Обзор отечественного рынка систем автоматики сетей электроснабжения

Введение

Актуальность работы состоит в том, что в современной электроэнергетике сегодня наиболее актуальны те же тенденции, что и в промышленности – полная автоматизация технологических процессов, прогнозирование развития ситуации на основе накопления больших объемов данных. Для электроэнергетики понятия «цифровые сети» и «цифровая подстанция» уже стали реальными объектами. Но развитие и масштабирование данных технологий требует новых решений, которые находятся на стыке нескольких отраслей: автоматизации и телекома.
Кроме этого, автоматизация в системах электроснабжения потребителей призвана обеспечивать защиту оборудования и исключать аварийные режимы его работы, осуществлять постоянный контроль за параметрами сети и оборудования, переключать питание при необходимости с одной линии на другую. Благодаря автоматизации повышается надежность работы электрических установок, сокращается количество обслуживающего персонала, что уменьшает эксплуатационные расходы и способствует сокращению числа аварий по вине персонала.
Объект исследования - системы автоматики сетей электроснабжения. Предмет исследования – отечественный рынок систем автоматики сетей электроснабжения.
Цель работы – проанализировать особенности отечественного рынка систем автоматики сетей электроснабжения. Поставленная цель предполагает решение следующих задач:
рассмотреть современные проблемы рынка систем автоматики сетей электроснабжения в мире и в России;
проанализировать отечественный рынок систем автоматики сетей электроснабжения;
исследовать тенденции и перспективы развития систем автоматики сетей электроснабжения.
1 Современные проблемы рынка систем автоматики сетей электроснабжения
1.1 Общая проблема
Если говорить о проектировании электросетей, то традиционно на первое место в РФ выдвигаются показатели экономической эффективности инвестиционных проектов (финансовые, бюджетные, социально-экономические). При выборе варианта развития сети основным параметром оценки является условие минимума приведенных (дисконтированных) затрат при обеспечении требуемого энергетического эффекта.
Понятно, что такой подход характерен и для традиционной западной экономики, однако в современных условиях он не является там превалирующим – разработчики Швейцарии в настоящее время уделяют особое внимание вопросам бесперебойного снабжения потребителей, а в Англии расчеты производятся на основании минимизации потерь электроэнергии в элементах энергосети [1]. В России же до сих пор показатели надежности учитываются далеко не в первую очередь.
Несмотря на это, в последнее время наблюдается повышенный интерес среди отечественных разработчиков к проектированию распределительных сетей с точки зрения общеевропейских критериев.
Все это требует применения передовых методов проектирования сетей на основе накопленного зарубежного и отечественного опыта. Российские разработчики САПР предоставляют проектировщикам-энергетикам большой выбор специализированных программ.
1.2 Проблема в мире
Во многих странах предприятия энергетического сектора экономики переживают период реформирования. Происходящие процессы слияния, поглощения и изменения структуры управления, границ сферы деятельности и территориального присутствия заставляют многие бывшие монополии искать для себя новые модели создания стоимости. Неизбежно меняются задачи компаний и их бизнес-процессы. Формируются рынки предоставления коммунальных услуг. Внедряются рыночные механизмы.
Требуются технологические изменения, отвечающие современным потребностям развития отрасли [2]. Хотя все эти изменения отличаются в зависимости от местоположения и вида деятельности энергокомпаний, инновации неизбежно ведут к преобразованию всей сферы коммунальных услуг. Главным трендом, оказывающим влияние на развитие информационных систем в энергетике, является концепция Smart Grid.
1.3 Проблема в России
Наиболее актуальным аспектом автоматизации в российской электроэнергетике по-прежнему остается осторожное отношение к внедрению современных и передовых технологий со стороны эксплуатирующих организаций. Современные технологии уже сегодня позволяют минимизировать человеческий фактор в электроэнергетике и, в свою очередь, резко поднять производительность труда. Как известно, 95 % аварийных ситуаций в отрасли происходит по вине человека. Все вновь вводимые объекты уже сейчас являются «необслуживаемыми». Но процент новых и подвергшихся реновации объектов пока еще мал.
От стран Запада наши сети отличает, прежде всего, высокая степень износа силовой аппаратуры на всех этапах распределения

. Однако сегодня этот вопрос начинает разрешаться в положительную сторону, особенно в столице [1].
Однако в имеющихся в настоящее время обширных наработках в области перспективного развития сетей незначительное значение уделяется анализу перспективы развития города. При этом очевиден тот факт, что этот вопрос в настоящее время стоит особенно остро. Учитывая огромное количество исследований и наработок в области расчетов параметров сети и средств увеличения надежности, и качества обеспечении потребителей электроэнергией, одним из важнейших направлений работы в области перспективного развития сетей энергоснабжения можно считать исследование средств и способов оптимизации структуры сети с учетом перспективы развития города.
2 Обзор отечественного рынка систем автоматики сетей электроснабжения
2.1 Обзор рынка автоматики сетей электроснабжения
Последние годы в наших исследованиях в области безопасности мы уделяем все больше внимания промышленным системам автоматизации [3]. Автоматика сетей электроснабжения – это система, предназначенная для управления, контроля и защиты электроэнергетической системы предприятия.
Для достижения этих целей необходимо получать информацию от системы в режиме реального времени, обладать мощными локальными и дистанционными программами управления, и эффективными средствами защиты от перерывов электроснабжении. Автоматику сетей электроснабжения также называют автоматикой подстанций.
Согласно определению, автоматика сетей электроснабжения состоит из следующих основных компонентов:
защита от перерывов в электроснабжении;
управление;
измерения;
мониторинг;
обмен данными.
Приведенный ниже обзор ни в коем случае не является исчерпывающим и не содержит описания всего рынка систем автоматики сетей электроснабжения, существующего в настоящее время, а только освещает некоторые системы и продукты ведущих производителей, например таких как - частотный преобразователь сименс, в качестве примеров того, что может быть сделано сегодня и в каком направлении развивается технология. На рисунке 2.1 приведен частотный преобразователь Siemens.

Рисунок 2.1 - Частотный преобразователь Siemens
Системы автоматики сетей электроснабжения, предлагаемые GE, сосредоточены вокруг семейства универсальных реле (серия UR). Компания GE в своих печатных материалах использует, в основном, термин «реле» и очень осторожно употребляет термин «ИЭУ», хотя серия UR, на самом деле, подпадает под определение ИЭУ в контексте автоматики сетей электроснабжения, так как они объединяют в одном устройстве защиту, управление, измерения, мониторинг и обмен данными.
Предлагаемая компанией GE структура является типичным примером конфигурации первого типа. Как видно, ИЭУ напрямую обменивается данными по общей коммуникационной шине с системой SCADA. В зависимости от используемого протокола, поддерживается обмен данными между равноправными узлами.
Все ИЭУ семейства UR компании GE обладают функциями локального и дистанционного управления. ИЭУ программируются путем применения логических уравнений (FlexLogic, торговая марка GE). Реле СбО обладает функциями сброса нагрузки, автоматического повторного включения и защиты от отказа выключателя.
Все ИЭУ включают функции измерения тока, напряжения, мощности и частоты, включая векторы тока и напряжения. Все ИЭУ обладают следующими функциями:
записи нарушений нормального режима: 1×128 до 31×8 периодов (с изменяемой конфигурацией, до- и постсобытийные); 64 импульса за один цикл;
записи событий: до 1024 событий, метка времени - 1 микросекунда;
самодиагностика.
Т60 может осуществлять слежение за положением ответвления и за долей номинальной нагрузки. С60 обладает функциями наблюдения за выключающей схемой, счета операций прерывателя и слежения за током дуги контакта выключателя.
Порт RS-232 на передней части устройства предназначен для локального опроса и программирования с помощью программы URPC по стандартному для RTU протоколу Modbus, рассчитанному на скорость передачи 19,2 кбит/с. Стандартный порт RS-485 расположен на задней стороне устройства и служит для передачи по протоколу RTU Modbus, поддерживающему скорость в бодах до 11,5 кбит/с [4]. Второй порт на задней панели может быть или еще одним портом RS-485, или портом Ethernet со скоростью 10 Мбит/с, поддерживающим протоколы MMS/UCA2 и Modbus TCP/IP.
Далее, программный комплекс EnergyCS Line (рисунок 2.2) предназначен для проектирования воздушных линий электропередач и решения ряда не только инженерных, но и общепроектных исследовательских задач [1]