Интеллектуальные электрические сети - важный элемент повышения надежности электроснабжения существующих потребителей и комплексного развития распределительных электрических сетей 10 кВ

Единая энергетическая система России (ЕЭС России) представляет собой комплекс электростанций и электрических сетей, объединенных общим режимом и единым централизованным диспетчерским управлением, в которой электроэнергия вырабатывается на электростанциях, а затем с помощью электрических сетей различного напряжения передается потребителям.

В последнее время энергосистема России характеризуется большой степенью физического износа, высокими (более 20 %) потерями и пониженным уровнем надежности, так как последние годы она практически не развивалась. В случае нарушения баланса в энергосистеме происходит изменение частоты электрического тока, а при значительных колебаниях частоты сеть может стать неустойчивой, что может являться причиной аварий.

Наибольшее количество аварий происходит в распределительных сетях напряжением 0,4-10 кВ. По этой причине в настоящее время остро стоит вопрос о повышении надежности, модернизации существующих электрических сетей и создании цифровой интеллектуальной сети нового поколения, основанной на современных инновационных разработках отечественной и мировой науки и техники.

Обычно под развитием энергосистемы понимается ввод новых дополнительных электростанций и увеличение мощностей, а развитие и модернизация линий электропередачи и подстанций рассматривается во вторую очередь. В настоящее время российскими энергетиками предлагается вариант модернизации электрических сетей за счет повышения коэффициентов использования установленной мощности и полезного действия и реконструкция сетевого хозяйства для «открытия» запертых по мощности подстанций, оптимизация перетоков мощности и снижение потерь в сетях, что позволяет получить больший эффект при меньших затратах на модернизацию и реконструкцию. В то же время во многих странах мира, в том числе и в России, ведутся работы по созданию инновационных интеллектуальных электрических сетей 6-10 кВ (Smart Grid, «умных», в России - активно-адаптивных сетей).

Интеллектуальные «умные» сети - это комплекс технических средств, которые в автоматическом режиме позволяют выявить наиболее слабые и аварийно-опасные участки сети, а затем изменяют характеристики и схему сети с целью снижения потерь и предотвращения аварийных ситуаций. Интеллектуальная сеть для повышения эффективности передачи и распределения энергии должна быть самоконтролирующейся и автоматически балансирующей энергосистемой, обладать возможностями самодиагностики и самовосстановления и включать в свой состав передовые инновационные коммуникационные и управляющие технологии. Основой интеллектуальных сетей являются управляющие цифровые системы, которые осуществляют контроль, управление и решение задач искусственного интеллекта. Более эффективный и точный контроль над потреблением энергоресурсов позволяет осуществлять компьютеризация систем потребления. Такая технически сложная система позволяет успешно решать задачу системной оптимизации и повышает уровень «интеллекта» с помощью современной информационной техники.

Создание в составе энергетической системы России инновационных интеллектуальных сетей позволит существенно повысить системную надежность всего электросетевого комплекса, снизить потери электроэнергии при передаче электроэнергии, уменьшить негативное влияния энергообъектов на экологию, снизить капиталовложения в строительство новых и реконструкцию существующих объектов, а также успешно регулировать перетоки мощности.

Для реализации концепции интеллектуальной сети в масштабах всей ЕЭС России на новый уровень будут вынуждены выйти отраслевая наука, электротехническая промышленность и строительный комплекс России, потребуется совсем новые технологии и массовый выпуск современных инновационных высокотехнологичных материалов и оборудования. При создании «умной» сети должны использоваться также новые системы диагностики, высокоскоростные информационные системы передачи информации, разные типы каналов передачи и передающего оборудования и современные средства управления. Интеллектуальная сеть требует разработки и внедрения целого комплекса инновационного оборудования и технологий: управляемых устройств продольной компенсации, позволяющих повысить пропускную способность линий электропередачи, высоковольтных устройств быстрого регулирования напряжения, накопителей электрической энергии на базе мощных аккумуляторных устройств и других высокотехнологичных современных устройств.

В связи развитием систем телекоммуникации и цифровых систем обработки информации некоторые существующие в настоящее время проблемы энергетики могут быть решены на принципиально другом уровне. Например, проблемы регистрации аварийных режимов и передачи информации и координатах места, и видах аварии не с помощью визуального осмотра всей линии электропередачи с целью определения причины аварийного отключения и поиска места повреждения, а посредством современного инновационного оборудования.

В настоящее время разработке и созданию «умных сетей» препятствует отсутствие комплексного понимания всех аспектов будущей интеллектуальной системы и наличие технических и финансовых ограничений.

В качестве положительного момента можно отметить то, что в России определены основные задачи, которые ставятся перед интеллектуальной сетью - это улучшение надежности и безопасности систем, повышение эффективности и функциональности всех элементов системы, снижение общего влияния энергетики на экологию. Однако несмотря на то, что эффект от внедрения в России интеллектуальных сетей позволит почти на четверть уменьшить удельные капитальные вложения в их развитие в России для реализации этого проекта пока вкладывается недостаточно инвестиций.

Автоматизация электрических сетей 6-10 кВ путем внедрения умных сетей (Smart Grid) Политикой инновационного развития, энергосбережения и повышения энергетической эффективности ПАО «Россети», разработанной в соответствии со Стратегией развития электросетевого комплекса Российской Федерации, определена как одно из важнейших направлений развития.

Базовыми принципами данной политики являются обеспечение требуемой надёжности, повышение эффективности деятельности электросетевого комплекса ПАО «Россети» и обеспечение экологической и информационной безопасности сетей и безопасности персонала.

Политикой определена основная цель инновационного развития — это переход к электрической сети нового технологического уровня с качественно новыми характеристиками надёжности, управляемости, эффективности, доступности и клиентоориентированности. Реализация политики направлена на достижение заданных целевых показателей эффективности:  снижение уровня потерь электроэнергии, экономия энергетических ресурсов, повышение производительности труда, а также постепенное увеличение доли закупок российских инновационных товаров, работ и услуг, включая научно-исследовательские работы.

Достижение поставленных политикой целей предусматривается с помощью решения следующих задач:

• •    определение приоритетных проектов и обеспечение рационального обоснованного выбора инновационных решений, разрабатываемых и внедряемых в интересах электросетевого комплекса;

• •    разработка и внедрение передовых современных инновационных технологий;

• •    создание необходимых условий для реализации современных инновационных проектов;

• •    исключение «ручного» управления электрическими сетями, их автоматизация и переход к необслуживаемым активам;

• •    распространение существующих и проверенных в эксплуатации инновационных решений и практик;

• •    распространение передовых инновационных решений на весь российский электросетевой комплекс;

• •    разработка эффективной системы управления инновационным развитием и создание нормативно-правовой базы;

• •    обеспечение взаимовыгодного сотрудничества с пользователями электрической сети;

• •    обеспечение необходимых условий для успешного развития систем

подготовки персонала с применением всех современных научных достижений в этой области.

В рамках реализации вышеназванных целей и задач, с учётом комплексного видения развития и существующих проблем электросетевого комплекса также определены приоритетные направления инновационного развития ПАО «Россети», которые имеют большее значение для проведения модернизации электросетевого комплекса и создания технологической базы для интеллектуальной электрической сети нового поколения.

Основными приоритетными направлениями инновационной деятельности ПАО «Россети» являются:

• •    участие в создании новых современных технологий, инновационных видов материалов и оборудования, необходимых для успешного решения главной задачи электросетевого комплекса, обеспечения электроэнергией потребителей;

• •    создание необслуживаемых активов и минимизация человеческого фактора с проведением полной автоматизации подстанций, применением необслуживаемого оборудования в электрических сетях;

• •    цифровизация процессов управления релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗ и ПА), автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП), учёта электроэнергии и связи, переход к цифровым районам электрических сетей и подстанциям;

• •    выбор оптимальной топологии электрической сети, интеллектуализация ее элементов, внедрение децентрализованных систем управления между элементами и системами электрических сетей, интеграция виртуальных электростанций;

• •    повышение активности и адаптивности электрических сетей с развитием повышения устойчивости к возмущениям в сети и автоматического восстановления нормального режима работы;

• •    внедрение системной инженерии бизнес-процессов с

проектированием новых с точки зрения комплексной эффективности - это эффективное управление производственными активами, совершенствование системы менеджмента, создание клиентских сервисов;

• •    внедрение инновационности в систему управления персоналом с внедрение актуальных для современных условий технологий управления человеческими ресурсами и беспрерывным обучением персонала.

Концепция интеллектуальной системы Smart Grid для распределительных электрических сетей 6-10 кВ состоит в следующем:

• -    автоматизация центров питания;

• -    автоматизация воздушных линий электропередачи;

• -    повышение наблюдаемости в распределительных электрических сетях.

Основными преимуществами внедрения Smart Grid для распределительных электрических сетей является:

• -    значительное повышение надежности электроснабжения потребителей при минимальных капитальных затратах;

• -    обеспечение возможности двукратного автоматического повторного включения (АПВ), которое позволит сократить количество устойчивых повреждений в распределительных электрических сетях на 20% по сравнению с однократным АПВ;

• -    обеспечение возможности установки минимальных отстроек по времени между устройствами релейной защиты и автоматики, что позволит сократить время протекания аварийного тока;

• -    создание возможности управления из единого комплекса обеспечения работы систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объектах распределительного электросетевого комплекса (SCADA) на уровне районов электрических сетей, что позволит значительно сократить

время реагирования на аварийное событие и сократить эксплуатационные затраты;

• -    обеспечение сокращения издержек на обслуживание из-за снижения объема требований к обслуживанию электротехнического оборудования;

• -    возможность оперативного монтажа реклоузеров, что позволит выполнить ввод в эксплуатацию реклоузеров за одну рабочую смену при минимальном расходе техники и материалов и минимальном перерыве электроснабжения потребителей электроэнергии;

• -    внедрение технологии реализации проекта Plug and Play, позволяющей сократить сроки и повысить качество проектирования и поставки, монтажа и проведения пуско-наладочных работ электротехнического оборудования.