Технологии
Технологии
распределением
распределением
Программы
регулирования
напряжения
и
реактивной
мощности
и
определения
места
повреждения
включают
установку
таких
ком
-
понентов
,
как
конденсаторные
батареи
(
слева
)
для
функции
VVC
и
устройства
контроля
напряжения
для
функции
VVC (
по
центру
)
и
для
функции
определения
места
повреждения
(
справа
).
Р
азвитие
энергосистем
и
усложнение
задач
по
их
управлению
,
рост
потребления
и
требований
к
качеству
обслуживания
,
например
надёжно
-
сти
,
эффективности
и
безопасности
системы
,
в
дополнение
ко
всему
,
что
касается
стабильности
систе
-
мы
электроснабжения
,
привели
к
разработке
интеллек
-
туальных
сетей
.
Предприятия
энергетики
внедряют
в
свои
энергосистемы
новые
технологии
,
включая
возоб
-
новляемые
источники
энергии
,
распределённую
гене
-
рацию
,
а
также
новейшие
информационные
технологии
и
средства
связи
.
Успешное
управление
энергосистемой
при
помощи
системы
управления
распределением
электроэнергии
(
система
DA)
основывается
на
информации
,
собирае
-
мой
интегрированной
системой
мониторинга
.
Система
управления
распределением
электроэнергии
позво
-
ляет
персоналу
центральной
диспетчерской
службы
осуществлять
мониторинг
работы
системы
в
режиме
реального
времени
и
выполнять
автоматическую
ре
-
конфигурацию
системы
для
оптимизации
её
эффектив
-
ности
,
уменьшения
воздействия
и
длительности
отклю
-
чений
.
Как
часть
плана
по
созданию
интеллектуальной
энергосистемы
,
компания
Hydro-Quebec
продолжила
разработку
системы
управления
распределением
элек
-
троэнергии
и
внедрила
усовершенствованную
систему
управления
распределением
электроэнергии
(ADA)
на
воздушных
линиях
25
кВ
распределительной
сети
.
Компания Hydro-Quеbec принимает на вооружение
передовые технологии управления распределением
электроэнергии и мониторинга качества
электроэнергии в своей интеллектуальной сети.
Франциск Завода (Francisc Zavoda),
научно-исследовательский институт Hydro-Quеbec
42
Март–апрель 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
управления
управления
электроэнергии
электроэнергии
Обзор
технологий
Систему
ADA
можно
определить
как
набор
техноло
-
гий
,
позволяющих
энергетической
компании
осущест
-
влять
удалённый
мониторинг
,
координацию
и
управле
-
ние
компонентами
распределительной
сети
в
режиме
реального
времени
.
Группа
технологий
ADA
включает
в
себя
диспетчерскую
систему
управления
и
сбора
данных
(SCADA),
функцию
регулирования
напряжения
и
реактивной
мощности
(VVC),
функцию
определения
места
повреждения
и
реконфигурации
линии
,
или
функ
-
цию
самовосстановления
.
Всё
вместе
можно
назвать
функцией
определения
места
повреждения
,
отключе
-
ния
и
восстановления
подачи
электроэнергии
(FLISR).
Хотя
интегрированная
система
мониторинга
каче
-
ства
электроэнергии
не
рассматривается
как
приложе
-
ние
ADA,
её
можно
легко
интегрировать
в
приложения
управления
.
Компания
Hydro-Quebec
создала
план
дей
-
ствий
по
созданию
интеллектуальной
энергосистемы
,
которая
включает
мониторинг
системы
для
повышения
надёжности
,
оборудование
для
улучшения
техническо
-
го
обслуживания
и
продукты
для
повышения
качества
электроэнергии
.
Энергетическая
компания
также
представила
мас
-
штабные
программы
повышения
эффективности
ис
-
пользования
энергии
за
счёт
установки
конденсаторных
батарей
и
уделила
большое
внимание
регулированию
напряжения
.
Для
снижения
продолжительности
отклю
-
чений
из
-
за
аварий
компания
Hydro-Quebec
обратила
особое
внимание
на
определение
места
повреждения
.
Чтобы
продемонстрировать
эффективность
программ
системы
ADA,
были
реализованы
экспериментальные
проекты
,
и
компания
оценила
результаты
их
воздей
-
ствия
на
распределительную
сеть
и
потребителей
.
Регулирование
напряжения
и
реактивной
мощности
Система
контроля
напряжения
и
реактивной
мощ
-
ности
(VVC)
основана
на
принципе
обеспечения
по
-
ниженного
напряжения
(CVR),
который
связан
с
под
-
держанием
напряжения
у
потребителя
на
наименьшем
допустимом
уровне
за
счёт
правильного
управления
электрическим
оборудованием
и
учитывает
уровни
на
-
пряжения
,
установленные
регулирующими
компаниями
и
организациями
по
стандартизации
.
Компания
Hydro-
Quebec
намеревается
экономить
электроэнергию
путём
регулирования
уровня
напряжения
и
за
счёт
управле
-
ния
реактивной
мощностью
в
распределительной
сети
.
Чтобы
добиться
этой
цели
,
энергетическая
компа
-
ния
использовала
систему
VVC,
которая
требует
по
-
стоянного
мониторинга
уровня
напряжения
на
конце
распределительной
линии
,
а
также
установки
батарей
статических
конденсаторов
на
всём
протяжении
линий
.
Для
определения
эффективности
использования
CVR
для
энергосбережения
и
для
оценки
экономической
целесообразности
использования
этого
принципа
в
2005—2006
гг
.
компания
Hydro-Quebec
провела
испы
-
тания
на
подстанции
Пьер
-
Буше
(Pierre-Boucher)
в
при
-
городе
Монреаля
.
Осенью
2008
г
.
компания
Hydro-Quebec Distribution
ввела
в
эксплуатацию
систему
VVC
под
названием
CATVAR
на
подстанции
Пьер
-
Буше
для
снижения
энер
-
гопотребления
и
потерь
в
распределительной
сети
.
По
сути
система
регулирования
напряжения
была
за
-
менена
интеллектуальной
системой
,
использующей
измерения
в
распределительной
сети
для
поддержа
-
ния
стабильного
уровня
напряжения
на
конце
линии
на
самом
низком
уровне
,
допускаемом
стандартами
.
Си
-
стема
CATVAR
также
анализирует
требования
сети
по
реактивной
мощности
и
предназначена
для
включения
/
отключения
при
необходимости
батарей
статических
конденсаторов
.
Этот
экспериментальный
проект
решал
две
задачи
:
во
-
первых
,
определить
,
окажет
ли
поддержание
напря
-
жения
на
самом
низком
допустимом
по
стандарту
уров
-
не
воздействие
на
количество
провалов
напряжения
у
потребителей
,
и
,
во
-
вторых
,
предотвратить
потенци
-
альные
проблемы
снижения
качества
электроэнергии
в
результате
операций
включения
/
отключения
батарей
статических
конденсаторов
мощностью
1,2
МВт
.
Были
проведены
моделирование
переходных
процессов
(EMTP)
в
энергосистеме
,
а
затем
сравнение
результа
-
тов
с
измерениями
,
проведёнными
в
сети
в
режиме
ре
-
ального
времени
.
Определение
места
повреждения
Существует
два
метода
определения
места
повреж
-
дения
:
определение
места
повреждения
по
падению
напряжения
(
система
VDFL)
и
определение
места
по
-
вреждения
на
основе
контроля
полного
сопротивления
(
система
IBFL).
В
первом
случае
требуется
измерение
параметров
качества
электроэнергии
на
всём
протяже
-
нии
линии
,
во
втором
—
необходимо
измерение
полно
-
го
сопротивления
между
питающей
подстанцией
и
ме
-
стом
повреждения
.
Компания
Hydro-Quebec
разработала
систему
опре
-
деления
места
повреждения
Maintenance Intelligente de
Lignes Electriques (MILE)
с
использованием
методики
VDFL,
с
контролем
сигналов
тока
и
напряжения
от
изме
-
43
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Март–апрель 2012
44
Март–апрель 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ПЛАНИРОВАНИЕ
Надёжности
Осциллограмма
,
необходимая
системе
MILE
для
определения
места
повреждения
.
Осциллограмма
,
используемая
системой
MILE
для
определения
места
повреждения
.
рений
параметров
качества
распределённой
электро
-
энергии
по
всей
протяжённости
линии
.
На
сегодняшний
день
система
MILE
контролирует
восемь
линий
распре
-
делительной
сети
.
Средняя
абсолютная
погрешность
системы
MILE
не
превышает
200
м
(656
футов
).
Это
значение
погрешно
-
сти
отражает
не
только
точность
числовой
оценки
,
но
также
погрешности
характеристик
линии
в
базе
данных
и
погрешности
при
оценке
фактического
расстояния
.
Данные
,
данные
,
данные
…
Для
правильного
функционирования
системе
ADA
требуется
информация
о
значениях
напряжения
и
тока
в
сети
.
Система
CATVAR
измеряет
среднеквадратич
-
ные
(RMS)
значения
тока
и
напряжения
на
питающей
подстанции
и
среднеквадратичное
напряжение
на
кон
-
це
линии
через
регулярные
промежутки
времени
.
Си
-
стема
MILE
фиксирует
сигналы
тока
и
напряжения
в
различных
местах
линии
в
случаях
прерывания
энер
-
госнабжения
или
провалов
напряжения
.
Точность
этих
процессов
сбора
данных
критическим
образом
влияет
на
эффективность
и
надёжность
этих
двух
систем
.
Система
CATVAR
требует
из
-
мерения
напряжения
на
питающей
подстанции
и
на
конце
линии
.
Транс
-
форматор
распределительной
под
-
станции
обычно
питает
три
или
че
-
тыре
линии
.
Когда
одно
из
устройств
мониторинга
уровня
напряжения
на
концах
этих
линий
функционирует
неправильно
,
система
CATVAR
бло
-
кирует
регулирование
напряжения
посредством
РПН
.
Во
избежание
этой
проблемы
систему
CATVAR
можно
оснастить
интегрированной
системой
управления
на
базе
алгоритмов
оцен
-
ки
состояния
.
Расширенным
алго
-
ритмам
оценки
состояния
требуется
больше
информации
о
потокораспре
-
делении
мощности
и
больше
точек
контроля
тока
и
напряжения
.
Снижение
уровня
напряжения
на
подстанции
,
оснащённой
системой
CATVAR,
достигает
2—4%
от
уставки
опорного
напряжения
.
Динамическое
регулирование
этой
уставки
с
помо
-
щью
РПН
трансформатора
,
питающе
-
го
эти
линии
,
а
также
эффективность
системы
VVC
имеют
критическую
за
-
висимость
от
точности
измерения
на
-
пряжения
на
концах
линий
.
Данные
от
приборов
учёта
заказчиков
,
пред
-
ставляющие
собой
среднеквадратич
-
ные
(RMS)
значения
,
поступающие
с
15-
минутным
интервалом
,
не
под
-
ходят
для
данной
задачи
.
Поэтому
устройства
мониторинга
,
используе
-
мые
экспериментальной
системой
CATVAR,
представляли
собой
раз
-
нообразные
интеллектуальные
трёх
-
фазные
счётчики
,
например
ION8600
от
компании
Power Logic.
Системы
определения
места
повреждения
Для
определения
места
повреждения
система
MILE
использует
наборы
осциллограмм
,
записанных
несколь
-
кими
устройствами
мониторинга
,
расположенными
на
всём
протяжении
линии
,
такими
как
интеллектуальные
трёхфазные
счётчики
.
Алгоритм
VDFL
синхронизирует
осциллограммы
напряжения
,
записанные
устройствами
в
трёх
различных
местах
,
и
использует
соответствую
-
щее
падение
напряжения
для
определения
места
по
-
вреждения
.
Точность
определения
места
повреждения
оцени
-
валась
при
различной
частоте
опроса
параметров
,
от
4
до
128
выборок
за
период
.
На
основании
результатов
было
определено
,
что
частота
32
выборок
за
период
обеспечивает
достаточно
точное
определение
места
повреждения
.
Влияние
системы
ADA
Компания
Hydro-Quebec
доказала
,
что
произошло
повышение
надёжности
энергосистем
,
использующих
технологии
интеллектуальных
сетей
,
в
основном
бла
-
годаря
системам
определения
места
повреждения
45
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Март–апрель 2012
ПЛАНИРОВАНИЕ
Надёжности
Точность
определения
места
повреждения
по
падению
напряже
-
ния
в
зависимости
от
частоты
выборки
измерений
.
Переходный
процесс
по
напряжению
в
результате
включения
батареи
статических
кон
-
денсаторов
.
10
32
44
108
2054
54
182
103
286
8798
1
10
100
1000
10000
Погрешность (метров)
Частота выборки (выборок/период)
Средн. отклонение
Ma
кс. отклонение
64 32 16 8 4
и
реконфигурации
сети
,
что
снижает
средний
показатель
длительности
пе
-
рерывов
энергоснабжения
в
системе
.
Предполагалось
,
что
качество
электро
-
энергии
также
повысилось
.
Однако
системы
VVC
оказывают
от
-
рицательное
воздействие
на
качество
электроэнергии
,
так
как
снижение
уров
-
ня
напряжения
на
подстанции
достига
-
ется
за
счёт
включения
и
отключения
батарей
статических
конденсаторов
,
расположенных
на
всём
протяжении
ли
-
нии
.
При
выполнении
таких
действий
в
системе
могут
появляться
провалы
на
-
пряжения
и
возникать
переходные
про
-
цессы
.
Результат
экспериментально
-
го
проекта
,
проведённого
научно
-
исследовательским
институтом
Hydro-
Quebec,
указывает
,
что
совместное
воздействие
системы
VVC
и
провалов
напряжения
,
имеющих
место
в
распре
-
делительных
сетях
,
может
технически
характеризоваться
двумя
факторами
:
статистическими
провалами
напряже
-
ния
(
снижение
напряжения
в
интервале
2—4%
в
результате
воздействия
систе
-
мы
VVC-CATVAR
плюс
падение
напря
-
жения
более
чем
на
10%
в
случае
возникновения
КЗ
,
что
суммарно
составляет
от
12
до
14%)
и
неправиль
-
ной
работой
или
отключением
оборудования
(
в
целом
это
приводит
к
тому
,
что
напряжение
в
сети
опускается
ниже
критического
порога
70%
от
величины
номиналь
-
ного
напряжения
).
На
основании
анализа
данных
,
полу
-
ченных
из
четырёх
контрольных
точек
,
можно
сделать
вывод
,
что
ни
один
из
факторов
не
являлся
критиче
-
ским
.
Анализ
переходных
процессов
при
включении
/
от
-
ключении
батарей
статических
конденсаторов
на
трёх
различных
линиях
подтвердил
следующее
:
амплитуда
переходных
процессов
при
включении
батарей
состав
-
ляла
менее
1,16
относительных
единиц
,
тогда
как
пере
-
ходные
процессы
при
отключении
батарей
были
едва
различимыми
.
Мониторинг
качества
электроэнергии
В
интеллектуальных
энергосистемах
,
как
указано
в
определении
системы
ADA,
контроль
,
координация
и
управление
распределительным
оборудованием
про
-
изводятся
в
режиме
реального
времени
с
удалённых
точек
.
Это
возможно
благодаря
наличию
каналов
связи
,
предусматривающих
двусторонний
обмен
информаци
-
ей
между
удалённым
центром
управления
системы
и
контроллерами
оборудования
.
Счётчики
и
контролле
-
ры
основного
распределительного
оборудования
,
от
-
носящиеся
к
различным
системам
ADA,
могут
исполь
-
зоваться
как
компоненты
интегрированной
системы
мониторинга
качества
электроэнергии
.
Такой
симбиоз
приложений
ADA
и
действий
по
мониторингу
качества
электроэнергии
и
является
одним
из
преимуществ
,
предлагаемых
интеллектуальными
энергосистемами
.
Эти
интеллектуальные
электронные
устройства
(IEDs)
могут
включать
в
себя
множество
функций
:
•
трёхфазные
счётчики
;
•
измерение
напряжения
,
тока
,
потребления
энергии
,
коэффициента
мощности
и
частоты
;
•
обнаружение
гармоник
тока
и
напряжения
плюс
ко
-
эффициент
искажения
синусоидальности
кривой
на
-
пряжения
и
тока
;
•
обнаружения
колебаний
напряжения
(
пока
только
на
счётчиках
);
•
фиксация
симметричных
последовательностей
и
сигналов
;
•
интерфейсы
и
протоколы
связи
;
•
использование
различных
портов
(
последователь
-
ный
,
инфракрасный
, Ethernet,
модем
);
•
доступ
с
использованием
различных
протоколов
(DNP 3.0, MODBUS);
• GPS.
Сегодняшняя
тенденция
использования
протоко
-
ла
МЭК
61850,
применяемая
на
подстанциях
,
будет
распространяться
и
на
оборудование
распредели
-
тельных
сетей
.
Компания
Hydro-Quebec Distribution
разработала
свою
концепцию
развития
интеллекту
-
альной
энергосистемы
в
своём
плане
развития
до
46
Март–апрель 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ПЛАНИРОВАНИЕ
Надёжности
Система
мониторинга
качества
электроэнергии
,
интегрированная
в
интеллектуальную
энергосистему
.
2015
года
и
далее
.
Согласно
этому
плану
контрол
-
леры
основного
распределительного
оборудования
будут
заменены
стандартными
интеллектуальными
устройствами
,
отвечающими
требованиям
стандар
-
та
МЭК
61850
и
включающими
готовые
к
работе
устройства
.
Планы
на
будущее
Точность
процесса
сбора
данных
является
важным
фактором
,
оказывающим
критически
важное
воздей
-
ствие
на
эффективность
и
надёжность
систем
ADA
и
,
более
того
,
на
эффективность
и
надёжность
распреде
-
лительной
сети
.
Дистанционное
управление
и
контроль
распределительного
оборудования
наряду
со
сбором
данных
являются
важными
аспектами
процесса
автома
-
тизации
.
Объединение
функций
контроля
распредели
-
тельного
оборудования
с
функцией
мониторинга
качества
электроэнергии
является
обнадежи
-
вающим
и
правильным
решением
.
Есть
несколь
-
ко
преимуществ
использования
контроллеров
и
интеллектуальных
счётчиков
для
оборудования
распределительных
сетей
в
качестве
компонен
-
тов
интегрированной
системы
мониторинга
каче
-
ства
электроэнергии
:
•
интеллектуальные
устройства
уже
подключе
-
ны
к
сети
(
на
стороне
среднего
или
низкого
на
-
пряжения
);
•
устройства
находятся
в
постоянном
развитии
;
•
имеются
каналы
передачи
данных
(
дистанци
-
онно
управляемые
интеллектуальные
устрой
-
ства
и
счётчики
,
относящиеся
к
новейшей
изме
-
рительной
инфраструктуре
).
Сегодня
интеллектуальные
счётчики
раз
-
рабатываются
гораздо
быстрее
контролле
-
ров
,
но
опыт
показывает
,
что
процесс
раз
-
вития
счётчиков
отразится
и
на
разработке
контроллеров
.
Франциск
Завода
(Francisc Zavoda),
окончил
Политехниче
-
ский
Институт
в
г
.
Бухаресте
в
1979
году
,
по
-
лучил
степень
MSEE (
магистр
электронного
машиностроения
)
в
1995
году
в
Политехниче
-
ской
школе
Монреаля
(Ecole Polytechnique de
Montreal).
Работал
в
консалтинговой
компании
ISPE Bucharest
департамента
энергоснабжения
Румынии
,
в
1990
году
перешёл
в
компанию
Siemens Canada.
Франциск
Завода
работает
в
научно
-
исследовательском
институте
Hydro-
Quebec
с
1995
года
и
сейчас
является
старшим
инженером
-
исследователем
.
В
настоящее
вре
-
мя
он
принимает
участие
в
проектах
,
связанных
с
кон
-
тролем
качества
электроэнергии
,
интеллектуальными
энергосистемами
и
новейшей
программой
автомати
-
зации
распределительных
сетей
.
Упомянутые
в
статье
компании
:
Hydro-Québec
www.hydroquebec.com
PowerLogic
www.powerlogic.com
Материалы
,
представленные
в
статье
,
подчёркивают
актуаль
-
ность
вопроса
обеспечения
каче
-
ства
электрической
энергии
.
К
со
-
жалению
,
в
данном
направлении
российская
электроэнергетика
су
-
щественно
отстаёт
.
В
большинстве
распределитель
-
ных
электрических
сетей
не
всегда
есть
возможность
вести
периодический
контроль
качества
электроэнер
-
гии
,
не
говоря
уже
о
создании
системы
непрерывного
мониторинга
,
а
тем
более
управления
качеством
элек
-
троэнергии
.
Данные
проблемы
возникают
по
нескольким
причинам
.
Во
-
первых
,
в
распределительных
сетях
плохо
развиты
системы
сбора
и
передачи
данных
(
по
сути
,
па
-
раллельно
с
линиями
электропередачи
надо
повсеместно
прокладывать
каналы
передачи
информации
).
Во
-
вторых
,
вопрос
методического
обеспечения
требует
теорети
-
ческой
и
экспериментальной
проработки
(
что
мерить
,
как
обрабатывать
и
анализировать
большой
объём
ин
-
формации
и
т
.
п
.).
В
-
третьих
,
дефицит
кадров
в
области
качества
электроэнергии
и
построения
систем
автома
-
тического
управления
.
Стоит
отметить
,
что
в
Московском
энергетическом
институте
на
базе
кафедр
«
Электроэнергетические
системы
»
и
«
Релейная
защита
и
автоматизация
энер
-
госистем
»
активно
проводятся
научные
исследования
в
данной
области
,
ведутся
подготовка
студентов
и
повы
-
шение
квалификации
специалистов
электроэнергетиче
-
ских
компаний
и
потребителей
.
КОММЕНТАРИЙ
Владимир Тульский,
к.т.н., доцент НИУ МЭИ:
Оригинал статьи: Технологии управления распределением электроэнергии
Компания Hydro-Quеbec принимает на вооружение передовые технологии управления распределением электроэнергии и мониторинга качества электроэнергии в своей интеллектуальной сети.
Комментарий к статье:
Владимир Тульский, к.т.н., доцент НИУ МЭИ
