Разработка системы противоаварийного управления в распределительных сетях

    Сегодня, улучшение технических и экономических показателей работы электросетевого хозяйства все больше обеспечивается внедрением новых информационных технологий и электронных устройств. Использование этих технологий и устройств в распределительных сетях позволит улучшить, в первую очередь, такие важные показатели как качество электроснабжения и его надёжность. Недостаточная оснащённость современных сетей электроснабжения устройствами коммутации, системами сбора и передачи информации, датчиками тока и напряжения, ограничивает разработку и внедрение интеллектуальных устройств в такие сети для повышения эффективности их работы. Поэтому вектором создания проекта является техническое перевооружение и создание такой системы управления, которая смогла бы обеспечить повышение управляемости, автоматизации и оптимизации работы распределительных сетей.

     Проект направлен на создание системы противоаварийного управления распределительной сетью, позволяющей локализовывать аварийные участки сети и восстанавливать электроснабжение потребителей, потерявших питание с помощью автоматического ввода резерва.

          Этапы создания системы:

  • создание модели распределительной сети в программно-аппаратном комплексе (ПАК) моделирования энергосистем в режиме реального времени - RTDS(OPAL-RT), позволяющем работать с аналоговым и цифровым оборудованием;
  • интеграция в ПАК микропроцессорных устройств релейной защиты со свободно-программируемой логикой для реализации на них алгоритма противоаварийного управления;
  • объединение микропроцессорных устройств релейной защиты системой передачи данных на основе GSMприемо-передатчиков;
  • разработка принципов действия системы противоаварийного управления;
  • программирование терминалов релейной защиты в соответствии с созданными принципами действия;
  • тестирование системы на RTDSмодели;
  • формирование спецификаций системы и рекомендаций по ее внедрению в реальную сеть.

           Алгоритм противоаварийного управления будет основываться на выводе из работы повреждённого участка линии с помощью силовых выключателей с переводом потребителей на другие центры питания в автоматическом режиме. Алгоритм должен учитывать два режима работы сети:

  • Кольцевой. В нормальном режиме будет контролироваться величина уравнительного тока в сети для обеспечения безопасности работы распределительной сети. Такой режим работы сети обеспечивает большую базовую надёжность электроснабжения потребителей. При аварии необходимо локализовать аварийный участок и обеспечить допустимый ток от центров питания.
  • Разомкнутый. В этом режиме при возникновении аварии необходимо изолировать аварийный участок и обеспечить автоматический ввод резерва.

           Для создания системы предполагается применять цифровые устройства релейного защиты какого-либо производителя (предпочтительно отечественного). Однако спецификации предполагается формировать в максимально общем виде, чтобы систему можно было реализовывать на любых устройствах со свободно программируемой логикой.

         При этом система будет выполнена "в железе" и готова к апробации на реальной сети во всех возможных режимах её работы.

     Результатом проекта станет система противоаварийного управления в распределительной сети совместно с комплексом технических требований к реализации её внедрения в реальную сеть.

       Что сделано? На кафедре Автоматизированных Электрических Систем Уральского энергетического института Уральского федерального университета работает лаборатория "Цифровая энергосистема", оборудование которой включает ПАК RTDS- OPAL-RT, универсальные контроллеры Aris и автоматизированные рабочие места. Для RTDSкомплекса разработано несколько моделей энергосистем для тестирования цифровых устройств релейной защиты.

          Что нужно сделать? Приобрести терминалы релейной защиты со свободно программируемой логикой и модули GSMсвязи к ним. Разработать принципы функционирования системы противоаварийного управления. Запрограммировать терминалы и модули в соответствии с разработанными принципами. Протестировать систему на RTDSмодели.

          Планы на будущее (следующие Энергопрорывы). Введение в распределительную сеть источников малой генерации усложнит алгоритм противоаварийного управления и добавит необходимость установки автоматики улавливания синхронизма и согласования ее с генераторами. Помимо этого, малая генерация вызовет проблемы связанные устойчивостью, а также проблемы работы генераторов на выделенную нагрузку. Как следствие, необходимо совершенствование алгоритмов противоаварийного управления. Также возможно расширение предлагаемого проекта с целью создания системы управления режимами работы распределительных сетей для улучшения качества электроснабжения и минимизации потерь в сети.

Рейтинг проекта +21

Команда

+ Вступить в команду
Показать еще

Обсуждения

Комментарии

Андрей Протас

Коллеги, а как вы оцениваете риски, связанные с использованием в вашей системе каналов связи негарантированной доступности и скорости передачи данных (2G/3G etc) ?

Павел Чусовитин

Здравствуйте, Андрей.
Конечно мы оценивали риски и смотрим на них следующим образом.
Что касается скорости передачи данных, в большинстве задач решаемых системой она не критична. Будет ли аварийный участок локализован за 5 секунд или за 15 не так важно, это все равно гораздо быстрее чем выезд оперативной бригады. Главное, чтобы логика работы системы не допускала ухудшения ситуации (например, включения резервного источника питания на короткое замыкание). Этого можно достичь продумав алгоритм работы системы.

Скорость передачи данных может стать критичной при наличии малой генерации, когда возникает вероятность нарушения устойчивости. Здесь скорость включения резервного источника питания очень важна. Однако, также продумав алгоритм работы системы можно избежать ускорения или торможения малой генерации, выделяя ее на сбалансированный район нагрузки.

Что касается доступности - речь не обязательно идет о GPRS/2G/3G. Обмен информации можно организовывать и с помощью SMS. На случай отказа в работе у оператора сотовой связи существуют GSM приемо-передатчики работающие с двумя SIM-картами. И конечно - такую систему невозможно реализовать в районах, где нет мобильной связи.

Оценивая риски встает вопрос об альтернативах. Создание оптоволоконных систем связи делает предлагаемую систему слишком дорогой. Системы сбора информации в сетях высшего напряжения строятся с применением этих технологий т.к. объемы передаваемой информации те же, но цена вопроса надежности гораздо выше. Последним аргументом в пользу беспроводной передачи данных в распределительных сетях могу назвать мировой опыт.

Ответить +4 7 октября 2014 в 12:32

Добавление комментария