Проблема контроля качества электрической энергии никогда не теряла своей актуальности. Такой контроль позволяет сбалансировать производство и потребление электроэнергии, создать условия для формирования более гибких схем тарификации услуг энергосбытовых компаний и в конечном счете обеспечить долговременную эксплуатацию энергетического оборудования и экономию электричества.
Во многих регионах России качество электроэнергии (КЭ) оставляет желать лучшего. В результате потребители несут экономические потери из-за перебоев ее поставок, отклонений, скачков и провалов напряжения, нестабильности частоты переменного тока, электромагнитной несовместимости и избыточной составляющей реактивной энергии со стороны поставщика.
КЭ зависит от стабильности частоты и напряжения, которые в свою очередь зависят от степени сбалансированности объемов поставляемой электроэнергии и ее потребления. Чтобы урегулировать поставки электроэнергии, сетевые компании стремятся разрабатывать системы скидок и надбавок к тарифам, меняющиеся в соответствии с объемами потребляемой электроэнергии. При этом потребители хотят отслеживать режимы подачи электроэнергии и вовремя фиксировать ухудшение ее качества.
Наибольшие проблемы вызывают две характеристики КЭ: несимметрия и несинусоидальность напряжения. Основными виновниками ухудшения этих показателей являются потребители, генерирующие токи обратной и нулевой последовательности — токи высших гармоник, распространяющихся по всей сети. Такие потребители выявляются, с одной стороны, путем проведения периодического контроля КЭ силами электроснабжающей организации, с другой — созданием стационарной системы мониторинга показателей КЭ в сети. Дополнительной мерой должно стать введение особой системы тарифов, когда в случае внесения потребителем искажений показателей КЭ плата за электроэнергию существенно возрастает.
К внесению недопустимо высоких искажений напряжения в сети, оказывающих воздействие на всю сеть и влияющих на нормальную работу потребителей, может приводить и подсоединение новых потребителей. Чтобы предотвратить ухудшение КЭ, необходимо проводить обязательную проверку (сертификацию) показателей КЭ у всех новых и реконструируемых потребителей и электрических станций. Такой контроль компания RedSys рекомендует осуществлять в рамках процедур присоединения и технического обслуживания.
Для контроля КЭ необходима автоматизированная система, которая измеряет объем потребленной энергии, отслеживает показатели КЭ, анализирует и определяет степень виновности потребителя в искажениях напряжения, рассчитывает размеры скидок и надбавок на основании показателей КЭ. Подобная система помогает гибко регулировать тарифы и обеспечивать энергосбережение путем согласования режимов потребления с режимами генерации (сбыта) в реальном времени.
Те методы, которые использовались в России ранее, не позволяли по-настоящему эффективно осуществлять управление качеством электроэнергии: период между поступлением замеренных показателей и анализом этих данных был весьма велик, а традиционно применявшиеся системы не справлялась с обработкой огромного объема информации. Существенного сокращения — вплоть до нуля — разрыва между измерениями и выполнением аналитики удалось добиться благодаря новой технологии — системе потокового анализа данных на основе обработчиков потоков (Stream Processing Engines), созданных с применением технологий Больших Данных.
Одну из платформ для технологий Больших Данных предлагает компания IBM. Ее основу составляют два продукта семейства InfoSphere — BigInsights и Streams. Первый предназначен для сбора и последующего анализа Больших Данных «в покое», второй — для анализа потоков данных без предварительного их сохранения. Как заявляют в IBM, система Streams способна выполнять непрерывный анализ массивов потоковых данных (время отклика — менее миллисекунды). Streams осуществляет очистку, фильтрацию, дедупликацию, нормализацию и, возможно, первоначальный анализ больших объемов постоянно поступающих данных, которые затем помещаются в BigInsights для пакетной обработки. BigInsights накапливает данные и помогает их анализировать за определенные периоды времени.
На рисунке приведен пример построения системы для комплексного контроля и, что важно, повышения качества электроэнергии для энергосбытовых компаний и потребителей энергии.
.gif)
Рисунок. Обобщенная архитектура решения по управлению КЭ и объемами сбыта/поставки электроэнергии
Как показывает практика компании RedSys, комплексная система, обеспечивающая управление качеством электроэнергии и ее поставки/потребление, позволяет снизить затраты на техническое обслуживание оборудования, уменьшить размеры штрафов, выставляемых потребителям энергии за внесение искажений, улучшить энергосбережение и качество электроэнергии, поставляемой сетевыми и сбытовыми компаниями. Кроме того, с ее помощью можно согласовать и сбалансировать отбор необходимых объемов электроэнергии для компаний-потребителей и усовершенствовать тарифную политику энергосбытовых компаний.
Павел Миронов, директор департамента по работе с компаниями ТЭК.