Современные интеллектуальные электрические сети неразрывно связаны с информационными технологиями, телекоммуникациями, сложными системами противоаварийной автоматики. Чтобы построить такую систему, нужно придерживаться определенной стратегии, все элементы сети должны быть взаимосвязаны, обеспечивая постоянный обмен данными о передаче, потреблении и о состоянии всех элементов энергосистемы в целом. Информация должна передаваться практически так же, как электроэнергия, — в режиме онлайн.
Такая стратегия построения «умных сетей» уже на протяжении нескольких лет реализуется в филиале ПАО «МРСК Центра» — Белгородэнерго, укладываясь в общую концепцию «умного города», принятую областными властями в отношении Белгорода. Она подразумевает более плотное взаимодействие с потребителем в части электроснабжения, энергосбережения и ряда других аспектов, и в большей степени нацелена на повышение надежности электросетевого комплекса и качества передаваемой электроэнергии.
«МОСКВА НЕ СРАЗУ СТРОИЛАСЬ»
Говоря о проектах «умных городов», следует помнить, что «умные сети» — это лишь составляющая часть проекта. Кроме электроэнергии, есть тепловая энергия, и прочие коммунальные услуги — водоотведение, водоснабжение, горячее водоснабжение, вывоз мусора, системы безопасности и т. д. Концепцией «умного города» должно быть предусмотрено сбалансированное развитие и качественное улучшение с применением современных технологий каждого из этих направлений. Однако именно электроэнергетика на сегодня дальше других продвинулась по пути интеллектуализации, что в конечном итоге способствует повышению качества жизни потребителей, являющихся полноценными звеньями этой «умной» цепи.
Сегодняшние потребители напрямую заинтересованы в снижении цены на электричество и все чаще превращаются из пассивных плательщиков в активных участников процессов, связанных с использованием энергии. Более того, у них есть не только желание, но и возможности управлять собственным потреблением, существенно сокращая расход электроэнергии и разгружая энергосистему в часы пиковых нагрузок.
— «Умные сети» — это эффективное управление взаимоотношениями между потребителем и поставщиком услуг, это повышение информативности клиентов, контроль за потреблением электроэнергии и работой сетей, — поясняет директор по интегрированным системам менеджмента филиала ОАО «МРСК Центра» — Белгородэнерго Владимир Недосеков. — Это целый комплекс мероприятий, направленных на повышение надежности энергоснабжения, энергоэффективности, соответствие стандартам качества и снижение затрат на передачу электроэнергии. Для достижения этих целей применяются технологии, позволяющие эффективно управлять сетевыми активами, оперативно реагировать на все, что происходит в энергосистеме, управлять качеством, производить мониторинг и контроль передачи электроэнергии на всех этапах, повышать производительность сети, предотвращать сбои в электроснабжении, быстро восстанавливать подачу электроэнергии и обеспечивать клиента инструментарием, необходимым для управления собственным потреблением.
Немаловажным аспектом «умных сетей» является возможность присоединения к сетям объектов малой распределенной генерации, альтернативных источников энергии. Ряд таких проектов реализован на территории Белгородской области.
ОПЫТ ЗАПАДНЫЙ И РОССИЙСКИЙ
Существуют ли аналоги подобных проектов в других странах? Разумеется, можно рассматривать несколько международных примеров. В этом направлении движутся Амстердам, американский Боулдер, ряд других городов, на практике применяющих концепцию «умного города». И таких городов становится все больше.
Возможно, другие продвинулись в некоторых направлениях несколько дальше, чем Белгород, однако практически везде построение «умных сетей» находится лишь на стадии пилотных проектов. МРСК Центра со своей концепцией, реализуемой на Белгородчине, как и ряд других компаний МРСК, идет тем же путем, что западные коллеги, однако применительно к российской действительности. Все участники процесса находятся в начале длинного пути, когда обмен опытом по внедряемым технологиями всем на пользу.
Зарубежные энергокомпании тоже кое-что перенимают в России. Так, например, в американском городе Сан-Диего (штат Калифорния) тестируется автоматизированная система управления уличным освещением, внедренная на Белгородчине. Не меньший интерес американские коллеги проявляют к внедренным системам управления электрическими сетями и системам охранно-технологического видеонаблюдения.
Концепция «умного города», реализующаяся в Белгородской области, направлена на улучшение целого ряда параметров, характеризующих качество жизни человека в городской среде обитания. А электросетевой комплекс региона уже достаточно наполнен цифровыми интеллектуальными возможностями. Это и системы «умного» учета, и системы автоматизированного управления наружным освещением, и цифровые устройства управления сетями, обеспечивающие автоматизацию, мониторинг и контроль передачи электроэнергии. И ряд других проектов, которые либо в пилотных, либо уже в тиражных зонах работают в Белгороде и других регионах.
Эти инициативы находят понимание и поддержку на уровне губернатора Белгородской области. А энергетики в свою очередь принимают участие в тестировании новых энергоэффективных технологий, которые в перспективе могут применяться не только в электроэнергетике, но и в других отраслях.
КОМПОНЕНТЫ «УМНЫХ СЕТЕЙ»
Если говорить о том, как устроены «умные сети», то необходимо понимать, что все энергооборудование, управляемое при помощи автоматизированных систем из единого центра, на деле представляет собой интеллектуальную сетевую инфраструктуру. Это и реклоузеры, и бустеры, и столбовые трансформаторные подстанции, и вакуумные и элегазовые выключатели, и целый ряд других компонентов, обеспечивающих надежность и бесперебойность снабжения потребителей электроэнергией.
К примеру, реклоузеры в случае аварийного отключения автоматически секционируют участки сети, переключая электропитание с одной линии на другую и таким образом сводя количество обесточенных потребителей к минимуму. В сетях Белгородэнерго напряжением 6–10 кВ установлено более 45 реклоузеров.
Для снижения потерь устанавливаются устройства компенсации реактивной мощности, которые позволяют локализовать прохождение по электрическим сетям потоков реактивной (неполезной) энергии.
Высоких показателей надежности позволяет достичь ежегодная поэтапная замена масляных выключателей 6–110 кВ на вакуумные и элегазовые.
Еще один элемент, используемый в распределительных сетях для повышения качества передаваемой электроэнергии, — вольтодобавочный трансформатор, или бустер. Данное устройство функционирует в протяженной сети напряжением 0,4 кВ и служит для выравнивания напряжения на всех участках этой сети.
Развивается в Белгородэнерго и принципиально новая концепция построения распределительных сетей 0,4–10 кВ, позволяющая «дойти» практически до каждого потребителя сетью 10 кВ, а понижение напряжения до 0,4 кВ выполнить с помощью небольшого трансформатора, расположенного на опоре в непосредственной близости от дома. На этой новинке, активно внедряемой в сетях филиала с 2010 года, следует остановиться подробнее.
Столбовые (или мачтовые) трансформаторные подстанции — хорошая альтернатива традиционным ТП. Они дают возможность снизить потери в сети 0,4 кВ, уменьшить капитальные затраты при строительстве, а затем и эксплуатационные затраты. При этом они позволяют повысить надежность и качество электроснабжения потребителей, главным образом потому, что количество оставшихся без электроэнергии потребителей при аварийных отключениях сводится к минимуму.
Столбовая трансформаторная подстанция представляет собой силовой трансформатор 10/0,4 кВ, который крепится на опоре ВЛ-10 кВ. В этих устройствах применены коммутационные аппараты 10 кВ нового типа. Взамен предохранителей-разъединителей ПРВТ 10 кВ установлены разъединители РЛК-10 и комплект предохранителей ПКТ-10. Этот набор оборудования способствует более удобному выполнению оперативных переключений.
Непосредственно к СТП подключены ответвления 0,4 кВ в дома потребителей. Герметичные вводы защищают трансформатор от перекрытия птицами и посторонними предметами. Столбовые трансформаторные подстанции идеальны для тех мест, где невозможна установка подстанции киоскового типа и по улице проходят высоковольтные и низковольтные линии электропередачи, где количество жилых домов не более 5–6.
Опыт эксплуатации СТП показал, что их применение является очень перспективным, в том числе в части существенного сокращения затрат на технологическое присоединение к электросетям отдаленных объектов мощностью 20–30 кВт, а потому концепция будет развиваться, а конструктив самой СТП совершенствоваться.
При реконструкции и новом строительстве линий 0,4–10 кВ уже на протяжении ряда лет используется только самонесущий изолированный провод (СИП), исключающий перерывы в электроснабжении от соприкосновения с деревьями или при схлесте.
Весь громадный набор компонентов «умных» сетей необходимо грамотно обслуживать. Поэтому в филиале ОАО «МРСК Центра» — Белгородэнерго внедрена интеллектуальная система управления активами. В единую базу внесено свыше миллиона единиц электрооборудования, и состояние каждого элемента подтверждено данными диагностики. Постоянное обновление и пополнение этого «хранилища» позволяет эффективнее планировать техническое обслуживание производственных активов, что в конечном итоге сказывается на рациональности использования денежных средств, выделяемых на ремонты.
«УМНЫЕ СЕТИ» — УМНЫЕ ПОДХОДЫ
«Умные сети» предполагают реагирование в режиме реального времени на все, что происходит в электросетевом комплексе. Все недочеты должны немедленно фиксироваться и устраняться. С этой целью в Белгородэнерго функционирует Центр управления сетями и 22 диспетчерских пункта, оснащенных SCADA-системой, интегрированной с системой SAP. Дежурные диспетчеры наблюдают и управляют работой электрических сетей в режиме реального времени. В SCADA-систему ЦУС поступает более 80 тыс. сигналов с объектов управления.
Все подстанции 35–110 кВ в Белгородэнерго телемеханизированы и управляются дистанционно. Диспетчер в режиме реального времени получает с подстанций данные о состоянии оборудования, текущих режимах работы сети, управляет коммутационными аппаратами. Это позволяет оперативно реагировать на нештатные ситуации, сокращая время принятия решений.
Еще больше приближает энергокомпанию к потребителю, давая возможность оперативно реагировать на любые нарушения, телемеханизация трансформаторных подстанций и распределительных пунктов 6–10 кВ. В Белгородэнерго на данном этапе телемеханизировано свыше 70% РП 6–10 кВ, а кроме того, реализован пилотный проект по телемеханизации ТП 10/0,4 кВ.
Любые изменения погоды контролируют 16 цифровых метеорологических станций, установленных в районах Белгородской области. При возникновении неблагоприятных погодных условий они дают руководству возможность своевременно перераспределить силы и средства, чтобы не допустить негативного влияния стихии на систему электроснабжения.
«УМНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ» — СВЕТЛО, КАК ДНЕМ!
Автоматизированной системой управления наружным освещением охвачено уже 110 тыс. светоточек в регионе. Ее безусловное преимущество в том, что без выезда на место, через диспетчерские пункты можно управлять режимами освещения, причем не только режимом включения электроэнергии в тот или иной промежуток времени (это могут делать многие системы), а управлять именно «частичным» освещением, то есть пофазно. Например, когда на улице начинает смеркаться, может загораться один из трех фонарей, потом — два из трех, потом уже полноценно освещается вся улица, горит вся линия освещения.
Система управляет наружным освещением автоматически, без выезда специалистов на место. При этом она быстро монтируется и дает практически моментальную отдачу. В зависимости от региона внедрение системы дает порядка 13–15% экономии электроэнергии. Этому же способствует широкое применение энергосберегающих ламп: натриевых, светодиодных и индукционных.
ТОЧНОСТЬ УЧЕТА — ЗАЛОГ ЭКОНОМИИ
Невозможно управлять тем, что нельзя измерить, считают в компании, делая ставку на внедрение систем интеллектуального учета энергоресурсов, позволяющих удаленно отслеживать параметры потребления электроэнергии как на объектах филиала, так и у абонентов. По мнению энергетиков, это хороший инструмент в борьбе с технологическими и коммерческими потерями электроэнергии.
Энерговооруженность российских домовладений существенно выросла в сравнении с тем, что было 20–30 лет назад. Мы используем более мощные бытовые приборы: стиральные, посудомоечные машины, пылесосы, микроволновые печи. Отсюда необходимость экономии, которая, как известно, начинается с учета. АИИС КУЭ бытовых и мелкомоторных потребителей не только контролирует параметры электроэнергии и дистанционно передает данные о потреблении, но и позволяет применять многотарифные расчеты. Система построена на применении интеллектуальных приборов учета, дистанционно передающих данные об энергопотреблении.
На сегодня в Белгородской области установлено около 90 тыс. интеллектуальных приборов учета — как в частных домовладениях, так и во всех ВРУ многоквартирных жилых домов.
— Потребители могут контролировать текущее потребление и управлять им, оптимизируя и распределяя нагрузку, — констатирует начальник управления энергосбережения и повышения энергоэффективности филиала ОАО «МРСК Центра» — Белгородэнерго Наталья Якшина. — Но и энергокомпания получила немало плюсов. Мы увидели реальные балансы непосредственно по линиям 0,4 кВ и теперь можем лучше контролировать абонентов, вовремя выявляя случаи несанкционированного потребления. Также существует возможность контроля параметров качества электроэнергии непосредственно на вводе у потребителя.
Постоянное взаимодействие с потребителями, улучшение качества их обслуживания — немаловажная часть концепции «умных сетей». С этой целью в компании функционируют и развиваются центры обслуживания клиентов, контакт-центр, а также интернет-ресурсы, которые делают ее работу максимально прозрачной и доступной для потребителей.
ВЫВОДЫ
Максимальный эффект достигается при сбалансированном применении различных компонентов и технологий «интеллектуальных сетей». Однако, если рассматривать их по отдельности, то следует отметить, что значительный эффект достигается за счет модернизации учета электроэнергии. Внедрение систем АСКУЭ позволяет достоверно и своевременно определить объем потребленной электроэнергии. Немаловажно и то, что компания получает действенный инструмент для управления техническими потерями.
Сопутствующий эффект в части снижения потерь достигается за счет модернизации основного оборудования электросетей, которая в принципе призвана повышать надежность. Например, замена 1 км провода на ЛЭП-0,4 кВ на провод с большим сечением снижает технические потери в среднем на 5 тыс. кВтч в год. Учитывая объемы реконструкции, сумма получается весьма значительной.
Эффект от внедрения элементов автоматизации (телемеханизация, автоматизация освещения, реклоузеры и т. д.) получается, в основном, за счет снижения показателей недоотпуска электроэнергии и эксплуатационных затрат. Но главный эффект от работы «умных сетей» — это, прежде всего, новый уровень обеспечения потребителей электроэнергией. Каждый из элементов предполагает получение того или иного эффекта, однако их совокупность преумножает данный показатель в несколько раз. Ведь качество передачи электроэнергии, безопасность и удобство для потребителей невозможно измерить ни деньгами, ни киловатт-часами.