Регистрация / Вход
Прислать материал

14.576.21.0047

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.576.21.0047
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Общество с ограниченной ответственностью "Челэнергоприбор"
Название доклада
Разработка адаптивных устройств автоматики, управления и защиты для интеллектуальных электрических сетей
Докладчик
Волович Георгий Иосифович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цели и задачи ПНИЭР ориентированы на эффективное преодоление глобальных технологических вызовов. Фокус внимания исследования сосредоточен на опережающей разработке киберфизических устройств для интеллектуальных электрических сетей в целях модернизации энергетики России и формирования научно-технических заделов для создания энергетики на новых принципах функционирования в России и за рубежом.

Цель проекта: разработка научно-технических основ создания устройств автоматики, управления и защиты для интеллектуальных электрических сетей с алгоритмами автоматической адаптации к изменениям топологии и параметров режимов электрических сетей с использованием моделирования электрических сетей, функционирующих на основе применения современных технологий управления на основе образца адаптивного цифрового комбинированного трансформатора тока и напряжения (АЦКТТН) на примере ЛЭП переменного тока класса напряжения 220 кВ с диапазоном измерений тока 200 – 2000 А, класса точности 0,2S по току и 0,2 по напряжению.

Решаемые задачи: теоретическое обоснование и разработка принципов построения АЦКТТН; определение и разработка инновационных компонентов, технологий, информационных и управленческих решений при разработке экспериментального образца АЦКТТН; создание экспериментального образца АЦКТТН и разработка технологии его производства; обеспечение меньшей стоимости и улучшенных массогабаритных показателей разрабатываемых приборов по сравнению с импортными аналогами на основании разработанной технологии.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность проекта связана с проводимой модернизацией энергетики России, где поставлена задача создания электрических сетей нового технологического уклада - интеллектуальных. Интеллектуальные электрические сети характеризуются более высокими характеристиками эффективности, надежности и управляемости. Процесс их создания включает внедрение интеллектуальных приборов учета электроэнергии, применение цифровых измерительных трансформаторов тока и напряжения, создание полностью автоматизированных цифровых подстанций.

Специфика ПНИЭР определяется основными трендами цифровизации мировой экономики. Ключевым ориентиром исследования являются глобальные высокотехнологичные рынки, борьба за лидерство на которых будет происходить в ближайшие 15-20 лет.

Разработка является своевременной и уникальной. Новизной является решение научно-технической задачи по комбинации в АЦКТТН преобразователей тока и напряжения с соответствующей синхронизацией. В сочетании с разработанной блочной конструкцией АЦКТТН это позволяет на одной универсальной платформе создавать целую линейку интеллектуальных измерительных трансформаторов для различных классов напряжений и использовать для управления их работой универсальное программное обеспечение.
Описание исследования

- Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
- Выполнено обоснование выбора направления исследований, методов и средств разработки адаптивных устройств автоматики, управления и защиты для интеллектуальных электрических сетей.
- Разработаны технология высокоточных измерений переменных тока и напряжения для классов напряжений 110 – 220 кВ с преобразованием результата измерения в цифровую форму непосредственно на высоковольтных шинах, вопросы защиты измерительных цепей от воздействия высоковольтных электромагнитных полей.
- Основные решения по конструкции, схемотехнике и параметрам АЦКТТН приняты на основе аналитических исследований и компьютерного моделирования с экспериментальным подтверждением правильности принятых решений как по отдельным узлам, так и по всему устройству в целом.

Результаты исследования

Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г.:

- технология высокоточных измерений переменных тока и напряжения для классов напряжений 110 – 220 кВ с преобразованием результата измерения в цифровую форму непосредственно на высоковольтных шинах;
- технология передачи цифровой информации о высокоточных измерениях на низковольтную сторону по ВОЛ в цифровой форме и последующей передачей информации об измерениях по каналам связи в SCADA-систему в реальном времени;
- способы и устройства защиты измерителей и микроэлектронной аппаратуры от воздействия высоковольтных электромагнитных полей для напряжений не ниже 220 кВ; 
- исследован энергобаланс электронной части АЦКТТН и определен источник энергии (ИЭ) для нее. В качестве ИЭ с отбором мощности от измеряемого тока следует признать ИЭ с балластным резистором и ИЭ с транзисторным ограничителем тока;
- исследована потенциальная точность прибора и указаны источники дополнительных погрешностей. Оценки погрешностей для канала тока удовлетворяют требованиям ТЗ. Для канала напряжения может потребоваться системная калибровка;
- математические модели адаптивных устройств автоматики, управления и защиты для интеллектуальных электрических сетей;
- макет высоковольтной опоры АЦКТТН;
- программы и методики исследовательских испытаний макета высоковольтной опоры АЦКТТН;
- алгоритмы работы адаптивных устройств автоматики, управления и защиты для интеллектуальных электрических сетей;
- программное обеспечение адаптивных устройств автоматики, управления и защиты для интеллектуальных электрических сетей;
- экспериментальный образец АЦКТТН;
- эскизная конструкторская документация на высоковольтную часть АЦКТТН;
- оборудование для проведения исследовательских испытаний АЦКТТН.

Результаты исследовательской работы, полученные в 2016 г.:

- программы и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов АЦКТТН;
- исследовательские испытания экспериментальных образцов АЦКТТН;
- высоковольтная часть экспериментальных образцов АЦКТТН;
- рекомендации и предложения по выбору программно-аппаратных средств передачи информации в АСУ ТП подстанции;
- оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов;
- дополнительное патентное исследование при получении РИД;
- технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей ИП;
- высоковольтные испытания экспериментального образца АЦКТТН;
- проект технического задания на проведение ОКР по теме "Создание удалённых терминалов на основе цифровых комбинированных измерительных трансформаторов тока и напряжения для цифровых подстанций ЛЭП переменного тока высокого напряжения";
- совместные испытания с ИП;
- опытная эксплуатация экспериментальных образцов АЦКТТН.

За время проведения ПНИЭР:

- осуществлено участие в 6 мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИЭР; 
- зарегистрированы РИД (получены 2 патента на полезные модели, подана заявка на патент на изобретение).

Практическая значимость исследования
Непосредственными областями приложения результатов исследования являются автоматизация подстанций, управление и защита оборудования цифровых подстанций ЛЭП переменного тока, оперативный коммерческий учет электроэнергии. Широкомасштабное использование принципиально новых АЦКТТН вместо традиционных электромагнитных измерительных трансформаторов тока и напряжения позволит снизить установочные затраты на 50%, расходы на обслуживание до 90%. В соответствии с данным подходом может быть переоборудовано большинство электростанций РФ с объемом внедрения новых приборов только по России свыше 10 тыс. шт. Соответственно, народнохозяйственный эффект от внедрения на электростанциях и подстанциях РФ составит ежегодно свыше 100 млн. руб. Мировая потребность по различным оценкам составляет свыше 200 тыс. шт. в год. За счет коммерциализации в экономически целесообразных объемах АЦКТТН свыше 1000 шт. в год предполагается рост производственных мощностей предприятий соответствующей направленности, что обеспечит дополнительный социально-экономический эффект от использования инновационной продукции и технологий, создаваемых на основе результатов данного исследования.

Не меньший практический интерес от использования результатов исследования ожидается при создании надёжных и гибких распределительных сетей. Он включает распределительные сети уровня напряжения от 6 до 220 кВ. Данный сегмент рынка является приоритетным сегментом рынка интеллектуальной энергетики, на который приходится до 70% затрат. В частности, по оценкам экспертов в 2023 году странами БРИКС в этом сегменте на автоматизацию подстанций будет затрачено 4 200 млн. долларов, что почти в два раза больше затрат в 2014 году, а к 2035 году затраты на автоматизацию подстанций по прогнозам достигнут 7 522 млн. долларов.