SK Presentation by IQS

1. Создание научно-технического центра по разработке волоконно-оптических систем
контроля и измерений
info@iqfos.com 1

2. Современные тенденции
Энергетика сегодня- объединение электростанций
сетями и системой управления во все более мощные
энергосистемы, постепенно охватившие целые страны и
достигшие трансконтинентальных масштабов.
Энергонасыщенность промышленных технологий
возрастает с каждым годом, это в свою очередь
предъявляет к электрическим сетям, обеспечивающим
связь потребителей с генерацией, повышенные
требования по надежности и экономичности. Для
решения этих задач необходимы с овременные
технические средства корректировки параметров
электрических сетей, наряду с новыми системами сбора,
передачи и обработки информации,
быстродействующими программами для мониторинга
состояния сети, прогнозирования возможных проблемных
мест энергосистемы и надежной системой управления
всеми ее элементами.
2

3. Обзор рынка энергетики в России и мировые рынки
• Генерация Мировые рынки
• Согласно генеральному плану размещения
мощности МинЭнерго РФ Россия планирует • Генерация
построить 170ГВт до 2030
• Уголь ~40 GWt – Рынок энергии все больше становится рынком
потребителя, а не производителя. Появляется
• Газ ~70 GWt
• Ядерная ~40 GWt спрос на качественно новые услуги и «цифровую
• ВИЭ из них: ~20 GWt энергию»
– В США 5 лет подряд, а в Европе – уже в течение 9
• 30% установленных мощностей старше 40 лет, лет ветровая энергетика занимает второе место в
как правило эти станции имеют особенно объеме ввода новых генерирующих мощностей. В
низкие КПД 2009 г. в чистую энергетику в мире инвестировано
• Средний КПД по всем генерирующим
139,1 млрд. долл.
мощностям – 37%
• Транспортировка • Транспортировка
• Электрические сети - 17% потерь (~177 ТВт-ч – Парадигма децентрализации, «умные сети» и
потерь в год) накопители энергии
• Незначительный прирост новых мощностей
• 4-8 млрд. долл. США программа модернизации • Потребление
мощностей – Мобилизация энергосберегающих технологий для
«Создание электрической сети нового поколения является потребителей, например “пассивные” дома и
стратегически важным направлением и для Федеральной “умные города”
сетевой компании,— рассказывает председатель правления
– Чистый транспорт: гибридные и электрические
ФСК Олег Бударгин (Коммерсант, 25.01.2010).
автомобили, электрификация общественного
Активно-адаптивная, или интеллектуальная, сеть
транспорта
качественно новое состояние ЕНЭС, которое позволит
вывести надежность электроснабжения на принципиально ИСТОЧНИК: Министерство энергетики РФ;
новый уровень, одновременно обеспечив высокую Холдинг МРСК; ФСК ЕЭС ;
экономическую эффективность работы всей Центр стратегий «Северо-Запад».
энергосистемы».
3

4. Энергетическая стратегия России до 2030 года предполагает:
«создание высокоинтегрированных интеллектуальных
системообразующих и распределительных
Генерация
и
альтернативные
электрических сетей нового поколения в Единой
источники
Интеллектуальная
сеть
энергетической системе России (интеллектуальные сети
(интегрирующая
роль)
- Smart Grids)»*
* Базой для данной системы является получение информации в
цифровом стандарте, которое на сегодняшний момент может
быть реализовано на базе волоконно-оптических систем
контроля и измерений.
Микротурбины
и
накопители
— Интеграция
всех
видов
генерации
(в
том
числе
малую
генерацию)
и
любых
типов
потребителей
(от
домашних
хозяйств
до
крупной
промышленности)
для
ситуационного
управления
спросом
на
их
услуги
и
для
активного
участия
в
работе
энергосистемы;
— Изменение
в
режиме
реального
времени
параметров
и
топологии
сети
по
текущим
режимным
условиям,
исключая
Цифровые
возникновение
и
развитие
аварий;
подстанции
— Расширение
рыночных
возможностей
инфраструктуры
путем
взаимного
оказания
широкого
спектра
услуг
субъектами
рынка
и
инфраструктурой;
— Минимизация
потерь,
расширение
самодиагностики
и
самовосстановления
при
соблюдении
условий
надежности
и
качества
электроэнергии;
— Интеграция
электросетевой
и
информационной
инфраструктуры
д л я
с о з д а н и я
в с е р е ж и м н о й
с и с т е м ы
у п р а в л е н и я
с
полномасштабным
информационным
обеспечением.
Интеллектуальный
Потребители,
сетевой
элемент
промышленные
установки
ИСТОЧНИК: Министерство энергетики РФ; Холдинг МРСК;
ФСК ЕЭС ; Центр стратегий «Северо-Запад».
4

5. Перспективы по созданию волоконно-
оптических систем контроля и измерений
Одним из наиболее перспективных путей решения
вышеуказанных задач является создание измерительных
систем, систем мониторинга генерирующих и передающих
устройств на основе волоконной оптики, которая позволит
р е а л и зо ват ь в эт и х с и с те м а х в ы с о к у ю точ н о с т ь ,
помехозащищенность, гальваническую развязку, пожаро- и
взрывозащищенность, позволит повысить уровень
промышленной безопасности.
Условия промышленной эксплуатации требуют применения
специфической элементной базы, для чего необходимо
создание специальных оптических волокон и других
оптических компонентов, способных сохранять свои
характеристики в широком диапазоне эксплуатационных
условий.
Именно эти задачи и будут решаться в рамках компании
АйКью Системс.
5

6. О волоконно- оптических измерительных
комплексах и специальных оптических волокнах
Волоконно-оптические измерительные комплексы-
устройства, использующие в своем составе оптические
волокна, в том числе и специальные, как для передачи
оптического излучения к первичным преобразователям
измеряемых физических величин в параметры оптического
излучения, так и применяемые в качестве первичных
преобразователей (датчиков).*
Специальные оптические вол окна могут быть
использованы для получения информации о внешней
среде (датчики тока, напряжения, температуры, давления,
влажности, излучения и т.п.), а также для обработки
о п т и ч е с к о го с и г н а л а ( к о м п е н с ато р ы д и с п е р с и и ,
поляризующие волокна, активные волокна).
* Идеология подобных измерительных комплексов заключается в оптических
методах съема и обработки информации. Поэтому наряду с волокном они
включают системы обработки параметров оптического излучения и
преобразования их в форму приемлемую для потребителей.
6

7. Планы по реализации поставленных задач
Объединение усилий прикладной науки,
инжиниринговых, производственных компаний в области
лазерных и оптоволоконных технологий в рамках
научно-технического центра АйКью Системс .
Разработка на базе научно-технического центра
комплексных решений, доведение этих разработок до
к оммерческ ой реализации и их внедрение в
инфраструктуру энергетической промышленности;
Разработка специальных оптических волокон и
исследование их свойств;
Решение прикладных задач по измерению и
мониторингу параметров технологических процессов на
основе волоконно-оптических приборов и комплексов.
7

8. Формирующие элементы компании
АйКью Системс
ИПФ РАН ФГУП СКБ ИРЭ РАН ИФМ РАН
ИРЭ РАН
Научная База
Использование современного
технологического
Привлечение ведущих оборудования
зарубежных
специалистов
Федеральная
Сетевая Компания
Холдинг МРСК
Заказы на
НИР и НИОКР
по
волоконно-
оптическим
Заказы на разработку технологиям
производственным и
инженерным компаниям
8

9. Изменение структуры рынка
специальных волокон
2000 г. 2005 г. 2011 г.
9

10. Планы по разработке специальных
волокон
Поляризационно-чувствительные оптические
волокна
§ Применяются для измерения напряженности магнитного поля, что
необходимо для измерения силы электрического тока.
Высокотемпературные оптические волокна
§ Способны работать при экстремальных температурах, что важно для
измерения высоких или низких температур.
Широкоапертурные оптические волокна
§ Способны передавать большую оптическую мощность (сотни ватт) на
расстояния в десятки километров (волокна с большим диаметром жилы,
которые могут быть сделаны на основе плазмохимических способов
изготовления заготовок).
10

11. Планы по разработке волоконно-
оптических систем контроля и измерений
Волоконно-оптический датчик напряжения.
• Согласовано Техническое задание на НИОКР с ОАО «ФСК ЕЭС» по теме:
«Разработка, изготовление и испытания опытного образца оптического
трансформатора напряжения 220кВ с поддержкой протокола IEC 61850-9.2»;
• Работа включена в перечень приоритетных на 2012 год;
• Планируется заключение договора на выполнение этой работы;
• Завершение работ по НИОКР планируется в декабре 2013 года.
Комплексные системы измерения параметров ЛЭП (температуры
жилы кабелей, частичных разрядов (ЧР), токов транспозиции экранов);
• Имеются пилотные внедрения отдельных элементов системы на объектах ОАО
«Холдинга МРСК», получены положительные отзывы;
• Активно ведутся переговоры и проводятся совещания в ОАО «ФСК ЕЭС» по
возможному применению подобных систем на объектах сетевой компании;
• Формируется ТЗ на разработку комплексной системы ориентированной на нужды
ОАО «ФСК ЕЭС». В рамках работы планируется разработать полностью Российский
продукт.
• Принято решение совместными усилиями провести эксперимент с целью
определения возможностей применения системы для мониторинга температуры
ВТСП (высокотемпературной сверх проводимости) кабелей на полигоне в НТЦ «ФСК
ЕЭС»;
Фотовольтаические преобразователи.
• Считается перспективным направлением для научной деятельности компании.
Может быть востребовано на объектах с электронными приборами и устройствами,
требующими гальванической развязки, например на высоковольтных объектах.
11

12. Разработка волоконно-оптических
измерительных комплексов
Волоконно-оптический датчик напряжения
Назначение:
Измерение величины напряжения с высокой точностью, передача полученных
данных на устройств релейной защиты, автоматики и коммерческого учета
электроэнергии.
Область применения:
Предприятия электроэнергетического комплекса, промышленные компании с
энергоёмким производством. Взамен морально устаревших измерительных
трансформаторов напряжения.
Отличительные особенности:
§ Отсутствие жидких диэлектриков в конструкции;
§ Меньшие массогабаритные показатели;
§ Высокая степень помехоустойчивости;
§ Высокая степень электробезопасности.
Интерес со стороны заказчиков:
Заказ на НИОКР от ОАО «ФСК ЕЭС»
12

13. Разработка волоконно-оптических
измерительных комплексов
Изоляция
Комплексная система измерения
температуры силовых кабелей и проводов
ЛЭП, контроль частичных разрядов (ЧР),
контроль токов экранов
Жила: 73.5 C
Назначение:
Экран: 69.9 C Контроль температуры проводников с целью определения
оптимального режима работы линии электропередачи. Контроль ЧР и
токов экранов.
Оболочка: 68.7 C
Оптическое
волокно: 68.7 C
Область применения:
Магистральные и распределительные электрические сети. Воздушные
и кабельные линии электропередач. Подстанции.
Отличительные особенности:
Измерение температуры в реальном времени, вдоль всей линии
одновременно. Непрерывный контроль частичных разрядов и токов
экранов.
Интерес со стороны заказчиков:
Превышение допустимых значений ведет к снижению срока службы кабеля или АВАРИИ !
ОАО «ФСК ЕЭС», ОАО «Холдинг МРСК»
13

14. Разработка волоконно-оптических
измерительных комплексов
Фотовольтаические преобразователи
Назначение:
Передача световой энергии по оптическим волокнам с дальнейшим
преобразованием в электрическую энергию.
Область применения:
Объекты с электронными приборами и устройствами, требующими
гальванической развязки.
Отличительные особенности:
Позволяет передавать энергию для питания электронных устройств по
оптическому волокну. КПД преобразователя до50%, выходная
электрическая мощность более 1Вт; в перспективе- десятки Вт.
Интерес со стороны заказчиков:
§ ВПК
§ Электроэнергетика- питание контроллеров на объектах
14

15. Инновационные технологии АйКью Системс
Научно-технический центр будет оснащен современным оборудованием ведущих
мировых производителей (Nextrom, Photon Kinetics, Fujikura и др.)
Оборудование даст возможность разрабатывать принципиальные технологические решения
специальных оптических волокон, получения опытных образцов, позволит описать технологию для
серийного изготовления изделия, позволит сократить сроки внедрения новых технологических
решений в производство.
Специализирова
MCVD/FCVD нные системы
Система для измерения
химического параметров
осаждения из оптических
Башня вытяжки Специальные
газовой фазы волокон
для получения системы для
для
специализирова намотки и
изготовления
нных волокон из тестирования
высококачестве
оптических волокна
нных оптических
заготовок
заготовок
15

16. Результаты реализации проекта
Объединение исследовательских, кадровых и
инфраструктурных возможностей в рамках компании
АйКью Системс обеспечит научно-исследовательскую и
опытно-конструкторскую поддержку инновационным
технологиям;
§ Разработка и внедрение инновационных волоконно-
оптических систем измерения и контроля в электроэнергетику.
§ М ак симальное использование российск ого научно-
исследовательского потенциала;
§ Привлечение к работе над проектами ведущих зарубежных
ученых и специалистов в области опто-волоконных технологий;
сотрудничество с иностранными компаниями – лидерами в
соответствующих научных и промышленных направлениях.
§ П од гот о в к а н а ба з е к о м п а н и и А й К ь ю С и с т е м с
в ы с о к о к ва л и ф и ц и р о ва н н ы х м ол од ы х с п е ц и а л и с то в ,
стажировка студентов профильных ВУЗов, прохождение
конкретной профессионально-образовательной программы, а
также подготовка кадров высшей квалификации: кандидатов и
докторов наук;
§ Обеспечение эффективного управления проектами в области
разработки волоконно-оптических систем контроля и
измерений.
16

17. Спасибо за внимание
info@iqfos.com 17