Энергосбережение путем компенсации реактивной мощности.

Регулирование мощности на электростанциях. Завершена установка группового регулятора активной мощности (ГРАМ) гидрогенераторов Палокоргской ГЭС на севере Карелии. Новая аппаратура предназначена для автоматического распределения заданной системным оператором мощности станции между работающими гидрогенераторами. В блоке ГРАМ выполнена компьютерная схема управления всей системой на базе контроллера Siemens, Новая аппаратура отвечает за равномерность нагрузки на гидрогенераторы станции. Допустим, один агрегат ГЭС по заявке выходит в ремонт. ГРАМ автоматически перераспределит нагрузку между оставшимися генераторами так, чтобы мощность станции осталась в пределах, заданных диспетчером.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — группа решений технических и программных средств, предназначенных для автоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях. Понятие «автоматизированный», в отличие от понятия «автоматический», подчёркивает необходимость участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций.

Составными частями АСУ ТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс.

Не следует путать понятия "АСУ ТП" и "КИПиА" (контрольно-измерительные приборы и автоматика) в плане специализации работников промышленных предприятий. Разработка УСУ ТП на ТЭЦ:

1) Обеспечивает надежное и эффективное автоматизированное управление основным и вспомогательным оборудованием в нормальных, переходных, аварийных режимах работы;

2) Повышает надежность работы основного технологического и электротехнического оборудования, снижает риск тяжелых аварий;

3) Обеспечивает эксплуатационный персонал достоверной, достаточной и своевременной оперативной информацией о протекании технологических процессов, состоянии тепломеханического и электротехнического оборудования, состоянии технических средств управления, представленной в удобной для восприятия форме;

4) Обеспечивает информацией для анализа, оптимизации работы оборудования и планирования его ремонтов;

5) Улучшает условия труда эксплуатационного персонала.

Программно-технические комплексы построены на базе дублированной локальной вычислительной сети Ethernet с коммутаторами и автоматическим переключением скорости - 100/10 Мбит/с. Контроллеры фирмы MitsubishiMelsecSystemQ выполняют обработку информации с датчиков и управление технологическими механизмами гидротурбины.В областях, предъявляющих повышенные требования к надежности функционирования системы управления, используются контроллеры с резервированной структурой (2 одинаковых комплекта). Время переключения составляет всего 22 миллисекунды.

Основными средствами отображения информации и оперативного (дистанционного) управления цветные графические LCD (жидкокристаллические) терминалы и манипулятор типа «мышь».В программно-техническом комплексе предусмотрены: контроль достоверности информации, контроль выполнения автоматизированных и автоматических функций, непрерывное диагностирование технических и программных средств.Предусмотрена защита от ошибочных действий персонала по управлению оборудованием и несанкционированного изменения программного и алгоритмического обеспечения системы.

Созданная в 1992 году, НПФ «КРУГ» (г.Пенза) – одна из крупных инжиниринговых компаний России в области промышленной автоматизации. Архангельская ТЭЦ – крупнейшая электростанция в Архангельской области.Система управления технологическим оборудованием котлоагрегатов газораспределительного пункта реализована с использованием SCADA КРУГ-2000®.

Основные функции АСУ ТП: сбор, архивирование и предоставление информации о состоянии оборудования и параметрах работы котлов и ГРП; формирование суточной и учетной документации, регистрация аварийных ситуаций; дистанционное управление исполнительными механизмами; выполнение алгоритмов защит и блокировок; регулирование технологических параметров с помощью программных регуляторов.

АСУ ТП имеет четырехуровневую архитектуру: н ижний уровень - датчики и исполнительные механизмы; с редний уровень - программируемые логические контроллеры; в ерхний (третий) уровень - АРМ операторов; в ерхний (четвертый) - общее для локальных АСУ ТП оборудование: АРМ №1 и №2 инженера АСУ ТП, WEB-сервер, Сервер единого времени, Архивная станция и Станция начальника смены.АРМ №1 и №2 инженера АСУ ТП предоставляют доступ к технологической информации объектов ТЭЦ, позволяют производить диагностику состояния каналов связи и вносить изменения в прикладное программное обеспечение станций верхнего уровня.WEB-сервер предоставляет возможность просматривать информацию абонентов системы КРУГ-2000 любым обозревателем Web-страниц.Архивная станция предоставляет сводную текущую и ретроспективную технологическую информацию по объектам ТЭЦ.Сервер единого времени TimeVisor ™, обеспечивает требуемую точность привязки системного времени всех абонентов к единому астрономическому времени за счет приема сигналов точного времени от системы GPS.

Разработка и внедрение информационной системы технического обслуживания и ремонта на Калининградской ТЭЦ -2. 2005 г. - 1 очередь в составе модулей: Учет оборудования, зданий и сооружений, Учет дефектов, Учет заявок, Анализ повреждаемости, Планирование и подготовка ремонтов.2006 г.- 2 очередь в составе модулей: Оперативный журнал, Наряды, Заказные спецификации, Учет конкурсных процедур, Сметы, Метрология.2007-2008 гг. - 3 и 4 очереди в составе модулей: Ремонтный журнал, Распоряжения.2010 г. на основе ИС ТОиР создана интегрированная информационная система управления активами и технической эксплуатацией (ИИСУАиТЭ): учет основных средств, учёт информации по эксплуатации, ремонту, наладке, реконструкции, модернизации оборудования предприятия, его зданий и сооружений; повышение эффективности планирования, подготовки, проведения и управления ремонтной деятельностью, анализ информации по повреждаемости узлов и деталей оборудования, зданий и сооружений.

Интеллектуальные счетчики (англ. SmartMeters) — разновидность усовершенствованных счётчиков, определяющих показатели потребления более детально, нежели традиционные средства измерения, снабжённых (дополнительно) коммуникационными средствами для передачи накопленной информации посредством сетевых технологий с целью мониторинга и осуществления расчётов за коммунальные услуги.

Отличительная черта интеллектуальности - микроконтроллеры с автономным питанием на 5-10 лет и радиоканалы, используемые для передачи информации как на однонаправленную, так и передачу и прием (двунаправленную). Интеллектуальные счётчики обеспечивающие учёт, мониторинг потребления и управление потреблением через сеть Интернет.

Лидерами в производстве интеллектуальных счетчиков электроэнергии являются российские предприятия Нижегородский завод им.Фрунзе, концерн ОАО "Энергомера" и ООО "Инкотекс".

Интеллектуальная подстанция – полностью цифровая подстанция. Она состоит из интеллектуальных первичных устройств и интеллектуальных электронных устройств, объединённых в сеть для обеспечения информационного обмена и взаимодействия на основе стандарта IEC 61850

Полностью автоматизированная подстанция 35/6 кВ на разрезе «Березовский-Восточный» - первый в России проект по реализации концепции строительства интеллектуальной подстанции формата SmartShelter.

Интеллектуальная подстанция (англ. SmartShelter) - подстанция с программной и аппаратной платформой, которая позволяет осуществлять легкую интеграцию в систему управления и учета электроэнергии. Обладает расширенными функциями мониторинга оборудования, анализа отчетности, а также функциями защиты от несанкционированного доступа.

Важнейший элемент интеллектуальной сети - цифровая подстанция, совокупность систем контроля, защиты и управления, собирающих и обрабатывающих весь объем информации о состоянии электрической сети, а также осуществляющих управление оборудованием в цифровом формате.

В составе интеллектуальной подстанции:8 комплектных распределительных устройств Fluair F400 (35 кВ), 20 КРУ MCset (6 кВ); 2 силовых трансформатора Minera 10 МВА 35/6 кВ; 2 установки компенсации реактивной мощности Propivar, источники бесперебойного питания; система оперативного постоянного тока; автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии; автоматизированная система управления энергообеспечением, включая SCADA-систему.

Умные электрические сети (англ. SmartGrid) - интеграция возобновляемых источников энергии с электроэнергетическими системами и формирование активных и адаптивных свойств распределительных сетей (например, самодиагностика и самовосстановление). Устройства учета соединяются в единую информационную сеть и позволяют оптимизировать расход энергии в разное время суток (Концепция стран Запада).

По мнению Министерства энергетики США, интеллектуальным сетям присущи следующие атрибуты:способность к самовосстановлению после сбоев в подаче электроэнергии;возможность активного участия в работе сети потребителей; устойчивость сети к физическому и кибернетическому вмешательству злоумышленников; обеспечение требуемого качества передаваемой электроэнергии; обеспечение синхронной работы источников генерации и узлов хранения электроэнергии; появление новых высокотехнологичных продуктов и рынков; повышение эффективности работы энергосистемы в целом.

По мнению Европейской Комиссии умным сетям присущи: Гибкость. Сеть должна подстраиваться под нужды потребителей электроэнергии; Доступность. Сеть должна быть доступна для новых пользователей, причём в качестве новых подключений к глобальной сети могут выступать пользовательские генерирующие источники; Надёжность. Сеть должна гарантировать защищённость и качество поставки электроэнергии в соответствии с требованиями цифрового века; Экономичность. Наибольшую ценность должны представлять инновационные технологии в построении SmartGrid совместно с эффективным управлением и регулированием функционирования сети; Снижение на 25% потерь электроэнергии при ее передаче, что позволит экономить 34-35 млрд. кВт/ч в год (эта цифра эквивалентна годовой выработке электростанцией мощностью 7,5 ГВт); снижение количества сжигаемого топлива и выбросов углекислого газа в атмосферу.

Суммарный эффект для экономики России в результате реализации проекта «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ» составит до 50 млрд. рублей. В 2012 г. завершено строительство энергетического кольца 330 кВт в Санкт-Петербурге. Применение кольцевой схемы предполагает наличие нескольких центров питания у каждого элемента кольца - подстанций, линий электропередач, что существенно повысит энергобезопасность объектов кольца и исключит ограничения энергоснабжения в случае технологических аварий. В строительство инвестировано 32,3 млрд. рублей.Первый пусковой комплекс цифровой подстанции введен в строй в декабре 2010 года в Москве. Основное назначение экспериментальной цифровой подстанции - отработка различных инновационных технологий перед их внедрением на действующих энергообъектах страны. Подстанция нового поколения обеспечивает высокую точность и единообразие всех измерений, а автоматизация позволяет снизить влияние человеческого фактора на работу сети, повысить ее надежность и снизить потери при транспортировке электроэнергии.

Чтобы электроэнергетическая система начала работать как единая интеллектуальная система, недостаточно внедрения «умных» сегментов. Необходимо создать единое информационно-технологическое пространство на отдельных территориях - энергокластеры.

Энергокластер - предприятие генерации и транспортировки энергии, а также компании, осуществляющие услуги в области инжиниринга, энергосервиса, энергетического машино- и приборостроения, образовательные учреждения. Первые кластеры уже реализуются на Дальнем Востоке.

Оперативно-диспетчерское управление в электроэнергетике организуется исходя из того, что Единая энергетическая система России - высокоавтоматизированный, развивающийся технологический комплекс, состоящий из нескольких параллельно работающих объединенных энергосистем (ОЭС) и региональных электроэнергетических систем (ЭЭС), связанных общим режимом и единой системой технологического (диспетчерского и автоматического) управления.

Функции диспетчерского управления выполняют диспетчерские центры (ДЦ) с круглосуточным дежурством: Местные ДЦ: электростанций, электрических сетей и других энергообъектов; Региональные ДЦ: ЭЭС, охватывающих технологически связанные электростанции, электрические сети и другие энергообъекты в рамках одного или нескольких субъектов федерации; Объединенные диспетчерские управления: для нескольких энергосистем; Центральное диспетчерское управление – вся энергосистема России.

В функциональном плане вся вертикально интегрированная иерархическая структура диспетчерского и технологического управления представляет собой системного (технологического) оператора, решающего сложнейшие инженерные и технические задачи для реализации поставленных целей.

Цели системного оператора: обеспечение надежного и эффективного функционирования ЕЭСРоссии с соблюдением нормативных показателей качества электроэнергии; оказание оперативно-технологических услуг участникам параллельной работы и субъектам оптового рынка электроэнергии; организация технологического управления процессом передачи электроэнергии для реализации принципа открытого доступа к электрической сети субъектов рынка; обеспечение функционирования и развития технологической инфраструктуры конкурентного рынка электроэнергии.

Основные задачи системного оператора:непрерывное оперативно-технологическое управление режимами работы ЕЭС России; поддержание стандартов качества электроэнергии в электрической сети; ликвидация системных аварий; диспетчерское управление в особых условиях; расчеты и задание параметров настройки релейной защиты и автоматики;) управление телекоммуникационной сетью технологической и коммерческой информации, предоставление информации всем участникам и субъектам рынка; согласование и реализация графиков ремонта оборудования электростанций и электрических сетей; оперативное управление переключениями на энергообъекгах; долгосрочное планирование режимов работы ЕЭС России в условиях конкурентного рынка;

Научно-исследовательским институтом электроэнергетики (ВНИИЭ), разрабатывает инновационные технологии расчета, анализа, прогнозирования, нормирования и снижения потерь электроэнергии в электрических сетях, оперативного диспетчерского управления их режимами.Направления развития: переход от детерминированных расчетов уровня потерь электроэнергии к вероятностным оценкам с заданной точностью и доверительными интервалами с последующей оценкой рисков при принятии решений об инвестировании денежных средств в снижение потерь; применение принципиально новых интеллектуальных моделей, в частности, искусственных нейронных сетей, для учета множества неопределенных факторов, влияющих на величину фактических и технических потерь электроэнергии, на прогнозирование потерь; интеграция программно-технических комплексов и содержащихся в них баз данных для повышения точности, прозрачности и обоснованности расчетов режимов электрических сетей, балансов и потерь электроэнергии; интерактивное моделирование расчетов работы энергосистем и разработка динамической модели ЭЭС реального времени.Она обеспечивает возможность моделирования ЭЭС большой размерности в ускоренном, замедленном и реальном масштабах времени. Модель применяется для: построения тренажеров-советчиков диспетчера по ведению режима, анализа установившихся и переходных режимов, анализа аварий, моделирования систем первичного и вторичного регулирования и противоаварийной автоматики.

Комплекс КАСКАД-НТ для отображения оперативной информации на индивидуальных и коллективных средствах (диспетчерских щитах и видеостенах). Комплекс - средство формирования и отображения разнообразных экранных форм (схем, карт, таблиц, графиков, приборов и т. д.) на индивидуальных (дисплеях) и коллективных средствах.Предназначен для отображения информации в реальном времени как на индивидуальных (дисплеях), так и на коллективных (мозаичных диспетчерских щитах и видеостенах) средствах.

Разработка экспертных систем для применения в оперативно-диспетчерском управлении: системы-советчики для годового планирования ремонтов сетевого оборудования; системы-советчики для режимной проработки оперативных ремонтных заявок;системы для анализа топологии в электрической сети с анализом нештатных ситуаций; системы-тренажеры по оперативным переключениям; инструментальная экспертная система для энергетических применений;экспертная система для проработки оперативных заявок; система анализа топологии электросети в ОДУ Урала; тренажерная система КОРВИН по оперативным переключениям для районных энергосистем.

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) "Меркурий" предназначена для бытовых потребителей (АСКУЭ БП). Задача формирования такой системы осложняется немалым количеством учетных узлов конечных абонентов и их рассредоточением по территории. Именно это существенно и затрудняет доступ к ним через уже традиционные каналы передачи информации в виде витой пары и RS485-интерфейса.Система АСКУЭ Smart IMS специально разработана и идеально подходит частного сектора, коттеджных поселков и дачных кооперативов. Система позволяет полностью исключить незаконные подключения в обход приборов учета, автоматизировать съем данных и управлять нагрузкой абонентов.Система АСКУЭ SmartIntegratedMeteringSystem (Smart IMS) разработана международным холдингом ADD GRUP и в настоящее время имеет внедрения по всему миру. Система Smart IMS по России насчитывает более 280 000 точек учета. Все устройства поддерживают стандарт PowerLineCommunications (PLC - контроль за потреблением электроэнергии осуществляется по силовой распределительной сети 0,4 кВ). Возможности системы SmartIMS:дистанционный учет потребления энергоресурсов;программное и/или дистанционное управление нагрузкой;управление уличным освещением.

SCADA (аббр. от англ. supervisorycontrolanddataacquisition, диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может быть частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени.