На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Технологии

01.10.2014 Информационное и техническое обеспечение интеллектуальных воздушных распределительных электросетей

 

Информационное и техническое обеспечение интеллектуальных воздушных распределительных электросетей

 

Интеллектуальная электрическая сеть (Smart Grid) – это глобальная технология развития электроэнергетической системы. Основными предпосылками развития технологии Smart Grid являются повышение надежности и качества электроснабжения потребителей, а также развитие информационных технологий.

Основные цели внедрения «интеллекта» в электрическую сеть – наблюдаемость, контролируемость и автоматизация управления электроэнергетической системы.

По уровню развития Smart Grid в 2014 г. находится на этапе перехода от разработки общей концепции и проектирования до создания международных стандартов. С каждым годом увеличивается количество пилотных проектов внедрения технологии Smart Grid в электроснабжении как бытовых, так и промышленных потребителей.

 

Intelligent electric grid (or Smart Grid) is a global technology of development of the electric power system. The main prerequisites of development of Smart Grid technology are increase of reliability and quality of power supply of consumers, and also development of information technologies.

The level of development of the Smart Grid in 2014 is in transition from development of general concept and design to creation of international standards.

Every year the number of pilot projects of introduction of the Smart Grid technology in power supply both household, and industrial consumers increases.

 

Интеллектуальная распределительная электрическая сеть – комплексная электроэнергетическая система, которая обеспечивает распределение электрической энергии между пунктами потребления и системный контроль параметров электрической сети.

 

 

Распределительная электрическая сеть Smart Grid (рис. 1) включает в себя:

• линии электропередачи разных классов номинального напряжения;

• пункты секционирования (Sectiona-

lizers);

• коммутационные аппараты (Swit-

ches);

• информационно-измерительную систему мониторинга, диагностики и управления электрической сетью (Operations);

• распределенные источники электрической энергии (Distributed Generation);

• распределенные накопители электрической энергии (Distributed Storage);

• конечных потребителей электрической энергии (Customers).

 

Технология Smart Grid была впервые оформлена в 2007 г. в законодательном акте об энергетической независимости и безопасности США. Принцип технологии заключался в модернизации электроэнергетической системы с целью повышения надежности, контроля и оптимизации энергопотребления всех элементов и участников сети.

 

Отличительной особенностью сети Smart Grid является усиление интеграции всех субъектов электроэнергетики и потребителей на базе двустороннего коммуникационного обмена.

В части исполнения линий электропередачи сеть Smart Grid подразумевает сложную разветвленную сеть. Принцип традиционного радиального построения распределительной электрической сети заменяется сложной неструктурированной сетью с наличием пунктов секционирования, малых генераций, накопителей энергии.

Пункты секционирования (Sectiona-

lizers), помимо автоматического секционирования линий электропередачи, обеспечивают реализацию функций релейной защиты и автоматики, учета электроэнергии, телемеханики и др. Сеть Smart Grid предполагает децентрализованное управление аварийными режимами посредством пунктов секционирования [1].

Коммутационные аппараты в сети Smart Grid имеют свои особенности. Прежде всего, необходимо отметить интеграцию функций других устройств в интеллектуальных коммутационных аппаратах.

Реклоузеры (Reclosers), интеллектуальные разъединители и выключатели нагрузки (Switches) в Smart Grid выполняют традиционные функции, а также содержат:

• первичные преобразователи тока и напряжения;

• автономную систему оперативного питания;

• микропроцессорную систему релейной защиты и автоматики;

• комплекс программного обеспечения;

• систему портов для подключения устройств телемеханики.

Информационно-измерительная система мониторинга, диагностики и управления электрической сетью Smart Grid (Operations) строится на основе информации, поступающей от самой сети. Это позволяет системе управления автоматически изменять конфигурацию сети для наиболее оптимального и надежного электроснабжения потребителей.

Информация поступает от интеллектуальных электронных устройств (intelligent electronic device – IED), которые включают в себя первичные преобразователи и устройства обработки и передачи данных. Современные IED позволяют получать формы кривых тока и напряжения, их симметричные составляющие, мощность, частоту, а также накапливать измеренную информацию, реализовывать запрограммированный алгоритм действий и передавать данные на пункты и в центры сбора и обработки данных.

В настоящее время для сети Smart Grid производители предлагают новые интеллектуальные датчики (Smart Sensors), которые могут работать автономно с собственным коммуникационным интерфейсом или в комбинации с IED [2]. Smart Sensors – это новые первичные преобразователи тока и напряжения, принципы работы которых до настоящего времени не получили широкого распространения: оптические трансформаторы тока на эффекте Фарадея, преобразователи на основе пояса Роговского, на основе гальваномагнитных эффектов (датчики Холла, магниторезисторы, магнитодиоды и магнитотранзисторы) [3].

Для обеспечения информационного обмена данными в Smart Grid предусмотрено использование цифровых коммуникационных сетей и интерфейсов обмена данными.

Связь может осуществляться по различным каналам: по высоковольтным проводам линий электропередачи (PLC-связь – от англ. Power Line Com-

munication), низковольтным проводам, оптическим кабелям и т. д. В последнее время все шире начинают применяться сетевые технологии Ethernet/Internet, а также технологии беспроводной связи (сотовая связь, Wi-Fi и др.). С экономической точки зрения наиболее целесообразным является использование беспроводной связи, конкурировать по стоимости с которой может лишь PLC-связь [4].

Для обмена информацией устройств подстанций сети Smart Grid разработан стандарт МЭК 61850 [5]. В соответствии с ним передача информации осуществляется посредством GOOSE-сообщений (GOOSE – метод обмена информацией между одноуровневыми устройствами), которые используются для передачи дискретных сигналов по сети подстанции, в том числе сигналов отключения.

Для обеспечения правильной и надежной работы сети предъявляются следующие требования к передаче информации:

• высокоскоростной обмен данными микропроцессорных электронных устройств между собой;

• надежность канала передачи;

• гарантированное время доставки;

• функциональная совместимость оборудования различных производителей;

• средства поддержки передачи файлов;

• поддержка функций безопасности [5].

Требования по синхронизации поступающих данных во времени реализуются двумя методами: с помощью GPS-сигналов или компьютерной сети [6].

Пример синхронизации интеллектуальных электронных устройств IEDs посредством GPS-сигналов на подстанции представлен на рис. 2. Синхронизированный во времени сигнал распределяется между различными IEDs-устройствами: DPRs (цифровая релейная защита – от англ. Digital Protection Relay) (SEL 421 и GE D60), DFR (цифровой осциллограф – от англ. Digital Fault Recorders) (TR-2000), цифровыми мониторами выключателей (CBM01 и CBM02).

 

 

Современные системы учета электроэнергии наиболее приближены к требованиям сети Smart Grid: многотарифные микропроцессорные счетчики электроэнергии не только выполняют измерения, но и способны выполнять необходимые расчеты, связываться с другими аналогичными счетчиками, передавать информацию по каналам связи.

Распределенные источники (Distri-

buted Generation) и накопители (Distri-

buted Storage) электрической энергии являются обязательным атрибутом сети Smart Grid. Особенности данных элементов сети – их небольшая мощность и нестабильность работы. Для синхронизации с сетью рассматриваемых элементов требуются интеллектуальные управляющие устройства [7].

Конечные потребители электрической энергии (Customers) в сети Smart Grid оснащаются упрощенными многотарифными микропроцессорными счетчиками электроэнергии.

Среди примеров реализации технологии Smart Grid можно выделить:

• проект «FENIX» (Flexible Electricity Networks to Integrate the expected Energy Evolution), который предусматривает построение гибкой электрической сети с внедрением концепции виртуальных электростанций, включением в общую систему распределенных генераций, разработкой новых программно-аппаратных платформ. Внедрение проекта предусмотрено на полигонах в Испании и Великобритании;

• проект Microgrids – построение отдельных энергосетевых структур, обладающих собственными генерирующими источниками и способных взаимодействовать с центральной сетью для решения задач покрытия максимума пиковых нагрузок. Проекты успешно реализуются в Европе, США, Канаде, Японии;

• пилотный проект в Германии (Баден-Вюртемберг) по внедрению энергетической сети с распределенной генерацией электроэнергии (проект реализуется энергетическим концерном EnBW).

 

ВЫВОДЫ

 

Smart Grid – это интеграция технологий электроэнергетики, электроники, телекоммуникаций, сенсоров, программного обеспечения и математики.

Реализация перехода к сети Smart Grid требует значительных инвестиций, поэтому на первоначальном этапе необходимо провести технико-экономическое обоснование внедрения технологии.

Развитие интеллектуальной распределительной электрической сети в Республике Беларусь имеет свои отличия от развития аналогичной сети за рубежом. В отличие от интеллектуальной сети за рубежом, где Smart Grid – это двухсторонний обмен цифровыми данными между всеми участниками электрической сети, в Республике Беларусь развитие Smart Grid предусматривает прежде всего комплексную модернизацию существующей сети.

 

Евгений КАЛЕНТИОНОК,
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрические системы» энергетического факультета БНТУ,
Юрий МАЗУРЕК, аспирант БНТУ, инженер ОАО «Минский электротехнический завод им. В. И. Козлова»

 

(Статья поступила в редакцию 03.10.2014 г.)

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Воротницкий В., Бузин С. Реклоузер – новый уровень автоматизации и управления ВЛ 6 (10) кВ // Новости электротехники. – 2005. – № 33.

2. Zavoda Fr. Sensors and IEDs Required by Smart Distribution Applications // ENERGY 2011: The First International Conference on Smart Grids, Green Communications and IT Energy-aware Technologies. – 2011. – May 22–27. – Venice, Italy.

3. Лифшиц А. М. Роль PLC в Smart Grid или проблемы информационного обеспечения распределительных сетей среднего напряжения // Автоматизация и IT в энергетике. – 2013. – № 6.

4. Лебедев В. Д., Филатова Г. А., Нестерихин А. Е. Измерительные преобразователи тока для цифровых устройств релейной защиты и автоматики / Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем. – Екатеринбург, 3–7 июня 2013 г.

5. IEC Central Office [Electronic resource]. – 2014. – Mode of access: http://www.iec.ch/. – Date of access: 20.09.2014.

6. Kezunovic Ml. Smart Fault Location for Smart Grids // IEEE Transactions on Smart Grid. – 2011. – № 2.

7. Гуревич В. И. Интеллектуальные сети: новые перспективы или новые проблемы? // Электротехнический рынок. – 2010. – № 6.

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком