Анонс: зачем нужен мониторинг параметров силовой сети и как работает система со стороны распределительных организаций. Традиционные способы стабилизации сетевого напряжения компенсацией реактивной мощности. Текущие проблемы измерений и регулирования параметров электроэнергии в сетях из-за эмиссии и трансмиссии гармоник.
В целом мониторинг параметров силовой сети проводится для оказания помощи в планировании и эксплуатации объектов и направлен на сбор актуальных данных по ряду аспектов, имеющих ключевое значение для эффективной передачи и распределения электроэнергии. В качестве дополнительной опции обеспечивается надежный и достоверный учет энергопотребления на промышленных, коммерческих и жилых объектах, что имеет значение и для потребителей электроэнергии, когда они одновременно являются и абонентами распределительной сети, и заключили собственные договора на передачу мощности подключенным к их силовым сетям субабонентам.
Упрощенно система передачи-потребления работает следующим образом — в системах с ограниченной автоматикой оператор, а в современных SCADA (диспетчерский контроль и сбор данных) мониторит показания контрольно-измерительной аппаратуры, контролируя, чтобы уровни напряжения и частоты находились в заданных пределах, а сила тока на разных фидерах соответствовала прогнозируемому спросу, который должен соответствовать мощности блоков трансформаторов подстанции. Ведется контроль и коэффициента мощности для обеспечения надлежащего баланса между активной и реактивной составляющими, что позволит минимизировать потери в системе распределения.
Поскольку нагрузки колеблются в течение дня в зависимости от различных режимов и характера нагрузок, а для поддержания уровня напряжения в допустимых пределах на распределительной подстанции включаются и отключаются конденсаторные батареи. В ночное время, выходные, праздники обычно нет необходимости в компенсации реактивной мощности, однако по мере подключения нагрузок увеличивается падение напряжения и на фидерах, и на некотором удалении от подстанции, что стараются нивелировать автоматическими установками повышения коэффициента мощности.
Чем больше абонентов подключены к подстанции распределительной сети и чем сложнее по характеру и режиму работы нагрузка на объектах, тем более жесткой и менее точной становится регулировка перетока реактивной мощности и параметров качества электроэнергии в точках присоединения на границах балансовой принадлежности. Поэтому в ТУ на подключение и нормативно-правовых актах были определены предельно допустимые коэффициенты мощности в точках присоединения, а в силовых сетях абонентов (и субабонентов) стали использовать УКРМ, УКРМТ по разным схемам компенсации, и длительное время это было не только необходимым, но и достаточным для поставок и потребления электроэнергии с определенными стандартами параметрами качества.
Вместе с тем, в последние 2-3 десятка лет наблюдается неуклонный рост твердотельной электроники в силовых сетях промышленных, коммерческих и жилых объектов, и сетевые организации сталкиваются с все более сложной задачей надежности и точности измерений из-за искажения формы сигналов напряжения и тока гармоническими составляющими, причем высокочастотные составляющие тока при нагрузках, генерирующих гармоники:
- увеличивают погрешности измерительного оборудования;
- создают помехи связи, причем вне зависимости от способа передачи информационных сигналов (по автономным слаботочными линиям или силовым кабелям на высоких частотах);
- приводят к нагреву оборудования, коммутационных кабелей из-за скин-эффекта;
- обуславливают ложное срабатывание защитной автоматики и создают условия нестабильности по напряжению даже в автоматических системах регулирования.
Более сложной и буквально деликатной становится проблема гармоник из-за их свободной трансмиссии между потребительскими и распределительными сетями — высокочастотные составляющие тока, напряжения перегенерируются обмотками трансформаторов подстанций, причем «пакет» гармоник может быть «мутантом» по отношению к исходному спектру и содержать интер- и субгармоники. Т. е. по факту абонент с (относительно) чистая по гармоническим возмущениям силовая сеть абонента в итоге может оказаться на фоле аварийной ситуации из-за пакета гармоник, интер- и субгармоник, нежданно-негаданно наследованного из распределительной или субабонентской сети.
Параллельно с локальными проблемами трансмиссия гармоник делает более сложным превентивное нивелирование рисков резонансов в сетях разного уровня напряжения и оценку реального потребления электроэнергии потребителем, поскольку все современные интеллектуальные счетчики считают активную и реактивную энергию по значениям тока и на фундаментальной, и на всех нефундаментальных частотах.
Пока defacto проблема «зависла в воздухе» даже при введенных в действие новых стандартах качества электроэнергии, установивших индикативные нормы искажений тока, напряжения по гармоникам разных порядков, но уже очевидно, что решать ее придется «на местах» самим потребителям электроэнергии, причем в аспектах, как эмиссии гармони своими нелинейными нагрузками, так и трансмиссии гармонических возмущений из других силовых сетей.
