Умная сеть энергоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Умная сеть энергоснабжения

Шмыков Алексей

АННОТАЦИЯ

В данной статье автором рассматривается умная сеть электроснабжения и даны определения её элементам: AMI (автоматическая измерительная инфраструктура), AFS (автоматическое переключение фидеров), FLISR (определение места повреждения, его изоляции и восстановления работы), а принцип их действия наглядно представлен в статье. Автор описывает важность бесперебойной работы системы и её готовности к чрезвычайным ситуациям. Представлены возможности, преимущества и сделаны выводы применения умной сети в сейсмически активных районах России, на железнодорожных линиях и в энергоучёте.

Ключевые слова: Интеллектуальная сеть, электроснабжение, мониторинг, интеллектуальный счётчик, фидер, вакуумный реклоузер, энергоучёт умная сеть электроснабжение

In this article, the author considers the smart grid and defines its elements: AMI (automatic measuring infrastructure), AFS (automatic feeder switching), FLISR (determining the location of damage, its isolation and restoration of work), and the principle of their operation is clearly presented in the article. The author describes the importance of the smooth operation of the system and its emergency preparedness. The possibilities, advantages and conclusions of the application of the smart network in seismically active regions of Russia, on railway lines and in energy accounting are presented.

Keywords: Smart grid, power supply, monitoring, smart meter, feeder, vacuum recloser, energy metering

Электроснабжение - важная часть экономики любой страны и её модернизация неизбежна. Умная сеть электроснабжения (Smart grid) -- это модернизация системы электроснабжения. Она возникла в результате попыток использования электронного контроля, измерения и мониторинга, и отличается от традиционной тем, что она позволяет двустороннюю передачу данных о электричестве, а не односторонний поток. Интеллектуальные сети позволяют собирать данные в режиме реального времени в отношении электроснабжения и спроса в процессе передачи и распределения, что делает мониторинг, производство, потребление прозрачным. Сегодня проблема нарушения электроснабжения актуальна как никогда, поскольку отключение может иметь эффект домино -- ряд сбоев, которые могут повлиять на банковскую деятельность, связь, движение и безопасность. Это особая угроза в зимнее время года, когда домовладельцев можно оставить без тепла, а сбои в работе регулирования движения могут подвергнуть жизни людей опасности. Если внедрить двухстороннюю интерактивную ёмкость, то сеть сможет автоматически перенаправлять электрическую энергию, когда оборудование выходит из строя или происходят сбои, что добавит устойчивости к системе электроснабжения и сделает её более подготовленной к чрезвычайным ситуациям: сильные штормы, землетрясения, террористические атаки. Когда происходит перебой в электропитании, технология умной сети обнаруживает и изолирует отключения, прежде чем они станут крупномасштабными. Этому способствуют такие системы как:

1) AMI (автоматическая измерительная инфраструктура) -- система автоматической двусторонней связи между интеллектуальным счетчиком коммунальных услуг с IP-адресом и коммунальной компанией. AMI также играет важную роль в восстановлении обслуживания после сбоев [1]. Коммунальные компании подают сигнал на интеллектуальные счетчики, чтобы скоординировать отправку ремонтных бригад на места наиболее опасных отключений. Большинство интеллектуальных счётчиков подают первый сигнал при отключении питания и второй, когда питание было восстановлено.

2) AFS (автоматическое переключение фидеров). Умные переключатели работают вместе с выключателями фидера, чтобы определить место аварии в системе и отключить повреждённый участок, а затем выполнить мгновенную коммутацию [1]. При отсутствии системы AFS может произойти блокировка выключателя фидера, и тогда рабочей бригаде придётся искать повреждённый участок, переключать обесточенных потребителей, устранять аварию и восстанавливать нормальное электроснабжение пострадавших потребителей.

3) FLISR (определение места повреждения, его изоляции и восстановления работы) [1]. Работа системы определения места повреждения, его изоляции и восстановления работы происходит в четыре этапа, каждый из которых можно рассмотреть на рисунках 1, 2, 3.

Рисунок 1. Авария на линии

Система FLISR обнаруживает неисправность, обычно используя линейные датчики, которые контролируют поток электричества и измеряет величины токов повреждения, и сообщает о состоянии другим устройствам умной сети и сетевым компаниям.

Рисунок 2. Обнаружение места аварии и его изоляция

Как только было обнаружено место аварии, FLISR открывает переключатели: один из которых находится ближе всего к источнику питания (АПВ подстанции), а другой находится ближе всего к месту аварии с другой стороны линии. Теперь неисправность успешно изолирована от остальной части фидера.

Рисунок 3. Восстановление питания

Как только аварийный участок полностью изолирован, FLISR замыкает секционные переключатели соседних источников питания. Это повторно активирует неповреждённую часть фидера и восстанавливает электроснабжение потребителей, обслуживаемых этим фидерными линиями с другой подстанции.

Применение интеллектуальной сети может найти себя:

1) В районах Северного Кавказа и Камчатки, где возможны землятрясения 7 баллов и более, которые могут повредить систему электроснабжения таких крупных городов как Владикавказ, Иркутск, Улан-Удэ, Петропавловск-Камчатский. Практически 80% всех распределительных сетей в России построены по радиальному принципу. При возникновении повреждения на любом участке линии происходит включение защитного аппарата (выключателя фидера) и все потребители примерно на 6 часов теряют питание. С установкой вакуумных реклоузеров и смарт ретрофитов (элементы системы AFS и FLISR) и заменой старых диспетчерских на электронные повысится устойчивость системы энергоснабжения в целом, так как AFS будет подключать обесточенные объекты к другим источникам, а электронные диспетчерские позволят в разы сократить время устранения аварии, так как бригада будет знать точное её место. В качестве успешного внедрения интеллектуальной сети можно рассмотреть Калининградскую область. АО «ЯнтарьЭнерго» внедрили систему Smart Grid в Мамоновском и Багратионовском районах, где находятся более 50 тысяч потребителей. Данные районы находятся в прибрежных зонах и из-за ураганов, которые возникают из-за западных ветров, страдают потребители. В рамках данного проекта установили вакуумные реклоузеры PBA/TEL, и время на восстановление питания в сетях 6-15 кВ сократилось более чем в 5 раз [2].

2) На железнодорожных линиях переменного тока, где на протяжении нескольких лет система тягового электроснабжения ограничивает пропускную способность железнодорожного направления и как следствие - падение мощности электровозов из-за низкого значения , что приводит к загрузке линии реактивной мощности.

Из формулы следует, что при уменьшении увеличиваются потери активной мощности. Увеличить можно с применением статического генератора реактивной мощности RU-DRIVE SVG. Быстродействующая система интеллектуального управления в режиме реального времени анализирует значение напряжения на шине после секционирования и, корректируя рабочие параметры устройства, осуществляет плавное регулирование напряжения и генерируемой реактивной мощности в тяговой сети. Кроме того, статический генератор реактивной мощности способствует фильтрации гармонических составляющих тягового тока, улучшая показатели электромагнитной совместимости и качества электрической энергии. В результате источник реактивной мощности приближается к потребителю и увеличивается напряжение на токоприёмниках, а следовательно снижаются потери электрической энергии. Контроллер системы автоматического управления интегрирован в систему, а информация о состоянии и режиме работы устройства отображается на автоматизированном рабочем месте диспетчера. В 2016 году на посту секционирования железнодорожной станции Заринская в Алтайском крае было введено такое устройство (RU-DRIVE SVG), что привело к увеличению пропускной способности железнодорожной станции [3].

3) В энергоучете. Для внедрения умных счётчиков был принят Федеральный закон [4], призванный наладить достоверный учёт потребляемых энергоресурсов, сделать систему начисления платежей прозрачной, свести к минимуму риск безучётного потребления. Александр Сидякин, первый запред комитета Госдумы по жилищной политике и ЖКХ: «Многие жильцы подкручивают счетчики, заставляя платить других жителей дома за себя. С «умными» приборами своровать невозможно. Любое вмешательство будет зафиксировано.» [5]. Использование интеллектуальных приборов учёта позволяет повысить платёжную дисциплину, а именно отключение от электроснабжения недобросовестных потребителей, передавать ему информацию о тарифах и стоимости потребления. Счётчики имеют защиту от хищения электроэнергии, а вскрытие кожуха или воздействие электромагнитный полей фиксируется в журнале автоматически.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Инвестиции в Умную сеть, улучшение надёжности сети, упругость и реакции на чрезвычайные ситуации [Электронный ресурс]. -- URL: https://www.energy.gov (Дата обращения 20.11.2018) (на английском языке)

2. Пилотный проект smart grid АО «ЯНТАРЬЭНЕРГО» на ПМЭФ-2016 [Электронный ресурс]. -- URL: https://www.tavrida.com (Дата обращения 25.11.2018)

3. Устройство поперечной компенсации реактивной мощности на посту секционирования станции Заринская [Электронный ресурс]. -- URL: http://www.rzd-expo.ru (Дата обращения 29.11.2018)

4. О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учета электрической энергии (мощности) в Российской Федерации: Федеральный закон от 27.12.2018г. № 522-ФЗ [Электронный ресурс]. -- URL: http://pravo.gov.ru (Дата обращения 30.12.2018)

5. Обязательная установка «умных» счетчиков c 2019 года: последние новости [Электронный ресурс]. -- URL: https://uchet-jkh.ru (Дата обращения 2.12.2018)

Размещено на Allbest.ru