14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1 (20),
март
2021
РЕАЛИИ
СЕГОДНЯШНЕГО
ДНЯ
На
фоне
снижения
норматива
потерь
электрической
энергии
в
сетях
ПАО
«
Россети
Мо
-
сковский
регион
»
ежегодно
присоединяется
более
70 000
потребителей
.
Динамика
объ
-
емов
присоединяемой
мощности
к
электрическим
сетям
показана
на
рисунке
2.
Присо
-
единение
дополнительной
мощности
приводит
к
изменению
характера
,
графика
нагрузки
,
к
увеличению
загрузки
существующего
оборудования
электросетевого
комплекса
.
Присоединение
новых
потребителей
и
увеличение
расходов
электрической
энергии
существующих
потребителей
ведет
к
росту
потребления
электрической
энергии
на
терри
-
тории
Московской
области
и
Москвы
.
Данный
факт
отражен
на
рисунке
3.
При
этом
вновь
построенные
электросетевые
объекты
не
загружены
на
полную
мощность
,
так
как
заявленную
мощность
по
-
требитель
выбирает
годами
,
что
ведет
к
увеличению
объема
условно
постоянных
потерь
электрической
энергии
(
потери
холостого
хода
,
потери
в
изоляции
ка
-
бельных
линий
).
Снижение
потерь
электрической
энергии
считается
одной
из
ключевых
задач
,
и
этой
задаче
уделяется
осо
-
бое
внимание
.
На
рисунке
4
приведены
фактические
потери
за
период
2017–2019
годов
.
Рис
. 4.
Фактические
потери
по
ком
пании
Снижение
потерь
электроэнергии
.
Оптимизация
режима
сети
и
применение
цифровых
технологий
ПРЕДЫСТОРИЯ
Начиная
с
2011
года
регулирующими
органами
проводится
планомерная
политика
по
сни
-
жению
норматива
потерь
электрической
энергии
для
сетевых
компаний
.
Уровень
норма
-
тива
потерь
ПАО
«
Россети
Московский
регион
»
с
2011
года
снизился
с
11,29%
до
8,18%
от
отпуска
в
сеть
(
рисунок
1).
Илья
СОЗИНОВ
,
ведущий
эксперт
Департамента
элек
-
трических
режимов
,
ПАО
«
Россети
Московский
регион
»
Артем
СМИРНОВ
,
заместитель
директора
Департамента
элек
-
трических
режимов
ПАО
«
Россети
Московский
регион
»
Рис
. 1.
Динамика
снижения
норматива
потерь
электрической
энергии
(%)
Рис
. 2.
Объем
присоединенной
мощности
по
годам
,
МВт
Рис
. 3.
Отпуск
электроэнергии
из
сети
по
годам
,
млн
кВт
·
ч
Снижение
потерь
в
сетях
2017 2018 2019
2017 2018 2019
2017 2018 2019
15
При
достижении
данных
показателей
выполнялись
мероприятия
по
снижению
расхода
электрической
энер
-
гии
на
собственные
нужды
подстанций
,
в
период
с
2015
по
2020
год
данная
величина
снижена
на
20%.
Решение
задачи
снижения
потерь
электрической
энергии
выполняется
наряду
с
повышением
эффектив
-
ности
управления
производственными
активами
путем
снижения
операционных
затрат
OPEX
и
затрат
капиталь
-
ных
CAPEX
в
условиях
ограниченного
финансирования
.
Существующее
положение
диктует
повышение
тре
-
бований
к
рационализации
капитальных
затрат
за
счет
оптимизации
вложений
в
закупку
первичного
и
вторич
-
ного
оборудования
,
ремонты
,
строительные
,
монтажные
и
пусконаладочные
работы
.
В
связи
с
этим
сетевым
компаниям
приходится
нахо
-
дить
баланс
между
затратами
на
поддержание
техниче
-
ского
состояния
оборудования
в
соответствии
с
норма
-
тивными
требованиями
,
обеспечением
установленного
уровня
надежности
передачи
электрической
энергии
и
ее
качества
,
а
также
достижения
установленного
уров
-
ня
потерь
электрической
энергии
.
Существующие
подходы
и
мероприятия
по
снижению
потерь
электрической
энергии
с
каждым
годом
становят
-
ся
все
менее
эффективными
.
Дальнейшее
снижение
по
-
терь
электрической
энергии
возможно
за
счет
внедре
-
ния
инновационных
технологий
,
позволяющих
повысить
наблюдаемость
,
контроль
,
достоверность
и
качество
управления
режимами
электроэнергетических
систем
,
повысить
экономические
показатели
с
сохранением
на
-
дежности
электроснабжения
потребителей
.
ЦЕЛИ
И
ЗАДАЧИ
Концепция
цифровой
трансформации
электросетевого
комплекса
до
2030
года
,
описанная
в
докладе
генераль
-
ного
директора
компании
«
Россети
»
П
.
А
.
Ливинского
от
21.12.2018,
подразумевает
комплексное
преобразование
энергетической
инфраструктуры
путем
внедрения
циф
-
ровых
технологий
.
Внедрение
цифровых
технологий
обеспечит
досто
-
верные
сквозные
данные
о
потреблении
,
режимах
ра
-
боты
сети
,
ее
элементах
в
режиме
реального
времени
и
позволит
:
–
построить
предиктивную
аналитику
;
–
спрогнозировать
модель
поведения
сети
,
ее
элемен
-
тов
и
потребителей
;
–
обеспечить
адекватное
,
оперативное
реагирование
на
любые
возмущения
и
аварии
в
сети
;
–
перейти
к
интеллектуальному
управлению
режимами
работы
сетей
с
минимизацией
участия
человека
.
ПЕРСПЕКТИВА
РАЗВИТИЯ
Основными
цифровыми
технологиями
,
обеспечива
-
ющими
прорывные
шаги
в
области
снижения
потерь
электрической
энергии
,
являются
построение
преди
-
ктивной
аналитики
и
прогнозирование
модели
поведе
-
ния
электросетевого
комплекса
,
его
элементов
и
потре
-
бителей
.
В
настоящее
время
начаты
и
ведутся
работы
по
фор
-
мированию
нормативной
базы
в
области
CIM-
мо
де
ли
-
ро
вания
.
Запускаются
пилотные
проекты
для
отработки
принятых
концептуальных
решений
и
выработки
наибо
-
лее
простого
и
эффективного
пути
реализации
,
а
также
дальнейшего
тиражирования
опыта
.
В
ПАО
«
Россе
-
ти
Московский
регион
»
в
целях
освоения
и
внедрения
цифровых
технологий
ведутся
работы
по
созданию
CIM-
модели
.
Создана
связанная
модель
объектов
сети
в
стандарте
CIM
с
минимальным
составом
атрибутов
.
Ведется
работа
по
интеграции
модели
сети
с
корпора
-
тивными
системами
учета
электрической
энергии
и
про
-
граммного
комплекса
расчета
технических
потерь
.
Какие
цели
позволит
достигнуть
интеграция
упомя
-
нутых
систем
?
Далее
подробно
рассмотрим
эти
вопро
-
сы
.
Для
начала
рассмотрим
существующий
подход
без
интеграции
систем
.
В
настоящее
время
задача
оптими
-
зации
режима
работы
электрической
сети
по
уровням
напряжения
и
реактивной
мощности
решается
сетевыми
компаниями
преимущественно
для
радиальных
распре
-
делительных
сетей
класса
напряжения
35
кВ
и
ниже
с
не
-
которыми
допущениями
в
условиях
дефицита
исходных
данных
.
При
этом
в
сложнозамкнутых
электрических
се
-
тях
110–220
кВ
указанная
задача
с
учетом
оптимального
использования
ресурса
электросетевого
оборудования
в
настоящий
момент
не
решена
.
Ввиду
отсутствия
полной
информации
о
состоянии
и
параметрах
сети
в
каждый
момент
времени
отчет
-
ного
периода
расчеты
технических
потерь
выполня
-
ются
с
допущениями
,
согласно
Приказу
Минэнерго
РФ
от
30.12.2008
№
326 «
Об
организации
в
Министерстве
энергетики
Российской
Федерации
работы
по
утвержде
-
нию
нормативов
технологических
потерь
электроэнер
-
гии
при
ее
передаче
по
электрическим
сетям
» [1].
Ис
-
ходными
данными
для
расчетов
берутся
ежемесячные
расходы
электрической
энергии
,
усредненные
значения
уровней
напряжения
либо
принимаемые
по
умолчанию
,
средние
за
месяц
температуры
окружающего
воздуха
,
суточные
графики
нагрузки
и
другие
параметры
,
в
том
числе
и
обобщенные
параметры
электрической
сети
.
Далее
методом
средних
нагрузок
выполняется
расчет
технических
потерь
электрической
энергии
с
распре
-
делением
электроэнергии
по
установленной
мощности
трансформаторов
либо
в
соответствии
со
значениями
результатов
контрольных
измерений
,
проводимых
два
раза
в
год
—
зимой
и
летом
.
На
рисунке
5
приведена
планируемая
схема
интегра
-
ции
существующих
систем
,
используемых
в
учете
элек
-
16
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1 (20),
март
2021
СУПА
Параметры
оборудования
Теле
-
метрические
измерения
Данные
АИСКУЭ
Снятие
показаний
приборов
учета
Формирование
интегральных
актов
Модуль
расчета
технических
потерь
электроэнергии
Определение
очагов
технических
потерь
электроэнергии
Формирование
эффективных
мероприятий
снижения
технических
потерь
электрической
энергии
Формирование
балансов
электрической
энергии
на
всех
уровнях
объектов
электрической
сети
КИС
Баланс
троэнергии
,
расчете
потерь
на
базе
связанной
модели
объектов
сети
в
формате
CIM.
Интеграция
CIM
с
системой
сбора
и
обработки
дан
-
ных
расходов
электрической
энергии
по
точкам
учета
,
собираемых
в
автоматическом
режиме
и
вносимых
за
от
-
четный
период
по
показаниям
приборов
учета
,
позволит
выполнять
расчеты
технических
потерь
в
темпе
процес
-
са
,
оперативно
выявлять
очаги
потерь
,
точно
определять
факторы
,
оказывающие
влияние
на
их
появление
,
и
раз
-
рабатывать
наиболее
эффективные
и
адресные
меро
-
приятия
по
снижению
технических
потерь
электрической
энергии
.
Интеграция
с
оперативной
информацией
о
режиме
ра
-
боты
электрической
сети
,
ее
топологии
,
темпера
-
туре
окружающей
среды
позволит
оперативно
ре
-
агировать
на
выходы
тех
-
нических
потерь
за
уста
-
новленные
плановые
по
-
казатели
и
принимать
своевременные
решения
и
действия
по
вводу
па
-
раметров
режима
работы
электрической
сети
в
до
-
пустимую
область
.
Для
решения
постав
-
ленной
задачи
требуется
построение
самообучаю
-
щейся
интеллектуальной
системы
.
Кроме
повыше
-
ния
точности
расчета
тех
-
нических
потерь
,
выявле
-
ния
очагов
,
разработки
эффективных
мероприя
-
тий
и
своевременной
их
реализации
,
интеграция
систем
позволит
выпол
-
нять
достоверные
рас
-
четы
балансов
отпуска
электрической
энергии
за
счет
топологической
свя
-
занности
объектов
в
ре
-
жиме
реального
времени
с
использованием
модели
сети
,
построенной
в
фор
-
мате
CIM
на
всех
уровнях
электрической
сети
.
Опе
-
ративное
выявление
не
-
допустимого
небаланса
в
узлах
нагрузки
позволит
точечно
определять
и
вы
-
являть
вышедшие
из
ра
-
боты
и
неисправные
приборы
учета
,
а
также
неучтенную
в
полезном
отпуске
электрическую
энергию
.
Интеграция
связанной
модели
сети
в
формате
CIM
с
системой
управления
производственными
активами
(
СУПА
)
позволит
автоматизировать
процесс
обмена
информации
о
параметрах
и
составе
оборудования
на
объектах
,
прогнозируемых
ремонтах
оборудования
,
а
в
тандеме
с
расчетными
модулями
позволит
выпол
-
нять
оптимизацию
прогнозных
режимов
работы
с
учетом
минимизации
технических
потерь
электрической
энер
-
гии
,
что
обеспечит
выход
на
совершенно
другой
уровень
планирования
выполнения
ремонтной
программы
и
ве
-
дения
режима
электрической
сети
(
рисунок
6).
Рис
. 5.
Схема
интеграции
Рис
. 6.
Минимизация
потерь
при
выполнении
ремонтов
СУПА
Требования
ТОиР
Программа
ремонтов
ОЖУР
Годовые
и
месячные
планы
ремонтов
Информационная
модель
на
базе
стандарта
CIM-
модели
Определение
допустимости
режима
работы
сети
Формирование
оптимальных
сроков
выполнения
работ
Оптимизация
режима
работы
сети
с
учетом
минимизации
технических
потерь
электрической
энергии
Снижение
потерь
в
сетях
17
СРЕДНЕСРОЧНЫЕ
ПЛАНЫ
И
ДОСТИГНУТОЕ
В
направлении
всеобщей
цифровизации
ПАО
«
Россети
Московский
регион
»
ведет
работы
как
собственными
си
-
лами
,
так
и
с
привлечением
разработчиков
по
реализации
DMS-
управления
на
основании
технологии
предиктивной
аналитики
,
прогнозирования
модели
поведения
сети
,
ее
элементов
.
Планируется
разработка
информационной
сис
-
темы
управления
распределительными
сетями
в
режиме
реального
времени
,
направленная
на
снижение
потерь
в
электрической
сети
,
оптимизацию
режима
работы
сети
,
повышению
наблюдаемости
режимов
,
экономичности
экс
-
плуатации
,
снижения
влияния
человеческого
фактора
при
управлении
режимом
работы
электрических
сетей
.
В
основу
алгоритмов
работы
расчетных
модулей
войдут
рассмотренные
в
статье
[3]
принципы
централизованного
управления
уровнями
напряжения
в
электрических
сетях
110–220
кВ
,
а
также
результаты
проводимых
исследований
по
разработке
методики
управления
эксплуатационным
со
-
стоянием
оборудования
с
целью
оптимизации
использова
-
ния
его
ресурса
и
минимизации
потерь
электроэнергии
.
С
помощью
предварительно
проведенных
исследова
-
ний
определено
,
что
для
достижения
удовлетворительного
экономического
эффекта
,
связанного
со
снижением
потерь
электрической
энергии
в
электрической
сети
(
до
75–80%
от
теоретически
возможного
значения
снижения
потерь
при
соблюдении
ограничений
по
параметрам
электроэнер
-
гетического
режима
),
достаточно
выдачи
управляющих
воздействий
не
на
все
,
а
всего
лишь
на
небольшую
часть
наиболее
«
эффективных
»
регуляторов
напряжения
.
Некая
схожесть
с
принципом
Парето
:
при
20%
усилий
(
в
нашем
случае
—
управляющих
воздействий
)
получаем
80%
ре
-
зультата
по
снижению
потерь
электроэнергии
.
Выдача
управляющих
воз
-
действий
только
на
отдельные
«
эффективные
»
регуляторы
напряжения
экономит
ресурс
регулирующего
оборудования
(
УКРМ
,
РПН
)
и
снижает
его
из
-
нос
при
достижении
достаточ
-
ного
экономического
эффекта
от
снижения
издержек
на
транс
-
порт
электрической
энергии
.
Кроме
того
,
оптимизация
уровней
напряжения
в
сети
110–220
кВ
позволит
снизить
количество
переключений
РПН
силовых
(
нагрузочных
)
транс
-
форматоров
для
обес
печения
требуемых
уровней
напряже
-
ния
в
электрических
сетях
6–20
кВ
.
Разработана
методика
рационализации
задачи
управ
-
ления
режимом
по
напряжению
и
реактивной
мощности
в
рамках
оперативно
-
технологического
управления
,
заклю
-
чающаяся
в
:
–
ранжировании
узлов
по
общей
эффективности
регу
-
лирования
напряжения
(
реактивной
мощности
)
в
элек
-
трической
сети
,
по
приоритетности
выдачи
управля
-
ющих
воздействий
с
использованием
построчных
сумм
матрицы
коэффициентов
чувствительности
напряжений
;
–
определении
оптимальной
группы
«
эффективных
»
узлов
с
выдачей
управляющих
воздействий
на
пере
-
ключение
положений
РПН
и
включение
/
отключение
УКРМ
,
находящихся
только
в
«
эффективных
узлах
».
В
качестве
критерия
оптимальности
принят
критерий
минимизации
суммы
альтернативных
издержек
на
поте
-
ри
электроэнергии
и
приведенных
издержек
на
аморти
-
зацию
оборудования
,
учитывающих
затраты
на
ремонт
и
замену
оборудования
при
исчерпании
коммутационно
-
го
ресурса
.
Предлагается
реализация
расчетного
модуля
,
осу
-
ществляющего
формирование
предложений
по
оптималь
-
ному
составу
управляющих
воздействий
оперативно
-
тех
-
нологическому
персоналу
,
работающего
под
управлением
алгоритма
,
основанного
на
методе
определения
эффек
-
тивных
узлов
в
совокупности
с
механизмами
интеграции
с
данными
из
оперативных
комплексов
,
а
также
механизма
-
ми
накопления
опыта
.
Использование
расчетного
модуля
позволит
снизить
информационную
нагрузку
на
персонал
и
осуществлять
поддержку
при
принятии
решений
.
Планируемая
система
мониторинга
уровней
напряже
-
ния
приведена
на
рисунке
7.
Рис
. 7.
Мониторинг
уровней
напряжения
Модуь
мониторинга
уровней
напряжения
Аварийно
-
предупре
-
дительная
сигнали
-
зация
диспетчера
Теле
-
метрические
измерения
Данные
АИСКУЭ
SCADA
Информационная
модель
на
базе
стандарта
CIM-
модели
Модуль
анализа
уровня
напряжения
Формирование
заданий
по
графикам
напряжения
(
границ
)
на
предстоящий
месяц
Ежедневный
анализ
отчетов
по
нару
-
шению
границ
,
выявление
недосто
-
верных
ТИ
,
пересмотр
уставок
АРНТ
Определение
оптимальной
группы
«
эффективных
»
узлов
и
управляющих
воздействий
Автоматическое
формирование
и
направление
отчетов
о
нарушении
границ
за
прошедшие
сутки
СУПА
Параметры
оборудования
18
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1 (20),
март
2021
В
настоящее
время
собственными
силами
на
суще
-
ствующем
оборудовании
и
технологиях
реализовано
следующее
.
Разработан
модуль
анализа
уровней
на
-
пряжения
,
позволяющий
выполнять
расчеты
и
опреде
-
лять
границы
допустимых
значений
уровней
напряжения
с
учетом
обес
печения
качества
электрической
энергии
в
часы
минимальных
и
максимальных
нагрузок
,
фор
-
мируются
графики
напряжений
на
предстоящий
месяц
и
осуществляется
мониторинг
их
исполнения
в
суще
-
ствующем
оперативно
-
информационном
комплексе
с
формированием
аварийно
-
предупредительных
сигна
-
лов
.
Дополнительно
в
автоматическом
режиме
проис
-
ходит
ведение
статистики
выхода
уровней
напряжения
за
заданные
границы
с
формированием
сводного
и
под
-
робного
отчета
.
В
рамках
дальнейшей
реализации
цифровых
техно
-
логий
и
оборудования
электрической
сети
по
рассматри
-
ваемому
направлению
должны
рассматриваться
:
–
устройства
,
обеспечивающие
измерение
параметров
работы
распределительной
сети
по
протоколу
МЭК
61850
и
передачу
результатов
на
сервер
;
–
хранилище
данных
о
параметрах
работы
распреде
-
лительной
сети
и
обработку
полученных
данных
;
–
система
сбора
и
передачи
данных
о
параметрах
режима
работы
электрической
сети
и
потребителей
электрической
энергии
;
–
алгоритмы
,
выполняющие
оценку
режима
работы
распределительной
сети
на
основе
получаемых
измерений
,
с
реализацией
оптимизации
режима
работы
распределительной
сети
и
формирования
управляющих
воздействий
.
Конечным
результатом
планируется
внедрение
си
-
стемы
и
алгоритмов
централизованного
управления
ре
-
жимом
работы
распределительной
сети
на
основе
рас
-
пределенных
измерений
параметров
сети
.
Расчетная
модель
распределительной
сети
,
вери
-
фицированная
по
результатам
измерения
параметров
режима
,
должна
будет
включать
в
себя
графики
нагруз
-
ки
на
головных
участках
ЛЭП
длительностью
не
менее
одной
недели
с
интервалом
осреднения
не
более
3
ми
-
нут
(
время
определено
на
основании
существующих
уставок
АРНТ
).
Верификация
схемы
,
параметров
сети
и
потреб
ления
электрической
энергии
будет
выпол
-
няться
в
режимах
реального
времени
с
использовани
-
ем
модели
сети
в
формате
CIM.
Алгоритмы
оптимиза
-
ции
режима
работы
распределительных
сетей
должны
будут
учитывать
следующие
факторы
:
–
уровень
напряжения
в
сети
;
–
загрузку
оборудования
;
–
схему
сети
;
–
значения
потерь
электроэнергии
в
сети
;
–
объем
отпускаемой
электроэнергии
в
течение
суток
;
–
коммутационный
ресурс
регулируемых
устройств
;
–
состояние
оборудования
.
Алгоритмы
оптимизации
режима
работы
распреде
-
лительной
сети
позволят
обеспечить
снижение
потерь
активной
мощности
в
сети
,
увеличение
отпуска
актив
-
ной
мощности
потребителям
,
минимизацию
загрузки
сетевых
элементов
по
току
при
соблюдении
требова
-
ний
ГОСТ
32144-2013 [2]
к
уровню
напряжения
в
сети
.
При
обеспечении
требуемого
уровня
напряжения
в
точках
присоединения
потребителей
снижение
по
-
терь
электроэнергии
составит
4,5%
от
исходного
зна
-
чения
при
текущем
отпуске
в
сеть
.
В
соответствии
с
годовым
отчетом
ПАО
«
Россе
-
ти
Мос
ковский
регион
»
за
2019
год
уровень
потерь
в
Московской
области
составляет
3762
млн
кВт
·
ч
(8,27%)
при
годовом
отпуске
электроэнергии
в
сеть
45 481
млн
кВт
·
ч
.
При
снижении
потерь
в
сети
до
3592
млн
кВт
·
ч
с
внедрением
предлагаемой
системы
издержки
Компании
снизятся
(
при
стоимости
потерь
электроэнергии
3
руб
./
кВт
·
ч
)
в
среднем
на
507
млн
руб
.
в
год
.
ВЫВОДЫ
Для
достижения
цифровизации
общества
необходимо
тесное
взаимодействие
инициативных
групп
,
разра
-
ботчиков
пилотных
проектов
по
внедрению
цифровых
технологий
и
оборудования
,
а
также
рабочих
групп
по
разработке
нормативной
базы
.
Должны
инициировать
-
ся
изменения
в
нормативную
базу
,
учитывающие
опыт
реализации
пилотных
проектов
.
Необходима
моти
-
вация
субъектов
к
внедрению
и
развитию
прорывных
цифровых
технологий
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Инструкция
по
организации
в
Министерстве
энергетики
Российской
Федерации
рабо
-
ты
по
расчету
и
об
основанию
нормативов
технологических
потерь
электроэнергии
при
ее
передаче
по
электрическим
се
-
тям
,
утвержденная
приказом
Мин
энерго
России
от
30.12.2008
№
326.
2.
ГОСТ
32144-2013.
Электричес
-
кая
энергия
.
Совместимость
тех
-
нических
средств
электромагнит
-
ная
.
Нормы
качества
электри
-
чес
кой
энергии
в
системах
элек
-
троснабжения
общего
назначения
.
URL: http://docs.cntd.ru/docu
ment/
1200104301.
3.
Гвоздев
Д
.
Б
.,
Холопов
С
.
С
.
Апро
-
бация
алгоритма
централизован
-
ного
управления
уровнями
на
-
пряжения
в
электрических
сетях
110–220
кВ
//
Промышленная
энер
-
гетика
, 2018,
№
4. C. 2–8.
Снижение
потерь
в
сетях
Оригинал статьи: Снижение потерь электроэнергии. Оптимизация режима сети и применение цифровых технологий
Начиная с 2011 года регулирующими органами проводится планомерная политика по снижению норматива потерь электрической энергии для сетевых компаний. На фоне снижения норматива потерь электрической энергии в сетях ПАО «Россети Московский регион» ежегодно присоединяется более 70 000 потребителей. Присоединение дополнительной мощности приводит к изменению характера, графика нагрузки, к увеличению загрузки существующего оборудования электросетевого комплекса.
