ПОСТРОЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПОДСТАНЦИИ КОРОБЧАТОГО ТИПА НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛЕВЫХ ШИН
DOI:
https://doi.org/10.52578/2305-9397-2025-2-5-262-270Ключевые слова:
Интеллектуальная система, распределение электроэнергии, box-type подстанция, field-bus, PROFIBUS, PLC, SIEMENS S7-300, компенсация реактивной мощности, цифровизация, SCADA, защита оборудования, сбор данных, автоматизация, надёжность электроснабжения, человеко-машинный интерфейс.Аннотация
Разработана интеллектуальная система распределения электроэнергии для комплектных трансформаторных подстанций на основе технологии промышленной шины PROFIBUS Field-bus. В качестве ключевых компонентов системы используются: промышленные контроллеры SIEMENS серии S7-300, обеспечивающие обработку данных и управление оборудованием; модули сбора показателей высокого (10 кВ) и низкого (380/220 В) напряжения с точностью измерений ±0,5%; интеллектуальные защитные устройства с цифровой обработкой сигналов; система динамической компенсации реактивной мощности с эффективностью до 95%; а также современный человеко-машинный интерфейс на базе сенсорных панелей SIEMENS TP177A.Основные технические преимущества системы включают: полную цифровизацию процессов управления с заменой аналоговых релейных схем на программируемые логические контроллеры; реализацию алгоритмов автоматического переключения между источниками питания с временем срабатывания менее 100 мс; возможность адаптивной компенсации реактивной мощности в режиме реального времени; интеграцию с системами диспетчерского управления через стандартные промышленные протоколы (Modbus, OPC UA).Архитектура системы предусматривает трех уровневое построение: полевой уровень (интеллектуальные датчики и исполнительные устройства), уровень управления (контроллеры S7-300) и уровень визуализации (SCADA-система). Особенностью решения является использование распределенной обработки данных с возможностью локального принятия решений на полевом уровне, что повышает отказоустойчивость системы.Система демонстрирует перспективность дальнейшего развития за счет внедрения алгоритмов искусственного интеллекта для прогнозирования нагрузочных характеристик и предиктивного анализа состояния оборудования. Модульная конструкция позволяет масштабировать решение для подстанций различной мощности и конфигурации.
Библиографические ссылки
Zhang, Y., Song, J. "Advanced Fieldbus Technologies in Smart Grid Applications". IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2021. DOI: 10.1109/TII.2021.3056789
Li, X., Wang, H. "Reactive Power Compensation in Modern Distribution Networks". Energies, 2022, vol. 15(7). DOI: 10.3390/en15072567
Chen, L., Liu, Y. "Intelligent Control Systems for Box-type Substations Using IoT and Edge Computing". Journal of Power Electronics, 2023. DOI: 10.1007/s43236-023-00645-9
Kumar, R., Singh, A. "Digitalization of Power Distribution Systems: Challenges and Solutions". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2020, vol. 120. DOI: 10.1016/j.rser.2019.109603
IEC 61850-7-420 "Communication networks and systems for power utility automation – Part 7-420: Distributed energy resources". 2022.
IEEE 2030.7 "Standard for the Specification of Microgrid Controllers". 2018.
GB/T 17467-2020 "Box-type substations for AC voltages up to 52 kV". 2020.
Patent CN113517636A "Intelligent Power Distribution System Based on Fieldbus Technology". 2021.
Patent US20220140659A1 "System and Method for Reactive Power Compensation in Smart Grids". 2022.
Wang, J., Zhang, Y. "Smart Grids: From Theory to Practice". Springer, 2021.
Song, J., Hu, Y. "Modern Power Distribution Systems: Design and Implementation". Elsevier, 2020.
SIEMENS "Technical Manual for SENTRON PAC3200/PAC4200 Power Monitoring Devices". 2022.
ABB "Reactive Power Compensation Solutions for Industrial Applications". 2023.
IRENA "Innovation Landscape for Smart Grids". International Renewable Energy Agency, 2022.
CIGRE Technical Brochure № 862 "Digital Substation Design and Implementation". 2023.
Манторски З. Гармонические искажения в сети от источников света, управляемых электронными приборами // Светотехника. 2008. № 2. С. 30 – 33.
Кобелев А.В. и др.. Анализ высших гармоник напряжения и тока при использовании компактных люминесцентных ламп // Вопросы современной науки и практики. 2011. № 3. С. 374 – 377.
Манторски З. Гармонические искажения в сети от источников света, управляемых электронными приборами // Светотехника. 2008. № 2. С. 30 – 33.
Дед А.В., Паршукова А.В. Сравнение методов расчета коэффициентов учета несимметрии распределения нагрузок при оценке потерь мощности // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 9 – 2. С. 221 – 225.
Кубил В.Н., Мохов В.А. К вопросу о применении ролевого интеллекта в решении задач транспортной логистики // Проблемы модернизации инженерного образования в России: сб. науч. ст. по проблемам высш. шк. / Под ред. Н.И. Сысоева. 2014. С. 140 – 144.
