Измерения в электроэнергетических системах

Энергетическая система (энергосистема) – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединённых между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.

Электроэнергетическая система – электрическая часть энергосистемы и питающиеся от неё приёмники электрической энергии, объединённые общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.

Единая энергетическая система России – совокупность производственных и иных имущественных объектов электроэнергетики, связанных единым процессом производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и передачи электрической энергии в условиях централизованного оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике. ЕЭС России охватывает практически всю обжитую территорию страны и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В настоящее время ЕЭС России включает в себя 69 энергосистем на территории 79 субъектов российской Федерации, работающих в составе шести работающих параллельно ОЭС – ОЭС Центра, Юга, Северо-Запада, Средней Волги, Урала и Сибири и ОЭС Востока, работающей изолированно от ЕЭС России.

Единая энергетическая система России – развивающийся в масштабе всей страны высокоавтоматизированный комплекс электростанций, электрических сетей и объектов электросетевого хозяйства, объединенных единым технологическим режимом и централизованным оперативно-диспетчерским управлением.

ЕЭС России – крупнейшее в мире синхронно работающее электроэнергетическое объединение, охватывающее с запада на восток около 7 тыс. км и с севера на юг – более 3 тыс. км.

Система электроснабжения – совокупность источников и систем преобразования, передачи и распределения электрической энергии. Система электроснабжения включает в себя:

- источники электроэнергии (электростанции, генераторы);

- система передачи электроэнергии (воздушные и кабельные линии);

- система преобразования электроэнергии (трансформаторы, выпрямители, преобразователи частоты;

- система распределения электроэнергии (открытое и закрытое распределительные устройства);

- система релейной защиты и автоматики (защита от перенапряжения, короткого замыкания и пр.);

- система управления и сигнализации (телемеханика и диспетчеризация, АСКУЭ);

- другие системы.

Управление энергосистемой сводится к целенаправленному оптимизируемому воздействию на большую систему энергетики с помощью автоматизированных систем. Управление энергосистемой имеет целью достижение в данном промежутке времени таких показателей ее работы, которые наиболее близко подходили бы к принятым критериям эффективности.

ОЭС, входящие в состав ЕЭС России, имеют различную структуру генерирующих мощностей, значительная часть энергосистем не сбалансирована по мощности и электроэнергии. Основу российской электроэнергетики составляют около 600 электростанций суммарной мощностью 210 ГВт, работающих в составе ЕЭС России. Две трети генерирующих мощностей приходится на тепловые электростанции.

На электростанциях и подстанциях широко применяются контрольно-измерительные приборы. Управление и контроль режима основного и вспомогательного оборудования электростанций и подстанций. Виды измерений, типы и количество измерительных приборов выбираются при проектировании электростанции, подстанции. Обычно измерительные приборы устанавливают на щитах управления (ЩУ).

Электрические цепи на электростанциях, в которых применяются измерительные приборы:

1) Генератор;

2) Трансформатор и линия к потребителям;

3) Линия или трансформатор собственных нужд;

4) Сборные шины

Электрические цепи на подстанциях, в которых применяют измерительные приборы:

1) Понизительный трансформатор

2) Синхронный компенсатор

3) Сборные шины

4) другие элементы

Типовой перечень измерительных приборов, применяемых на электростанциях и подстанциях:

- амперметр в каждой фазе;

- вольтметр;

- ваттметр и варметр;

- счетчики активной и реактивной энергии

Наибольшее количество измерительных приборов с наивысшим классом точности необходимо в цепях мощных генераторов, где осуществляется контроль за нагрузкой во всех фазах, за активной и реактивной мощностью, ведется учет выработанной электроэнергии, а также контролируется ток и напряжение в в цепях ротора и возбудителя.

Кроме показывающих, обычно устанавливают регистрирующие (запоминающие) приборы: ваттметры и варметры в цепи статора для контроля за активной и реактивной мощностью, амперметры и вольтметры в цепи ротора.

Вся информация передается в системы телемеханики, релейной защиты и противоаварийной автоматики, а также в автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии.

На подстанциях линий электропередач 110 кВ и выше (в т.ч. межсистемных линиях) контролируются токи в каждой фазе, активная и реактивная мощность и перетоки электроэнергии. Высоковольтные выключатели имеют пофазное управление.

Кроме того, на электростанциях и подстанциях устанавливают осциллографы и регистраторы аврийных процессов, записывающие напряжения и токи каждой фазы и нулевой последовательности. Записи этих приборов позволяют выяснить картину того или иного аварийного режима и предотвратить развитие аварии.

На линиях высокого напряжения устанавливают приборы, фиксирующие параметры, необходимые для определения места повреждения линии.

В ряде случаев, объект, в цепях которого необходимо контролировать ток, мощность и другие величины, находится далеко от щита управления и нет возможности контролировать измеренные параметры непосредственно с индикатора прибора. В этом случае применяются различные методы передачи данных.

Широко распространены в электроэнергетике измерительные преобразователи тока, активной и реактивной мощности. Измерительный прибор (датчик) включается в цепь измеряемого параметра через трансформаторы тока и напряжения

В последние годы, как правило применяются цифровые измерительные приборы и системы цифровой связи.