Smart Grid - Тюменьэнерго

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