Ставропольские ученые создали мобильную лабораторию для тестирования электросетей
В Северо-Кавказском федеральном университете (СКФУ) разработали уникальную мобильную лабораторию, способную определять параметры электросетей. Комплекс приборов, не имеющий аналогов на рынке, позволит сократить потери электроэнергии и повысить надежность электросетевого комплекса.
Разработка мобильной лаборатории осуществляется в рамках стратегического проекта "Технологии энергоэффективности и устойчивого энергоснабжения" программы академического лидерства "Приоритет 2030" Национального проекта "Наука и университеты".
"Проект предлагает технологические решения, которые способны сократить потери электроэнергии и повысить надежность систем электроснабжения, при этом ориентируясь на интересы потребителей. Отмечу, что наши ученые активно сотрудничают с крупнейшей сетевой компанией в разработке этих инновационных решений. Для практической проверки и апробации разработанных технологий была создана пилотная площадка", - рассказал ректор Дмитрий Беспалов.
Лаборатория представляет собой 30 измерительных кейсов, которые можно легко доставлять к местам измерений. Устройства могут быть подключены как к распределительным сетям напряжением 6-10 кВ через измерительные трансформаторы тока и напряжения, так и к сетям 0,4 кВ, к которым подключены бытовые потребители. Сети различных напряжений связаны между собой трансформаторными подстанциями.
Лаборатория проводит измерения напряжений и токов в узлах с нагрузками и в центре питания тестируемой сети. Замеры устройства производятся одновременно с точностью синхронизации до одной микросекунды. Это стало возможным благодаря использованию спутниковых навигационных систем. Каждый кейс оборудован выносной антенной, которая устанавливается вне помещения в момент измерения. Устройства на земле принимают данные о точном времени от нескольких спутников, таких как GPS и ГЛОНАСС, для формирования точного времени.
Электрические сети, как правило, используют переменный ток. Представить его можно как синусоиду на графике, которая перемещается по горизонтальной оси. В каждый момент времени фаза синусоиды равна определенному углу, значение которого может изменяться от -180 до +180 градусов. И если обычные амперметры и вольтметры измеряют так называемое действующее значение переменного тока и напряжения, то измерительные модули лаборатории через каждые 0,02 секунды определяют еще и их фазы.
"После измерений данные передаются по сети сотовой связи на сервер, установленный в стенах университета. Там результаты обрабатывают программы по специально разработанным алгоритмам, которые проверяют топологию сети, или, другими словами, граф сети. Бывают ситуации, когда данные о топологии не соответствуют действительности. Наша лаборатория проверяет достоверность такой информации и дополнительно уточняет параметры отдельных участков сети", - прокомментировал заведующий кафедрой автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения ставропольского вуза, профессор Юрий Кононов.
Если речь идет о сетях 0,4 кВ, то там точная топология может быть и вовсе не известна для сетевых компаний. В таком случае лаборатория формирует ее с нуля. Следующим этапом может стать уточнение параметров отдельных участков сети - их сопротивлений, длин, сечений проводов или жил кабелей.
Результаты тестирования помогут сделать электрические сети более безопасными, а электроснабжение более устойчивым к сбоям. Когда сетевые компании знают топологию и параметры сети, они могут более эффективно управлять ею, как в случае авариных отключений, так и в нормальных режимах. Более того, в будущем часть этих функций может быть взята на себя искусственным интеллектом.
Ученые проанализировали, что успешная реализация проекта позволит снизить потери энергии в электросетевом комплексе Северного Кавказа на 1650 млн кВт·ч. Экономический эффект для отрасли оценивается в 11 млрд рублей.
На данный момент разработка находится на этапе сборки компонентов - переносных кейсов с оборудованием. В ближайших планах ученых - дополнить лабораторию устройством для измерения параметров силовых трансформаторов.
