Тема: Разработка алгоритма модернизации системы организации учета электроэнергии на ПС 220 кВ

В соответствии с энергетической стратегией России на период до 2035 года в качестве «приоритетных направлений научно-технического прогресса в энергетическом секторе определено создание высокоинтегрированных интеллектуальных системообразующих и распределительных сетей нового поколения в Единой энергетической системе России» [46]. На основе этой стратегии ПАО «Россети» утверждена концепция «Цифровая трансформация 2030» [21], в которой поставлены цели и задачи для перехода к цифровым магистральным сетям. Одними из основных принципов трансформации является обеспечение наблюдаемости сетевых объектов, а также автоматизация управления технологическими процессами. Важным направлением является разработка и внедрение систем общеобъектного учета энергоресурсов и диспетчеризации на объектах энергетики, которые должны удовлетворять следующим требованиям:
- должны быть простые в эксплуатации и обладать высокой надежностью;
- оборудование должно отвечать международным промышленным стандартам и иметь возможность наращивания и расширения своих функций;
- должны сохранять принцип совместимости снизу в верх, т.е. новые блоки должны легко интегрироваться в систему как на аппаратном, так и на программном уровнях.
Для точного учета ресурсов, экономии электричества разработаны и широко внедряются на объектах энергетики системы АИИС КУЭ, которые расшифровывается как «автоматизированная информационно
измерительная система коммерческого учёта электроэнергии».
Актуальность внедрения АИИС КУЭ на объектах энергетики определяется ее экономической и технической необходимостью. С помощью АИИС КУЭ достигается равновесие взаимных интересов поставщиков энергии и потребителей. Контроль выгоден продавцам ресурсов, желающим избежать неучтенных расходов, и пользователям, опасающимся переплат. Учет и контроль существовали всегда, но использование современных технологий значительно упростило работу.
Современные автоматизированные системы учета электроэнергии позволяют:
- повысить точность и достоверность измерений электроэнергии, а также получить легитимные, коммерческие данные о мощности (нагрузке);
- получить данные об электроэнергии и мощности, привязанных к точному астрономическому времени, получение их синхронных интервальных значений позволяет применять экономически обоснованные тарифы и экономические методы управления энергопотреблением и тем самым снижать издержки производства;
- обеспечить точную, достоверную и легитимную информацию об отпуске электроэнергии и мощности (активной и реактивной) потребителям, что позволяет организовать реальный контроль за выполнением договорных обязательств, включая экономические санкции [25].
Таким образом, плюсы внедрения АИИС КУЭ на объектах энергетики очевидны:
- снижение расхода электроэнергии и, как следствие, затрат на ресурсы;
- возможность проверять и оптимизировать распределение энергии в энергосистеме, выставлять лимит;
- пресечение воровства электричества;
- оперативное выявление проблем в энергосистеме, скорейшее их устранение.
Однако, следует отметить, что современные системы учеты электроэнергии, использующие интеллектуальные компоненты, являются дорогостоящими. Причем высокая стоимость обусловлена не только стоимостью интеллектуальным приборов учета, а также их обслуживанием, расходами на программное обеспечение системы и информационную безопасность [47]. Снизить стоимость современных систем учета электроэнергии возможно за счет расширения их функционала, например, анализа технических и коммерческих потерь электроэнергии, оценки рисков развития технологических нарушений и аварий по результатам мониторинга основных параметров всех элементов объекта [48], а также за счет увеличения объема перерабатываемой информации, поступающей всем авторизированным пользователям системы, установке сервисов, предоставляющих дополнительные услуги [49]. Поэтому такие системы зачастую являются одним из важных направлений интеллектуализации электрических сетей, обеспечивая наблюдаемость функционирования во всех элементах объекта установки системы, участию в управлении потоками электроэнергии всех участников - от источников генерации до потребителей, обеспечению в будущем гибких тарифов на предоставляемые услуги, а также, что является очень важным в настоящее время, информационной и физической безопасности объектов Группы «Россети» [51]....
Купить

В ВКР показана техническая и экономическая целесообразность существующей системы учета электрической энергии во время реконструкции электрической чести узловой ПС 220 кВ. Это позволило сформулировать цель исследования - разработку научно-обоснованных решений о модернизации системы организации учета электроэнергии на примере ПС 220 кВ, входящей в состав Группы «Россети».
На первом этапе рассмотрены основные принципы построения АИИС КУЭ на объектах электроэнергетики, показано, что на основании нормативной документации Группы «Россети» на ПС классом напряжения 110 кВ и выше для автоматизации процессов учета электроэнергии в обязательном порядке должны быть предусмотрены:
- измерительные каналы с интеллектуальными счетчиками электрической энергии для технического и коммерческого учета электроэнергии;
- системы сбора и передачи данных на единый сервер ПС и в вышестоящие уровни автоматизированных информационноизмерительных систем;
- каналы связи от пунктов учета электрической энергии до пунктов сбора.
Показаны основные функции системы учета электроэнергии на ПС 220 кВ, а также основные потребители информации с системы учета - службы пусконаладки, эксплуатации, диспетчеризации, управления.
Выполнен анализ схемы электрических соединений ОРУ 220 кВ, ОРУ 110 кВ ПС 220 кВ до реконструкции, приведены характеристики отходящих ВВЛЭ 220 кВ и 110 кВ. Показано, что на момент реконструкции на ПС 220 кВ функционирует АИИС КУЭ на базе микропроцессорных счетчиков типа СЭТ- 4ТМ.03.01. На ВВЛЭ 220 кВ, 110 кВ, а также на стороне 0,4 кВ ТСН1 и ТСН2 осуществляется коммерческий учет электроэнергии, на вводах АТ1 и АТ2 на стороне 220 кВ, 110 кВ, 10 кв, на секционных выключателях распределительных устройств ПС 220 кВ осуществляется технический учет электроэнергии. Однако, существующая система учета электроэнергии не соответствует современным техническим требованиям оптового рынка электроэнергии, также требуется присвоение коэффициента класса качества АИИС, утвержденного ОАО «АТС». Поэтому при реконструкции ПС 220 кВ возникает целесообразность модернизации существующей системы учета электроэнергии.
Обоснованы технические решения, принятые на ПС 220 кВ после реконструкции:
- замена автотрансформаторов АТ1 и АТ2;
- переход на схему ОРУ 220 кВ «две рабочие системы шин» [42] с элегазовыми выключателями, которая позволит более оперативно производить переключения в цепи 220 кВ;
- распределительное устройство 110 кВ принято комплектным элегазовым типа КРУЭ по схеме «две одинарные рабочие секционированные выключателями системы шин с подключением трансформаторов через развилку из двух выключателей» [42];
- распределительное устройство 10 кВ выполнено КРУ по схеме «две секционированные системы сборных шин» [42];
- выполнена замена ТСН1 и ТСН2;
- увеличено количество отходящих ВВЛЭ 110 кВ с шестнадцати до восемнадцати;
- для ввода в КРУЭ 110 кВ предусмотрен переход с воздушных линий на кабельные вставки.
Для проверки устанавливаемого коммутационного и измерительного оборудования на ПС 220 кВ выполнен расчет аварийных и послеаварийных режимов. Все установленное электрооборудование на распределительных устройствах 220, 110 и 10 кВ удовлетворяет условиям проверки по
перегрузочной способности и токам КЗ.
Разработан алгоритм модернизации системы учета электроэнергии на ПС 220 кВ, который состоит из основных этапов:
- разработки ТЗ на проектирование системы для ПС 220 кВ;
- определение основных технических решений по проектируемой системе;
- разработка рабочей документации;
- описание комплекса средств и ПО системы;
- разработка эксплуатационной документации.
Показано, что важным элементом в эксплуатационной документации является раздел организации работ на период проведения модернизации системы учета электроэнергии на ПС 220 кВ.
Определена структура модернизируемой системы учета электроэнергии на ПС 220 кВ. Показано, что система должна состоять из трех уровней:
- информационно-измерительного;
- информационно-вычислительного для сбора информации с нижнего уровня и передачи на верхний;
- центра сбора информации ПС 220 кВ для анализа и подготовки отчетности.
Определен состав технического оборудования и ПО всех уровней модернизируемой системы на ПС 220 кВ. Определены основные технического оборудования всех уровне системы.
Для информационно-измерительного уровня определено количество интеллектуальных счетчиков электрической энергии, которое определяется точками коммерческого и технического учета электроэнергии:
- на отходящих ВВЛЭ 220 кВ от ОРУ 220 кВ (коммерческий учет);
- на вводах АТ1 и АТ2, секционных выключателях распределительных устройств 220, 110 и 10 кВ (технический учет);
- на отходящих ВВЛЭ 110 кВ от КРУЭ 110 кВ (коммерческий учет);
- на ТСН1 и ТСН2 (коммерческий учет).
Определены метрологические характеристики интеллектуальных счетчиков электрической энергии, устанавливаемых на ПС 220 кВ.
Также определены характеристики устанавливаемых измерительных трансформаторов тока и напряжения во всех распределительных устройствах ПС 220 кВ.
Определены технические характеристики оборудования второго уровня системы - ТКУ-1, ТКУ-2, УСПД, ЦКУ.
Определены технические характеристики центра сбора информации - АРМ ПС и СОЕВ.
Для всех уровней системы показана необходимая комплектность специализированного, офисного и антивирусного ПО.
Разработана программа обеспечения надежности системы учета электроэнергии на всех этапах ее модернизации: от стадии проектирования до стадии эксплуатации. Для этого были определены интенсивность отказов отдельных модулей уровней системы и системы в целом, что позволило определить среднее время безотказной работы, которое превысило установленный средний срок службы системы 20 лет, т.е. все элементы системы выбраны с запасом надежности....
Купить