В настоящее время в мире наблюдается тенденция увеличения доли использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), что заставляет применять совершенно иные принципы построения систем управления, а такжерелейной защиты и автоматики (РЗиА). Наиболее перспективным является использование концепции Smartgrid, подразумевающее интеллектуальное управление электроэнергетической системой (ЭЭС) с применением современных информационных технологий. Однако,в виду особенностей децентрализации, изменения во времени генерируемой ВИЭ мощности существует ряд проблем, которыевлияют на стабильную и устойчивую работу ЭЭС[1-4].Одним из способов повышения устойчивой работы являетсяактуальная задача совершенствования цифровых устройств релейной защиты и автоматики в интеллектуальных энергосистемах.
ЭЭС Smart grid представляют собой электроэнергетическую систему нового поколения, особенностью которой является наличие большой доли мощности, генерируемой альтернативными или возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) [1-4]. Так, например, в Германии доля ВИЭ составила на 2014 год – 25,4 % [3,5]. Наиболее распространёнными возобновляемыми источниками являются:
- ветровые электростанции (ВЭС), представляющие собой ветровые парки (ветропарки) с ветроэнергетическими установками (ВЭУ) большой единичной мощности от 1 МВт до 8,5 МВт;
- солнечные электростанции (СЭС) установленной мощностью от нескольких сотен кВт до нескольких сотен МВт;
- биогазовые или когенерационные электростанции (КгЭС);
- гидравлические электростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС).
В качестве базовых источников электроэнергии (базовые электростанции) предусматриваются классические конденсационные тепловые электростанции (ТЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Для стран постсоветского пространства к базовым необходимо отнести и атомные электрические станции (АЭС).
В рамках ЭЭС концепции Smart Grid подразумевается использование новейших технологий и принципов управления, таких как, виртуальные электростанции (ВрЭС), FACTS-системы, SCADA,WAMS (Wide Area Measurement System) – технология синхронных векторных измерений параметров электрических сетей с использованием фазоров (Phasor Measurement Unit или PMU), вставки постоянного тока (HDVC), накопители энергии нового поколения, и др. Автоматизированные системы управления энергетических объектов, системы телекоммуникаций и связи, системы РЗиА должны быть построены с использованиемпротоколацифрового обмена данными МЭК (IEC) 61850 [1-4]. На рис.1 показана структурная схема ЭЭС концепции Smartgrid.
В странах постсоветского пространства формируется концепция развития систем РЗиА, её основная цель – формирование единого подхода к созданию и организации эксплуатации релейной защиты и автоматики на всех объектах энергетической системы.
В процессе развития РЗиА в первую очередь необходимо решать задачи повышения надёжности и ключевых показателей технического совершенства – быстродействия, селективности и чувствительности. В [6] справедливо отмечено, что развитие систем РЗиА должно коррелироваться с развитием смежных систем и при модернизации таких комплексов необходимо ориентироваться на применение микропроцессорных интеллектуальных устройств (МИУ) нового поколения. Как уже ранее упоминалось по тексту, при автоматизации объектов ЭЭС рекомендуется использовать стандарт IEC 61850. В условиях внедрения элементов ЭЭС Smartgrid или активно-адаптивных сетей целесообразно приступить к апробации и внедрению адаптивных защит, обеспечивающих устойчивое функционирование ЭЭС вцелом.
Концепция должна постоянно корректироваться на основе проведенных экспериментов, статистических данных и экспертных заключений. Так, например, в РФ предложен её пересмотр 1 раз в 5 лет. Постоянный мониторинг и анализзарубежного опыта, позволяет определить вектор дальнейшего развития РЗиА.
На сегодняшний день, в странах постсоветского пространства, находится более 2 млн. устройств релейной защиты (см. на рис. 1). Как показано в [6], в РФ большую часть этих устройств составляют устаревшие электромеханические и статические реле и комплекты реле,со сроком эксплуатации, превышающим нормативный. Диаграмма текущего состояния РЗиА в РФ показана на рис.2.
Положительной является тенденция снижения количества устаревших устройств релейной защиты (58,26% в 2013 году, 56,85% в 2014 году). Однако процентная составляющая случаев неправильного срабатывания в виду старения устройств достаточно велика и составляет порядка 34 % [6].
.......
© Ткаченко С.Н. Совершенствование цифровых устройств релейной защиты и автоматики в интеллектуальных энергосистемах концепции Smart Grid / С.Н. Ткаченко, А.В. Коваленко // Завалишинские чтения'16, ГУАП, г. Санкт-Петербург, 2016/4–239-245 с.
Ознакомиться со статьей в полном объеме можно на нашем официальном сайте: https://es-cad.ru/The_improvement_of_digital_protection_and_automatics_in_intellectual_energy_systems_of_Smart_Grid_conception/
