Пилотный проект Smart Grid в п. Успенское Тюменской области Департамент стратегии и развития Докладчик: Лапин М.О. г.Сургут, 2010г. ОАО “Тюменьэнерго” работает в соответствии с международными стандартами ISO 9001, ISO 14001, OHSAS 18001 1 Философия энергоэффективности ТЭ Являясь государственно регулируемой естественной монополией, ОАО «Тюменьэнерго» видит сегодня свою миссию в продвижении стандартов энергоэффективности и энергосбережения применительно ко всему распределительному электросетевому комплексу региона, включающему сети территориальных сетевых организаций и потребителей. Надежность энергоснабжения Уровень потерь электроэнергии при передаче и распределении Уровень расходов на содержание и эксплуатацию сетей Адекватность реальным потребностям социально-экономической сферы и территориального развития 2 Smart Grid Smart Grid – саморегулирующаяся, самоконтролируемая электрическая сеть, способная принимать энергию из любого источника и доставлять её конечному потребителю с минимальным вмешательством человека. Такая сеть способна сама определить перегрузки на своих участках и перенаправить электроэнергию таким образом, чтобы снизить эти перегрузки и предотвратить аварийное отключение Благодаря обмену информацией в реальном времени у потребителя появляется возможность оптимизировать использование энергии с учетом экономических, экологических и прочих приоритетов. Для реализации пилотного проекта «Smart Grid» была выбрана относительно небольшая и компактно расположенная распределительная сеть с. Успенское 3 Состав сети с.Успенское ПС 110/10 кВ РП Успенка ВЛ 10 кВ 14.6 км ТП 26 шт. ВЛ 0.4 кВ 33.51 км Потребители Юр. л 26 договоров 343 584 кВт/ч в мес. Потребители Физ. л 1157 договоров 342 947 кВт/ч в мес. Состав оборудования: •ПС Перевалово 110/10 кВ. •РП Успенка. •КТП Киосковая - 10 шт. •КТП Кирпичная двухэтажная - 4 шт. •КТП Мачтовая - 12 шт. •ВЛ 10кВ 14.6 км. •ВЛ 0.4 кВ 33.5 км. •Приборы учета 82 шт. Уровень потерь: Лето: 5% Зима: 8-9% Полезный отпуск: Примерно 8,3 млн. кВт/ч Реактивная мощность: Минимальные значения Tg φ: 0,4 Физические лица: Количество точек учета – 1216 Расход э/э за месяц - 342947 Юридические лица: Количество точек учета – 48 Расход э/э за месяц - 343584 4 Начальный этап проекта Smart Grid Внедрение технологии Smart Metering • Замена ВЛ 10кВ и КТП №52 • Реконструкция питающих ВЛ 0,4кВ включая установку СИП и замену опор. •Установка 6 интеллектуальных счетчиков AMIS • Установка концентратора данных интеллектуального учета • Организация передачи данных по технологии PLC 5 Проект реконструкции сети 10 кВ Синий – не измененные маршруты Красный – демонтированные маршруты Зеленый – новые маршруты Анализ и моделирование изменений сети 10 кВ произведен в программе расчета PSS®SINCAL компанией Siemens 6 Преимущества новой концепции сети Распределение нагрузки: Благодаря изменениям структуры нагрузка 110/10 кВ трансформаторов 15858 и 16305 более сбалансирована (13 % и 14 % соответственно по сравнению с 20 % и 8 % соответственно для существующей сети). Потери сети аналогичны потерям в существующей сети. Нагрузка фидеров первой ступени распределения электроэнергии составляет около 30 %; для остальных линий нагрузка составляет около 20 % или меньше. Максимальный спад напряжения для фидеров 1, 2 и 4 составляет около 1 %, а для фидера 3 – около 2 %. По сравнению с существующей сетью (максимальный спад напряжения в которой составляет 5 %) максимальный спад напряжения для измененной сети стал значительно ниже. Надежность сети: Минимальное значение и среднее значение частоты нарушения электроснабжения (Fi) снизилось на 40 % и 10 %. Максимальное значение осталось неизменным (фидер Перевалово). Среднее значение вероятности нарушения электроснабжения (Qi) уменьшилось на 30 %. Среднее значение прерывания питания (Ti) средней продолжительности снизилось на 40 %. Характеристики короткого замыкания: Трехфазные токи короткого замыкания на подстанции Перевалово идентичны токам существующей сети. В распределительном пункте Успенка наблюдаются немного более высокие токи короткого замыкания (около 3,9 кА по сравнению с 3,6 кА в существующей сети). Благодаря меньшей длине фидера токи короткого замыкания снижаются приблизительно до 1,3 кА на удаленных станциях по сравнению с 0,8 кА в существующей сети, что благоприятно сказывается на обнаружении неисправностей и выборочном срабатывании защиты. 7 Структура Smart Grid Управление Автоматизация управления сетью Полностью интегрированные решения комплексного характера, включающие в себя умный учет, системы управления потреблением энергии и сетевые услуги, такие как системы контроля зданий, сервисы и обработка данных потребителя. Информация и коммуникации Передача, обработка и контроль данных Информационно-коммуникационные технологии - основа интеллекта сетей, заключающаяся в интеграции интеллектуальных приложений с системами автоматизации подстанций и диспетчерских центров по обработке информации, собранной датчиками и системами учета. Физический уровень Передача, распределение и потребление электроэнергии Использование передовых технологий, позволяющих повысить качество электроснабжения и снизить издержки на обслуживание сети. 8 Компоненты Smart Grid Smart Metering Smart Grid Management Smart Enterprise Management Интеллектуальный учет Интеллектуальное управление сетью Интеллектуальное управление предприятием • Бытовой и промышленный учет электроэнергии • Управление электрическими сетями • Системы поддержки и эксплуатации • Управление энергоснабжением абонентов • Защита от сбоев и автоматизированное распределение нагрузки • Планирование потребления и контроль распределения электроэнергии • Оперативная оценка состояния сети и локализация повреждений • Поддержка принятия решения • Контроль качества электроснабжения 9 Интеллектуальный учет Бытовые потребители • Сбор данных о потреблении электроэнергии • Автоматизированное выставление счетов • Контроль несанкционированных подключений и нарушений правил потребления электроэнергии • Отключение должников Промышленные потребители • Высокая наблюдаемость сети • Динамический анализ состояния сети • Ближнее и дальнее прогнозирование состояния сети • Автоматический контроль договорных отношений, графиков заявленного потребления • Контроль качества электроэнергии, выявление источника ухудшения качества ЭЭ • Контроль нарушений электропотребления. Геоинформационная система • Наглядное отображение топологии сетей • Отображение аварийных элементов, мест повреждений; • Отображение нарушений режима потребления (превышение мощности, несанкционированные подключения). 10 Принципиальная схема Smart Metering 11 Автоматизация подстанций Автоматизация подстанций сети 10/0.4 кВ позволит управлять и регистрировать данные со всех устройств подстанций. Тем самым добившись следующих результатов: • Быстрое обнаружение неисправности • Дистанционное управление • Ограничение простоев • Облегчение эксплуатации • Оптимизация распределения электроэнергии • Уменьшение потерь • Управление децентрализованным производством энергии • Уменьшение эксплуатационных расходов 12 Интеллектуальное управление сетью Основные задачи управления системой электроснабжения возлагаются на систему SCADA (система диспетчерского управления и сбора данных), функции которой заключаются в диспетчерском управлении контролируемых элементов в системе электроснабжения, а также в учете измеренных значений и данных о состоянии, переданных системой. Благодаря поддержке систем управления сетью операторы сети могут получать информацию из сети в реальном времени, которую затем они могут использовать в качестве основы для оптимизации управления системой электроснабжения. Функции SCADA: •централизованный мониторинг рабочего оборудования посредством получения и обработки всех уникальных параметров процессов; •регистрация данных измерений для последующего анализа; •расчет значений путем выполнения арифметических или логических операций с данными обработки; •представление рабочего и технологического оборудования; •инструменты визуализации измеренных данных (цветные графики, схемы); •открытый документированный программный интерфейс для операций с данными в стороннем программном обеспечении; 13 Интеллектуальное управление сетью Комплекс управления сетями • Контроль распределения нагрузки в режиме реального времени • Оперативное автоматизированное управление схемами электроснабжения • Оценка состояния и непрерывный оперативный контроль сетей, включая сети 0,4 кВ • Использование реальной пропускной способности электросетей вместо расчетной • Секционирование распределительных сетей с целью локализации места повреждения и уменьшения количества отключаемых потребителей • Повышение безопасности и надежности электроснабжения за счет дооснащения объектов системами релейной защиты и противоаварийной автоматики • Управление несимметрией потребления, выравнивание нагрузок по фазам Телемеханизация и релейная защита • Удаленный контроль и управление оборудованием • Диагностика силового оборудования • Повышение надежности электроснабжения (максимальная токовая защита, токовая отсечка, датчики прохождения тока короткого замыкания, УРОВ и т.д.) • Снижение времени простоя (автоматическое повторное включение, автоматический ввод резерва, секционирование и т.д.) • Снижение эксплуатационных затрат (устройства определения места повреждения линий, снижение количества аварий, требующих немедленного ремонта) Резервирование мощностей • Резервирование электросети совместно с секционированием повышает надежность электроснабжения конечных потребителей • Smart Grid позволяет эффективно интегрировать в общую сеть источники распределенной генерации (микротурбины, дизельные электрогенераторы, мини ТЭЦ и т.д. и т.п.) а так же проводить дистанционное управление. 14 Система управления Активами Система управления активами • Автоматизированный инвентарный учет • Контроль работоспособности • Автоматизированное ведение статистики по отказам • Контроль сроков службы и эксплуатационного ресурса оборудования • Call-центр Система измерительного учета Система диспетчерского управления и сбора данных • Диагностика • Рекомендации по замене оборудования • Расчет тарифов • Расчет стоимости эксплуатации • Прогнозирование потребления Система управления нагрузкой Система планирования ресурсов предприятия Grid Asset Management Suite (GAMS). Решение GAMS состоит из нескольких программных модулей, интегрируемых с существующей системой SCADA и интеллектуальными измерительными системами. Решение использует временной ряд измерений финансовой информации (затрат и т.д.), доступной для оценки и прогнозирования состояния оборудования сети, предоставляя рекомендации операторам и т.д. Эксплуатационный уровень GAMS расположен между системами управления финансами (система ERP) и технологиями (например, SCADA, NIS). 15 Результат внедрения технологий Smart Grid Сегодняшняя сеть • В целом удовлетворяя нормативным и договорным параметрам качества и надёжности электроснабжения, существующая сеть всё острее нуждается в обновлении элементной базы и пересмотре принципиальных подходов к управлению и эксплуатации Эволюция сети • Внедрение цифровых систем автоматизации Умная сеть • Функции самовосстановления • Минимальное участие человека • Передача данных по распределительным сетям (PLC) • Применение систем управления распределением энергии и ее учетом • Стандартизация • Обмен эксплуатационными и учетными данными в реальном времени • Инновационные технологии • Простота и увеличенный срок эксплуатации Результат • Более высокий уровень надежности • Оптимизация эксплуатации сети, включая снижение потерь и эксплуатационных расходов • Интеллектуальное управление нагрузкой сети • Высокое качество электроэнергии • Повышение наблюдаемости электрических сетей • Повышение надежности и качества электроснабжения • Сокращение продолжительности незапланированных отключений • Оптимальное использование энергетических, финансовых и людских ресурсов • Повышение эффективности управления инфраструктурой сетевого хозяйства • Обеспечение возможности подключения распределенной генерации 16 Спасибо за внимание! 17