ВВЕДЕНИЕ
Современное состояние электроэнергетической отрасли Российской Федерации характеризуется необходимостью технологической модернизации распределительных электрических сетей, обеспечивающих электроснабжение промышленных предприятий, объектов коммунально-бытового назначения и сельских территорий. Повышение требований к надежности и качеству электрической энергии, необходимость сокращения потерь в распределительных сетях, а также обеспечение быстрого реагирования на аварийные режимы обусловливают актуальность внедрения интеллектуальных систем управления электроснабжением (ИСУЭ), базирующихся на цифровых технологиях мониторинга, диагностики и диспетчеризации. Согласно Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года, цифровизация электросетевого комплекса является одним из приоритетных направлений развития отрасли, что подтверждает важность научно-технической проработки данной темы.
Концепция активно-адаптивных электрических сетей предполагает использование современных средств автоматизации, микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики, систем телемеханики и SCADA-технологий для повышения управляемости режимами работы распределительных сетей напряжением 0,4-10 кВ. Внедрение интеллектуальных счетчиков электроэнергии, цифровых подстанций и систем автоматического управления нагрузкой позволяет осуществлять дистанционный контроль параметров электроснабжения и оперативно реагировать на технологические нарушения, что способствует снижению продолжительности перерывов электроснабжения потребителей и повышению экономической эффективности эксплуатации сетей. Для обеспечения технической реализации указанных мероприятий необходимо проведение комплексного электрического расчета параметров сети, выбора силового оборудования и определения настроек устройств защиты в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок.
Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе является достаточно высокой: вопросы проектирования систем электроснабжения с применением интеллектуальных технологий рассматриваются в трудах специалистов НИУ «МЭИ», НИ ТПУ, научно-исследовательских подразделений ПАО «Россети» и региональных сетевых компаний. Особое внимание уделяется разработке методик расчета токов короткого замыкания, выбора параметров селективности защит, оценке эффективности применения автоматизированных систем диспетчерского управления. Однако вопросы комплексной интеграции ИСУЭ в существующие распределительные сети требуют дополнительной проработки с учетом специфики конкретных объектов электроснабжения.
Цель выпускной квалификационной работы заключается в разработке проектно-технических решений по внедрению интеллектуальных систем управления электроснабжением на базе проведения комплексного электрического расчета параметров сети, выбора силового оборудования и обоснования экономической эффективности цифровизации процессов диспетчерского управления и технического обслуживания.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
- провести анализ отечественного опыта эксплуатации интеллектуальных систем в распределительных электрических сетях напряжением 0,4-10 кВ;
- выполнить классификацию и описание технических характеристик современных средств автоматизации систем электроснабжения;
- осуществить электрический расчет параметров сети и обоснованный выбор основного силового оборудования трансформаторной подстанции;
- определить токи трехфазного короткого замыкания и параметры селективности защит в соответствии с требованиями ПУЭ;
- разработать структурную схему интеграции ИСУЭ и алгоритмы диспетчерского управления режимами работы электрической сети;
- провести оценку технико-экономических преимуществ цифровизации системы технического обслуживания электрооборудования.
Объектом исследования является система электроснабжения промышленного предприятия напряжением 10/0,4 кВ с подключением разнородных электроприемников различных категорий надежности.
Предметом исследования выступают технические и организационные аспекты внедрения интеллектуальных систем управления электроснабжением, включая параметры электрической сети, характеристики силового оборудования, уставки релейной защиты и автоматики, алгоритмы цифрового мониторинга и диспетчеризации.
Методологическая база включает теоретические основы электротехники и электроснабжения промышленных предприятий, методы расчета электрических нагрузок по установленной мощности и коэффициенту спроса, методику расчета токов короткого замыкания согласно ГОСТ 28249-93, положения нормативно-технической документации – ПУЭ 7-е издание, ГОСТ Р 32144-2013, СП 256.1325800.2016, РД 153-34.0-20.527-98, а также стандарты и типовые решения ПАО «Россети» в области цифровизации электросетевого комплекса.
Научная новизна работы заключается в комплексной проработке технических решений по интеграции интеллектуальных систем управления в существующую инфраструктуру электроснабжения с обоснованием параметров цифрового мониторинга и автоматизированного диспетчерского управления применительно к конкретному объекту.
Теоретическая и практическая значимость определяются возможностью использования результатов электрического расчета, выбора силового оборудования и разработанных алгоритмов управления при проектировании, реконструкции и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий и объектов коммунально-бытового назначения, а также в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Электроснабжение (по отраслям)».
Структура работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматриваются научно-технические принципы построения активно-адаптивных электрических сетей, анализируется отечественный опыт эксплуатации интеллектуальных систем в распределительных сетях и приводится классификация современных средств автоматизации
…
