мониторинг распределительных сетей

Достижения в области мониторинга распределительных сетей позволяют улучшить контроль напряжения в коммунальных сетях.

Распространение более крупных распределенных энергоресурсов (DER) вдоль фидеров делает традиционные модели и методы регулирования неспособными поддерживать подаваемое напряжение в соответствии с директивами ANSI C84.1.

Энергораспределительная сеть претерпевает беспрецедентные изменения. Традиционная односторонняя модель регулирования напряжения предполагает предсказуемое падение напряжения вдоль фидеров от подстанции к потребителям. Однако распространение более крупных распределенных энергоресурсов (DER) вдоль фидеров делает традиционные модели и методы регулирования неспособными поддерживать подаваемое напряжение в соответствии с директивами ANSI C84.1.

Это стимулирует новые подходы к измерению, мониторингу и контролю сети, которые обеспечивают измерения в реальном времени, что позволяет приложениям управления распределением лучше управлять напряжениями и поддерживать высокое качество электроэнергии.

Традиционная модель подачи электроэнергии передает электроэнергию от централизованной электростанции через распределительные фидеры к точке потребления. Электроэнергия потребляется по линии с использованием устройств РПН, регуляторов напряжения и конденсаторных батарей для регулирования напряжения, чтобы гарантировать, что подача остается в пределах допустимого диапазона ANSI +/- 5% на всем пути до конца линии. Исторически сложилось так, что главной заботой было обеспечение того, чтобы напряжение не падало ниже или выше этих стандартов.

Традиционно, энергоресурсы или управляемые нагрузки подключены к местной распределительной системе. DER может включать солнечные панели, ветряные турбины, аккумуляторы, генераторы и электромобили.

Эти точки выработки электроэнергии подают электроэнергию внутри распределительной сети, что может повышать или понижать уровни напряжения за пределы норм ANSI. Другими словами, растущая интеграция возобновляемых источников энергии означает переменную нагрузку и колебания генерации, которые противоречат модели профиля постоянного напряжения.

Кроме того, солнечная и ветряная энергия по своей природе являются прерывистыми, которыми сложно управлять без измерения, мониторинга и контроля, что может привести к возникновению колебательных напряжений в системе. Повышение напряжения в точках ввода может также создать обратный системный поток энергии.

В результате коммунальным предприятиям требуются более совершенные системы мониторинга и управления мощностью, которые могут точно и быстро измерять напряжение, чтобы их системы управления распределением (DMS) могли реагировать и регулировать напряжение на своих фидерных линиях. Но это означает, что для интеграции DER требуются данные в реальном времени для реализации своих стратегий управления.

Беспокойство вызывает то, что непредсказуемая подача напряжения может нарушить обслуживание бытовых, коммерческих и промышленных потребителей на всем протяжении фидера, а также может повредить двигатели и оборудование на линии. Задача эффективного управления непредсказуемым, изменяющимся и потенциально двунаправленным потоком напряжения начинается с измерения. Единственный способ контролировать ​​изменчивость - это проводить точные измерения вдоль распределительных фидерных линий, которые могут передавать данные в системы управления достаточно быстро, чтобы модулировать напряжение и контролировать его в режиме реального времени.

Контроль и управление подачей напряжения может быть прерогативой DMS. Эти системы развивались на протяжении многих лет, и в настоящее время используются усовершенствованные модели DMS с оптимизацией напряжения / мощности (VVO), в которых конденсаторные батареи, регуляторы напряжения и твердотельные системы включаются и выключаются для поддержания приемлемых уровней коэффициента мощности и напряжения. Совсем недавно системы управления распределенными энергетическими ресурсами (DERMS) появились в ответ на увеличение количества распределенных энергетических ресурсов на основе возобновляемых источников энергии. Это сложные системы управления для мониторинга и контроля источников энергии.

DERMS требует точного измерения в реальном времени напряжений, нагрузок, реактивной мощности, данных о неисправностях и даже данных о погоде. Ключевым моментом при проектировании и монтаже этих систем мониторинга является их экономичность для энергокомпаний. Это поставило под сомнение традиционный подход к мониторингу сети с помощью обычного магнитного трансформатора тока (ТT) и трансформатора напряжения (ТН). Установленная стоимость ТТ и ТН является дорогостоящей и трудоемкой, к тому же для их установки фидер должен быть отключен.

Альтернативный более дешевый подход заключается в использовании сенсорной технологии низкого напряжения (0-10В переменного тока) для всех измерений напряжения и тока. Эти датчики безопасны, точны для всех необходимых измерений и могут быть установлены без отключения электричества.

Три исходных напряжения и тока могут быть подключены к монитору распределительной сети (DGM), системе измерения на полюсах, что даст возможность выполнить десятки полезных измерений, включая напряжение, превышающие 0,5%, нагрузки, коэффициенты мощности, активную и реактивную мощность. Элемент максимального тока ANSI 51 позволяет сообщать о срабатывании короткого замыкания и пиковых токах замыкания. Все эти измерения передаются в DMS и DERMS по радиоканалу DNP3.

Тенденции указывают на то, что интеграция МЭД будет увеличиваться, то с каждым годом будет расти необходимость поддержки напряжения, коэффициента мощности и частоты в желаемых пределах. Новые технологии измерения и мониторинга сети необходимы для того, чтобы держать все эти факторы под контролем.