Федеральная целевая программа

14.578.21.0017
<Номер постера>
Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Энергоэффективность, энергосбережение и ядерная энергетика
Тема: Разработка и исследование интеллектуальной системы автоматизированного учета электроэнергии в
распределительных сетях 0,4-10 кВ с функцией локализации коммерческих и технических потерь электроэнергии
Руководитель проекта: заведующий кафедрой АЭСиЭ Кононов Ю.Г.
Соглашение 14.578.21.0017
на период 2014 - 2016 гг.
Получатель субсидии: ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Цели и задачи проекта
Цель проекта заключается в разработке и создании интеллектуальной системы автоматизированного
Новизна решений заключается в:
учета электроэнергии в распределительных сетях (РС) 0.4-10 кВ, обеспечивающей локализацию
- применении для локализации коммерческих ПЭ метода оценивания состояния режима сети по данным
коммерческих и технических потерь энергии (ПЭ).
синхронно измеряемых сигналов напряжений и информации о схеме замещения сети;
Для достижения поставленной цели решаются задачи разработки и испытаний экспериментальных
-оригинальном методе синхронизации измерений в интеллектуальных электронных устройствах по фазе
образцов трехфазных и однофазных интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ) и
напряжения сети 0,4 кВ, основанном сопоставлении графиков изменения частоты напряжения в различных
автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии (АИИС
узлах сети и учете фазового сдвига напряжения по результатам расчета режима электрической сети;
КУЭ), опытного образца передвижной лаборатории для идентификации топологии и параметров
-использовании мгновенных значений токов и напряжений для оценивания состояния электрических сетей,
электрических сетей 0,4-10 кВ (ООПЛИТПЭС), а также их апробирования в действующих РС 10 и 0,4 кВ.
что позволяет учитывать нестационарность происходящих процессов;
Актуальность выполняемой работы определяется высоким уровнем ПЭ в распределительном сетевом
- в автоматизированном формировании в АИИС КУЭ схемы замещения электрической сети 0,4-10 кВ на базе
комплексы России и таких крупных стран, как Индия, Бразилия, Китай и др.
передвижной лаборатории с использовании общей информационной модели.
Ожидаемые результаты проекта
Основными ожидаемыми результатами выполнения проекта являются:
Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень.
- снижение сверхнормативных ПЭ в РС 0,4-10 кВ;
Ни одна из существующих в настоящее время отечественных и зарубежных АИИС КУЭ не имеет функции
- снижение технических ПЭ в РС 0,4-10 кВ;
локализации коммерческих потерь, определяющей места потерь с высокой достоверностью и основанной на
- локализация коммерческих ПЭ в РС 0,4-10 кВ вплоть до указания в АИИС КУЭ с высокой
оценивании состояния электрической сети по данным синхронных измерений. Функции локализации
вероятностью конкретного потребителя, у которого происходит недоучет электрической энергии;
коммерческих потерь имеются только в небольшом количестве зарубежных АИИС КУЭ, при этом она
- повышение пропускной способности электрических сетей 0,4-10 кВ;
основывается во всех случаях на оценке истории потребления электрической энергии каждым абонентом и
-повышение качества электрической энергии, отпускаемой потребителям.
регистрации отклонений от статистических норм. Предполагаемые результаты проводимых ПНИ приведут к
существенному повышению достоверности локализации коммерческих потерь.
Перспективы практического использования
Практическое применение результатов ПНИ предполагается в электрических сетях 0,4-10 кВ,
Направленность предлагаемого проекта входит в научно-исследовательские российские и мировые
оснащенных разрабатываемыми ИЭУ. Конкурентным преимуществом вероятных результатов работы
приоритеты, что подтверждается разработкой ПАО «ФСК ЕЭС» «Концепции развития интеллектуальной
является возможность более точного расчета ПЭ в электрических сетях и принятия обоснованных решений
электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью» и Программы инновационного
по их снижению.
развития до 2016 г. с перспективой до 2020 г., основной целью которой является повышение надежности,
Ожидаемый народно-хозяйственный эффект связан с:
качества и экономичности электроснабжения. В настоящее время имеются хорошие перспективы
1) улучшением потребительских свойств существующей продукции (электроэнергии);
коммерциализации результатов проекта в ПАО «Россети» и коммунальных РС благодаря переходу РСК на
2) совершенствованием технологических процессов с точки зрения снижения издержек производства;
RAB-регулирование и экономической заинтересованности компаний в снижении ПЭ.
3) повышением уровня автоматизации производства;
Результаты проекта могут быть также востребованы в Индии, Китае, Бразилии, Нидерландах, Малайзии,
4) сдерживание роста тарифов на электроэнергию и, как следствие, повышение конкурентноспособности
Венесуэле и других странах с высоким уровнем ПЭ в РС .
отечественной продукции.
Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г.
Перовое полугодие 2015 года
1. Усовершенствованы 2 методики и 2 реализующих их алгоритма расчёта технических ПЭ в
трансформаторах 6(10)/0,4 кВ и подходящих отпайках, а также в сети 6(10) кВ в целом.
2. Создана экспериментальная установка для исследования измерительных трансформаторов тока и
напряжения и разработаны алгоритмы компенсации их погрешностей.
3. Усовершенствованы 2 методики и 2 реализующих их алгоритма локализации технических и коммерческих
ПЭ на подстанциях и в сложной разветвленной сети 6(10) кВ.
4. Разработано программное обеспечение (ПО) экспериментального образца (ЭО) трёхфазного ИЭУ.
5. Собраны 3 идентичных ЭО трёхфазного ИЭУ.
6. Разработан низкозатратный способ синхронизации измерений в ИЭУ.
7. Обоснованы, отобраны и приобретены комплектующие и оборудование для сборки 3 ЭО трехфазных ИЭУ.
8. Разработаны программа и методика испытаний ЭО трехфазных ИЭУ.
9. Проведены испытания ЭО трехфазных ИЭУ
10. Выполнены работы по обоснованию, отбору и приобретению (ООП) комплектующих, оборудования и
лицензионного ПО для разработки ЭО АИИС КУЭ в РС 10 кВ с функцией локализации технических и
коммерческих ПЭ (ФЛТКПЭ).
11. Разработано ПО ЭО АИИС КУЭ в РС 6-10 кВ с ФЛТКПЭ.
12. Разработана эскизная конструкторская документация на ЭО АИИС КУЭ в РС 10 кВ с ФЛТКПЭ и
осуществлена его сборка.
13. Проведены исследования по выбору и оптимизации каналов связи и протоколов обмена для
использования в АИИС КУЭ с ФЛТКПЭ.
Блок синхронизации
Второе полугодие 2015 года
1. Разработана методика и алгоритм идентификации топологии и параметров РС 0,4 – 10 кВ по данным ИЭУ.
2. Разработан и собран ООПЛИТПЭС 0,4 и 6-10 кВ
3. Разработаны программы и методики предварительных и приемочных испытаний ООПЛИТПЭС 0,4 и 6-10 кВ.
4. Разработана структура базы данных расчетных схем РС 0,4-10 кВ и система управления ею с реализацией
ОИМ в соответствии с требованиями стандартов IEC-61970, IEC-61968.
5. Разработан компонент существующего ПО АСДУ РС для экспортирования схем сетей в формате xml по
стандарту ОИМ в АИИС КУЭ.
6. Проведены предварительные и приемочные испытания ООПЛИТПЭС 0,4 и 6-10 кВ.
7. Разработаны программа и методика испытаний экспериментальнгого образца АИИС КУЭ в РС 10 кВ.
8. Проведены испытания экспериментального образца АИИС КУЭ в РС 10 кВ на физической модели сети на
предмет точности локализации технических и коммерческих ПЭ и синхронизации измерений.
9. Выполнены работы по обоснованию, отбору и приобретению комплектующих и изготовлены 10 ЭО
трёхфазных ИЭУ для действующей сети 10 кВ.
10. Выполнены работы по обоснованию, отбору и приобретению оборудования и комплектующих для
экспериментального образца АИИС КУЭ действующей РС 10 кВ.
11. Осуществлена доработка ПО экспериментального образца АИИС КУЭ с целью интеграции с ПО АСДУ РС за
счет приема схем и параметров электрической сети 10 кВ.
12. Разработаны программа и методика испытаний экспериментального образца АИИС КУЭ с функциями
интеграции на основе ОИМ.
13. Проведены испытания экспериментального образца АИИС КУЭ с функциями интеграции на основе ОИМ.
Блок управления
UART
GPS
УВ
START
БС
PPS
Центральный процессор
НЧ
ФАПЧ
SPI
ЖКИ
EEPROM
UART
UART
Vref
DRDY
СЧ
Блок измерения
ИОН
I2C
SYN_START
ГЧ
I2C
АЦП
УКС
ЛКС
Рисунок 1 – Внешний вид установки для исследования
погрешностей трансформаторов тока
Uc
Ua
Сеть
Ub
Ic
Iн
Ia
Ib
КК
Каналы связи
ПИП
АИИС КУЭ
Рисунок 2 – Структурная схема
трёхфазного ИЭУ
Рисунок 3 – Фотографии экспериментальных образцов
трёхфазных ИЭУ на испытательном стенде
Рисунок 4 – Коэффициент корреляции между графиками
изменения частоты при 50 сравниваемых периодах
Партнеры проекта
Индустриальный партнер проекта - АО «Энергомера» (г. Ставрополь), крупнейший производитель средств и систем учета электроэнергии
Обеспечивает софинансирование проекта в объеме 45 млн. рублей
14.578.21.0017
<Номер постера>