Традиционная электроэнергетическая система состоит из электростанций большой мощности, объединенных в единую систему высоковольтными линиями электропередачи, которые передают электроэнергию местным распределительным сетям среднего напряжения. В последнее время резко возрос интерес к использованию, так называемых распределенных генераций или малых генераций, из-за потенциального повышения надежности и снижения затрат на электроэнергию благодаря использованию источников электроэнергии на стороне потребителя. Кроме того, широкое применение распределенных генераций позволяет сгладить графики нагрузки существующих электростанций большой мощности. Главной задачей распределенных генераций являются поддержание напряжения на нагрузке и снижение зависимости от электроэнергетической системы.

1 Проблемы параллельной работы источников питания
1.1 Создание возможности производства электроэнергии на стороне потребителя не только для нужд самого потребителя, но и для передачи ее избытка в электрическую сеть

В данном случае следует ввести понятие активного потребителя. Активный потребитель – это потребитель, который при наличии у себя источников электроэнергии, мощность которых превышает, в определенных режимах работы, мощность подключенных электроприемников, может отдавать избыток мощности в энергосистему. Участие активного потребителя в энергетическом балансе энергосистемы должно осуществлять только при наличии в данный момент времени разрешения со стороны энергосистемы. Это должно происходить в автоматическом режиме.

1.2 Создание единой системы управления распределенными генерациями

Для присоединения большого количества разнообразных распределенных генераций к электроэнергетической системе требует создания новых концепций управления.

Традиционные системы управления – это децентрализованные системы с фиксированной структурой. Такие системы не гарантируют стабильной работы большого количества присоединенных распределенных генераций.

1.3 Обеспечение стабильности параллельной работы различных распределенных генераторов

Исследования показали, что увеличение числа присоединенных к электроэнергетической системе генераторов уменьшает стабильность системы. Присоединение распределенных генерации            различных типов также влияет на стабильность системы. Результаты моделирования подтверждают, что трехфазные короткие замыкания в системах с большим количеством распределенных генераций могут вызывать потерю синхронизма всех генераторов.

1.4 Разброс максимальных и минимальных значений токов короткого замыкания

При подключении распределенных генераций происходит увеличение значений токов короткого замыкания. Количество распределенных генераций может изменяться в ходе работы системы электроснабжения, соответственно будут изменяться значения токов короткого замыкания, из-за чего осложняется выбор уставок релейных защит, выбор электрооборудования, кабелей.

При возникновении повреждения и наличии подключенных источников питания на стороне потребителя может происходить каскадное срабатывание релейных защит (не соблюдение условия селективности).

Изменение количества подключенных в настоящим момент времени источников, а также изменения в схеме распределительной сети потребителя вызывает необходимость корректировки уставок устройств релейной защиты, так как изменяются расчетные значения токов короткого замыкания. Можно выделить два пути решения задачи корректировки уставок устройств релейной защиты:

1.Предварительный расчет уставок для всех возможных случаев схем распределительной сети и подключенных источников электроэнергии с автоматической передачей этих уставок на устройства релейной защиты при производстве изменений в схеме распределительной сети. Назовем такую систему центрально-управляемой системой защит.

2.Переход от фиксированных уставок по току и времени к уставкам по допустимому динамическому току и допустимому тепловому импульсу защищаемых элементов с пуском по скорости нарастания тока, а также использованию логической селективности. Назовем такую систему интеллектуальной защитой.

В любом случае необходимо использовать микропроцессорные устройства релейной защиты.

1.5 Выбор уровня системы электроснабжения, на котором необходимо внедрять распределенные генерации

Для минимизации потерь и увеличения стабильности работы системы необходимо правильно выбирать место подключения и мощность распределенных генераций. Для этого могут применяться различные оптимизационные методы.

2 Электромагнитная совместимость и показатели надежности электроснабжения

Необходимо обозначить те параметры, которые влияют на стабильность работы всей электроэнергетической системы с подключенными к ней распределенными генерациями. Также необходимо определить показатели надежности.

3 Предложения
3.1 Создание единой системы управления различными генерирующими устройствами

Изменение параметров и количества подключенных в данный момент времени потребителей, а также изменение параметров имеющихся в наличии источников электроэнергии должно учитываться при определении необходимости подключения к распределительной сети того или иного источника электроэнергии, а также перевода источника в режиме потребителя для накопления электроэнергии.

Для решения задач увеличения надежности электроснабжения, снижения потерь мощности и стабилизации показателей качества электроэнергии, снижения затрат на энергоресурсы при наличии различных источников электроэнергии на стороне потребителя (распределенных генераций) предлагается создание единой системы управления этими источниками.

Система управления, основанная на расчете интегральных показателей эффективности источников электроэнергии, приближенным к потребителям (распределенным генерациям), интегрированная в единую систему управления и контроля «Интеллектуальная электроэнергетическая система».

Предлагаемая система управления предусматривает расчет изменяющихся интегральных показателей эффективности источников электроэнергии. Будем назвать эти показатели приоритетами.

Приоритет источника рассчитывается при возникновении «прерывания» на основании ряда параметров. Для каждого источника электроэнергии следует определить перечень параметров и их значимость. Для слежения за этими параметрами каждый источник электроэнергии должен быть снабжен контроллером.

Центральный элемент системы управления следит за изменением ряда параметров и при отклонении этих параметров за обозначенные пределы вызывает «прерывание».

При возникновении «прерывания» система управления последовательно проводит следующие процедуры:

• поочередное подключение источников в, заранее записанной, общей модели системы электроснабжения, при этом, при каждом подключении, производится расчет баланса потребляемой и выдаваемой электроэнергии, расчет показателей качества электроэнергии в заданных точках,  расчет показателей надежности электроснабжения групп потребителей. При достижении требуемых значений рассчитанных параметров происходит запись рабочей модели и переход к следующей процедуре;
• при наличии информации от вышестоящей интеллектуальной электроэнергетической системы о возможности передачи избытка производимой на стороне потребителя электроэнергии происходит корректировка рабочей модели (подключение оставшихся источников и настройка параметров синхронизации с электроэнергетической системой);
• на основании рабочей модели системы электроснабжения происходит выдача сигналов контроллерам источников электроэнергии на изменения их режима работы;
• происходит передача необходимой информации в систему, контролирующую уставки релейных защит;
• дальнейшее слежение за параметрами распределительной сети.

3.2 Создание единой системы управления устройствами релейной защиты с изменяющимися уставками

В зависимости от количества подключенных источников такая система управления изменяет уставки релейных защит, чтобы достичь минимального времени срабатывания и отключения места повреждения. Для каждого режима работы системы электроснабжения (с различным комбинациями подключенных источников) необходимо заранее определить значения токов короткого замыкания в характерных точках и выбрать уставки релейных защит. При поступлении информации от системы управления генерирующими устройствами, предлагаемая система управления выбирает подходящий вариант набора уставок и передает их устройствам релейной защиты.