Расчет, моделирование и оптимизация электрических сетей
При реализации программ по повышению энергоэффективности, иногда упускается, что использование современных устройств управления нагрузками, таких как тиристорные регуляторы, частотные преобразователи, высокочастотные инверторы, может приводить к тому, что электрические сети начинают функционировать в режимах, на которые они, возможно, не были рассчитаны. Достаточно распространенной является ситуация, когда внедрение энергосберегающих технологий на стороне потребления приводит к ухудшению качества электроэнергии и увеличению реактивной мощности в сети. Это в свою очередь, приводит к росту потерь электроэнергии в трансформаторах и кабельных линиях, к сбоям в работе электронных устройств и к снижению их срока службы.
Обеспечивать стабильное качество электроэнергии и надежную работу системы электроснабжения в условиях динамических изменений нагрузки на стороне потребителей позволяет использование цифрового двойника электрических сетей предприятия.
Цифровой двойник электрической сети позволяет выполнять следующие задачи:Цифровой двойник электрических сетей – это реализованная в специальном программном обеспечении математическая модель электрических сетей, позволяющая оценивать надежность электроснабжения промышленного предприятия и выявлять уязвимые места в энергосистеме при проектировании, в процессе эксплуатации, а также при разработке сценариев развития сети.
- анализ установившихся и послеаварийных режимов сети;
- вероятностный анализ надежности, выявление слабых мест сети и определение приоритетов для мер по усилению или реструктуризации сети;
- оптимизация структуры сети, определение параметров сети с минимальными потерями и минимальным количеством нарушений технических ограничений;
- оценка резервов мощности сети при планировании затрат на модернизацию и расширение производства; моделирование сценариев развития сети для минимизации дорогостоящих ошибок проектирования и неэффективных инвестиций;
- выбор оборудования сети и определение оптимальных уставок и рабочих характеристик оборудования;
- расчет экономической эффективности мероприятий по развитию и реструктуризации сети; проведение тренинга эксплуатирующего персонала.
Цифровой двойник электрической сети: подход к созданию статических и динамических моделей электрических сетей
В качестве базовой платформы для разработки цифрового двойника электрических сетей компания «Сумма технологий» использует программный комплекс PSS SINCAL компании Siemens. Данное программное обеспечение широко используется по всему миру для расчета, моделирования и оптимизации сетей энергоснабжения.
Разработка модели сети начинается с проведения комплексного обследования электрических сетей, в процессе которого выполняется:
- сбор и обработка данных о существующей структуре и нормальном режиме электрических сетей;
- сбор и обработка данных о режимах потребления электроэнергии;
- формирование каталога оборудования сети, кабельных и воздушных линий электропередач;
- определение схем размещения объектов электрических сетей;
- инструментальное обследование оборудования сети с определением активной и реактивной мощностей в узлах сети, показателей качества энергии, паспортных и фактических характеристик оборудования.
Проведение инструментального обследования с использованием высокоточных поверенных приборов является критически важным для обеспечения достоверности математической модели, поскольку именно на этом этапе работ выполняется:
- актуализация данных о фактических характеристиках оборудования;
- оценка степени износа оборудования сети;
- верификация данных из АСУТП и систем энергоучета.
По итогам комплексного обследования сети разрабатывается отчет, содержащий выверенные схемы электрических сетей, каталог оборудования сети и энергоприемников с полным описанием их характеристик.
На основе полученных данных в программном комплексе PSS SINCAL формируется математическая модель сети, отрисовываются схемы сети в географическом, схематическом и смешанном форматах. После верификации модели выполняется необходимые Заказчику расчеты, в том числе:
- расчеты установившихся нормальных и послеаварийных режимов;
- расчет коротких замыканий, в том числе многофазных;
- расчет электромагнитных переходных процессов (броски тока, падения напряжения);
- расчет динамической устойчивости сети;
- расчет вероятностных показателей надежности;
- расчет оптимальной структуры сети и схем присоединения;
- расчет коротких замыканий, множественных повреждений;
- моделирование срабатывания защит.
Результаты расчетов используются для формирования рекомендаций по оптимизации структуры сети, уставок защит, рабочих характеристик оборудования, возможных сценариев развития сети с оценкой экономической эффективности их реализации.
Сформированная по результатам проекта модель (цифровой двойник сети) остается в распоряжении Заказчика. При наличии программного обеспечения PSS SINCAL специалисты Заказчика смогут самостоятельно поддерживать модель в актуальном состоянии, разрабатывать новые модели, выполнять расчеты и вырабатывать решения по оптимизации электрических сетей предприятия. Пользовательский интерфейс системы удобен и интуитивно понятен.