ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Методы оценки и нормирования потерь электрической энергии в электрических сетях».

Рекомендуемая область пременения

ТЭК, электроэнергетика, электротехническая промышленность, автоматизированные системы контроля параметров режимов электрических систем:
- все структурные подразделения и филиалы РАО ЕЭС России (в частности различные службы АО-энерго и Региональные диспетчерские управления);
- электроснабжающие организации, в том числе находящиеся в муниципальной собственности (ЖКХ);
- иные юридические лица, заинтересованные в снижении потерь электрической энергии в электрических сетях, находящихся в зоне их балансовой принадлежности.

Назначение, цели и задачи проекта

В основе расчетов нормальных и аварийных режимов электрической системы лежат схемы замещения ее элементов - линий электропередачи и трансформаторов, которые составляют модель сети. От степени соответствия параметров модели техническим и конструктивным характеристикам реальных объектов зависит точность расчета режимов и потерь электрической энергии, выбора уставок средств релейной защиты и определения места повреждения на линиях электропередачи.

Цель работы – дать методические рекомендации для коррекции параметров линий электропередачи, трансформаторов и автотрансформаторов с учетом влияния регулирования напряжения на основе осциллограмм коротких замыканий, а также рекомендации для анализа этих осциллограмм с последующим уточнением потерь электрической энергии в электрических сетях и разработки мероприятий по их снижению.

Методика реализуется на программных комплексах, применяемых в электрических сетях путем использования информационной базы данных переходных процессов в электрической сети с известными параметрами, полученных методами математического моделирования, и использоваться совместно с регистраторами аварийных процессов.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Расчет потерь электрической энергии является достаточно трудоемким делом. Точность определения потерь сопряжена с необходимостью иметь точную информацию о составе сетей, режимах потребления, нагрузках всех потребителей, температурных режимах районов и т.д. Отсутствие полной информации приводит к разработке различных статистических, эмпирических, классических и комбинированных методик, упрощающих расчет потерь. При этом все упрощения повышают погрешность расчетов. Немаловажным фактором является также желание энергосберегающей организации знать достаточно точную структуру потерь.

Информационная обеспеченность при расчетах потерь электроэнергии для различных сетей различна:

для сетей класса 35 кВ и выше значения P и Q в узлах нагрузки обычно известны, и в результате расчета УР можно выявить потоки P и Q в каждом элементе;

для сетей 6 – 20 кВ известен, как правило,  только отпуск электроэнергии через головной участок фидера – суммарная нагрузка всех ТП 6 – 20/0,4 кВ, включая потери в фидере;

для сетей 0,4 кВ схемы сетей и нагрузки узлов (зданий), как правило, отсутствуют, суммарный отпуск электроэнергии в сети 0,4 кВ не всегда регистрируется, но должен быть, по крайней мере, оценен.

Следовательно, в связи с такой различной информативностью в сетях разных классов напряжения, при подходе к расчету потерь электроэнергии существует необходимость применения разных методов и допущений  для сетей каждого класса напряжения.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Новизна методики заключается в самой постановке задачи и ее решении: использовать данные от цифровых регистраторов аварийных процессов при расчетах потерь электрической энергии по уточненным изменяющимся параметрам электрических сетей в процессе эксплуатации. Следует отметить, что нет необходимости в специальной установке цифровых регистраторов в электрических сетях, то есть нет необходимости юридическому лицу вносить дополнительные капитальные вложения. Регистраторы уже установлены для решения ряда задач, стоящих перед энергетиками. Достоинством методики является то, что она позволяет расширить функции цифрового регистратора, а следовательно, ее применение приводит к дополнительной прибыли организации. Кроме того, новизна и актуальность методики подтверждается защитой исполнителем диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Российские разработчики по иному ставят саму задачу: уточнить структуру потерь электрической энергии путем применения методов оценивания состояния электрической системы, считая, что параметры электрических сетей известны и неизменны.

Преимущества предлагаемой разработки перед зарубежными аналогами (хотя о их существовании ничего не известно) очевидны: огромная распределенность электрических сетей по России по сравнению с западными сетями, различие частот передачи электроэнергии, различие в конструктивных особенностях российских и зарубежных силовых трансформаторов и линий электропередачи.

Осуществлена правовая охрана в части защиты способа диагностики силовых трансформаторов патентом на изобретение РФ. Работа предусматривает аналогичную защиту способа диагностики линий электропередачи.

Методика предназначена для решения задач оценки и снижения потерь электрической энергии в электрических сетях по их уточненным моделям на основе данных, полученных с помощью цифровых регистраторов аварийных процессов и обеспечения этим повышения управляемости энергосистемы, снижения ремонтно-эксплуатационных затрат за счет высокой точности расчетов переходных процессов, более точного расчета и выбора уставок средств релейной защиты и повышения точности определения мест повреждения линий в аварийных ситуациях (рис. 1).

Рис. 1. Уточнение параметров модели электрической сети по данным цифровых регистраторов аварийных процессов

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Экономический эффект от применения методики возникает в следующих случаях:

Уточняется уровень действительных потерь электрической энергии в электрических сетях;

Снижаются затраты на покупаемое электрооборудование в электроустановках за счет уточнения значений возможных токов короткого замыкания, протекающих в электроустановках (не требуется повышенный запас прочности за счет точности расчетов);

Снижаются затраты от ущербов при перерывах в электроснабжении за счет уменьшения времени перерывов при более точной локализации повреждений.

Эффект от использования методики проявляется, например, на этапах поиска поврежденного участка линии электропередачи и определения точного места повреждения на нем. Количественно это отражается в сокращении времени поиска поврежденного участка и его обхода. Снижение длительности поиска места повреждения обусловлено уменьшением протяженности маршрута переездов (переходов) оперативно–выездной бригады. Определение изменения длины маршрута и служит основой оценки эффекта. Технический эффект от применения методики может быть оценен как разность значений недоотпуска электроэнергии, рассчитанного при использовании методики и при ее отсутствии. Экономический эффект можно определить по формуле:

Э=0,5·w·Т·P·(t0-t),

где w – количество отказов на каждые 100 км линии; T – стоимость передаваемой электроэнергии руб/кВт·час; P – передаваемая активная мощность, МВт; t0  - время, затрачиваемое на восстановление электроснабжения при неиспользовании методики, час; t – время, затрачиваемое на восстановление электроснабжения при использовании методики, час.

В соответствии со статистическими данными, опубликованными в открытой печати, в среднем ежегодно происходит 2 повреждения на каждые 100 км линии электропередачи. Средняя передаваемая мощность линий электропередачи составляет 20 МВт. Суммарная средняя продолжительность времени на этапе поиска поврежденного участка на каждые 100 км линии составляет 4 ч. Продолжительность   переездов  при использовании методики составит 2 ч. Если принять стоимость 1 кВт·часа равной 50 копеек, то годовой экономический эффект составит:

                            Э = 0,5·2·0,5·20·(4-2)=20 млн. руб.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Безлюдная технология. 100% автоматизация на современных микропроцессорных устройствах. Применение микропроцессорных устройств и настройка их на заданные алгоритмы позволяет осуществлять полностью автоматизированный сбор информации о параметрах режимов электрических сетей, определять фактические сосредоточенные параметры схем замещения элементов электрических сетей и использовать их в последующих расчетах потерь электрической энергии.

Энергосбережение. Итерационные расчеты потерь электрической энергии по уточненным алгоритмам и исходным данным позволяют контролировать (диагностировать) состояние объектов электроэнергетики в режиме реального времени. Любые сверхнормативные утечки электрической энергии могут быть проанализированы, что позволяет принимать своевременные меры по их снижению.

Энергоемкость и материалоемкость. Проект реализуется в виде методики (способа) и основан на использовании существующих (уже установленных) микропроцессорных устройств, поэтому не требует существенных материальных и трудовых затрат. Энергопотребление современной микропроцессорной техники следует считать минимальным.

Природосбережение. Снижение природных топливно-энергетических ресурсов, основанное на экономии электрической энергии.

Новые потребительские свойства продукции

- повышение качества электрической энергии;
- уточнение нормативных потерь электрической энергии в электрических сетях;
- снижение потерь электрической энергии;
- высокая эффективность при автоматизации систем учета электрической энергии;
- контроль и диагностика состояния элементов электрических сетей.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Методика основывается на измерениях параметров электрических сетей, которые осуществляются в соответствии с государственными стандартами.

Стадия и уровень разработки

Накоплен уникальный опыт решения научных и практических задач в этой области с учетом самых современных концепций развития сфер производства и эксплуатации электрооборудования.
На кафедре создана лабораторная база, включающая в себя:
Физическую модель электрической системы;
Компьютерную модель электрической системы, реализованную в виде отдельных компьютерных программ;
Локальную компьютерную сеть;
Аналого-цифровые преобразователи для осуществления передачи данных от цифровых регистраторов в компьютер с целью последующего анализа;
Соответствующее программное обеспечение.
Определена концепция и созданы научно-методические основы построения алгоритмов расчета потерь электрической энергии, определения места повреждения линий электропередачи, коррекции параметров модели электрическиой сети с использованием современных микроэлектронных средств автоматики.
При повсеместном внедрении в электрических сетях предлагаемых методических решений удастся повысить качество и надежность электроснабжения, снизить потери электрической энергии в электрических сетях.
Основные результаты проводимых исследований широко обсуждались на всероссийских и региональных научно-технических конференциях и семинарах, экспонировались на электротехнических выставках.
Основные положения предлагаемой методики опубликованы в известных электротехнических изданиях.
В декабре 2004 года исполнителем защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук на тему «Идентификация параметров схем замещения электрических систем по данным регистраторов аварийных процессов».
Осуществлена правовая охрана методики - получен патент на изобретение.

Предлагаемые инвестиции

1 млн. руб.

Рынки сбыта

К потенциальным заказчиком предлагаемой методики относятся:
1. Все структурные подразделения и филиалы РАО ЕЭС России (в частности различные службы АО-энерго и Региональные диспетчерские управления);
2. Электроснабжающие организации, в том числе находящиеся в муниципальной собственности;
3. Иные юридические лица, заинтересованные в снижении потерь электрической энергии в электрических сетях, находящихся в зоне их балансовой принадлежности.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте методика не имеет аналогов в мировом рынке аналогичных услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

12

Дата поступления материала

09.03.2007