Современные задачи управления качеством электроэнергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современные задачи управления качеством электроэнергии

Карташёв И.И., к.т.н.

Московский энергетический институт (ТУ)

Введение

Качество электроэнергии является составляющей электромагнитной совместимости (ЭМС), характеризующей электромагнитную среду. Под ЭМС понимают способность электротехнических средств нормально функционировать в данной электромагнитной среде (обстановке), не внося недопустимых электромагнитных помех (ЭМП) в эту среду и не испытывая таковых с ее стороны.

Нормы ПКЭ установлены ГОСТ 13109-97 "Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения". Настоящий стандарт устанавливает нормы качества электрической энергии, которые являются уровнями электромагнитной совместимости. При соблюдении указанных норм гарантируется нормальное функционирование всех технических средств.

На основании этого можно сказать, что соответствие ПКЭ требованиям ГОСТ и является гарантией обеспечения ЭМС в точке общего присоединения в установившемся режиме.

Основной принцип обеспечения ЭМС в точке присоединения заключается в том, чтобы обеспечить как помехоустойчивость электроприемника (потребителя), так и ограничить уровень вносимых им электромагнитных помех.

Создание системы управления качеством электроэнергии (КЭ) предусматривает выполнение ряда общеизвестных требований, обеспечивающих управляемость объектом, включая и человеческий фактор. К ним относятся:

* формирование структуры управления КЭ;

* правовое регулирование отношений в части обеспечения КЭ;

* разработка технических мероприятий на этапе проектирования и ввода в эксплуатацию нового присоединения;

* разработка методических требований;

* организационные задачи;

* контроль качества электроэнергии;

* договоры.

1. Формирование структуры управления КЭ

Управление качеством электроэнергии -- это система методических, технических и организационных мероприятий, направленных на обеспечение электромагнитной совместимости в электрических сетях.

Управление качеством позволяет: предупреждать нарушения вместо их обнаружения; управлять процессами вместо их прерывания; анализировать систематические и случайные действующие факторы; прогнозировать локальное и глобальное воздействие на процессы; обеспечить стабильность производства на основе управления; совершенствовать технологию и ее компьютеризацию.

В организации и проведении указанных мероприятий должны принимать участие все основные службы предприятия, имея ввиду: маркетинг; проектирование и разработку оборудования и производственных процессов; материально-техническое снабжение; производство, передачу и распределение электроэнергии; контроль, учет и проведение испытаний; монтаж и эксплуатацию; техпомощь, обслуживание и ремонт.

2. Правовое регулирование отношений в части обеспечения КЭ

Управление качеством -- это достижение таких характеристик продукта (с помощью различных методов и средств), при которых обеспечивается удовлетворение требований потребителя при соответствующей оплате услуг изготовителя. Чтобы достичь этого, необходима единая нормативно-правовая база.

В первую очередь необходимо выделить Гражданский кодекс Российской Федерации, ст. 542 в части второй которого говорится о том, что качество электроэнергии, подаваемой энергоснабжающей организацией, должно соответствовать требованиям, установленным государственными стандартами и иными обязательными правилами или предусмотренным договором энергоснабжения, а ст. 543 -- о том, что абонент обязан обеспечивать надлежащее техническое состояние эксплуатируемых электрических сетей, приборов и оборудования.

Требования Гражданского кодекса нашли отражение и в Федеральном законе РФ "Об электроэнергетике". В частности, статья 3 этого закона дает следующее определение двустороннего договора купли-продажи электрической энергии: "Договор -- это соглашение, в соответствии с которым поставщик обязуется поставить покупателю электрическую энергию в определенном количестве и определенного соответствующими техническими регламентами и иными обязательными требованиями качества…" Кроме этого, статья 6 гласит, что "общими принципами организации экономических отношений и основами государственной политики в сфере электроэнергетики являются: обеспечение бесперебойного и надежного функционирования электроэнергетики в целях удовлетворения спроса на электрическую энергию потребителей, обеспечивающих надлежащее исполнение своих обязательств перед субъектами электроэнергетики".

До принятия иных технических регламентов качество электрической энергии в электрических сетях общего назначения нормируется Государственным стандартом - ГОСТ 13109-97.

Таким образом, за качество электрической энергии отвечают как поставщики электрической энергии, так и потребители, при этом взаимоотношения должны строиться на договорных отношениях, в том числе и в части разграничения ответственности за качество электроэнергии.

Эти принципиальные положения изложены как конкретные требования в "Правилах функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики", утвержденных Постановлением Правительства РФ от 31 августа 2006 г. № 530. В частности, в разделе VIII "Обеспечение надежности снабжения потребителей электрической энергией и ее качества" п. 112 устанавливает ответственность всех субъектов электроэнергетики на оптовом и розничном рынках за исполнение или ненадлежащее исполнение обязательств по соответствующим договорам, "в том числе за надежность снабжения ЭЭ и ее качество в соответствии с техническими регламентами и иными обязательными требованиями".

Следует отметить, что именно такой подход используется во всем мире. Так, по материалам опубликованным рабочей группой CIGRE С4.07 в итоговом тематическом сборнике за 2004 г. "Качество электрической энергии", мировой опыт подтверждает, что требования к качеству электрической энергии, как правило, должны устанавливаться в договорах энергоснабжения, а контроль за выполнением этих требований должен быть возложен на администратора торговой сети. Такой подход позволяет, с одной стороны, обеспечить электромагнитную совместимость оборудования потребителя и питающей сети, а с другой -- обеспечить минимальную стоимость электроэнергии.

Согласно "Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей", п 1.3.2. потребителю до начала монтажа или реконструкции электроустановок необходимо: получить технические условия в энергоснабжающей организации; выполнить проектную документацию; согласовать проектную документацию с энергоснабжающей организацией, выдавшей технические условия, и органом государственного энергетического надзора.

Именно на этапе выдачи технических условий и согласования проектной документации энергоснабжающая организация должна предъявлять требования в части влияния электроустановок потребителей на качество электроэнергии в точке присоединения.

Действующие ранее Правила присоединения потребителя к сети общего назначения по условиям влияния на качество электроэнергии в настоящее время можно рассматривать как методические рекомендации по согласованию в договоре требований к качеству электроэнергии на границе между поставщиком и покупателем. Правила устанавливают методы расчета допустимого влияния потребителей на качество электроэнергии.

Эти величины должны указываться в технических условиях на присоединение новых потребителей. В условиях эксплуатации они должны включаться в договор как условия, ограничивающие ответственность поставщиков электрической энергии перед покупателями, вносящими недопустимые искажения в сеть общего назначения.

В этой связи необходимо разработать в виде приложения к договору (техническим условиям) права и обязанности сторон по обеспечению качества электроэнергии.

3. Технические мероприятия на этапе проектирования и ввода в эксплуатацию нового присоединения

Основная цель таких мероприятий -- обеспечить электромагнитную совместимость технических средств. Для этого необходимо выбрать схему и мощность электроприемника (потребителя) по условиям нормальных режимов ЭЭС, для чего необходимо:

* провести анализ электромагнитной обстановки по кондуктивным помехам в точке присоединения электроприемника (потребителя), проведя контрольные измерения и необходимые расчеты для определения фактического влияния уже существующих источников помех;

* выработать рекомендации по ограничению уровня помех, вносимых в точку общего присоединения;

* оценить допустимое влияние вносимых помех;

* разработать мероприятия по ограничению помех, вносимых электроприемником (потребителем) и оценить их технико-экономическую эффективность;

* реализовать разработанные мероприятия и провести контрольные измерения.

Методические задачи

В части управления качеством электроэнергии необходимо разработать специальный технический регламент -- "Методы измерения и мониторинг качества электроэнергии".

Неотложными задачами методического обеспечения является разработка:

* методики расчета допустимого влияния потребителя на качество электроэнергии в точке общего присоединения;

* методики оценки фактического влияния электроустановок потребителей на качество электроэнергии в точке общего присоединения;

* методики выбора мероприятий по ограничению влияния электроустановок потребителей на качество электроэнергии в точке общего присоединения;

* методики организации мониторинга качества электроэнергии в электрических сетях и выбор мест установки средств измерения ПКЭ;

* методики контроля отклонений напряжения.

Организационные задачи

На сегодняшний день отечественная электроэнергетика находится на начальной стадии организационного процесса в части управления качеством электроэнергии. Еще остаются актуальными задачи создания испытательных и измерительных лабораторий, подготовки специалистов в структуре управления энергетическим хозяйством, формирования взаимоотношений на оптовом рынке электроэнергии и мощности. Поэтому определенный интерес представляет зарубежный опыт.

Исторически так сложилось, что в различных странах электрические системы шли различным путем обеспечения национальных/региональных стандартов, что объясняется различиями в экономических и климатических условий.

Рабочая группа CIGRE/CIRED, сформированная в 2000 г., опубликовала итоги своей четырехлетней работы. Сделанные группой выводы относительно качества электроэнергии в сетях среднего и высокого напряжения позволили:

* оценить наиболее значимые ПКЭ, к которым отнесены гармонические искажения, несимметрия, колебания (фликер) и провалы напряжения;

* определить влияние этих ПКЭ на функционирование электроприемников и потребителей;

* определить технические и организационные факторы, влияющие на поддержание качества электроэнергии;

* определить функциональную роль органов управления энергетическими компаниями в решении этой задачи.

В частности, показана роль договорных отношений между потребителем и администратором торговой сети (Энергосбытом). Отмечено, что оптимизация качества электроэнергии в электрических сетях является одной из главных задач системного оператора. Основной задачей администратора торговой сети является обеспечение регулирования цены в зависимости от качества электроэнергии, при этом потребитель считает, что качество электроэнергии является важной характеристикой продукта и при этом желает максимально низкой цены.

В результате развития электроэнергетического рынка, системные операторы все более и более поощряют развитие взаимоотношений между участниками рынка, а именно между потребителями и администратором торговой сети, особенно в части, касающейся выполнения правил электроэнергетических систем. На сегодняшний день в зарубежной практике требования к качеству электроэнергии устанавливаются либо в договорах энергоснабжения, либо в виде характеристик, заданных администратором торговой сети.

Кроме того, в некоторых странах администратор торговой сети может наложить штраф в случае ухудшения качества электроэнергии. В связи с этим на сегодняшний день одной из главных задач является достижение договоренности заинтересованных сторон о методах сбора и представления данных о качестве электроэнергии.

Учитывая преимущества взаимодействия между участниками рынка, рабочая группа предлагает считаться и с техническими, и организационными особенностями различных электроэнергетических систем, допуская и различные требования по качеству электроэнергии.

4. Контроль качества электрической энергии в электрических сетях

Периодический контроль КЭ, проводимый российскими специалистами в течение последних 10 лет в сетях 0,4, 6-10, 110-500 кВ, показал высокий уровень показателей КЭ, которые характеризуют несинусоидальность и несимметрию напряжения. В большинстве случаев уровень гармонических составляющих напряжения превышает предельно допустимый. Предварительная оценка показывает, что, как правило, источники искажения находятся у потребителей. В связи с этим, в ближайшее время целесообразно проведение полномасштабного мониторинга качества электроэнергии и составление топологических карт, на которых будут определены участки сетей с показателями, не соответствующими требованиям ГОСТ 13109-97. Следует обратить внимание на то, что мониторинг включает и проведение необходимых расчетов в пределах того или иного субъекта электроэнергетики. Расчеты должны позволить определить наиболее критические точки ЭЭС, где необходимо установить средства измерения, число которых должно быть минимальным для решения поставленной задачи.

Мониторинг позволит обеспечить взаимную ответственность всех субъектов рыночной экономики. Зная, что за КЭ ведется постоянный контроль, у субъектов отпадет желание сделать что-либо противоправное, ухудшающее КЭ.

Мониторинг -- это новый подход к управлению качеством ЭЭ. Каждый работник будет ощущать себя вовлеченным в процесс производства, передачи, распределения и потребления ЭЭ, который является непрерывным. Мониторинг позволяет вовлечь всех в единый процесс, что повысит качество не только ЭЭ, но других видов продукции.

Сущность всякого контроля можно свести к получению информации о фактическом состоянии некоторого объекта, его признаках и показателях (первичная информация -- это измерения ПКЭ); сопоставлению первичной информации с ранее установленными требованиями и нормами, т.е. определение соответствия или несоответствия фактических данных ожидаемым (вторичная информация). Ожидаемые данные можно получить расчетным путем. Однако мониторинг позволяет определить их, исходя из предыдущих измерений на основании статистических данных, что более полно отразит характер физического процесса и отрицательное влияние ухудшения качества электроэнергии на электроприемники и потребителя в целом.

В поддержке такого подхода необходимо обратить внимание на международный опыт. Так, в европейских странах, для контроля КЭ используются интеллектуальные системы, позволяющие регистрировать показатели и вести их статистическую обработку. На основе результатов работы таких систем обеспечивается:

* управление режимами работы электрических сетей с учетом обеспечения КЭ, осуществляемое "системным оператором".

* регулирование договорных отношений между поставщиками и потребителями электрической энергии, осуществляемое совместно сетевыми и энергосбытовыми компаниями;

* сбор статистической информации, необходимой вновь присоединяемым потребителям.

Трудности в организации мониторинга не в отсутствии приборов контроля КЭ (отечественные разработчики в состоянии покрыть потребность в средствах измерения), а в необходимости разработки самой системы мониторинга (точки контроля, длительность измерения, каналы передачи, наполнения и обработки информации).

электрический энергия качество договорной

5. Договоры

Договоры должны содержать требования к качеству электроэнергии, установленные действующими законами и нормативными документами.

Современные формулировки в части КЭ носят декларативный характер и по своему содержанию схожи с протоколом о намерениях.

Такие формулировки обязывают поставщиков электрической энергии обеспечивать КЭ в одностороннем порядке, что не только несправедливо по отношению к ним, но и в принципе не способствует обеспечению КЭ на практике.

В существующей системе договорных отношений в части КЭ предусмотрено специальное приложение, в котором должны указываться:

* виды ПКЭ, подлежащие контролю с обеих сторон;

* допустимое влияние сторон на уровень КЭ в точке общего присоединения;

* периодичность и длительность контроля, а также точка контроля;

* режимы схемы электроснабжения, при которых должен производиться контроль КЭ (если мониторинг не предусмотрен);

* санкции по отношению к виновнику ухудшения КЭ.

Размещено на Allbest.ru