Автоматизация учета электрической энергии и контроля показателей ее качества на Украине - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Техника и технологии

5644
Автоматизация учета электрической энергии и контроля показателей ее качества на Украине

Технической основой обеспечения автоматизированного учета электроэнергии с контролем показателей качества является совокупность соединенных между собой по установленной схеме для измерения и учета электроэнергии современных трансформаторов тока и напряжения, их вторичных цепей; счетчиков электроэнергии, средств измерения показателей качества электроэнергии, которые позволяют одновременно вести учет электрической энергии с использованием аппаратно-программных комплексов в магистральных и межгосударственных сетях Государственного предприятия «Национальная энергетическая компания (НЭК) «Укрэнерго». Такая система (рис.1) позволяет проводить баланс электрической энергии в ОЭС Украины и осуществлять интеграцию Украины с государствами СНГ и ЕС, имеющими с Украиной общие электрические сети (Российская Федерация, Республика Беларусь, Республика Молдова, Венгрия, Польша, Румыния, Словакия).

В НЭК «Укрэнерго» в течение 2006–2007 годов был выполнен значительный объем работ по замене устаревшего оборудования, исследования новых информационных технологий и международных электроэнергетических стандартов. Такие исследования были проведены с целью, в первую очередь, поиска квалифицированных современных информационных и программно-аппаратных решений для создания интегрированных автоматизированных систем учета электроэнергии (АСУЭ) электроэнергетических систем (региональный уровень) и АСУЭ НЭК «Укрэнерго» в целом (центральный уровень). Создание таких АСУЭ было вызвано рядом внутренних и внешних факторов.

 

Разработка АСКУЭ

В ходе работ по созданию АСКУЭ был проведен анализ особенностей построения и функционирования систем учета электропотребления и разработана концепция построения АСУЭ с контролем ПКЭ в условиях энергорынка, внедрение которой обеспечивает достоверность учета электроэнергии на всех участках и уровнях ее производства, передачи и потребления. Это повышает эффективность учета электрической энергии и способствует упорядоченности функционирования энергорынка Украины.

Разработана оптимальная структура АСУЭ с контролем показателей качества, которая включает центральный, региональный и локальный уровни. Для исследования работы контролирующей системы разработана комплексная математическая модель АСУЭ с контролем показателей качества, практическое применение которой позволяет формировать управляющие воздействия для обеспечения необходимой точности контроля параметров режима, ПКЭ, потребление электроэнергии и оптимизировать процесс контроля.

Создание уникальной в мировой практике автоматизированной системы учета электроэнергии с контролем показателей качества позволяет интегрировать ОЭС Украины в Объединение энергосистем европейских стран (ENTSO-E) и обеспечивает функционирование энергорынка Украины и диспетчерской службы НЭК «Укрэнерго» путем предоставления данных мониторинга параметров качества и технического контроля электроэнергии. Это повышает надежность и устойчивость работы ОЭС Украины, эффективность учета электроэнергии и приводит к уменьшению ее потерь.

Создана и введена в НЭК «Укрэнерго» трехуровневая АСУЭ с контролем показателей качества, которая обеспечивает одновременное измерение более 100 технических и более 2000 коммерческих параметров и отличается от существующих тем, что проводит одновременное измерение параметров электропотребления и показателей качества электроэнергии, базируется на требованиях международных стандартов.

Кроме того, разработаны методы адаптации средств измерения с режимами работы электрических сетей, которые позволяют улучшить метрологические характеристики средств измерений и практически полностью исключить влияние неинформативных параметров на точность преобразования ПКЭ. На их основе предложен ряд алгоритмов для измерения параметров режимов многофазных электрических сетей и определения ПКЭ, обеспечивающих повышение точности и помехозащищенности измерений, что позволяет снизить погрешность обработки информации.

На рис.2 показана структурная схема анализатора гармоник с компенсацией аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности, где обозначено:

ДУ1–ДУn – дифференциальные усилители;

СУ1–СУm – селективные усилители;

S – сумматор;

ВУ – разностное устройство.

Предложены способы улучшения метрологических характеристик средств измерения и коррекции аддитивной погрешности, с использованием которых разработаны новые принципы и схемные решения цифровой обработки информации в средствах измерения параметров многофазных электрических сетей, которые обеспечивают коррекцию аддитивной погрешности.

Разработаны принципы построения эталонных средств измерения параметров электрических сетей, основанные на средствах адаптации многоканальных АЦП к неравномерности исследуемых сигналов сети. Эти принципы в отличие от существующих позволяют повысить точность измерений сигналов в 3–4 раза.

Предложенные методы и алгоритмы практически реализованы в разработанных счетчиках электроэнергии и приборах измерения параметров электрических сетей, используемых в составе АСУЭ с контролем ПКЭ, и позволяют повысить точность контроля и эффективность работы АСУЭ.

 

Итоги разработки АСКУЭ

Основные результаты проведенных комплексных исследований заключаются в следующем:

1. Впервые на Украине внедрены в серийное производство трехфазные и однофазные многофункциональные счетчики электроэнергии с одновременным анализом ее качества типов ЭТ, ZET и ЭТО, классов точности 1,0, 0,5S и 0,2S. Их общее количество в эксплуатации превышает 60000.

2. Впервые на Украине созданы эталоны электрической мощности и энергии типа СТО классов точности 0,05; 0,1 и 0,2, которые позволяют аттестовать не только средства учета электроэнергии, но и анализаторы показателей ее качества, напряжения, тока, мощности и другие параметры.

3. Разработаны и исследованы прецизионные многофазные источники напряжения и тока, которые обеспечивают высокую точность воспроизведения переменного сигнала.

4. Впервые на Украине создана собственная метрологическая база на основе серийных эталонов типа СТО и автоматизированных метрологических установок УАП-3, объем серийного производства которых достиг 30 шт.

5. Создан единственный в мировой практике эталон СТИ-1 для метрологической аттестации эталонов контроля показателей качества электроэнергии, обеспечивает восстановление ПКЭ на пределе возможностей измерительной техники.

6. Разработаны и утверждены в органах Госпотребстандарта Украины методики аттестации уникальной метрологической установки СТИ-1.

7. Разработана, утверждена и внедрена методика поверки МП 081/29.10-05: «Измерители показателей качества электроэнергии», по которой производится поверка средств измерения ПКЭ.

8. В 2012 году на основе разработанного итеративного метода воспроизведения электрических величин создан многофазный калибратор параметров электроэнергии ДНСТ-3 и эталон мощности и параметров качества электрической энергии типа СТО-4W7E класса точности 0,02.

9. Кроме того, изготовлены и апробированы опытно-промышленные образцы следующих цифровых средств измерения ПКЭ:

- цифровая система измерения качества электроэнергии типа ЦСИКЕ;

- анализаторы напряжений и токов в электрических сетях типа «АНТЕС АР-ЗФ» и «АНТЕС АК-ЗФ».

Внедрение разработанных счетчиков и приборов измерения параметров электрических сетей является основой эффективной работы АСУЭ с контролем ПКЭ.

На рис.3 показана стационарная автоматизированная метрологическая установка на ток до 120 А, а на рис.4 показан счетчик трехфазный электронный многофункциональный с измерением ПКЭ типа «ZET». Это лишь два из разработанных устройств и приборов, которых уже серийно выпущено более 70 тыс. шт.

На рис.5-8 показано расположение элементов АСУЭ на некоторых подстанциях Днепровской ЭС НЭК «Укрэнерго». Всего же АСУЭ охвачено 135 подстанций всех 8 электроэнергетических систем ОЭС Украины.

Все серийные средства измерения, эталоны, метрологические установки и система учета электроэнергии в целом сертифицированы органами Госпотребстандарта Украины. Всего получено 135 свидетельств о метрологической аттестации всех подстанций системы.

Повышение эффективности работы электрических сетей от внедрения АСУЭ с контролем ПКЭ подтверждено практическими расчетами технико-экономических показателей использования АСУЭ с контролем показателей качества, в результате которых установлено, что общий экономический эффект от внедрения АСУЭ с контролем ПКЭ НЭК «Укрэнерго» 2005–2012 гг. составляет более 125 млн. USD.

 

Эти результаты были получены на протяжении последних лет в ИЭД НАН Украины, Харьковском и Киевском политехнических институтах при непосредственном участии специалистов НЭК «Укрэнерго». Следует отметить, что коллектив ученых и специалистов указанных организаций – авторов работы «Автоматизированная система учета электроэнергии с контролем качества» – выдвинут на соискание Государственной премии Украины в области науки и техники за 2013 год.

Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus