Малолюдные, безлюдные технологии на основе IoT, ML в реалиях промышленных объектов. - Качество электроэнергии

Анонс: Национальный тренд цифровой экономики и реальная возможность внедрения IIoT решений в промышленные объекты. Что нужно и придется делать для подготовки к цифровой трансформации силовой сети объекта.

Новый национальный тренд цифровой экономики с «массовой» цифровой трансформацией отраслей, подведомственных им организаций традиционно для нашего менталитета начался с бума декларативных заявлений, большую часть которых de facto нереально реализовать, во всяком случае в текущем материально-техническом, да и финансовом состоянии отраслевых объектов.

Не стала исключением и программа VII Федерального Конгресса «Приоритеты 2024», где на круглом столе «Промышленность, как драйвер развития цифровизации России» планируется рассматривать малолюдные и безлюдные технологии на основе IoT и ML в то время, как:

• ни потребительский (по факту) Internet of Things (интернет вещей, IoT), а тем более промышленные решения сегмента Industrial Internet of Things (IIoT), ни новомодный IoE (Internet of Everything – букв. «интернет всего») не «висят» в воздухе, а требуют переоборудования инфраструктуры любого объекта.
  Причем ключевыми остаются силовые сети, на базе которых должны наращиваться и сетевая архитектура IIoT с программно-аппаратным комплексом, приборами, датчиками, анализаторами и пр., обеспечивающими непрерывный сбор информации для обработки, и исполнительная ветка программируемых логических контроллеров для управления оборудованием и производственно-технологическим процессом в целом;
• мachine learning (машинное обучение, ML), как и big data (большие данные), augmented (дополненная, AR), virtual (виртуальная, VR), mixed reality (смешанная реальность, MR), сloud solutions (облачные решения), digital twin (цифровые двойники) и пр. – не более, чем программные решения.
  Однако эффективность которых в превалирующем большинстве случаев декларативна, а функциональность, опять-таки зависит от состояния силовой сети, а также стабильности электроснабжения и качества потребляемой электроэнергии;
• даже прогрессивное в аспекте цифровизации ПАО «Россети» с собственной концепцией цифровой трансформации, СТО 34.01-21-005-2019 по цифровым электрическим сетям 0,4-220 кВ, СТО 34.01-9-005-2020 по сетям связи и т.д. пока не ввела в свою нормативно-правовую базу стандартов по ограничению негативного влияния неактивной фундаментальной и нефундаментальной мощности (см. более детально о неактивной мощности здесь).

В то же время новые (и актуальные версии действующих) стандарты по электромагнитной совместимости, в том числе ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020, ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020 по нормированию эмиссии гармоник, а также сверх- и интергармоник для сетей среднего, высокого, сверхвысокого напряжения при их взаимном влиянии вводятся в действие только со следующего года (см. подробнее о нормах и ответственности сторон новых версий стандартов в этом материале).

Что нужно и придется делать для подготовки к цифровой трансформации силовой сети объекта.

Учитывая финансовые затруднения, характерные для большинства промышленных объектов, и особенно во время пандемии, следует ориентироваться на минимально необходимые, но достаточные инвестиции в подготовку силовых сетей к цифровой трансформации, а главными направлениями вложений средств будут:

• Модернизация оборудования до уровня, обеспечивающего интеграцию с силовой сетью.

  Это пакетные решения с датчиками и интеллектуальными контроллерами, портами телекоммуникации с программно-аппаратным комплексом систем автоматического управления (диспетчеризации) по базовым протоколам, силовыми блоками на быстродействующих бесконтактных (или контактно-бесконтактных) переключателей с временем отклика до 20 мс (требования ПАО «Россети») и т.д.

  Следует отметить, что почти все силовое оборудование такого уровня базируется на ШИМ преобразователях (выпрямителях, конвертерах, инвертерах), а значит будет расти степень загрязнения силовой сети и гармониками большого спектра нефундаментальных частот, и реактивной мощностью на фундаментальной частоте;

• Очистка сети от любых искажений, негативно влияющих на стабильность электроснабжения и качество потребляемой электроэнергии.

Это и организационные мероприятия по группировке, равномерному распределению нагрузки, оптимизации режима работы, и интеграция технических средств, которые должны обеспечивать:

• как компенсацию, так и декомпенсацию реактивной мощности на фундаментальной частоте в максимально «плавном» режиме без создания дефицита или профицита реактивной энергии даже в короткий промежуток времени.
  Наиболее эффективны в этом плане для сетей низкого и среднего напряжения сборки типа TSC-TCR из переключаемых тиристорами конденсаторных батарей и управляемых тиристорными ключами шунтирующих реакторов (см. более детально о Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor – сборках здесь);
• компенсацию токов гармоник с локализацией источника гармонических возмущений, а в идеале – и эмиссии гармоник с сети более высокого уровня напряжения.

Пока единственным эффективным средством демпфирования наброса токов гармоник широкого спектра остаются активные фильтры (АФГ), мощность и цену которых можно снизить за счет шунтирования гармоник первых порядков пассивными L-C-фильтрами и размещения АФГ максимально ближе к источнику возмущений.