Современные технологии распределительных сетей: применение устройств ATS и RTU
Что такое распределенная генерация и распределенные энергетические системы
19/03/2023
Назначение нулевого провода в трехфазных системах
19/03/2023Промышленность нуждается в непрерывном электроснабжении, чтобы поддерживать работу своих технологических процессов. Коммунальные предприятия работают над тем, чтобы обеспечить максимально возможную доступность энергоснабжения для своих клиентов. При распределении сетевые операторы должны соблюдать правила регулирования, чтобы обеспечить стабильную и доступную подачу электроэнергии.
Во всех случаях ручное управление резервными системами является сложным и, следовательно, подвержено человеческим ошибкам и отнимает большое количество времени.
Чтобы лучше справляться со все более сложными требованиями, с которыми сталкиваются эти отрасли, технологии, ориентированные на автоматизацию и связь, являются ключом к созданию самовосстанавливающейся сети, которая защитит ресурсоёмкие отрасли от перебоев в подаче электроэнергии, обеспечит удовлетворенность клиентов и поддержит интеграцию возобновляемых источников энергии в сеть стабильным и безопасным образом.
Это особенно важно, поскольку повышенный спрос на сеть заставит энергетических операторов обеспечивать надежную и бесперебойную поставку электроэнергии.
Глядя в будущее, становится ясно, что отрасли энергосистем необходимо внедрить два ключевых актива в будущее развитие сети: гибкость и отказоустойчивость.
Гибкость и устойчивость
По данным статистики 2018 году количество перебоев в подаче электроэнергии в США достигло максимума — 5,8 часа на одного потребителя. По мере приближения 2021 года гибкость будет означать более быстрое реагирование на непредвиденные ситуации, такие как погодные сбои и перебои в поставках.
Таким образом, хотя некоторые важные меры по укреплению сети требуют ручных действий, использование таких технологий, как автоматизированные системы переключения (ATS) и удаленные терминалы (RTU), помогает поддерживать автоматическое принятие решений.
Автоматизированные системы переключения (ATS, АВР, автоматический ввод резерва) — это интеллектуальные устройства, которые автоматически переключает питание с основного источника на резервный при обнаружении сбоя или отключения основного источника.
RTU расшифровывается как Remote Terminal Unit, иногда также называемый Remote Telemetry Unit или Remote Telecontrol Unit. RTU — это микропроцессорное устройство, которое отслеживает и управляет полевыми устройствами, а затем подключается к системе управления предприятием или SCADA (диспетчерское управление и сбор данных).
Возьмем, к примеру, случай ведущей энергетической компании в Венгрии. С помощью автоматизированной распределительной сети, которая отслеживает и контролирует выключатели воздушных линий электропередач и вторичные подстанции, они смогли выявить неисправности и получить полную информацию о ней, а также сократить время реагирования на перебои.
Потребность во втором активе, устойчивости, лучше всего вытекает из уязвимости глобальных цепочек поставок. Конечно, энергетические системы также основаны на глобальных цепочках поставок, но, в отличие от других отраслей, национальная политика используется для снижения риска прерывания поставок из-за местных резервов.
Страны хранили газ, нефть или уголь неделями и даже месяцами, а преобразование этих энергоносителей в электричество раньше было локальным. Но с ростом зависимости от географически сконцентрированной возобновляемой энергии эта концепция меняется.
Энергетические системы будущего будут более взаимосвязанными, и они будут эксплуатироваться ближе к своим предельным возможностям – и тем самым будут более уязвимыми. А поскольку нет возможности накапливать ветер, солнечное излучение или электроэнергию в больших количествах, требуются новые концепции.
Таким образом, устойчивость, то есть способность преодолевать критические ситуации вместо того, чтобы сосредотачиваться на том, чтобы их избегать, станет более важной. Это особенно актуально там, где системы становятся более сложными и потенциально уязвимыми из-за большего количества взаимосвязей.
Таким образом, цифровые системы будут в большей степени зависеть от коммуникационной инфраструктуры. Устойчивость в этом случае будет означать, что они по-прежнему могут предоставлять базовые функции в случае, если эти инфраструктуры недоступны. Так как же все это возможно?
Ключевые технологии
Первым шагом к самовосстанавливающейся сети является система автоматического переключения (ATS) на основе RTU, которая особенно подходит для предотвращения длительных перерывов в подаче электроэнергии на среднем и низком напряжении и используется в европейских странах на небольших производствах, коммунальных службах, центрах обработки данных, для транспорта, а также в коммерческих и общественных зданиях.
В частности, функция ATS, основанная на оборудовании RTU, предназначена для переключения с задержкой по времени в аварийном освещении, аварийной вентиляции, системах охлаждения, системах связи, а также при обработке и мониторинге аварийных сигналов для обеспечения непрерывного энергоснабжения в сочетании с аккумуляторной системой или генератором.
Один из крупнейших аэропортов Швейцарии испытал эту систему на себе. В аэропорту имеется несколько групп аварийного электроснабжения.
Сеть среднего напряжения (МВ) 16 кВ разделена на автономные участки. В каждом секторе есть распределительная станция среднего напряжения (так называемая конечная станция), а также несколько трансформаторных подстанций.
Трансформаторные подстанции имеют магистральное подключение к оконечной станции с возможностью кольцевого соединения между трансформаторными подстанциями. Эта концепция повышает надежность электроснабжения зданий.
Используя RTU, каждый сектор электроснабжения аэропорта контролировался и контролировался автономно, что обеспечило постоянную работу миллионов пассажиров, грузов и рейсов, обслуживаемых аэропортом.
Вот пример изоляции и восстановления при обнаружении неисправностей (FDIR) для конфигурации с открытым кольцом:
Электрические сети переходят к географически распределенному интеллекту. Обслуживание такого количества устройств с ограниченными человеческими ресурсами представляет собой огромную проблему для сетевых операторов. RTU предоставляют сетевым операторам безопасный интерфейс для обновления и управления всеми активами.
Крупная высокоскоростная железнодорожная линия, соединяющая Великобританию с континентальной Европой, является примером того, что возможно, когда все технологии работают вместе.
Чтобы обеспечить бесперебойную работу, высокоскоростная железнодорожная линия имеет несколько электрических подстанций вдоль своей линии, чтобы обеспечить подачу электроэнергии на пути в любое время.
Подстанции подключены через систему программного обеспечения SCADA, которая собирает и интерпретирует данные с устройств вдоль линии. Кроме того, каждая подстанция оборудована RTU, которые выполняют команды из системы SCADA для обеспечения безопасного и надежного потока электроэнергии.
Ландшафт электроэнергетики стремительно развивается. Независимо от того, заключается ли задача в поиске взаимовыгодных способов интеграции возобновляемых источников энергии, локальных микросетей, цифровых подстанций и других технологий интеллектуальных сетей, такие как системы ATS на основе RTU, могут предоставить операторам электроэнергетики существенные преимущества.
