Диплом. Программа Энергообеспечение сельского хозяйства
 Скачать 1.34 Mb.
|
|
Тип используемого канала связи Возможный риск применения «Информа- ционная шина CAN, RS-485 или аналогичные проводные линии связи» [16]. «Отсутствие технологической возможности прокладки проводной линии связи, необходимость обеспечения механической защиты линии связи от повреждений. При передаче телеметрической (импульсами) информации от счетчиков электроэнергии в УСПД повреждение линии связи приводит к безвозвратной потере данных» [16]. «Радиомодем с мощностью передатчика до 10 мВт и частотой 433,92 МГц» [16]. «Частотный диапазон является «открытым» и позволяет свободно использовать другие радиопередающие средства, которые могут создавать помехи при функционировании радиомодема. Дальность связи мала (около десятков метров). Для сбора данных требуется выход контролера к каждому абоненту» [16]. 35 Продолжение таблицы 1.1 «Модули Bluetooth, WiFi» [16]. «Необходимость построения собственной инфраструктуры связи с выделением частотного ресурса, либо технологическое согласование и информационная защита при использовании модулей, которые работают в существующих сетях. Малая дальность связи» [16]. «GSM-модем» «Требуется технологическая «привязка» к сети связи стороннего лица - оператора связи. Неконтролируемая зависимость от тарифов, надежности и ресурсного обеспечения технологического процесса оператора связи. Отсутствие масштабной долгосрочной перспективы эксплуатации модема, соизмеримой со сроком эксплуатации прибора учета. Частые «зависания» и сбои в связи при эксплуатации» [16]. «Оптический канал связи» [16]. «Малая дальность связи. Для сбора данных требуется, чтобы контролер находился в близости от прибора учета. Необходимо длительное поддержание оптических свойств (отсутствие пыли, царапин, грязи) оптопорта прибора учета» [16]. «Другой путь развития АСКУЭ для бытовых потребителей связано с собираемостью платежей» [27]. Однако вынесение счетов не означает, что они будут оплачены, а постоянное слежение за показаниями приборов учета является затратным мероприятием. В ПУЭ указывается, что «такие измерения должны производиться в цепях всех напряжений, где это необходимо для систематического контроля технологического процесса. Измерение напряжения на подстанциях 36 допускается производить только на стороне низшего напряжения. Измерение мощности обязательно предусматривается только в цепях понижающих трансформаторов со стороны среднего и низшего напряжений» [44]. «Из вышеизложенного следует, что наиболее оснащенными счетчиками и электроизмерений местами в сетях РСК согласно ПУЭ являются шины низшего напряжения подстанций. Эти же места в настоящее время интенсивно оснащаются телемеханизированными датчиками тока и напряжения для целей АСДУ и средствами АИИС КУЭ - электронными счетчиками электроэнергии. Поэтому при расчетах технических ПЭ следует опираться на информацию, характеризующую режим и потоки энергии именно на присоединениях шин низкого напряжения подстанций» [44]. Установив у потребителя автоматические электросчетчики электроэнергии с возможностью чтения электронных карт и коммутацией нагрузки, энергоснабжающая компания может ограничить электропотребление или совсем его прекратить (при большой денежной задолженности потребителя). Данные системы обеспечивают непрерывное действие купли- продажи электрической энергии на уровне каждого абонента, следовательно, это способствует обеспечению оплаты в положенный срок за потребленную электрическую энергию, так как у неплательщика образуются некомфортные условия, а также противодействует неисчерпаемому потреблению электрической энергии «в долг». АСКУЭ называются активными, если они объединены оперативным воздействием на технологический процесс электроснабжения абонента. Такие АСКУЭ разделяются на два класса систем: - «с распределенным управлением (автономные системы); - с централизованным управлением» [28]. «Автономные системы характеризуются отсутствием единого центра оперативного управления процессом электроснабжения потребителей» [28]. Коммутацию нагрузки потребителей осуществляют исполнительные 37 абонентские устройства (ИАУ), которые устанавливаются у каждого абонента. ИАУ используют внутренние запрограммированные алгоритмы, которые осуществляют локальный учет электрического потребления. При снижении лимита ниже устанавливаемого уровня ИАУ выдает команду абоненту о том, что нужно внести оплату. Если потребитель не пополнил лимит, то устройство вынуждено ввести режим ограничения мощности до тех пор, пока потребитель не перекроет лимит. Структурная схема АСКУЭ с распределенным управлением изображена на рисунке 1.7. Рисунок 1.7 - Структурно-функциональная схема АСКУЭ с распределенным управлением У такой АСКУЭ существуют ряд достоинств: отсутствие дорогой ненадежной телекоммуникационной инфраструктуры, нужной для передачи информации от потребителя в энергосбытовую организацию; оперативность 38 сбора оплаты за потребляемую электрическую энергию, а также невозможность применять поддельные электронные платежные карты. Минусы работы такой АСКУЭ: низкие показатели надежности системы, в связи с наличием большого количества дополнительных физических носителей информации и неквалифицированной ролью персонала в системе; низкой защитой информации от мошенничества электронных платежных карт; невозможность оперативного воздействия на процесс энергоснабжения, дороговизна интеллектуального счетчика электроэнергии и многое другое. «АСКУЭ с централизованным управлением характеризуются наличием единого центра оперативного управления системой, связанного с абонентскими устройствами каналами связи. Дополнительным преимуществом таких систем является возможность реализации на их основе автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) электроснабжения. Для связи с исполнительными абонентскими устройствами (ИАУ) в системах с централизованным управлением могут использоваться однонаправленные (симплексные) и двунаправленные (полудуплексные, дуплексные) каналы связи. Использование оперативной обратной связи с ИАУ можно также выделить в качестве отдельного признака для классификации, так как оно в значительной степени сказывается на функциональных возможностях АСКУЭ и стоимости ее внедрения» [29]. На основании вышеизложенного, можно сформировать классификацию АСКУЭ для электрических сетей 0,4 кВ, представленную на рисунке 1.18. Данная классификация позволяет выделить особенности и некоторые принципы организации каждой системы, сформировать выводы о рациональном использовании систем. 39 Рисунок 1.8 - Классификация АСКУЭ 0,4 кВ 40 Выводы по главе 1 1) Современная структура составляющих потерь электроэнергии, гораздо больше изучена и подробна по сопоставлению с применявшейся в минувшем веке, в итоге имеет свои недостатки и нуждается в развитии и доработке. 2) Важной необходимостью является проработка методов эффективного применения информации АСДУ и АСКУЭ, создания новых и приспособления к известным методам и программному обеспечению. Следовательно, необходимо пользоваться методиками расчета потерь электроэнергии, которые позволяют применять информационные возможности АСКУЭ. 3) Произведен анализ действенности мероприятий по сокращению коммерческих потерь электрической энергии. Обнаружено, что данные потери в основном связаны с воровством электроэнергии. Таким образом, ведется активная борьба с несанкционированным потреблением электрической энергией. 41 2 Методы выявления неконтролируемого потребления электроэнергии и расчета коммерческих потерь электроэнергии 2.1 Обзор существующих методов выявления неконтролируемого потребления электроэнергии Для энергосбытовых организаций очень важны решения двух проблем: обнаружение и борьба с воровством электрической энергии. Чтобы выявить виновников хищений электрической энергии, представители энергосбытовых организаций устраивают плановый обход с целью осмотра (проверки) точности подключения счетчиков электроэнергии к сети электроснабжения, наличие опломбирования, корректность показаний. Но такие проверки не эффективны, потому что для точного отыскания очага потерь электроэнергии, необходимо оперативно определить место, где происходит воровство электроэнергии. Помимо этого, согласно законодательству РФ доступ представителя электросетевой организации к счетчикам электрической энергии может быть недоступен. «Система передачи и распределения выступает как связующее звено между выработкой электроэнергии на электростанции и его потреблением. Система передачи ограничивается техническим исследованием данных необходимой передачи и маршрутов линии передачи на поэтапной основе, однако расширение системы распределения выполнено и в случае необходимости будет сформировано на основе спроса. Таким образом отсутствие планирования повлечет расширение системы распределения. Согласно этой причине, возрастание потерь в системе передачи и распределения и надежность электроснабжения минимизируется. Конечный потребитель не удовлетворён и обременен высокими тарифами, связанными с высокими потерями передачи электроэнергии. Так, фокусирование на этой проблеме вполне обосновано смещено на совершенствование системы распределения для уменьшения потерь в ней. Сокращение потерь 42 распределения уже не является новым направлением в изучении. Множество работ различных авторов и организаций посвящено данной теме. Новые методы развиваются в стремлении к тому чтобы максимально возможная часть вырабатываемой энергии достигала конечного потребителя. Некоторые из этих методов были приняты на практике, например: замена диска счетчика активной энергии счетчиком электричества, использование воздушной сети сгруппированных проводов, повышение коэффициента мощности посредством установки конденсаторных единиц на подстанции, источник питания мощностью 11 кВт и моторные терминалы, система высоковольтного постоянного тока для сельскохозяйственного производства, балансировка нагрузки на каждой фазе, проверка связей специальными комиссиями энергетических компаний и последующее наложение высоких штрафов, высокие тарифы/штрафы в течение часов пиковой нагрузки, размещение трансформатора в центре груза и т.д.» [30]. «Несмотря на максимальные усилия мы не приблизились в решении этой проблемы к таким высокоразвитым странам как США, Япония, Южная Корея. В практике электротехнической сферы больше усилий прикладывается именно к данной проблеме. В данной статье выдвинуты новые предложения, наряду со всесторонним анализом преобладающих в настоящее время методов уменьшения нетехнических потерь в системе распределения» [30]. «Потери распределения источника питания мощностью 11 кВт были вычислены посредством вычитания тарифицируемых энергетические единиц в этой округе из поступающих с подстанций энергетических единиц, зафиксированных счетчиком активной энергии, установленном на самом источнике питания. Пенджабские государственные энергетические компании фиксируют должным образом все данные о поступающей и исходящей с подстанции энергии в протокол испытаний. Методология была адаптирована для вычисления потерь» [30]. Существует несколько методов обнаружения несанкционированного 43 потребления электроэнергии (НПЭ), которые разделяются на расчетные методы и методы измерения. Расчетные методы: - с помощью статистического метода можно определить те участки сети, где происходит воровство электрической энергии. Но данный метод используется для расчета примерной оценки потерь электроэнергии, возникающие из-за неконтролируемого потребления за определенное время (например, месяц), и не позволяет оперативно обнаружить места, где происходит воровство электроэнергии; - приближенный метод расчета позволяет определять места хищения электроэнергии с помощью токовых клещей. В период максимума нагрузки с помощью токовых клещей измеряется ток, который проходит через электропровод, присоединенный к линии потребителя. Затем определяется значение потребляемой мощности. Затем сравниваются два значения количества электроэнергии потребленного за временной период с показаниями прибора учета, установленного у потребителя. При большом расхождении данных необходимо заострить внимание на такого потребителя и чаще проводить проверки прибора учета, для убеждения и доказательства в хищении электроэнергии. - балансный метод базируется на сравнении сумм значений счетчика, располагающегося у абонентов, и значений трехфазного счетчика, располагающегося в начале линии электроснабжения. Отсюда можно вывести разность, которая и будет равняться коммерческим потерям. У вышеизложенного метода может присутствовать погрешность, в связи с тем, что: - данные, которые выдает счетчик у потребителя, не удается считать вместе с показаниями трехфазного прибора учета, расположенного в начале линии электроснабжения без использования АСКУЭ; - к линии электроснабжения могут быть подключены нагрузки без 44 учета, например, уличное освещение, у которого временный режим работы и мощность разные. Измерительные методы: - применение устройств, измеряющих электрическую энергию с защитой от воровства, состоящие из внешнего (до ввода в дом) датчика мощности и прибора учета (базовый блок), установленный на территории потребителя. Датчик мощности и счетчик измеряют используемую мощность до ввода и после ввода в дом. При формировании небаланса прибор учета создает сигнал на отключение или учитывает электроэнергию по показанию двух блоков; - применение приборов учета электроэнергии с защитой от воровства, в которых преобразование в частоту импульсного сигнала осуществляется вне зависимости от того, куда направлена мощность нагрузки. Но у таких счетчиков нет возможности защитить от воровства электрической энергии при несанкционированном подключении абонентов до устройства, измеряющего электрическую энергию; - использование приборов, которые могут обнаруживать скрытую электропроводку. Устройства фиксируют электрическое поле проводника, который находится под напряжением. Недостатки: достаточно большая погрешность (10-15 см) при определении схемы прохождения скрытой электропроводки, затрудняющей нахождение несанкционированного подключения к электрической сети. 2.2 Предлагаемые методы выявления неконтролируемого потребления электроэнергии с помощью АСКУЭ Самой действенной методикой определения потерь электроэнергии является использование АСКУЭ. Данную методику могут использовать любые электроснабжающие организации. 45 Применение данных АСКУЭ позволит работникам энергосбытовой организации в быстром режиме выявлять места потери электроэнергии и мощности потреблений в любых линиях электроснабжения. Это можно пояснить с помощью рисунка 2.1, где изображена схема воздушной линии с исполнительными абонентскими устройствами (ИАУ), которые установлены у абонентов электроэнергии. Рисунок 2.1 - Схема замещения ВЛ На рисунке 2.1 изображена трансформаторная подстанция с силовым трансформатором. Трансформатор работает на напряжении выше 1000 В. К сборным шинам 0,4 кВ подключены входные исполнительные абонентские устройства, которые подключены через трансформаторы тока воздушной линии 0,4 кВ. Каждый абонент электрической энергии подключен к воздушной линии с помощью ИАУ. ИАУ при входе отличается от ИАУ потребителей тем, что «устанавливается на шинах подстанции и замеряет значения фазных напряжений на входе линий и потребляемую в каждой фазе линий мощность» [31]. «В первом методе определения коммерческих потерь электрической энергии применяется режим холостого хода линии» [31]. Центр управления АСКУЭ на все ИАУ подает сигнал на отключение нагрузки абонентов. После отключения нагрузки измеряются данные напряжений во всех местах линии 46 и потребляемая мощность. Вполне ясно, что в том случае, если потери электроэнергии отсутствуют, то потребляемая линией мощность Р ик примерно будет равна нулю. При отключенных ИАУ и отсутствии потерь напряжения во всех узлах линии электроснабжения должны быть одинаковы. «Места неконтролируемого потребления электроэнергии можно уточнить с помощью сопоставления фазных напряжений на входе линии U ф.л. с измеренными U ф.изм. во всех точках подключения ИАУ» [15]. С помощью расчетов уточнилось, что в месте неконтролируемого электропотребления разность вышеизложенных напряжений достигает максимального значения. На рисунке 2.2 для примера представлены результаты расчета фазных напряжений в нескольких точках воздушной линии, протяженностью по 50 м. Фазные провода воздушной линии выполнены проводом марки А-35, а нулевой – марки А-16. Удельные сопротивления приняты равными: для фазных проводов ВЛ r 0 = 0,835 Ом/км, x 0 = 0,308 Ом/км, для нулевого провода ВЛ r 0 = 1,801 Ом/км, x 0 = 0,33 Ом/км К точке 5 линии подключен потребитель, который использует электроэнергию неконтролируемым способом мощностью 0...3 кВт. Из рисунка 2.2 можно сделать вывод о том, что разность ∆U ф.нk.i = U ф.л. – U ф.изм.i максимальна в в месте неконтролируемого потребления (точка 5). Рисунок 2.2 - Распределение фазных напряжений по линии при разных значениях Р нк в точке 5 После отключения потребителей от сети электроснабжения, которое 47 длится не более секунды, питание потребителей будет продолжаться по сигналу «включение нагрузки потребителей». Чтобы увеличить правильность полученных результатов о несанкционированном потреблении электроэнергии, данные отключения электроснабжения можно выполнять в течение суток несколько раз. С помощью данного способа энергосбытовые компании могут дополнительно осуществлять контрольные проверки таких потребителей. Сигнал временного отключения нагрузки передается на адрес именно потребителю, подозревающийся в несанкционированном потреблении электрической энергии. Такое потребление электрической энергии может уточняться с помощью измерительных токовых клещей, которые подключаются контролером энергосбытовой компании на вводе абонента, либо визуально в ночное время суток, чтобы у абонента было включено освещение внутри жилого дома. При всем этом данный метод имеет недостаток: происходит кратковременное прекращение электроснабжение потребителей, что не всегда приветствуется. Однако использование вышеизложенного метода выявления потерь электрической энергии помогает практически мгновенно обнаруживать места воровства электрической энергии и значения потребляемых мощностей в линии электроснабжения, благодаря чему сокращаются коммерческие потери электроэнергии. Также существуют действенные методы, которые применяются в Пенджабе (Индия), это: - «Компиляция данных распределения энергоисточников; - Точные вычисления технических потерь; - Установка счетчиков энергии на каждый распределительный трансформатор; - Предоплата счетчиков активной энергии; - Использование изолированного кабеля для воздушных линий; 48 - Установка стоек замкнутого сечения для внутренних и внешних счетчиков энергии; - Проверка качества соединения дополнительных каналов, часть из которых необходимо устранить в течение сезона сбора урожая; - Повторная проверка качества соединения дополнительных каналов, обложенных высоким тарифом; - Каждый дополнительный канал необходимо оснастить счетчиком активной энергии для достижения корректных расходов; - Регулярные проверки таких сезонных производств, как ледоделательные заводы и рисошелушительные предприятия для избегания единиц накопления; - Внедрение проверки энергосхемы; - Снижение хищения энергии посредством признания его совершением преступления с наказанием до трех лет лишения свободы» [30]. |