Что такое интеллектуальные сети и как их строят в Казахстане

Развитие информационно-коммуникационных технологий приводит ко все большему распространению и внедрению цифры в различные сектора экономики, в том числе в электроэнергетику. В последние годы в связи с этим все большую популярность обретает концепция интеллектуальных сетей.

Определение «интеллектуальные сети» имеет различное толкование в зависимости от страны, и в связи с этим применяемые технологии в этой области в разных государствах отличаются. Каждое государство исходит из собственных потребностей в развитии экономики. В результате одни страны делают акцент на распределительных электрических сетях, другие – на развитии генерации, увеличении пропускной способности или стимуляции активного участия потребителей в управлении собственным электропотреблением.  

Министерство энергетики Республики Казахстан разрабатывает концепцию цифровизации электроэнергетической отрасли для создания интеллектуальной сети. В рамках этой концепции планируется определить необходимые технологии для цифровизации отрасли. Задача построения эффективной интеллектуальной энергосистемы затрагивает всех участников электроэнергетической отрасли: генерацию, передачу, распределение, сбыт, потребление и системное оперирование. Поэтому одно из основных условий – это модернизация инфраструктуры.  

АО «KEGOC» проводит большую работу по определению наиболее эффективных проектов цифровой трансформации для поэтапного строительства интеллектуальных сетей. Одной из таких инициатив компании в рамках Государственной программы «Цифровой Казахстан» является проект «Автоматизация управления режимами ЕЭС Казахстана» с внедрением централизованной системы противоаварийного управления (ЦСПУ), системы автоматического регулирования частоты и мощности (АРЧМ), системы мониторинга и управления на основе синхрофазорных технологий (WAMS/WACS). 

По словам Жандоса Нурмаганбетова, управляющего директора по стратегии и развитию KEGOC, при выборе проектов ключевыми характеристиками выступают повышение надежности Единой электроэнергетической системы РК и экономический эффект от внедряемого решения. 

Из-за неравномерного распределения топливно-энергетических ресурсов по территории страны южная зона энергодефицитна, а северная – энергоизбыточна. В таких условиях максимальное использование пропускной способности транзитных линий электропередачи «Север – Юг» более чем актуально. Задача усугубляется ростом производства электроэнергии нестабильными возобновляемыми источниками (ветровыми и солнечными электростанциями). Успешная реализация этого проекта, являющегося одним из инструментов создания активно-адаптивной сети, позволит в определенной степени усилить надежность транзита «Север – Юг Казахстана». 

Система управления WACS является одним из ключевых элементов интеллектуальной сети. Это комплексная информационная система, которая взаимодействует с различными технологическими системами. Синхрофазорные измерения позволяют заранее выявить начинающиеся аварийные процессы в энергосистеме, а система WACS, основываясь на измерениях WAMS, формирует превентивные управляющие воздействия. Таким образом, система WACS позволяет сократить объем ограничения потребителей с увеличением пропускной способности транзита ВЛ 500 кВ «Север – Юг» и «Север – Восток – Юг» до 200 МВт. 

Широкая интеграция системы WACS с другими информационными системами дала возможность прогнозировать суточные графики производства-потреб­ления электроэнергии на основе алгоритмов машинного обучения. Разработанная нейронная сеть учитывает различные источники данных, такие как измерения от устройств PMU, положения коммутационных аппаратов от системы SCADA, погодные данные от внешних поставщиков и накопленные исторические данные. Основываясь на этих данных, система прогнозирует объемы производства-потребления электроэнергии на сутки вперед. 

Еще одной из основных функций системы WACS является возможность расчета и контроль запаса устойчивости энергосистемы в реальном времени. Расчет в реальном времени позволяет увеличить максимально допустимый переток электроэнергии по межсистемным линиям электропередачи энергосистемы. То есть у KEGOC появилась возможность при необходимости нагружать линии электропередачи дополнительным объемом перетоков без ущерба надежности энергосистемы. На основе разработанных алгоритмов, учитывающих различные методики, расчеты дают более точное представление о состоянии энергосистемы диспетчерам компании, за счет чего они принимают решения более оперативно. 

Примеров внедрения столь же технологически сложных и наукоемких проектов в Казахстане единицы. При этом на всех этапах – от проектирования до наладки и запуска системы – задействованы отечественные компании. Совместная работа в проекте способствует развитию уникальных компетенций у казахстанских специалистов. В будущем это позволит отечественным компаниям участвовать в распространении приобретенного опыта при создании аналогичных цифровых систем в энергосистемах зарубежных стран. 

Как отметил Жандос Нурмаганбетов, исследования по разработке алгоритмов и созданию автоматики WACS проведено отечественным разработчиком НАО «Алматинский университет энергетики и связи» (АУЭС). Эти решения уникальны с точки зрения применения трендовых цифровых технологий в электроэнергетике, таких как Machine Learning, математическая модель прогнозирования статической устойчивости и реализация дополнительного эшелона противоаварийной автоматики на базе оборудования General Electric.