Нацпроект помог в разработке системы снижения рисков электроаварий

Исследования ученых Уральского федерального университета (УрФУ) (участник Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы», открытого по нацпроекту «Наука и университеты») позволят значительно уменьшить риск аварий в российской электроэнергетике. Это станет возможным благодаря разрабатываемой системе управления энергосистемой. Ее особенность — применение интеллектуальных алгоритмов обработки синхронизированных векторных измерений.

Самые частые аварии в электроэнергетике — это короткие замыкания в электрических сетях. Исключить их нельзя из-за целого ряда факторов: атмосферные воздействия (прямые удары молний), износ оборудования, отсутствие достоверной информации о режиме работы электроэнергетической системы и так далее.

Система уральских исследователей повысит качество управления электроэнергетическими системами, сократит время принятия нужных решений, что должно снизить тяжесть и каскадность развития аварий. Также, за счет повышения точности и эффективности алгоритмов противоаварийного управления, разработка поможет уменьшить ущерб от аварий потребителям.

В технологии применены интеллектуальные алгоритмы обработки синхронизированных векторных измерений. Если традиционные измерения позволяют измерять только действующие значения электрических параметров, то векторные могут измерять мгновенные значения и фазы таких параметров, как взаимное расположение токов и напряжений по отношению друг к другу. Измерение мгновенных значений электрических параметров, синхронизированных во времени, позволяет резко повысить достоверность информации о режиме работы электроэнергетической системы, а также скорость и качество принимаемых управляющих воздействий по локализации аварийных ситуаций

«Здесь мы говорим уже о синхронизированных векторных измерениях. Ранее измерения в точках энергосистемы производились в разные моменты времени. Это существенно затрудняло вычисление электрических параметров. Скажем, в одном месте напряжение составляет 220 киловольт, а в другом 198.

Но почти всегда это происходило в разные моменты времени, и замер шел на основании разницы потенциалов. То есть на основе силы тока проводилось вычисление сопротивления провода. Но этот метод не очень точен, так как гораздо эффективнее знать разность потенциалов в один и тот же момент времени. Такие, более точные, данные позволяют управлять энергосистемой более эффективно и минимизировать возможный ущерб», — отмечает куратор проекта, заместитель директора по науке и инновациям энергетического института УрФУ Сергей Кокин.

По словам руководителя проекта, заведующего кафедрой автоматизированных электрических систем УрФУ Андрея Паздерина, до этого подобные системы в основном применялись в сетях сверхвысокого напряжения — 220−500 киловольт. Однако теперь есть перспектива использовать их в сетях средних и низких классов.

«К примеру, если спроектировать устройство для подстанций на 110−135 киловольт, то объем продаж может резко увеличиться. Если подстанций в 500 киловольт в Свердловской области шесть, а в 220 киловольт — около 30, то подстанций на 110 киловольт — уже 700. Что касается еще менее мощных подстанций в 10 киловольт, то их только в Екатеринбурге около 6 тыс., а в области 50−60 тыс.

Новая система управления позволит управлять большим количеством подстанций. Потребителями таких устройств станут системные операторы на уровне высоких напряжений — ФСК ЕЭС, «Россети», а также их структурные подразделения и снабжающие компании», — говорит Андрей Паздерин.

Сергей Кокин добавляет, что проект вносит большой вклад в решение вопроса импортозамещения. На сегодняшний момент в мире есть около десятка производителей подобных систем, и разработка уральских ученых может составить им серьезную конкуренцию. К сентябрю 2022 года ученые планируют разработать алгоритмы и прототипы новой системы. Затем их доработкой и внедрением займутся специалисты компании «Прософт-Системы».

В России еще до введения жестких санкций 2022 года была объявлена и активно реализовывалась государственная политика, направленная на развитие российского энергетического машиностроения и замещение импортного оборудования и технологий на отечественные аналоги или его локализацию. Об этом сообщил президент Ассоциации малой энергетики, директор Группы компаний «МКС», председатель подкомитета по малой генерации «Деловой России» Максим Загорнов. В комментарии корреспонденту ИА REGNUM он также отметил:

«В поддержку импортозамещения был разработан ряд федеральных нормативных документов, десятки компаний ТЭК внедряли собственные корпоративные программы импортозамещения. События этого года, безусловно, ускорили эти процессы. Между тем, для отрасли малой распределенной энергетики вопрос перехода на отечественные технологии всегда был очень болезненным. Сегодня в России работает множество производителей энергетического оборудования, но большинство из них выпускают агрегаты малой мощности (газопоршневые и газотурбинные установки, микротурбины).

Производителей оборудования средней мощности гораздо меньше, большой мощности — практически нет. До введения зарубежных санкций мощные агрегаты закупались, в основном, за рубежом. Сейчас перед российской энергетикой поставлена задача найти альтернативное решение и, думаю, в таких экстремальных условиях появятся и дополнительные стимулы, и новые идеи, и новые ресурсы. Тем не менее, на разработку качественного отечественного двигателя в любом случае уйдет время: по предварительным оценкам от года до двух лет.

Более широкий вопрос — это вопрос технологии распределенной генерации. Здесь больший акцент делается на уникальность, универсальность и комплексность подхода — какие продукты (ресурсы) производить, какие требования потребителя обеспечивать, оптимальность и эффективность решений и т.д. Здесь также отмечается проблема зависимости от импортного оборудования, но и размах для фантазии гораздо шире.

И в этом плане возможности российских компаний ТЭК по импортозамещению достаточно большие. Это касается и электроники, и узкоотраслевого энергетического оборудования. И в этой части мой прогноз, скорее, оптимистический. Вряд ли это можно будет назвать «прорывом», но серьезных шагов в сторону независимости российского ТЭК следует ожидать», — пояснил эксперт.

Проект выполняется в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы» (УМНОЦ), функционирующего по нацпроекту «Наука и университеты».

Центр объединяет научный потенциал Свердловской, Челябинской и Курганской областей. Участниками центра являются 9 университетов, 10 научных организаций и 47 организаций реального сектора экономики. К приоритетным направлениям исследований УМНОЦ относятся аэрокосмос, экология городской среды и промышленности, новая энергетика, новые материалы, новые производственные технологии.

Индустриальный партнер вуза — компания «Прософт-Системы» — выделила 20 млн рублей на научные исследования в этой области.

Напомним, что создание и развитие сети научно-образовательных центров мирового уровня проходят благодаря реализации Минобрнауки России национального проекта «Наука и университеты».

Всего в России существует 15 НОЦ мирового уровня, которые проводят научные исследования и разработки по рациональному недропользованию, экологии и безопасности территорий, изучению Арктики, аэрокосмическим технологиям, здоровьесбережению, инновационным решениям в АПК и многим другим.