Зарубежный опыт развития электрических сетей мегаполисов, содержащих сети 20 кВ

Page 1
background image

135

Зарубежный опыт развития
электри ческих сетей мегаполисов, 
содержащих сети 20 кВ

По

 

материалам

IV 

Всероссийской

 

конференции

«

РАЗВИТИЕ

 

И

 

ПОВЫШЕНИЕ

 

НАДЕЖНОСТИ

 

ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

 

СЕТЕЙ

»

При

 

общении

 

и

 

обмене

 

информации

 

с

 

российскими

 

коллегами

 — 

сотрудниками

 

электро

-

сетевых

 

компаний

 

можно

 

заключить

что

 

некоторые

 

подходы

применяемые

 

в

 

электро

-

сетевых

 

компаниях

 

Великобритании

могут

 

представлять

 

интерес

в

 

том

 

числе

 

и

 

в

 

прак

-

тической

 

плоскости

ведь

 

в

 

целом

 

распределительным

 

сетям

 

приходится

 

выполнять

 

схожие

 

задачи

 

по

 

всему

 

миру

Хотелось

 

бы

 

только

 

отметить

не

 

всегда

 

и

 

не

 

все

даже

 

на

 

первый

 

взгляд

 

удачные

 

решения

 

подлежат

 

заимствованию

так

 

как

 

в

 

зависимости

 

от

 

местной

 

специфики

 

эти

 

решения

 

могут

 

как

 

сработать

так

 

и

 

нет

1

.

1

 

Британские

 

коллеги

 

практически

 

не

 

употребляют

 

такой

 

термин

 

как

 «

цифровая

 

распределительная

 

сеть

». 

Они

 

ско

-

рее

 

говорят

 

о

 

сетях

 

будущего

где

 

цифровые

 

современные

 

технологии

 — 

это

 

один

 

из

 

инструментов

который

 

позво

-

ляет

 

максимально

 

эффективно

 

достичь

 

выполнения

 

определенных

 

задач

Очень

 

часто

 

эти

 

задачи

 

ставятся

 

с

 

учетом

 

наличия

 

или

 

перспектив

 

тех

 

или

 

иных

 

современных

 

технологий

но

 

тем

 

не

 

менее

технологии

 

остаются

 

в

 

первую

 

очередь

 

способом

 

достижения

 

поставленных

 

задач

.

Елпидифоров

 

В

.

Ю

.,

 

руководитель

 

Электросетевого

 

отдела

 

компании

 FCM Consulting ltd. (

Великобритания

)

О

 

сновные

 

задачи

стоящие

 

перед

 

британ

-

 

ским

 

сете

 

вым

 

комплексом

попа

 

да

 

ют

 

 

в

 

следующие

 

шесть

 

основных

 

категорий

:

 

работа

 

с

 

потребителями

;

 

надежность

 

и

 

техническое

 

состояние

;

 

экология

 

и

 

окружающая

 

среда

;

 

новые

 

присоединения

 

потребителей

;

 

охрана

 

труда

 

и

 

техника

 

безопасности

;

 

социальные

 

обязательства

.

На

 

рисунке

 1 

можно

 

увидеть

  (

на

 

примере

 

лон

-

донских

 

сетей

), 

какую

 

часть

 

бюджета

 

компании

 

за

-

нимает

 

выполнение

 

тех

 

или

 

иных

 

задач

Как

 

видно

 

из

 

диаграммы

вопросы

 

обеспечения

 

надежности

 

и

 

надлежащего

 

технического

 

состояния

 — 

это

 

самая

 

большая

 

статья

 

расходов

Тем

 

не

 

менее

 

и

 

она

 

не

 

превышает

 50% 

от

 

бюджета

.

Все

 

упомянутые

 

задачи

 

очень

 

четко

 

определе

-

ны

 

на

 

лицензионный

 

семилетний

 

период

Для

 

них

 

определены

 

четкие

 

числовые

 

критерии

Для

 

всех

 

ка

-

тегорий

 

задач

  «

цифровые

 

технологии

» 

могут

 

найти

 

применение

но

в

 

первую

 

очередь

они

 

должны

 

спо

-

собствовать

 

выполнению

 

плана

.

Хотелось

 

бы

 

также

 

отметить

что

 

переход

 

к

 

сетям

 

будущего

 

происходит

 

постепенно

так

 

как

 

приходится

 

учитывать

 

количество

 

единиц

 

оборудования

 

в

 

сети

различие

 

в

 

поколениях

 

установленного

 

оборудова

-

ния

сроки

 

эксплуатации

 

которого

 

могут

 

достигать

 

нескольких

 

десятилетий

Например

согласно

 

по

-

следней

 

цифровой

 

модели

 

прогнозирования

срок

 

службы

 

питающих

 

трансформаторов

 

напряжения

 

33 

кВ

 

и

 132 

кВ

 

составляет

 75 

лет

.

Еще

 

одним

 

сдерживающим

 

фактором

 

является

 

ограниченное

 

финансирование

так

 

как

 

весь

 

переход

 

на

 

новые

 

технологии

 

происходит

 

в

 

основном

 

за

 

счет

 

тарифов

 

на

 

распределение

 

электроэнергии

 

среди

 

потребителей

В

 

среднем

 

доля

 

распределительных

 

сетевых

 

компаний

 

в

 

конечном

 

тарифе

 

на

 

электриче

-

скую

 

энергию

 

составляет

 

около

 16%.

Иногда

 

такой

 

подход

 

может

 

показаться

 

недоста

-

точно

 

революционным

но

 

результат

 

говорит

 

за

 

себя

те

 

же

 

лондонские

 

сети

 (

а

 

это

 

более

 1500 

питающих

 

подстанций

 

напряжением

 132/20/11

кВ

 

и

 33/11

кВ

) — 

полностью

 

телемеханизированы

 

и

 

автоматизиро

-

ваны

Из

 

более

 

чем

 120 

тысяч

 

трансформаторных

 

подстанций

 

и

 

распределительных

 

пунктов

 

в

 

самом

 

Лондоне

 

более

 50% 

автоматизированы

на

 

окраинах

 

доля

 

автоматизации

 

составляет

 

около

 20%.

Рис

. 1. 

Основные

 

задачи

 

электросетевого

 

комплекса

Великобритании

 

на

 

примере

 

компании

 UKPN (

пропор

-

цио

 

нально

 

расходам

 

в

 

млрд

 

фунтов

 

стерлингов

)

1,4 

 

4,1 

 

0,9 

 

1,2 

 

0,3 

 

0,6 

 

Работа с потребителями

 

Надежность и техническое состояние

Экология и окружающая среда

 

Новые присоединения потребителей 

Охрана труда и безопасность

 

Социальные обязательства

 

 5 (50) 2018


Page 2
background image

136

МИРОВОЙ ОПЫТ

В

 

части

 

обеспечения

 

безопасности

 

распре

-

делительных

 

электрических

 

сетей

 

за

 

последние

 

несколько

 

лет

 

британцы

 

достигли

 

впечатляющих

 

результатов

подвинув

 

таких

 

признанных

 

лидеров

 

в

 

этой

 

области

как

 

скандинавы

Подобные

 

высо

-

кие

 

показатели

 

достигаются

 

путем

 

грамотной

 

ор

-

ганизации

 

работ

 

с

 

вовлечением

 

всего

 

персонала

 

электроснабжающих

 

компаний

 

и

 

путем

 

использо

-

вания

 

современных

в

 

том

 

числе

 

и

 

цифровых

 

тех

-

нологий

 

по

 

планированию

 

работ

 

в

 

сетях

 

на

 

базе

 

автоматизированных

 

систем

 

управления

 

сетью

 

(ADMS) 

или

 

использованием

 

современных

 

циф

-

ровых

 

методов

 

оперативного

 

отключения

 

повреж

-

денных

 

участков

.

При

 

этом

в

 

отличие

 

от

 

российских

 

компаний

бри

-

танцы

 

не

 

следят

 

за

 

движением

 

персонала

 

на

 

объ

-

екте

предпочитая

 

физически

 

ограничить

 

доступ

 

для

 

неавторизованного

 

персонала

 

к

 

токоведущим

 

частям

Также

 

не

 

ведется

 

видеофиксация

 

оператив

-

но

-

ремонтной

 

деятельности

 

персонала

 

на

 

объектах

 

с

 

помощью

 

индивидуальных

 

средств

.

Большое

 

внимание

 

в

 

электросетевых

 

компаниях

 

Великобритании

 

уделяется

 

вопросам

 

обеспечения

 

надежности

 

электроснабжения

 

потребителей

Для

 

обеспечения

 

необходимых

 

уровней

 

надежности

 

для

 

различных

 

участков

 

сети

 

применяются

 

типо

-

вые

 

технические

 

решения

 

по

 

вопросам

 

заземления

 

нейтрали

в

 

соответствии

 

с

 

которыми

 

и

 

определя

-

ются

 

требования

 

ко

 

времени

 

отключения

 

повреж

-

денных

 

участков

 

сети

 

и

 

восстановления

 

электро

-

снабжения

.

Разные

 

типы

 

заземления

 

нейтрали

 

или

 

отсут

-

ствие

 

заземления

 

в

 

сетях

 

СН

 

будут

 

присутствовать

 

еще

 

долго

К

 

примеру

Лондонские

 

сети

 

используют

 

как

 

индуктивное

 

сопротивление

так

 

и

 

компенсаци

-

онную

 

катушку

 

Петерсона

 (

ДГР

в

 

сетях

 11 

кВ

.

Здесь

скорее

вопрос

 

о

 

грамотном

 

выборе

 

подхо

-

дящего

 

для

 

данного

 

участка

 

сети

 

типового

 

решения

Электросетевым

 

компаниям

 

важно

 

самим

 

опреде

-

лить

что

 

именно

 

подойдет

 

для

 

каждого

 

конкретного

 

участка

 

сети

Для

 

подобных

 

исследований

 

существу

-

ют

 

фонды

 

инноваций

распределяемые

 

государствен

-

ным

 

Регулятором

Тут

 

мы

 

снова

 

подходим

 

к

 

проблеме

 

гармонизации

 

стандартов

выработки

 

типовых

 

реше

-

ний

четких

 

инструкций

 

по

 

их

 

применению

.

На

 

рисунке

 2 

представлены

 

критерии

 

выбора

 

мето

-

да

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 

СН

 

Великобритании

.

Первый

 

вопрос

который

 

задает

 

себе

 

проектиров

-

щик

связан

 

ли

 

выбор

 

того

 

или

 

иного

 

типа

 

заземления

 

нейтрали

 

с

 

работами

 

по

 

строительству

/

реконструкции

 

питающих

 

ПС

 

или

 

реконструкции

 

сети

 

с

 

современны

-

ми

 

требованиями

 

по

 

заземлению

 

и

 

т

.

д

То

 

есть

 

должна

 

быть

 

действительно

 

веская

 

причина

 

для

 

того

чтобы

 

начать

 

рассматривать

 

изменения

 

типа

 

заземления

 

нейтрали

 

на

 

конкретном

 

участке

 

сети

.

Далее

 

определяется

 

общая

 

длина

 

присоединен

-

ных

 

линий

 

к

 

питающему

 

центру

соотношение

 

между

 

длинами

 

КЛ

 

и

 

ВЛ

На

 

основании

 

этого

 

определяется

 

обоснованность

 

использования

 

компенсационной

 

ка

-

тушки

 

Петерсона

 (

ДГР

), 

которая

 

в

 

целом

 

значительно

 

дороже

 

и

 

сложнее

 

индуктивного

 

резистора

.

Несмотря

 

на

 

простоту

 

алгоритма

 

выбора

за

 

этой

 

простой

 

схемой

 

стоит

 

серьезная

 

работа

 

по

 

взвеши

-

ванию

 

различных

 

факторов

таких

 

как

цена

 

оборудо

-

вания

риски

связанные

 

с

 

безопасностью

,

стоимость

 

ущерба

 

за

 

недоотпуск

 

электроэнергии

.

Требования

 

к

 

скорости

 

отключения

 

повреждений

 

в

 

сетях

 

СН

 

в

 

Великобритании

 

достаточно

 

жесткие

Это

 

время

 (

не

 

более

 2 

сек

), 

рассчитанное

 

на

 

срабатывание

 

резервных

 

защит

При

 

этом

 

в

 

реальности

 

время

 

отключения

 

основны

-

ми

 

защитами

 

составляет

 

не

 

более

 200 

мсек

 

для

 

быстрых

 

защит

 

и

 

не

 

более

 500 

мсек

 

для

 

медленных

Исключение

 

составляют

 

сети

 

с

 

компенсационной

 

катушкой

 

Петерсона

 

(

ДГР

), 

где

 

постоянные

 

ОЗЗ

 

допускается

 

не

 

изолировать

 

в

 

течение

 2-

х

 

часов

Что

 

инте

-

ресно

например

в

 

той

 

же

 

Финляндии

 

требо

-

вание

 

к

 

времени

 

отключения

 

ОЗЗ

 

в

 

сельских

 

сетях

 

с

 

установленной

 

катушкой

 

Петерсона

 

составляют

 

не

 

более

 1 

сек

.

Как

 

показывает

 

исторический

 

опыт

с

 

бы

-

стрым

 

отключением

 

повреждений

 

неплохо

 

справляется

 

и

 

релейная

 

защита

 

старого

 

поколения

выстроенная

 

на

 

электромеха

-

нических

 

реле

Однако

несмотря

 

на

 

то

что

 

электромеханические

 

реле

 

обладают

 

ря

-

дом

 

преимуществ

они

 

не

 

всегда

 

способны

 

выполнить

 

задачи

поставленные

 

перед

 

со

-

временными

 

сетями

В

 

первую

 

очередь

это

 

касается

 

сложных

многокаскадных

 

схем

 

электроснабжения

 

и

 

сетей

где

 

токи

 

ОЗЗ

 

незначительны

 

для

 

адекватного

 

срабаты

-

вания

 

защит

И

 

хотя

 

цифровые

 

реле

 

при

-

меняются

 

в

 

электросетях

 

достаточно

 

давно

 

и

 

успешно

переход

 

в

 

направлении

 

полно

-

стью

 

цифровой

 

подстанции

по

 

мнению

 

Собрать

 

данные

 

о

 

длине

 

присоединенных

 

к

 

ПС

 

КЛ

 

и

 

ВЛ

Посчитать

 

отношение

 

длины

 

присоединенных

 

ВЛ

 

и

 

однофазных

 

КЛ

 

к

 

длине

 

КЛ

Использование

 

катушки

 

Петерсона

 

не

 

оправдано

Использовать

 

стандарт

 

компании

 

по

 

заземлению

 

ПС

Использование

 

катушки

 

Петерсона

 

оправдано

НАЧАЛО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Продолжить

 

более

 

детальное

 

проектирование

Продолжить

 

более

 

детальное

 

проектирование

 

с

 

учетом

 

использования

 

КП

 

в

 

нейтрали

Работы

включают

 

в

 

себя

c

троительство

/

реконструкцию

ПС

присоединение

 

новых

 

ВЛ

или

 

измениение

 

маршрута

 

существующих

?

Отношение

длины

 

присоединенных

ВЛ

 

и

 

однофазных

 

КЛ

к

 

КЛ

 > 1,2

Длина

присоединенных

 

ВЛ

и

 

однофазных

КЛ

 > 33 

км

да

да

да

да

нет

нет

нет

Рис

. 2. 

Критерии

 

выбора

 

метода

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 

СН

 

Великобритании


Page 3
background image

137

британских

 

энергетиков

должен

 

проходить

 

плавно

с

 

использованием

 

хорошо

 

опробован

-

ных

 

и

 

отлаженных

 

технологий

Поэтому

 

перед

 

тем

как

 

перейти

 

на

 

полностью

 

цифровую

 

ПС

появляются

 

гибридные

 

варианты

с

 

дублиро

-

ванием

 

функций

 

по

 

традиционным

 

каналам

.

Одно

 

из

 

таких

 

типовых

 

решений

 

применя

-

ет

 

все

 

та

 

же

 

Лондонская

 

сеть

где

 

проблема

 

надежности

 

цифровой

 

подстанции

 

как

 

одной

 

«

коробочки

 — 

все

 

в

 

одном

» 

дублируется

 

тра

-

диционными

 

методами

то

 

есть

 

контроль

 

вы

-

ключателей

 

осуществляется

 

как

 

по

 

протоко

-

лам

 IEC 61850 (

по

 

шине

 

обмена

 

данных

), 

так

 

и

 

через

 

аналоговые

 

и

 

бинарные

 

сигналы

Британские

 

сети

 

довольно

 

консервативны

 

в

 

выборе

 

решений

Предпочтение

 

отдается

 

прове

-

ренным

 

и

 

хорошо

 

зарекомендовавшим

 

себя

 

решени

-

ям

Именно

 

поэтому

 

сбор

 

информации

 

от

 

цифровых

 

датчиков

ТТ

 

и

 

ТН

 

через

 

единую

 

шину

 

процессов

 

пока

 

не

 

считается

 

достаточно

 

надежным

 

решением

До

 

сих

 

пор

 

технические

 

специалисты

 

предпочитают

 

присоеденять

 

ТТ

 

и

 

ТН

 

непосредственно

 

к

 

соответ

-

ствующему

 

реле

.

Помимо

 

технических

 

вызовов

цифровая

 

ПС

 

ставит

перед

 

сетями

 

ряд

 

дополнительных

 

задач

таких

 

как

:

 

обеспечение

 

последовательного

 

и

 

единого

 

подхо

-

да

 

к

 

внедрению

 

любых

 

цифровых

 

технологий

;

 

необходимость

 

учета

  «

человеческого

 

фактора

» 

при

 

массовом

 

переходе

 

на

 

новые

 

технологии

 

(

требуется

 

большое

 

количество

 

обученного

 

персо

-

нала

который

 

должен

 

быть

 

способен

 

обслуживать

 

и

 

тестировать

 

оборудование

находить

 

поврежде

-

ния

 

и

 

производить

 

ремонт

);

 

преодоление

 

инерции

 

человеческого

 

мышления

 

видели

 

и

 

пробовали

 

мы

 

подобное

толком

 

никог

-

да

 

не

 

работало

» 

и

 

тому

 

подобное

).

Несмотря

 

на

 

то

что

 

цифровая

 

подстанция

 — 

слож

-

ный

 

технологический

 

продукт

это

 

только

 

маленький

 

кирпичик

 

в

 

цифровой

 

распределительной

 

сети

Суще

-

ствует

 

еще

 

элемент

который

 

выполняет

 

роль

 

своео

-

бразного

  «

цементного

 

раствора

», 

связывая

 

все

 

эти

 

элементы

часто

 

разных

 

поколений

 

и

 

типов

 — 

система

 

управления

 

сетью

Современные

 

системы

 

управле

-

ния

 

электрическими

 

сетями

 

постоянно

 

совершенству

-

ются

меняются

адаптируясь

 

к

 

новым

 

требованиям

предъявляемым

 

к

 

сетям

 

и

 

новым

 

технологиям

.

Рис

. 3. 

Интерактивная

 

карта

 

аварийных

 

и

 

плановых

 

отключе

-

ний

 

электроэнергии

 

на

 

базе

 ADSM

Рис

. 4. 

Система

 

управления

 

сетью

 ADSM, 

интерфейс

 

для

 

оперативно

-

ремонтного

 

персонала

Лондонские

 

сети

 

уже

 

более

 

двух

 

десятилетий

 

ис

-

пользуют

 

для

 

централизованного

 

управления

 

сетью

 

продукт

 

от

 GE, 

и

 

очень

 

многие

 

функции

 

этой

 

системы

 

действительно

 

отлично

 

работают

сильно

 

облегчая

 

жизнь

 

британским

 

энергетикам

Из

 

единого

 

диспетчерского

 

центра

 

в

 

городе

 

Ипсву

-

ич

 

лондонцы

 

с

 

помощью

 ADSM 

управляют

 200 000 

км

 

электрических

 

линий

 

и

 

более

 120 000 

подстанций

из

 

которых

 

около

 2000 — 

это

 

питающие

 

ПС

 

напряжени

-

ем

 132 

и

 33 

кВ

.

Одной

 

из

 

основных

 

особенностей

 ADSM-

системы

 

управления

 

сетью

 

является

 

то

что

 

она

 

позволяет

 

на

 

единой

 

платформе

 

объединить

 

различные

 

функции

начиная

 

от

 

управления

 

сетью

планирования

 

и

 

вы

-

полнения

 

работ

сбора

 

информации

 

по

 

состоянию

 

оборудования

 

и

 

вплоть

 

до

 

работы

 

непосредственно

 

с

 

потребителями

Даже

 

находясь

 

в

 

Москве

не

 

говоря

 

уже

 

об

 

оперативном

 

персонале

 

на

 

местах

можно

 

по

-

смотреть

 

состояние

 

Лондонской

 

сети

 

в

 

реальном

 

вре

-

мени

 

с

 

помощью

 

системы

 

удаленного

 

доступа

начать

 

планировать

 

те

 

или

 

иные

 

работы

 

в

 

сети

.

На

 

рисунке

 3 

показано

как

 

информация

 

о

 

всех

 

плановых

 

и

 

аварийных

 

отключениях

 

поступает

 

непо

-

средственно

 

из

 

системы

 

управления

 

сетью

 

прямо

 

на

 

интернет

-

страничку

 

компании

где

 

любой

 

потребитель

 

может

 

узнать

 

о

 

прогрессе

 

в

 

выполнении

 

работ

 

и

 

сро

-

ках

 

восстановления

 

электропитания

.

На

 

рисунке

 4 

представлена

 

информации

 

о

 

состоя

-

нии

 

сети

 

для

 

оперативного

 

и

 

оперативно

-

ремонтного

 

персонала

Для

 

линий

 

электропередачи

 

и

 

трансфор

-

маторов

 

с

 

динамической

 

максимальной

 

нагрузкой

 

также

 

предоставляется

 

прогноз

 

по

 

загрузке

 

на

 

ближайшие

 

часы

.

Подводя

 

итоги

 

представленному

 

краткому

 

обзору

 

применения

 

цифровых

 

технологий

 

в

 

рас

-

пределительных

 

электрических

 

сетях

 

Велико

-

британии

хочется

 

отметить

что

безусловно

за

 

цифровыми

 

сетями

 

будущее

Но

 

переход

 

на

 

цифровые

 

сети

 

это

 — 

не

 

дело

 

нескольких

 

лет

это

 — 

кропотливая

 

каждодневная

 

ра

-

бота

 

по

 

опробованию

 

и

 

внедрению

 

новых

 

тех

-

нологий

Какие

-

то

 

из

 

инновационных

 

решений

 

оправдают

 

себя

другие

 — 

нет

Но

 

как

 

показы

-

вает

 

опыт

 

британских

 

коллег

если

 

подойти

 

ме

-

тодично

 

и

 

планомерно

 

к

 

вопросу

правильно

 

расставить

 

приоритеты

определить

 

критерии

 

выполнения

 

программы

то

 

успех

 

не

 

заставит

 

себя

 

ждать

.  

 5 (50) 2018


Читать онлайн

При общении и обмене информации с российскими коллегами — сотрудниками электросетевых компаний можно заключить, что некоторые подходы, применяемые в электросетевых компаниях Великобритании, могут представлять интерес, в том числе и в практической плоскости, ведь в целом распределительным сетям приходится выполнять схожие задачи по всему миру. Хотелось бы только отметить, не всегда и не все, даже на первый взгляд удачные решения подлежат заимствованию, так как в зависимости от местной специфики эти решения могут как сработать, так и нет.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»