

 

представлено

 

в

 

двух

 

видах

: «

в

 

завод

-

ском

 

исполнении

» 

и

  «

по

 

срабатыва

-

нию

». 

Последнее

 

состояние

 

более

 

важно

поскольку

 

в

 

процессе

 

рабо

-

ты

 

распределительная

 

сеть

 

меняет

 

это

 

состояние

 

в

 

зависимости

 

от

 

типа

 

коммутации

Такая

 

информация

 

по

-

ступает

 

от

 

систем

 

сбора

 

данных

 

SCADA 

и

 FA 

на

 

дистанционно

 

управ

-

ляемые

 (

автоматические

устройства

 

и

 

хранится

 

в

 

диспетчерских

 

пунктах

 

на

 

оперативных

 

схемах

Изменения

 

состояния

 

переключаемых

 

вручную

 

выключателей

 

фиксируются

 

операто

-

рами

 

на

 

тех

 

же

 

схемах

Данные

 

о

 

нагрузках

Это

 

визуальная

 

информация

по

-

зволяющая

 

операторам

 

произво

-

дить

 

операции

 

переключения

 

во

 

время

 

запланированных

 

и

 

незапла

-

нированных

 

ситуаций

 

без

 

перегру

-

зок

 

сети

Это

 

также

 

основная

 

инфор

-

мация

которая

 

используется

 

плани

-

ровщиками

 

для

 

определения

 

уровня

 

будущих

 

нагрузок

 

и

 

подготовки

 

стра

-

тегии

 

усиления

 

сети

Эти

 

данные

 

по

-

ступают

 

от

 

систем

 SCADA 

на

 

пер

-

вичные

 

подстанции

 

и

 

магистраль

-

ные

 

фидеры

 

среднего

 

напряжения

но

 

небольшой

 

объём

 

информации

 

прямого

 

считывания

 

доступен

 

в

 

точ

-

ках

 

подключения

 

нагрузок

 

со

 

сторо

-

ны

 

фидеров

Обычно

 

информация

 

о

 

нагрузках

 

поступает

 

из

 

двух

 

источ

-

ников

 (i) 

считыванием

 

со

 

счётчиков

 

максимальной

 

нагрузки

 

на

 

подстан

-

циях

 

один

 

или

 

два

 

раза

 

в

 

год

 

и

 (ii) 

пу

-

тём

 

считывания

 

накопленной

 

инфор

-

мации

 

со

 

счётчиков

 

потребителей

 

на

 

трансформаторах

 

среднего

 

и

 

низкого

 

напряжений

которая

 

преобразуется

 

в

 

потребляемую

 

мощность

 

при

 

помо

-

щи

 

эмпирической

 

зависимости

 

или

 

местного

 

коэффициента

 

нагрузки

Существующие

 

приложения

 

сетевого

 

анализа

 

используют

 

всевозможные

 

измеренные

 

данные

 

и

 

при

 

помощи

 

процесса

 

оценки

 

состояния

 

и

 

повер

-

ки

 

рассчитывают

 

неучтённые

 

зна

-

чения

 

других

 

узлов

 

сети

Этот

 

метод

 

не

 

застрахован

 

от

 

значительных

 

по

-

грешностей

и

 

низкая

 

степень

 

обра

-

ботки

 

данных

 

по

 

разновременности

 

электропотребления

 

является

 

важ

-

ной

 

проблемой

 

в

 

определении

 

нагру

-

зок

 

распределительных

 

устройств

.

Полные

 

параметры

 

сети

Эти

 

данные

 

дают

 

описание

 

эле

-

ментов

 

системы

 

с

 

точки

 

зрения

 

типа

полного

 

сопротивления

номиналь

-

ных

 

параметров

 

и

 

т

.

д

., 

используе

-

мых

 

в

 

основном

 

для

 

задания

 

уставок

 

и

 

производства

 

расчётов

 

для

 

про

-

граммных

 

приложений

 

планирова

-

ния

 

распределённых

 

электрических

 

сетей

 

в

 

онлайновом

 

и

 

автономном

 


Page 4
background image

120

МИРОВОЙ ОПЫТ

режимах

Такие

 

данные

 

считаются

 

статическими

поскольку

 

они

 

изме

-

няются

 

только

 

в

 

процессе

 

строитель

-

ства

 

и

 

модернизации

 

и

 

хранятся

 

в

 

регистрах

 

учета

 

ГИС

 (GIS).

Очевидно

что

 

повышение

 

уров

-

ня

 

интенсивности

 

мониторинга

 

[Monitoring Intensity Level (MIL) — 

процент

 

контролируемых

 

нагрузок

позволит

 

избежать

 

существующих

 

погрешностей

 

в

 

данных

 

о

 

нагрузках

 

и

кроме

 

того

будут

 

улучшены

 

пока

-

затели

 

определения

 

местоположения

 

повреждений

 

при

 

помощи

 

текущих

 

измерений

 

направленности

 

тока

 

по

-

вреждения

.

ЭВОЛЮЦИЯ

 

УПРАВЛЕНИЯ

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ

 

Первые

 

системы

 

управления

 

распределением

 

были

 

в

 

основном

 

предназначены

 

для

 

систем

 

управ

-

ления

 

с

 

использованием

 

небольших

 

устройств

 RTU 

для

 

присоединений

 

(FRTU), 

переоборудованных

 

на

 

вы

-

соковольтные

 

выключатели

 

на

 

сто

-

роне

 

фидера

Такие

 

интеллектуаль

-

ные

 

устройства

 

имели

 

прямую

 

связь

 

с

 

диспетчером

 

системы

 SCADA 

в

 

цен

-

тральном

 

диспетчерском

 

пункте

.

Они

 

позволяли

 

дистанционно

 

от

-

ключать

 

и

 

включать

 

выключатели

а

 

также

 

передавать

 

некоторые

 

ава

-

рийные

 

сигналы

 

о

 

состоянии

 

шка

-

фа

 

управления

  (

разрядка

 

аккумуля

-

торов

температура

потеря

 

напря

-

жения

). 

Аналоговые

 

измерения

 

не

 

включались

т

.

к

ещё

 

не

 

существова

-

ло

 

первичных

 

трансформаторов

 

тока

 

или

 

их

 

выходной

 

сигнал

 

было

 

невоз

-

можно

 

измерить

а

 

протоколы

 

были

 

ограничены

 

цифровыми

 

сигналами

Отсутствие

 

измерений

 

токов

 

первич

-

ной

 

обмотки

 

отрицательно

 

сказалось

 

на

 

расширении

 

возможностей

 

си

-

стем

 

первого

 

поколения

 (1G). 

Систе

-

мы

 

управления

 

второго

 

поколения

 

(2G) 

начали

 

принимать

 

сигналы

 

от

 

других

 

вспомогательных

 

устройств

таких

 

как

 FPI (

датчик

 

пути

 

поврежде

-

ния

), 

и

 

сообщать

 

о

 

произведённых

 

операциях

 

в

 

диспетчерскую

Оба

 

по

-

коления

 

систем

 

управления

 

были

 

сконцентрированы

 

на

 

работу

 

в

 

ре

-

альном

 

времени

 

и

 

направлении

 

дан

-

ных

 

в

 

диспетчерскую

Программы

 

третьего

 

поколения

 

имеют

 

функции

 

первого

 

и

 

второго

 

поколений

 

и

кро

-

ме

 

того

выдают

 

на

 

постоянной

 

осно

-

ве

 

своевременную

 

информацию

 

о

 

нагрузках

 

в

 

соответствии

 

с

 

требова

-

ниями

 

Системы

 

управления

 

ресурса

-

ми

 

с

 

функциями

 

связи

 

для

 

передачи

 

соответствующей

 

информации

 

раз

-

личным

 

источникам

 

в

 

определённые

 

периоды

 

времени

Роль

 

трёх

 

поколе

-

ний

 

систем

 

управления

 

распределе

-

нием

 

электроэнергии

 

приведена

 

на

 

рис

. 1.

Основные

 

функциональные

 

тре

-

бования

 

к

 

системам

 

мониторинга

 

третьего

 

поколения

:

• 

датчик

 

первичного

 

тока

который

 

может

 

бесконтактно

 

устанавли

-

ваться

 

на

 

кабелях

 

среднего

 

на

-

пряжения

 

и

 

проводах

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

;

• 

датчики

 

тока

 

низкого

 

напряжения

 

для

 

кабелей

 

низкого

 

напряжения

;

• 

интеллектуальные

 

электронные

 

блоки

 

для

 

определения

 

местона

-

хождения

 

и

 

типа

 

различных

 

по

-

вреждений

расчёта

 

количества

 

электроэнергии

 

на

 

основе

 

ин

-

формации

 

датчиков

 

тока

 

и

 

изме

-

рений

 

напряжения

 

и

 

обработки

 

и

 

переключения

 

аварийных

 

сигна

-

лов

 

и

 

сигналов

 

управления

;

• 

гибкий

 

конфигурируемый

 

модуль

 

связи

 

для

 

направления

 

информа

-

ции

 

в

 

различные

 

точки

 

системы

 

в

 

разные

 

периоды

 

времени

.

Пример

 

системы

 

мониторинга

 

третьего

 

поколения

В

 

системы

 

мониторинга

 

третье

-

го

 

поколения

 

должны

 

встраиваться

 

в

 

виде

 

модулей

 

различные

 

функции

которые

 

ранее

 

выполнялись

 

отдель

-

ными

 

автономными

не

 

имеющими

 

связи

устройствами

Представлен

-

ная

 

здесь

 

система

 

состоит

 

из

 

моду

-

лей

которые

 

могут

 

быть

 

сконфигу

-

рированы

 

для

 

соответствия

 

специ

-

фичным

 

требованиям

 

различных

 

зон

 

распределительных

 

сетей

Датчики

Оптический

 

датчик

 

тока

 

обеспе

-

чивает

 

инновационное

 

рентабель

-

ное

 

решение

 

по

 

мониторингу

 

сетей

 

энергоснабжения

в

 

частности

 

на

 

уровне

 

трансформаторных

 

подстан

-

ций

 

среднего

 

и

 

низкого

 

напряже

-

ний

Способность

 

определения

 

вхо

-

дящих

 

и

 

выходящих

 

токов

 

на

 

обеих

 

сторонах

 

трансформатора

 

как

 

в

 

нор

-

мальных

так

 

и

 

в

 

аварийных

 

услови

-

ях

 

работы

 

облегчает

 

процесс

 

место

-

нахождения

 

отключения

 

от

 

нагрузки

 

и

 

управления

 

ресурсами

 

сети

Функ

-

ции

 

традиционных

 

блоков

 

управле

-

ния

 

сводились

 

к

 

измерению

 

токов

 

на

 

трансформаторах

 

тока

В

 

услови

-

ях

 

повреждения

 

они

 

были

 

ограниче

-

ны

 

величиной

 

насыщения

 

трансфор

-

маторов

 

тока

В

 

отличие

 

от

 

них

 

опти

-

ческие

 

датчики

 

имеют

 

погрешность

 

1—2% 

по

 

всему

 

диапазону

 

измере

-

ний

 

тока

 1—20 

тыс

А

.

В

 

новейших

 

приложениях

таких

 

как

 

измерение

 

качества

 

энергии

определение

 

замыканий

 

на

 

землю

 

в

 

сетях

 

с

 

компенсированной

 

ней

-

тралью

 

и

 

обнаружение

 

поврежде

-

ния

 (

упавших

 

проводов

при

 

высоких

 

значениях

 

полного

 

сопротивления

есть

 

возможность

 

измерения

 

всех

 

гармоник

от

 

основной

 

до

 50-

й

Основой

 

системы

 

мониторинга

 

является

 

оптический

 

датчик

рабо

-

тающий

 

на

 

эффекте

 

Фарадея

Лучи

 

Рис

. 1. 

Многофункциональная

 

система

 

мониторинга

 

распределения

 

третьего

 

поколения

 (3G) 

заменяет

 

традиционные

 

решения

 

с

 

использованием

 

одного

 

устройства

 (FPI, CT, FRTU) 

одним

 

интеллектуальным

 

электронным

 

устройством


Page 5
background image

121

№ 5 (8), сентябрь-октябрь, 2011

света

 

принимаются

 

оптическим

 

бло

-

ком

 

со

 

встроенным

 

интеллектом

способным

 

компенсировать

 

вариа

-

ции

 

температуры

 

и

 

старения

а

 

так

-

же

 

преобразовать

 

световые

 

сигна

-

лы

 

в

 

реальные

 

амперы

Этот

 

элек

-

тронный

 

модуль

 

также

 

производит

 

расчёт

 

других

 

параметров

 

энерго

-

системы

таких

 

как

 

активная

 

и

 

реак

-

тивная

 

мощности

В

 

дальнейшем

 

бу

-

дут

 

внедрены

 

специальные

 

фильтры

 

идентификации

 

повреждений

 

для

 

определения

 

типов

 

повреждений

таких

 

как

 

КЗ

КЗ

 

на

 

землю

обрыв

 

провода

 

и

 

одновременное

 

повреж

-

дение

 

в

 

различных

 

точках

 

сети

Дат

-

чик

 

устанавливается

 

бесконтактно

 

при

 

помощи

 

хомутика

 

на

 

внешнюю

 

изоляцию

 

любого

 

кабеля

 

вблизи

 

ка

-

бельного

 

ввода

 

устройства

 

присо

-

единения

 

к

 

кольцевой

 

магистрали

На

 

рис

. 2 

показана

 

типичная

 

уста

-

новка

Оптические

 

датчики

 

рента

-

бельны

 

для

 

трансформаторных

 

под

-

станций

 

среднего

 

и

 

низкого

 

напря

-

жений

 

при

 

условии

 

наличия

 

доступа

 

к

 

вводу

 

кабеля

 

или

 

шины

 

на

 

сторо

-

не

 

низкого

 

напряжения

В

 

тех

 

случа

-

ях

когда

 

требуется

 

пофазное

 

управ

-

ление

 

всеми

 

фидерами

 

низкого

 

на

-

пряжения

предпочтительно

 

исполь

-

зовать

 

трансформаторы

 

тока

 

с

 

разъ

-

ёмным

 

сердечником

 

вместе

 

со

 

спе

-

циальным

 

модулем

 

ввода

/

вывода

 

(I/O). 

Опорное

 

напряжение

необхо

-

димое

 

для

 

расчётов

 

качества

 

энер

-

гии

на

 

закрытых

 

подстанциях

 

сни

-

мается

 

с

 

шины

 

низкого

 

напряжения

 

посредством

 

интерфейсного

 

модуля

 

низкого

 

напряжения

На

 

воздушные

 

линии

 

датчик

 

уста

-

навливается

 

в

 

одном

 

блоке

 

с

 

дели

-

телем

 

напряжения

 

и

 

хомутом

 

таким

 

образом

чтобы

 

сам

 

датчик

 

работал

 

автономно

 

и

 

опорное

 

напряжение

 

снималось

 

в

 

той

 

же

 

точке

что

 

и

 

ток

.

УПРАВЛЕНИЕ

 

КОММУТАЦИОННЫМ

 

АППАРАТОМ

В

 

электронику

 

монитора

 

встро

-

ены

 

модули

 

ввода

/

вывода

 

для

 

осу

-

ществления

 

управления

 

любым

 

ком

-

мутационным

 

аппаратом

связан

-

ным

 

с

 

контролируемым

 

оборудо

-

ванием

а

 

также

 

для

 

передачи

 

лю

-

бых

 

других

 

аварийных

 

сигналов

та

-

ких

 

как

 

обнаружение

 

повреждений

 

в

 

первичной

 

сети

 

и

 

многочисленных

 

сигналов

 

состояния

 

системы

 

монито

-

ринга

Модуль

 

связи

Конечным

 

компонентом

 

являет

-

ся

 

модуль

 

связи

специально

 

раз

-

работанный

 

для

 

передачи

 

выбо

-

рочных

 

данных

 

в

 

различные

 

точ

-

ки

 

согласно

 

определённому

 

при

-

ложению

Модуль

 

связи

 

отвечает

 

требованиям

 

различных

 

стандар

-

тов

 SCADA (DNP 3, IEC 60870-5-

101/104, 61850 

и

 

т

.

д

.), 

он

 

поддер

-

живает

 

протоколы

 

связи

 Enterprise 

IT bus protocols (IBM MQTT/MQ 
Advanced Enterprise Service Bus 
(ESB), 

в

 

нём

 

можно

 

разместить

 

не

 

менее

 

двух

 

каналов

 

связи

 

с

 

ис

-

пользованием

 

различных

 

средств

 

(GSM, CDMA, WIMAX, RS232: 

опто

-

волоконной

проводной

 

или

 

бес

-

проводной

). 

Этот

 

модуль

работа

-

ющий

 

в

 

среде

 

ОС

 Linux, 

позволя

-

ет

 

относительно

 

легко

 

перенастро

-

ить

 

процессор

 

связи

 

под

 

требова

-

ния

 

заказчика

Данные

 

можно

 

рас

-

пределить

 

по

 

следующим

 

катего

-

риям

аварийные

 

данные

 

или

 

дан

-

ные

 

о

 

ресурсах

 

и

 

данные

переда

-

ваемые

 

в

 

различные

 

точки

 

сети

 

при

 

помощи

 

различных

 

протоко

-

лов

 

для

 

каждого

 

направления

 

пере

-

дачи


Page 6
background image

122

МИРОВОЙ ОПЫТ

Конфигурации

В

 

систему

 

управления

 

посред

-

ством

 

шины

 CAN 

встроены

 

различ

-

ные

 

модули

организация

 

которых

 

за

-

висит

 

от

 

принятого

 

решения

Установки

 

и

 

накопленные

 

данные

 

Мониторинг

описанный

 

выше

представляет

 

собой

 

программу

 

управления

 DISCOS®, 

разработан

-

ную

 

датскими

 

специалистами

 

и

 

в

 

на

-

стоящее

 

время

 

поставляемую

 

ком

-

панией

 PowerSense. 

За

 

последние

 

года

 

более

 

чем

 

в

 10 

энергосисте

-

мах

 

мира

 

было

 

установлено

 10 

тыс

датчиков

 DISCOS®. 

Например

ин

-

дийская

 

компания

 Reliance Energy 

в

 

Дели

 

испытывает

 

эту

 

систему

 

на

 

подстанциях

 

среднего

 

и

 

низкого

 

на

-

пряжения

Компания

 MEA, 

Бангкок

установила

 

версию

 

для

 

воздушных

 

линий

 

и

 

с

 

успехом

 

определила

 

ме

-

стонахождение

 

упавших

 

проводов

как

 

до

 

места

 

установки

 

устройства

так

 

и

 

после

 

него

Компания

 Energy 

Australia 

недавно

 

начала

 

установ

-

ку

 

системы

 

управления

 

подстан

-

циями

 

среднего

/

низкого

 

напряже

-

ния

 

для

 

полного

 

пофазного

 

мони

-

торинга

 

всех

 

фидеров

 

низкого

 

на

-

пряжения

 

при

 

помощи

 

оптических

 

датчиков

 

на

 

вводе

 

среднего

 

напряже

-

ния

.

Наиболее

 

знаменательным

 

счи

-

тается

 

внедрение

 

системы

 DISCOS® 

в

 

компании

 DONG Energy (Nesa) 

в

 

Дании

где

 250 

трансформаторных

 

подстанций

 

среднего

 

и

 

низкого

 

на

-

пряжения

 

были

 

оборудованы

 

дву

-

мя

 

тысячами

 

датчиков

результатом

 

чего

 

стала

 

разработка

 

приложений

 

на

 

шине

 IBM ESB. 

В

 

компании

 DONG Energy (

ра

-

нее

 Nesa) 

было

 

установлено

 

два

 

типа

 

систем

 DISCOS®. 

Тип

 A 

вклю

-

чает

 

в

 

себя

 

функцию

 

управления

и

 

был

 

установлен

 

на

 

коммутирую

-

щих

 

устройствах

которые

 

можно

 

переоборудовать

 

на

 

дистанцион

-

ное

 

управление

а

 

тип

 B 

был

 

осна

-

щён

 

только

 

функцией

 

мониторин

-

га

 

и

 

установлен

 

на

 

коммутирующих

 

устройствах

которые

 

было

 

невоз

-

можно

 

переоборудовать

 

на

 

дистан

-

ционное

 

управление

При

 

повыше

-

нии

 

уровня

 

автоматизации

 (AIL) 

на

 

7,5% 

и

 

повышении

 

интенсивности

 

мониторинга

 (MIL) 

на

 10% 

были

 

вы

-

явлены

 

следующие

 

преимущества

сокращение

 

недопоставки

 

электро

-

энергии

 

составило

 50%, 

а

 

время

 

по

-

иска

 

места

 

повреждения

 

сократи

-

лось

 

на

 35%. 

Что

 

касается

 

замены

 

ресурсов

 

или

 

преждевременного

 

усиления

 

системы

преимущества

которые

 

были

 

получены

 

в

 

резуль

-

тате

 

усовершенствованного

 

ана

-

лиза

 

планирования

заключались

 

в

 

том

что

 

необходимость

 

усиле

-

ния

 

системы

 

уменьшилась

 

на

 81—

98%. 

Анализ

 

преимуществ

 

на

 

про

-

тяжении

 20-

летнего

 

периода

 

пла

-

нирования

 

показал

 

окупаемость

 

инвестиций

 (ROI) 

в

 

течение

 

пяти

 

лет

ВЫВОДЫ

Экспериментальные

 

данные

полученные

 

на

 

энергосистеме

 

DONG Energy, 

показали

 

преимуще

-

ства

 

и

 

практичность

 

архитектуры

 

3GMS, 

описанной

 

в

 

данной

 

работе

Ключевыми

 

особенностями

 

устрой

-

ства

 

являются

 

бесконтактная

 

уста

-

новка

 

датчиков

 

тока

позволяющая

 

производить

 

модернизацию

 

суще

-

ствующей

 

первичной

 

системы

ли

-

нейность

 

измерений

 

тока

 

в

 

широ

-

ком

 

диапазоне

 

и

 

интеллектуаль

-

ный

 

модуль

 

связи

Способность

 

из

-

мерения

 

тока

 

и

 

гармоник

 

повреж

-

дения

 

предоставляет

 

возможность

 

изучения

 

осциллограмм

 

различ

-

ных

 

повреждений

 

для

 

дальнейше

-

го

 

использования

 

при

 

определении

 

типа

 

повреждений

Успешность

 

ре

-

зультатов

 

подобных

 

исследований

которые

 

проводятся

 

на

 

нескольких

 

предприятиях

не

 

вызывает

 

сомне

-

ний

Интеллектуальный

 

модуль

 

свя

-

зи

 

не

 

только

 

позволяет

 

двум

 

функ

-

циональным

 

структурам

 

одного

 

предприятия

с

 

совершенно

 

разны

-

ми

 

требованиями

 

к

 

данным

поль

-

зоваться

 

услугами

 

одного

 

устрой

-

ства

но

 

также

 

предоставляет

 

воз

-

можность

 

достижения

 

различных

 

целей

 

управления

 

при

 

внедрении

 

одной

 

инфраструктуры

 

связи

 

и

 

об

-

работки

 

данных

Преимущества

 

способствуют

 

внедрению

 

таких

 

си

-

стем

 

управления

 

распределением

 

электроэнергии

 

третьего

 

поколе

-

ния

как

 DISCOS®.

Они

 

открывают

 

возможности

 

для

 

энергетических

 

компаний

 

повысить

 

уровень

 

интенсивности

 

мониторин

-

га

 

распределения

 

электроэнергии

 

(MIL) 

и

 

воспользоваться

 

преимуще

-

ствами

 

большей

 

информативности

 

о

 

фактических

 

уровнях

 

нагрузки

 

ре

-

сурсов

 

подстанций

 

среднего

 

и

 

сред

-

него

/

низкого

 

напряжения

Эти

 

преи

-

мущества

 

огромны

 

для

 

энергетиче

-

ских

 

компаний

 

с

 

устаревшим

 

обору

-

дованием

поскольку

 

позволят

 

про

-

извести

 

отсрочку

 

замены

 

оборудо

-

вания

Информация

 

позволит

 

более

 

эффективно

 

осуществлять

 

планиро

-

вание

имеющее

 

целью

 

оптималь

-

ное

 

расширение

 

сети

 

наряду

 

с

 

воз

-

можностью

 

оценки

 

качества

 

энер

-

гии

и

 

одновременно

 

достичь

 

преи

-

муществ

 

в

 

процессе

 

автоматизации

 

распределения

 

электроэнергии

Си

-

стема

 3GMS 

готовит

 

энергетические

 

компании

 

к

 

внедрению

  «

умных

 

се

-

тей

».

ЛИТЕРАТУРА

1.  James  Northcote-Green,  Robert 

Wilson, 2007,” Control and 
Automation of Electric Power 
Distribution Systems”, CRC Press, 
Taylor and Francis ISBN 0-8247-
2631-6.

  

Джеймс

 

Норткот

-

Грин

Роберт

 

Уил

-

сон

, 2007, «

Управление

 

и

 

авто

-

матизация

 

систем

 

распределе

-

ния

 

электроэнергии

 », CRC Press, 

Taylor and Francis ISBN 0-8247-
2631-6.

2.  James  Northcote-Green,  Martin 

Speiermann, Alfred Manohar, 
“Innovative Optical Sensor 
Technology the Foundation of 
Cost Effective MV/LV Distribution 
Network Monitoring” DA 
Conference, Bangalore, November 
2007.

 

Джеймс

 

Норткот

-

Грин

Мартин

 

Шпирманн

Альфред

 

Манохар

«

Инновационные

 

технологии

 

с

 

ис

-

пользованием

 

оптических

 

датчи

-

ков

создание

 

мониторинга

 

рен

-

табельной

 

распределительной

 

сети

 

среднего

/

низкого

 

напряже

-

ния

», 

Конференция

 DA, 

Бангалор

ноябрь

 2007. 

Рис

. 2. 

Установка

 

оптических

 

датчиков

 

на

 

кабель


Оригинал статьи: Системы мониторинга третьего поколения для распредсетей — фундамент для «умных сетей» будущего

Читать онлайн

Доклад на Международной конференции и выставке по распределению электроэнергии — CIRED.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(78), май-июнь 2023

Ранговый анализ и ансамблевая модель машинного обучения для прогнозирования нагрузок в узлах центральной энергосистемы Монголии

Энергоснабжение / Энергоэффективность Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Мировой опыт
Русина А.Г. Осгонбаатар Т. Матренин П.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»