Разделы
Выбрать регион
Следите за нами
энергетика

Цифровые подстанции и умные энергосети

В сфере передачи электроэнергии происходит незаметная для обычных потребителей революция. Электрические подстанции с их гигантскими трансформаторами, реле и силовыми переключателями становятся цифровыми, включаясь в «интернет вещей». Технологии GE идут в ногу со временем, и первые проекты цифровых подстанций уже реализованы в Европе и странах СНГ.

Мы пользуемся приборами освещения, телевизорами, микроволновыми печами и множеством других устройств, которые требуют постоянного доступа к источнику электропитания. При этом ближайшая электростанция может находиться во многих километрах от нашего дома. Чтобы доставить электричество потребителю, от станции прокладываются высоковольтные линии электропередач. Напряжение тока, передаваемого по ЛЭП огромно – это десятки или сотни киловольт – только так удается избежать серьезных потерь энергии. Но о том, чтобы заводить в дома и офисы такое напряжение страшно и подумать – нам в розетке требуется всего 220В. Поэтому, прежде чем электроэнергия доберется до конечного потребителя, она минует каскад подстанций: некоторые из них понижают напряжение тока, другие только регулируют напряжение в линиях и контролируют распределение питания между различными ветвями сети в зависимости от спроса.  У подстанций есть и еще одна важная функция – релейная защита. В случае аварийной ситуации на участке цепи, автоматика отключает этот участок, обеспечивая тем самым нормальную работу энергосистемы в целом. Самые крупные подстанции – это конечно те, которые первыми в каскаде принимают ток с высоковольтных магистральных линий и отвечают за электроснабжение населенного пункта, района большого города или крупного предприятия.

Разумеется, сами по себе большие, принимающие высоковольтное электричество подстанции – этот объекты повышенной опасности. Вместе с тем до недавнего времени системы управления этим оборудованием были исключительно аналоговыми и требовали присутствия на объекте значительного количества персонала. Цифровая эпоха принесла с собой возможность взять работу подстанции под контроль интеллектуального ПО и максимально исключить действие человеческого фактора.

Эту революцию можно сравнить с переходом на технологию Fly-by-wire в авиации. До определенного момента аэродинамические рули и механизация крыла в самолете приводились в движение мускульной силой пилота, передаваемой к соответствующим механизмам с помощью тросов, тяг или гидравлики. В современных лайнерах штурвал и прочие органы управления аналогичны устройствам ввода на компьютере: непосредственной механической связи ни с элеронами, ни с интерцепторами у них нет.

На цифровой подстанции системы релейной защиты и управления построены на базе интеллектуальных микропроцессорных терминалов, и передача сигналов осуществляется в цифровом виде на всех уровнях управления. Все основные узлы станции подключены к выносным цифровым устройствам ввода/вывода, которые в свою очередь связаны по оптоволоконному кабелю с системой управления.

GE ведет активные разработки в области «умных» энергосетей и уже предъявила миру несколько реализованных пилотных проектов. Первой для GE в Европе полностью цифровой подстанцией стала Blocaux («Блоко») во Франции. Она была введена в строй в 2016 г. и является плодом сотрудничества GE с европейским электросетевым оператором RTE. Проект наглядно продемонстрировал все основные преимущества цифровой технологии. Подстанция дает возможность в режиме реального времени реагировать на сбои. Например, при выходе из строя основного терминала релейной защиты система активирует резервный терминал. Для этого не требуется вмешательства человека, да и вообще нахождение оперативного персонала на подстанции не предусмотрено. Кроме того, строительство цифровой ПС обходится дешевле, чем возведение аналогичного объекта с традиционной системой управления.

image

«Вся информация о работе подстанции, ее рабочих параметрах, состоянии первичного, вторичного и вспомогательного оборудования оцифровывается и передается в диспетчерский центр по оптоволоконному кабелю в режиме реального времени. Благодаря этому обеспечивается удобство в использовании системы и ее гибкость», – говорит Герардо Реболлар, руководитель по операционной деятельности подразделения Grid Automation, GE Energy Connections.

Еще одно достоинство цифровых подстанций ярко проявляет себя в условиях развития «зеленой энергетики», преимущественно ветровых и солнечных электростанций. Ветер может дуть сильнее или слабее, солнце уходит за горизонт или закрывается облаками, что в результате влечет за собой пики и спады в энергосистеме. Подстанция под цифровым управлением помогает справляться с этой проблемой, автоматически переключая пользователей в момент спада на другие объекты генерации, например, на ТЭЦ.

Благодаря GE новая технология уже шагнула на просторы бывшего СССР   –  в Белоруссию. Введена в строй цифровая подстанция на 110кВ «Приречная», где установлена система на основе технологии Hardfiber. По сравнению с подстанцией «Блоко» – это упрощенное решение, поскольку на подстанции сохранены элементы традиционной аналоговой системы управления. Это однако имеет свои плюсы: не потребовалось серьезной переподготовки персонала, напротив, ему стало проще работать. На ПС теперь меньше элементов, которые необходимо постоянно проверять. Вся информация передается не через паутину проводов, а через один канал. Следующий этап – создание в Белоруссии первой полностью цифровой трансформаторной ПС «Металлургическая» ( 330/110/10 кВ). Ее ввод в строй запланирован на 2018 г.

В России технология ЦПС находится на стадии тестирования и сбора информационной базы для создания технической сертификации нового уровня.  GE эксплуатирует в тестовом режиме свое инновационное оборудование на нескольких испытательных полигонах. В частности, применение оптических трансформаторов тока обкатывается на полигоне НТЦ ФСК ЕЭС, ТГК-1.  А цифровые терминалы РЗА производства GE Energy Connections включены под нагрузку и проходят тестирование рабочим током и напряжением на полигоне ПАО «Русгидро» на базе Нижегородской ГЭС и ПС 500 кВ Емелино.

Subscribe to our GE Brief