Комбинированные установки компенсации/декомпенсации для цифровых сетей.

Анонс: Цифровая трансформация электроэнергетики, главные проблемы внедрения цифровых технологий в силовые сети объектов и пути их решения. Комбинированные установки компенсации/декомпенсации для цифровых сетей.

Двухэтапный переход на цифровые электросети, определенный главной целью Энергетической стратегии России, позволит существенно снизить угрозы и риски в области энергетической безопасности страны, безусловно, в случае:

• преимущественного использования отечественного оборудования, устройств, технологий, программного обеспечения и т.д.;
• полноценной и тщательной проработки способов, средств, инструментов для цифровой трансформации, на что ориентирована дискуссионная площадка VII Федерального Конгресса «Приоритеты 2024» в декабре с круглым столом по энергетике: «Цифровой переход в энергетике: «Прогнозы и тренды», на который была официально приглашена и компания «МИРКОН».

В программе круглого стола VII Федерального Конгресса будет рассматриваться внедрение цифровых, инновационных, наукоемких технологий и оборудования в энергетическую сферу, как ключевых инструментов цифровой трансформации, однако следует отметить, что пока технологии больших данных, цифровых двойников, идентификации, блокчейна, открытого производства, туманных вычислений, киберфизических систем, искусственного интеллекта и т.д. предельно оторваны от реалий эксплуатации силовых сетей и вряд ли сработают без превентивной подготовки и наработки по времени «в полевых условиях» непосредственно на промышленных или непромышленных объектах.

Так, для реализации процесса «цифровых двойников» (Process Digital Twins) необходимо накопление большого объема данных даже на старте, причем информация должна собираться с хорошо работающей сети, что позволит выполнить моделирование и корректировать отклонения, но не критические аномалии. В свою очередь для построения действующей киберфизической системы согласно закону необходимого разнообразия кибернетики, число возмущений в системе нужно компенсировать не меньшим количеством управляющих воздействий, однако на этапе перехода к цифровым сетям и особенно в условиях цифровой трансформации «от потребителя-Абонента снизу-вверх» говорить о больших спектрах регулирования современной силовой сети с нелинейными нагрузками просто некорректно.

Единственным выходом из сложившейся патовой ситуации может быть превентивная подготовка силовых сетей объектов разного назначения к интеграции с информационными сетями (каналами) и дальнейшего внедрения на базе новой цифровой сети передовых технологий. Т.е. силовую сеть любого объекта нужно сделать стабильной, безаварийной, надежной с сетевыми параметрами стандартизированного качества, причем не только на границе балансовой принадлежности, а в любом сегменте собственной сети и не просто по отклонениям напряжения, тока, коэффициенту мощности на фундаментальной частоте, а по пакету характеристик, в том числе мощности гармоник, искажений и пр. хотя бы согласно международному стандарту IEEE Std 519 (см. более детально здесь и в этом материале).

Комбинированные установки компенсации/декомпенсации для цифровых сетей.

На текущий момент следует признать, что если проблемы гармоник в сетях низкого (и низкого среднего) напряжения в той или иной мере эффективно решаются с помощью активных фильтров, по факту инверторов, генерирующих токи в противофазе гармоникам, то вопросы регулирования баланса мощности на фундаментальной частоте – по старинке релейными конденсаторными установками, а часто и нерегулируемыми конденсаторными батареями. Прогрессивные версии конденсаторных установок с управлением подключением/отключением ступеней бесконтактными полупроводниковыми ключами (тиристорными свитчами, thyristor-switched) только начинают пользоваться массовым спросом, однако вне зависимости от их маркетинговых названий и безусловно большего быстродействия так и остаются дискретными по генерации, а значит в определенные промежутки времени в сети профицит емкостной или индуктивной энергии со всеми негативами от пере- или недокомпенсации (см. более детально о негативах пере- и недокомпенсации здесь). Названные с подачи маркетологов «фильтровыми» УКРМФ или УКРМТФ с шунтирующими реакторами параллельного подключения к ступеням по факту таковыми являются только в отношении конденсаторов в установке, оберегая их от наброса токов гармоник большой амплитуды. Сама же сеть выше места подключения УКРМФ или УКРМТФ не защищается ни от гармоник, ни от наброса емкостной энергии при перекомпенсации после подключения очередной ступени-конденсаторной батареи.

Оптимальным решением проблемы пере- или недокомпенсации мощности на фундаментальной частоте становятся не активные фильтры, безусловно, способные выполнить эту задачу, но очень дорогие из-за требуемой мощности генерации, а комбинированные сборки из подключаемых тиристорами конденсаторных ступеней и регулируемых тиристорами шунтирующих реакторов (Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor - TSC-TCR). В сборке Тhyristor-controlled Reactor служит демпфером для избытка и недостатка генерируемой Thyristor-switched Capacitor емкостной энергии и на практике при дискретности включения/отключения ступеней-конденсаторных батарей происходит плавное регулирование баланса мощности без переходных процессов.

TSC-TCR установки компенсации/декомпенсации мощности благодаря использованию быстродействующих тиристорных ключей полностью пригодны для работы в цифровых сетях, финансов подъемные в сравнении с активными фильтрами гармоник, а значит могут интегрироваться в силовые сети по любой из схем компенсации – централизованной, групповой, индивидуальной и комбинированной.