Подобряване управлението на прекъсванията в електроразпределението

Kакто е известно, системата за управление на прекъсванията (СУП) е инструмент, който електроразпределителните дружества ползват с цел управление на мрежата и възстановяване на захранването след прекъсване на услугите. Чрез внедряването на СУП могат да бъдат редуцирани в значителна степен и разходите, които плащат дружествата и потребителите за едно прекъсване, както и да се подобри качеството на обслужване и да се гарантира сигурност за всеки, който използва или управлява електроенергийната мрежа.

Системата анализира местоположението и степента на повредата и предоставя на операторите възможност за предсказване на прекъсванията, което спомага за бързото откриване на проблемите от страна на диспечери и технически екипи. Поддържането на точен и актуален модел на една действаща мрежа обаче не е никак лесна задача.

Разпределителните системи, които отстрани изглеждат непроменливи, често са доста динамични, ежедневно се изменят поради експлоатационна конфигурация, разширения на мрежата и рутинни включвания и изключвания за осъществяване на дейности по поддръжка. Интегрирането на работещи в реално време инструменти като софтуер за контрол и събиране на данни (SCADA) или система за управление на електроразпределението (СУЕР) е предизвикателство.

Това се дължи на факта, че централната система за управление на комуналните дружества обикновено е изолирана и работи в границите на затворен цикъл от мрежи, за да се осигури надеждност на услугата.

Функционалността и ефективността на една СУП са различни за всяко едно внедряване. Тези системи могат да бъдат предлагани само под формата на архитектура или като напълно завършени пакети. Функциите, които изпълняват, също могат да варират - от базово предсказване на прекъсвания до възможност за изчисляване на времето за възстановяване на захранването, управление на техническите екипи, докладване на данни и др.

Внедряваните в електроразпределителните дружества СУП се разрастват и еволюират с времето. Най-усъвършенстваните системи вече гарантират редуциране на времето за прекъсване с 25% или повече, което съответно води и до намаляване на разходите.

Независимо от това почти всяка СУП има два основни недостатъка - липса на точен и актуален модел на разпределителната система и невъзможност за интегриране на системата, която следи и управлява мрежата в действителност. Тези пропуски оставят системните оператори с фрагментиран поглед върху ситуацията, което от своя страна води до човешки грешки, ненужни усложнения и неоптимални работни процеси.

По-новите системи за усъвършенствано управление на електроразпределението се справят с тези проблеми. Като съчетават СУП, СУЕР и SCADA, усъвършенстваните СУЕР хармонизират данните и функциите и предоставят единна среда за работа. Това позволява рационализация на процесите по вземане на решения и повишаване на ефективността по отношение реагирането на възникнали аварии.

Тези системи премахват преградата за интегрирането в реално време и осигуряват възможност за създаването на високоефективни мрежови модели. Като осигуряват единна среда за управление и диспечиране, усъвършенстваните СУЕР предоставят един по-цялостен поглед върху разпределителната система по време на прекъсване.

Развитие на СУП

Първоначално СУП са разработвани, за да подпомогнат електроразпределителните дружества в идентифицирането и предсказването на потенциални прекъсвания в мрежата чрез използването на различни алгоритми, анализиращи моделите в обажданията от клиенти без електрозахранване за установяване степента на повредата. Целта на тези системи е била да определи, изолира и отстрани повредата в отделния случай на авария.

С времето техниките за идентифициране на повредите в мрежата и определяне на най-подходящото място за изпращане на екип стават автоматизирани. Някои от предсказващите алгоритми еволюират до висока степен на точност при определяне мащаба на прекъсването, но само в случай че от дружеството е получен достатъчен брой обаждания от клиенти без електрозахранване.

Превръщането на електроразпределителната мрежа в интелигентна структура осигурява наличност на все повече свързани към нея устройства с възможност за изпращане на информация относно състоянието на системата до контролна зала, което понижава значимостта на клиентските обаждания.

Усъвършенстваната измервателна инфраструктура (Advanced metering infrastructure, AMI) пък вече позволява отделни електромери да оповестяват мрежата при локална липса на захранване, както и да измерват качеството на електроенергията при потребителя. С помощта на устройства за повторно включване, прекъсвачи, стабилизатори на напрежението и контролери за кондензатори СУП стават все по-точни в предсказването на прекъсванията.

Комуникационните мрежи за AMI обаче обикновено не са толкова надеждни, колкото една мрежа за SCADA например, тъй като при тях съществува риск от забавяне, дублиране или пропускане на подадения сигнал. Събраните данни за качеството на електроенергията, от друга страна, могат да предоставят ценна информация, която да се използва както за предсказване, така и за анализ на повредата след отстраняването й.

Все пак дори известяването за авария с AMI да беше надеждно, отново се налага извършването на допълнителен анализ за идентифициране на авариралото устройство в мрежата.

Съвременните СУП са с възможности, простиращи се много над предсказване мястото и мащаба на повредата. Електроразпределителни дружества, които покриват големи географски области с тежки метеорологични условия, управляват голям брой технически екипи. В такива случаи оптималната логистика и мениджмънт на ресурсите са ключови при справянето с едно мащабно прекъсване.

Тъй като често в процеса на възстановяване на услугата се изисква превключване, много от модерните СУП решения включват функции за програмиране и управление на превключването. Повечето от тях предлагат и възможност за докладване, както и за симулация на бъдещи и вече отминали прекъсвания.

Недостатъци на СУП

Основната концепция на всяка СУП е способността й да разбира връзката между потребителите и мрежата, за да може да се анализира местоположението и големината на повредата. Възможностите за предсказване на прекъсванията се базират на детайлно представяне на разпределителната мрежа. Затова моделът, който представя актуалната топология на мрежата и връзката с крайния потребител, е от съществено значение при локализирането на проблема.

Разпределителните системи ежедневно търпят промени по различни причини, които произлизат от различни източници - контролни центрове, проектантски и строителни екипи или персонал по поддръжка/отстраняване на аварии. Навременното управление на мрежовите изменения от толкова разнообразни източници по прецизен начин е предизвикателство при внедряването на всяка една СУП.

На оперативно ниво непълният мрежов модел може да породи редица проблеми. Неточното диагностициране на прекъсването е един от тях. Неправилното предсказване на повреда може да доведе до изпращането на техническите екипи на грешното място, загуба на време и ресурси, когато те са най-необходими.

В допълнение, ако специалистите в електроразпределителното дружество започнат да се съмняват в точността на мрежовия модел, те могат да загубят доверието си в СУП и да решат да пренебрегват предоставяната от нея информация. Една СУП изисква мрежови данни, които са пълни, точни и актуални.

Второто предизвикателство за СУП, интегрирането с работещи в реално време инструменти като SCADA и СУЕР, също е причина за възникването на потенциални проблеми в електроразпределителните дружества. Обикновено тези инструменти не са в обсега на търговските информационни технологии, а често биват управлявани от бизнес отдела, отговарящ за работата им. В резултат техните стандарти и архитектура за интеграция не са ясно очертани, поради това, че намерението на притежателите на тези системи за работа в реално време е те да работят самостоятелно, изолирани от всичко друго.

Тази липса на интеграция води до няколко проблема по време на прекъсване. Възможността за получаване на пълна картина на системата, от подстанцията до крайния потребител, се губи, когато се изискват множество изгледи и се използват различни потребителски интерфейси.

Много от електроразпределителните дружества проектират работни потоци, които да компенсират липсата на обмен между системите. По този начин информацията от SCADA/СУЕР преминава към СУП и обратно. Фрагментираният работен поток обаче може да доведе до забавяне изпращането на техническите екипи или до грешни и неоптимални решения по време на прекъсвания на електрозахранването.

Възможности на усъвършенстваните СУЕР

Системите за управление на електроразпределението не са нещо ново. Дружествата използват компютри за моделиране на мрежите вече в продължение на няколко десетилетия, като прилагат товарови алгоритми за изчисляване на напреженията и силовите потоци във възлите на мрежата.

През последните 30 години с помощта на SCADA системите операторите следят и управляват мрежата в ключови точки, като подстанции например, в реално време. Системите за управление на електроразпределението пък комбинират данните от анализа на товарите с информацията, получена в реално време, за да предоставят цялостна картина на мрежата.

Тези СУЕР решения от първо поколение за съжаление не отговарят на изискванията на интелигентната мрежа. Предвид хилядите или дори милионите точки, от които се получават данни, и нуждата от интеграция на различни разпределени енергийни източници, необходимият обхват и големина на информацията за управление на мрежата правят обработването на такъв голям обем данни непосилна задача за конвенционалните СУЕР. Допълнителни затруднения пораждат и изискванията за автоматизация на превключванията и за единна работна среда със СУП.

Една от уникалните способности на усъвършенстваните СУЕР е да интегрират функционалността на SCADA, СУЕР и СУП. В допълнение на мрежовия анализ в реално време, усъвършенстваните СУЕР позволяват на потребителя да използва всички функции за мониторинг и управление на SCADA.

Те осигуряват и достъп до функциите на СУП за мениджмънт на прекъсванията и ръководене на техническите екипи. Интегрираният поток от информация се представя в единна среда, което опростява анализа и експлоатацията. Друго предимство на усъвършенстваните СУЕР е способността им да отчитат данните от различни нови устройства и крайни потребители и да се адаптират при включването на още разпределителни устройства и клиенти.

Управлението в затворен цикъл прави възможни анализа, изпълнението на команди и повторния анализ на мрежата за автоматизиран контрол на въздействието от измененията. Усъвършенстваните СУЕР също така повишават ефективността, редуцират пиковите натоварвания, позволявайки разпределено производство и съхранение на енергия, създаването на микромрежи, използването на възобновяеми източници и др. Те поддържат и функцията за анализ на потреблението и автоматизация на процеса на превключване.