Ученые НГТУ НЭТИ предложили способ защиты линий электропередачи и противоаварийного управления в сетях с распределенной генерацией
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ предложили решение одной из актуальных проблем развития электроэнергетики — надежной работы высоковольтных электрических сетей 6—110 кВ с распределенной по сети малой генерацией от 1 до 25 МВт (активных распределительных сетей). Для этого разработан и запатентован комплексный способ противоаварийного управления режимом избирательного отключения поврежденных линий электропередачи и децентрализованного автоматического восстановления сети после ее аварийного или противоаварийного разделения. Внедрение данного способа позволит обеспечить потребителей доступной энергией с высокой надежностью энергоснабжения. Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет 2030» нацпроекта «Наука и университеты».
Развитие активных распределительных сетей (АРЭС) обусловлено рядом причин, к их числу относятся стремление многих потребителей энергии к снижению зависимости от централизованного энергоснабжения, экономическая выгода от использования собственных источников энергии, высокая надежность электроснабжения при условии работы в общей сети и очень важный в настоящее время фактор — живучесть при непредсказуемых и сильных внешних возмущающих воздействиях, например, коротких замыканиях.
«Проблема состояла в следующем: превращение пассивных распределительных сетей в активные резко осложнило решение задачи выявления возникновения коротких замыканий в линиях электропередачи средствами релейной защиты в условиях многосторонней подпитки линий от распределенных источников энергии. Использование дорогостоящих, так называемых дистанционных защит, распространенных в сетях 110 кВ и выше, экономически неприемлемо для массовых линий электропередачи распределительных сетей. Аварийное отключение генераторов, работающих в сети, при коротких замыканиях неприемлемо ввиду возникновения недопустимых скачков (набросов) активной мощности в сети с высокой вероятностью последующего развития аварий. Кроме того, восстановление целостности сети и нормального энергоснабжения потребителей потребовало бы создания системы автоматического и централизованного оперативного управления распределительной сетью, что также экономически неоправданно. Использование обычно применяемых устройств автоматического повторного включения выключателей линий электропередачи для восстановления сети становится недопустимым ввиду возможности включения выключателей, с двух сторон которых работают несинхронизированные источники переменного тока, что создает аварийную ситуацию», — рассказал профессор кафедры автоматизированных электроэнергетических систем НГТУ НЭТИ доктор технических наук Александр Фишов.
Предложенное решение состоит в децентрализованном многоэтапном управлении, включающем: быстрое и простое выявление (по факту аварийного снижения напряжения) области сети, внутри которой гарантированно находится возникшее короткое замыкание; экспресс-отключение от сети генераторов с сохранением энергоснабжения части потребителей; отключение линий электропередачи и их последующее специальным образом организованное повторное включение, исключающее возможность несихронизированных включений источников в сети. Для этого для всех сетевых выключателей вводится единый такт времени, внутри которого каждому выключателю отведен свой уникальный квант времени. При этом локальные устройства выдают команды на включение выключателя, если на выключатель подано напряжение только с одной стороны или если поданные с двух сторон выключателя напряжения нормальные и синхронизированные. Если при повторном включении линии выявляется короткое замыкание, то она отключается для последующего оперативного или ремонтного обслуживания.
«Предложенный способ решает представленную выше проблему, позволяя развивать активные электрические сети на базе ранее существовавших пассивных экономически оправданным способом, обеспечивая потребителей доступной энергией с высокой надежностью энергоснабжения», — добавил Александр Фишов.
