82
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
82
п
о
д
с
т
а
н
ц
и
и
подст
анции
А
втоматизированные
системы
монито
-
ринга
и
диагностики
(
СМиД
)
оборудова
-
ния
электроэнергетических
объектов
,
в
том
числе
и
оборудования
подстанций
(
ПС
),
активно
внедряемые
во
всём
мире
в
те
-
чение
последних
двух
десятилетий
,
показывают
свою
техническую
и
экономическую
эффектив
-
ность
.
Сегодня
уже
ни
у
кого
не
вызывает
сомне
-
ний
необходимость
оснащения
высоковольтного
электротехнического
оборудования
системами
мониторинга
и
диагностики
[1],
поскольку
ве
-
роятность
обнаружения
развивающихся
по
-
вреждений
в
оборудовании
,
которое
оснащено
СМиД
,
гораздо
выше
,
чем
при
проведении
тра
-
диционных
видов
диагностики
на
работающем
оборудовании
.
Своевременное
обнаружение
повреждений
,
предотвращение
катастрофических
отказов
,
оперативное
реагирование
на
изменение
техни
-
ческого
состояния
эксплуатируемого
оборудо
-
вания
,
повышение
достоверности
результатов
контроля
технического
состояния
за
счёт
пере
-
хода
от
точечных
измерений
к
анализу
трендов
,
исключение
«
человеческого
фактора
»,
связан
-
ного
с
недостатком
опыта
и
навыков
персонала
,
а
также
освобождение
персонала
от
рутинных
операций
—
это
неполный
перечень
достоинств
эксплуатации
СМиД
электротехнического
обо
-
рудования
.
В
то
же
время
следует
отметить
,
что
до
настоящего
времени
в
Российской
Федера
-
ции
отсутствует
нормативно
-
техническая
доку
-
ментация
,
регламентирующая
требования
как
к
СМиД
ПС
в
целом
,
так
и
к
отдельным
видам
основного
оборудования
ПС
—
высоковольтным
выключателям
,
измерительным
трансформато
-
рам
,
комплектным
распределительным
устрой
-
ствам
с
элегазовой
изоляцией
(
КРУЭ
),
ограни
-
чителям
перенапряжений
(
ОПН
)
и
другим
видам
оборудования
.
Исключением
являются
сило
-
вые
трансформаторы
(
автотрансформаторы
).
В
2008
году
в
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
был
введён
в
действие
стандарт
организации
[2],
в
котором
впервые
были
систематизированы
требования
,
на
основании
которых
внедрялись
СМиД
транс
-
форматорного
оборудования
.
Однако
до
сегод
-
няшнего
дня
этот
документ
остаётся
единствен
-
ным
,
охватывает
только
один
вид
оборудования
,
и
,
как
показал
анализ
опыта
эксплуатации
СМиД
[3, 4],
перечень
приведённых
в
стандарте
орга
-
низации
[2]
требований
не
в
полной
мере
от
-
вечает
современному
состоянию
дел
и
должен
быть
расширен
,
что
также
следует
,
например
,
из
[5, 6].
В
настоящее
время
наблюдается
опреде
-
лённое
отставание
по
разработке
и
внедрению
СМиД
для
других
видов
подстанционного
обо
-
рудования
.
Некоторый
прогресс
наблюдается
в
создании
систем
мониторинга
коммутационного
оборудования
.
При
этом
отсутствуют
апроби
-
рованные
СМиД
измерительных
трансформа
-
торов
,
ограничителей
перенапряжений
(
ОПН
),
КРУЭ
,
газоизолированных
линий
(
ГИЛ
)
и
других
видов
подстанционного
оборудования
,
хотя
в
последние
годы
наблюдается
активность
в
раз
-
работке
и
реализации
проектов
по
системам
мониторинга
и
диагностики
коммутационного
оборудования
[7—9].
При
этом
уместно
отме
-
тить
,
что
у
некоторых
из
перечисленных
видов
оборудования
поток
отказов
значительно
выше
,
чем
у
силовых
трансформаторов
.
Автоматизированная
система мониторинга и
диагностики оборудования
подстанции
Часть 1. Общие технические требования
Леонид ДАРЬЯН, д.т.н., проф. НИУ «МЭИ», ЗАО«Техническая инспекция ЕЭС»,
Роман ОБРАЗЦОВ, к.т.н., ЗАО«Техническая инспекция ЕЭС»;
Елена ИЛЬИНА, ОАО «МОЭСК»;
Константин СИПАЧЁВ, ЗАО «КРОК инкорпорейтед»
83
№
1 (28),
январь
–
февраль
, 2015
83
Целесообразность
применения
тех
или
иных
си
-
стем
,
методов
и
средств
диагностики
базируется
в
настоящее
время
на
оценке
риска
утраты
обору
-
дования
при
авариях
и
технологических
нарушени
-
ях
,
потерь
от
недоотпуска
электроэнергии
,
затрат
на
диагностику
и
выгод
от
её
внедрения
,
наруше
-
ния
безопасности
,
экологии
,
угрозы
жизни
и
здо
-
ровью
.
Следует
отметить
,
что
парк
высоковольтного
электротехнического
оборудования
,
эксплуатируе
-
мого
в
энергетической
системе
страны
,
имеет
боль
-
шую
долю
отработавшего
установленный
стандар
-
тами
срок
службы
,
что
приводит
к
росту
частоты
отказов
оборудования
[10].
В
этих
условиях
особо
следует
выделить
вопрос
технико
-
экономическо
-
го
обоснования
внедрения
СМиД
.
До
настоящего
времени
не
проводилось
технико
-
экономического
обоснования
выбора
из
предлагаемого
сегодня
на
рынке
спектра
современных
технических
решений
СМиД
оборудования
станции
или
подстанции
.
Це
-
лесообразность
внедрения
СМиД
как
элемента
си
-
стемы
управления
активами
электроэнергетических
компаний
также
не
была
ранее
обоснована
с
эконо
-
мической
точки
зрения
.
Однако
очевидно
,
что
кон
-
структорско
-
технологические
решения
СМиД
долж
-
ны
обеспечивать
максимальную
информативность
диагностических
параметров
при
разумных
затра
-
тах
.
Таким
образом
,
задача
успешного
внедрения
СМиД
оборудования
ПС
не
может
быть
успешно
реализована
без
разработки
нормативных
докумен
-
тов
,
регламентирующих
все
аспекты
проектирова
-
ния
,
разработки
,
внедрения
и
эксплуатации
СМиД
оборудования
ПС
,
в
том
числе
и
методики
расчёта
экономической
эффективности
.
В
2014
году
ЗАО
«
Техническая
инспекция
ЕЭС
»
совместно
с
ЗАО
«
КРОК
инкорпорейтед
»
в
рам
-
ках
Программы
инновационного
развития
ОАО
«
МОЭСК
»
выполнена
работа
,
направленная
на
соз
-
дание
нормативно
-
технического
обеспечения
в
части
общих
технических
требований
и
типовых
техниче
-
ских
решений
для
СМиД
оборудования
подстанций
ОАО
«
МОЭСК
».
В
указанной
работе
были
поставлены
и
решены
следующие
задачи
:
•
анализ
существующих
требований
к
СМиД
обо
-
рудования
ПС
,
в
том
числе
патентный
поиск
;
•
формулирование
функций
и
структуры
СМиД
оборудования
ПС
;
•
обоснование
перечня
видов
оборудования
ПС
ОАО
«
МОЭСК
»,
предлагаемых
к
оснащению
СМиД
;
•
разработка
подходов
и
проведение
оценки
эконо
-
мической
эффективности
применения
СМиД
для
отдельных
видов
оборудования
и
ПС
в
целом
;
•
выбор
контролируемых
параметров
для
каждого
вида
оборудования
на
основании
проведённого
анализа
аварийности
оборудования
ПС
ОАО
«
МОЭСК
»;
•
разработка
общих
технических
требований
к
СМиД
оборудования
ПС
ОАО
«
МОЭСК
»;
•
разработка
типовых
технических
решений
для
СМиД
оборудования
ПС
ОАО
«
МОЭСК
».
В
настоящей
статье
основное
внимание
уделено
вопросам
разработки
общих
технических
требова
-
ний
к
СМиД
оборудования
ПС
,
и
в
частности
ПС
ОАО
«
МОЭСК
».
АНАЛИЗ
СУЩЕСТВУЮЩИХ
ТРЕБОВАНИЙ
К
СМИД
ОБОРУДОВАНИЯ
ПС
,
В
ТОМ
ЧИСЛЕ
ПАТЕНТНЫЙ
ПОИСК
На
основании
проведённого
обзора
накопленного
зарубежного
опыта
внедрения
и
эксплуатации
СМиД
подтверждены
необходимость
и
обоснованность
ав
-
томатизированного
мониторинга
и
диагностики
обо
-
рудования
ПС
в
режиме
реального
времени
.
Показа
-
но
,
что
СМиД
оборудования
подстанции
—
это
часть
инфраструктуры
в
дополнение
к
АСУ
ТП
,
РЗА
,
необ
-
ходимая
для
обнаружения
технологических
наруше
-
ний
и
предотвращения
повреждений
оборудования
по
причине
проявления
развивающихся
в
их
узлах
и
системах
дефектов
.
СМиД
предоставляют
эксплуатационному
персо
-
налу
доступ
к
своевременной
и
точной
информации
об
операционных
параметрах
и
техническом
состоя
-
нии
всего
контролируемого
высоковольтного
обору
-
дования
ПС
.
Установка
СМиД
оказывает
минималь
-
ное
влияние
на
существующие
схемы
подстанций
и
может
быть
оперативно
выполнена
.
СМиД
могут
быть
установлены
как
на
новое
оборудование
,
так
и
на
оборудование
,
находящееся
в
эксплуатации
.
Со
-
временные
СМиД
позволяют
производить
предвари
-
тельную
обработку
,
форматирование
и
сбор
данных
путём
настройки
конфигурации
под
конкретную
еди
-
ницу
оборудования
,
использования
оптоволоконных
систем
связи
,
устойчивых
к
электромагнитным
поме
-
хам
и
обеспечивающих
высокую
скорость
передачи
данных
,
настройки
систем
диагностики
для
сопрово
-
ждения
оборудования
в
эксплуатации
.
Объектом
патентных
исследований
явились
функциональные
и
технические
требования
,
а
также
технические
решения
для
создания
СМиД
оборудо
-
вания
ПС
.
Задачи
патентных
исследований
:
•
обзор
основных
технических
решений
СМиД
;
•
анализ
объектов
интеллектуальной
собственно
-
сти
(
ОИС
),
применяемых
в
СМиД
согласно
меж
-
дународному
патентному
классификатору
(
МПК
);
•
исследование
направлений
развития
СМиД
обо
-
рудования
ПС
;
•
сопоставление
активности
эмитентов
патентных
документов
в
области
СМиД
.
К
основным
техническим
решениям
СМиД
,
ре
-
гистрируемым
в
качестве
ОИС
,
относятся
схемные
решения
построения
многоуровневой
СМиД
,
техни
-
ческие
решения
по
организации
информационного
обмена
,
технические
решения
по
организации
сбора
и
предварительной
обработки
информации
,
техниче
-
ские
решения
по
получению
и
преобразованию
пер
-
вичных
данных
о
значениях
контролируемых
пара
-
метров
основного
оборудования
ПС
.
В
отношении
систем
мониторинга
и
диагности
-
ки
основного
оборудования
подстанций
ключевыми
группами
ОИС
согласно
МПК
выступают
:
84
СЕТИ РОССИИ
►
G01R31/00:
•
устройства
для
определения
электрических
свойств
;
•
устройства
для
определения
местоположения
электрических
повреждений
;
•
устройства
для
электрических
испытаний
,
характеризующихся
объектом
,
подлежащим
испытанию
,
не
предусмотренным
в
других
под
-
классах
;
►
H02J13/00:
•
схемы
устройств
для
обеспечения
дистанцион
-
ной
индикации
режимов
работы
сети
,
например
одновременная
регистрация
(
индикация
)
вклю
-
чения
или
отключения
каждого
автоматического
выключателя
сети
;
•
схемы
устройств
для
обеспечения
дистанцион
-
ного
управления
средствами
коммутации
в
сетях
распределения
электрической
энергии
,
например
включение
или
выключение
тока
потребителям
энергии
с
помощью
импульсных
кодовых
сигна
-
лов
,
передаваемых
по
сети
.
Создание
ОИС
в
области
СМиД
оборудования
ПС
осуществляется
по
направлениям
информаци
-
онных
технологий
,
использования
сетевых
ресур
-
сов
,
совершенствования
алгоритмической
базы
диагностики
технического
состояния
оборудования
,
разработки
новых
и
совершенствования
имеющих
-
ся
датчиков
и
приборов
первичных
измерений
,
а
также
оптимизации
количества
контролируемых
по
-
казателей
.
Организация
сбора
данных
с
датчиков
и
пре
-
образователей
направлена
,
как
правило
,
на
уни
-
фикацию
и
стандартизацию
значений
физических
величин
в
цифровом
формате
в
соответствии
со
стандартом
МЭК
61850,
а
также
объединение
на
основе
единой
шины
передачи
данных
с
отказо
-
устойчивой
топологией
с
помощью
специальных
протоколов
резервирования
.
В
качестве
средств
повышения
помехоустойчивости
и
безопасности
каналов
связи
передачи
данных
предлагается
ис
-
пользовать
оптические
кабели
и
шифрование
данных
.
Наибольшее
количество
патентов
за
последние
три
года
зарегистрировано
в
Китае
(27
шт
.),
что
с
учётом
темпов
развития
электроэнергетического
строительства
в
этой
стране
подтверждает
востре
-
бованность
СМиД
оборудования
ПС
.
По
количеству
зарегистрированных
в
Российской
Федерации
па
-
тентов
в
области
технических
требований
и
реше
-
ний
СМиД
(9
шт
.)
можно
сделать
заключение
о
том
,
что
данное
направление
в
стране
успешно
разви
-
вается
.
ФОРМУЛИРОВАНИЕ
ЗАДАЧ
,
ФУНКЦИЙ
И
СТРУКТУРЫ
СМИД
ОБОРУДОВАНИЯ
ПС
Основные
задачи
,
решаемые
СМиД
оборудова
-
ния
ПС
[2]:
•
получение
количественных
показателей
о
темпах
изменения
функциональности
оборудования
ПС
,
на
основе
которых
следует
выполнять
анализ
технического
состояния
ПС
;
•
формирование
достаточного
обоснования
для
выработки
управляющих
воздействий
с
целью
обеспечения
требуемой
надёжности
ПС
,
каче
-
ства
её
функционирования
,
техногенной
,
эколо
-
гической
и
экономической
безопасности
;
•
получение
информации
,
необходимой
для
повы
-
шения
наблюдаемости
ПС
.
Функционально
СМиД
оборудования
ПС
можно
представить
как
технологическую
расчётную
инфор
-
мационную
систему
.
Ниже
представлены
функции
СМиД
получения
и
сбора
данных
контроля
и
измерений
:
•
обработки
и
управления
данными
;
•
представления
результатов
обработки
данных
пользователям
;
•
взаимодействия
со
смежными
технологическими
и
корпоративными
информационными
системами
;
•
предоставления
доступа
и
сервисов
пользовате
-
лям
.
Как
правило
,
структура
СМиД
представляется
в
виде
трёх
функциональных
уровней
[2, 11].
Уровень
I
(
так
называемый
нижний
уровень
)
включает
в
себя
первичные
датчики
и
измеритель
-
ные
системы
.
Уровень
II
—
блок
мониторинга
—
является
со
-
вокупностью
контроллеров
,
обеспечивающих
сбор
и
обработку
сигналов
,
полученных
от
первичных
датчиков
уровня
I.
Кроме
того
,
блок
мониторинга
осуществляет
информационный
обмен
с
уровнем
III
подсистемы
.
Допускается
аппаратное
совмеще
-
ние
уровней
I
и
II.
Уровень
III
выполняется
в
виде
единого
центра
-
лизованного
ПТК
для
всего
трансформаторного
обо
-
рудования
подстанции
и
предназначен
для
:
•
математической
обработки
;
•
расчётно
-
аналитических
задач
;
•
дистанционного
конфигурирования
и
проверки
исправности
аппаратуры
нижних
уровней
;
•
шлюзовых
функций
;
•
связи
с
верхним
уровнем
управления
(
АСУ
ТП
),
если
эти
функции
не
обеспечены
ресурсами
АСУ
ТП
.
Для
подстанций
,
не
оснащённых
АСУ
ТП
,
уро
-
вень
III
должен
также
обеспечивать
визуализацию
состояния
контролируемых
и
рассчитываемых
па
-
раметров
трансформаторного
оборудования
,
ото
-
бражение
сигналов
срабатывания
аварийной
и
предупредительной
сигнализации
,
наполнение
баз
данных
значениями
параметров
,
обеспечение
рабо
-
ты
с
накопленными
архивами
и
журналами
и
пере
-
дачу
информации
на
удалённые
верхние
уровни
управления
.
Связь
между
устройствами
уровней
II
и
III
должна
быть
выполнена
с
помощью
цифровых
каналов
с
ис
-
пользованием
проводных
(
витая
пара
в
экране
)
или
волоконно
-
оптических
линий
связи
.
ПЕРЕЧЕНЬ
ВИДОВ
ОБОРУДОВАНИЯ
ПС
,
ПРЕДЛАГАЕМЫХ
К
ОСНАЩЕНИЮ
СМИД
Общие
технические
требования
к
СМиД
разрабо
-
таны
для
следующих
видов
оборудования
:
85
№
1 (28),
январь
–
февраль
, 2015
•
силовые
трансформаторы
;
•
высоковольтные
выключатели
;
•
трансформаторы
тока
маслонаполненные
;
•
трансформаторы
тока
элегазовые
;
•
трансформаторы
напряжения
маслонаполненные
;
•
трансформаторы
напряжения
элегазовые
;
•
ограничители
перенапряжений
;
•
КРУЭ
;
•
кабельные
муфты
.
РАЗРАБОТКА
ПОДХОДОВ
И
ПРОВЕДЕНИЕ
ОЦЕНКИ
ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ
СМИД
ДЛЯ
ОТДЕЛЬНЫХ
ВИДОВ
ОБОРУДОВАНИЯ
И
ПС
В
ЦЕЛОМ
В
основе
подходов
к
оценке
экономической
эф
-
фективности
использования
СМиД
высоковольтного
оборудования
лежат
методы
экономических
оценок
эффективности
реализации
инвестиционных
проек
-
тов
[12]
по
следующим
направлениям
:
•
экономия
(
время
,
ресурсы
,
материалы
,
финансы
,
персонал
);
•
снижение
или
исключение
экономических
потерь
(
минимизация
упущенных
выгод
) —
увеличение
времени
полезного
использования
и
объёма
полезного
отпуска
электроэнергии
потребителям
;
•
снижение
длительности
отключений
потребите
-
лей
и
частоты
таких
отключений
;
•
предотвращение
катастрофических
аварий
(
исключение
и
снижение
частоты
аварий
,
связан
-
ных
с
утратой
основного
оборудования
подстан
-
ций
);
•
снижение
объёмов
выплат
,
компенсаций
и
пр
.
при
возникновении
ущерба
у
третьих
лиц
.
Кроме
того
,
авторами
использован
подход
СИГРЭ
[13],
согласно
которому
ежегодный
эконо
-
мический
эффект
от
использования
СМиД
транс
-
форматоров
складывается
из
следующих
четырёх
составляющих
:
•
стоимость
снижения
частоты
отказов
при
нали
-
чии
СМиД
;
•
выгоды
от
дополнительной
сгенерированной
электроэнергии
при
использовании
СМиД
;
•
годовая
выгода
от
расчётно
-
доставляемой
мощ
-
ности
с
учётом
применения
СМиД
;
•
годовая
выгода
от
допустимых
перегрузок
благо
-
даря
СМиД
.
Из
прибыли
от
использования
вычитается
стои
-
мость
самой
СМиД
,
затраты
на
её
установку
и
об
-
служивание
.
Не
останавливаясь
подробно
на
деталях
мето
-
дики
расчёта
,
приведём
несколько
зависимостей
по
видам
оборудования
,
наглядно
демонстрирующих
эффективность
внедрения
СМиД
в
зависимости
от
соотношения
стоимости
СМиД
к
стоимости
оборудо
-
вания
.
Из
построенных
аналогично
приведённым
на
рис
. 1
и
2
зависимостям
для
других
видов
обо
-
рудования
можно
сделать
следующие
выводы
по
экономической
целесообразности
использования
СМиД
:
•
силовые
трансформаторы
:
СМиД
стоимо
-
стью
до
4%
от
стоимости
основного
оборудования
имеют
расчётный
срок
окупаемости
до
10
лет
(
см
.
рис
. 1).
Рассмотренный
вариант
СМиД
с
относи
-
тельной
стоимостью
1,1%
имеет
срок
окупаемо
-
сти
3
года
;
•
автотрансформаторы
:
СМиД
стоимостью
до
4,5%
от
стоимости
основного
оборудования
имеют
расчётный
срок
окупаемости
до
10
лет
.
Рассмо
-
тренный
вариант
СМиД
с
относительной
стоимо
-
стью
1,4%
имеет
срок
окупаемости
3,8
года
;
•
высоковольтные
выключатели
:
СМиД
сто
-
имостью
до
6%
от
стоимости
основного
обору
-
дования
имеют
расчётный
срок
окупаемости
до
4,5
лет
(
см
.
рис
. 2);
•
измерительные
трансформаторы
тока
и
напряжения
:
СМиД
стоимостью
до
4%
от
стои
-
мости
основного
оборудования
имеют
расчётный
срок
окупаемости
до
10
лет
;
•
ОПН
:
СМиД
стоимостью
до
9%
от
стоимости
основного
оборудования
имеют
расчётный
срок
окупаемости
до
10
лет
;
Рис
. 1.
Срок
окупаемости
СМиД
силового
трансформатора
в
зависимости
от
относительной
стоимости
Рис
. 2.
Срок
окупаемости
СМиД
высоковольтного
выключателя
в
зависимости
от
относительной
стоимости
Без
учёта
инфляции
С
учётом
инфляции
Без
учёта
инфляции
С
учётом
инфляции
86
СЕТИ РОССИИ
•
КРУЭ
:
СМиД
стоимостью
до
3%
от
стоимости
основного
оборудования
имеют
расчётный
срок
окупаемости
до
8,5
лет
.
ВЫБОР
КОНТРОЛИРУЕМЫХ
ПАРАМЕТРОВ
ДЛЯ
КАЖДОГО
ВИДА
ОБОРУДОВАНИЯ
НА
ОСНОВАНИИ
ПРИВЕДЁННОЙ
СТАТИСТИКИ
АВАРИЙНОСТИ
ОБОРУДОВАНИЯ
ПС
ОАО
«
МОЭСК
»
Выбор
контролируемых
параметров
для
СМиД
оборудования
ПС
осуществлён
с
учётом
формали
-
зованных
критериев
,
статистики
аварийности
для
каждого
вида
оборудования
ПС
ОАО
«
МОЭСК
»,
предлагаемого
к
оснащению
данными
системами
,
а
также
существующих
возможностей
в
части
выбора
тех
или
иных
датчиков
,
измерительных
преобразова
-
телей
и
т
.
д
.
Анализ
статистики
аварийности
оборудования
ПС
ОАО
«
МОЭСК
»
классов
напряжения
110—220
кВ
за
последние
восемь
лет
позволил
составить
перечни
наиболее
часто
встречающихся
дефектов
для
всех
видов
оборудования
,
оснащаемых
СМиД
.
Это
об
-
стоятельство
позволяет
оптимизировать
количество
контролируемых
параметров
,
что
в
свою
очередь
приводит
к
снижению
стоимости
СМиД
(
табл
. 1).
Приведённый
пример
оптимизации
конфигура
-
ции
СМиД
с
учётом
анализа
аварийности
в
ОАО
«
МОЭСК
»
показывает
возможность
снижения
стои
-
мости
СМиД
примерно
на
30%
по
сравнению
с
мак
-
симально
возможной
конфигурацией
.
При
этом
срок
окупаемости
СМиД
сократится
примерно
на
20%.
РАЗРАБОТКА
ОБЩИХ
ТЕХНИЧЕСКИХ
ТРЕБОВАНИЙ
К
СМИД
ОБОРУДОВАНИЯ
ПС
ОАО
«
МОЭСК
»
В
качестве
основы
для
разработки
общих
техни
-
ческих
требований
к
СМиД
оборудования
ПС
при
-
няты
технические
требования
к
программно
-
техни
-
ческим
комплексам
для
АСУ
ТП
подстанций
классов
напряжения
110—750
кВ
.
При
разработке
СМиД
оборудования
подстанций
наряду
с
требованиями
к
АСУ
ТП
ПС
также
учитывались
требования
к
АСУ
ТП
тепловых
электростанций
и
требования
к
АСУ
ТП
гидроэлектростанций
.
Необходимость
учёта
такого
рода
требований
возникает
вследствие
того
,
что
СМиД
является
программно
-
техническим
комплексом
,
к
которому
предъявляются
требования
в
части
как
приборно
-
технического
,
так
и
программно
-
аналитического
обеспечения
.
Общие
технические
требования
должны
учиты
-
вать
основные
принципы
построения
СМиД
обору
-
дования
ПС
,
это
позволит
организовать
систему
на
современном
уровне
развития
техники
и
информа
-
ционных
технологий
.
Основными
принципами
,
заложенными
в
общие
технические
требования
к
СМиД
оборудования
ПС
,
являются
:
•
принцип
достаточности
—
использование
минимального
количества
датчиков
и
других
эле
-
ментов
СМиД
,
обеспечивающих
решение
постав
-
ленных
задач
;
•
принцип
информационной
полноты
—
диа
-
гностические
параметры
,
используемые
в
СМиД
,
должны
обеспечивать
обнаружение
большинства
неисправностей
,
характерных
для
объекта
мони
-
торинга
.
Использование
СМиД
не
только
для
опе
-
ративного
мониторинга
и
диагностики
,
но
и
для
сбора
,
консолидации
статистической
,
справочной
и
архивной
информации
из
смежных
подсистем
по
технологическим
нарушениям
и
режимам
работы
оборудования
подстанции
на
протяжении
всего
жизненного
цикла
;
•
принцип
инвариантности
—
диагностические
параметры
должны
быть
инвариантны
к
конструк
-
ции
диагностируемого
оборудования
и
форме
корреляции
с
его
неисправностями
;
•
принцип
самодиагностики
—
проверка
пра
-
вильности
функционирования
СМиД
при
вводе
и
в
процессе
эксплуатации
,
например
при
помощи
специальных
тестовых
сигналов
с
их
последую
-
щим
анализом
на
выходе
каналов
;
•
принцип
дружественности
интерфейса
при
максимальной
информационной
ёмкости
—
Табл
. 1.
Оптимизация
конфигурации
СМиД
для
силовых
трансформаторов
ОАО
«
МОЭСК
»
СМиД
максимально
возможной
конфигурации
СМиД
оптимизированной
конфигурации
для
ОАО
«
МОЭСК
»
Влагосодержание
масла
Влагосодержание
масла
Показатели
ЧР
Показатели
ЧР
Положение
контактов
РПН
Растворённые
газообразные
продукты
разложения
изоляции
Растворённые
газообразные
продукты
разложения
изоляции
Температура
верхних
слоёв
масла
в
баке
трансформатора
Срабатывание
газового
реле
Температура
на
входе
и
выходе
охладителей
Контроль
срабатывания
защит
Температура
,
градиент
температуры
ввода
Температура
верхних
слоёв
масла
в
баке
трансформатора
Уровень
вибрации
маслонасосов
Температура
на
входе
и
выходе
охладителей
Уровень
вибраций
на
баке
трансформатора
Температура
,
градиент
температуры
ввода
—
Ток
в
каждой
фазе
—
Уровень
вибрации
маслонасосов
—
Уровень
вибраций
на
баке
трансформатора
—
Уровень
масла
в
баке
трансформатора
—
87
№
1 (28),
январь
–
февраль
, 2015
Табл
. 2.
Перечень
требований
в
разработанных
общих
технических
требованиях
по
сравнению
с
СТО
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
» «
Системы
мониторинга
силовых
трансформаторов
и
автотрансформаторов
.
Общие
технические
требования
»
Общие
технические
требования
к
СМиД
СТО
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
Разработано
в
ходе
НИР
Требования
к
реализации
автоматизированных
рабочих
мест
(
АРМ
)
+
+
Требования
к
эксплуатирующему
персоналу
-
+
Требования
к
надёжности
СМиД
+
+
Требования
к
эргономике
и
технической
эстетике
-
+
Требования
к
условиям
и
режиму
эксплуатации
+
+
Требования
по
защите
СМиД
от
несанкционированного
доступа
+
+
Требования
по
стандартизации
и
унификации
-
+
Требования
к
сервисному
обслуживанию
+
+
Требования
безопасности
+
+
Требования
к
математическому
обеспечению
+
+
Требования
к
лингвистическому
обеспечению
-
+
Требования
к
программному
обеспечению
(
все
уровни
СМиД
)
-
+
Требования
к
конструктивно
-
технологическому
исполнению
приборно
-
аналитического
обеспечения
-
+
Требования
к
организационному
обеспечению
-
+
Требования
к
метрологическому
обеспечению
-
+
Требования
к
порядку
контроля
и
приёмки
СМиД
+
+
Требования
к
информационному
обеспечению
СМиД
-
+
Требования
к
обеспечению
единого
времени
компонентов
ПТК
-
+
Требования
к
электромагнитной
совместимости
СМиД
-
+
Требования
к
выбору
методов
измерения
контрольных
параметров
оборудования
-
+
Требования
к
составу
и
методам
измерения
контрольных
параметров
оборудования
-
+
Требования
к
оценке
остаточного
ресурса
оборудования
-
+
Требования
к
режимам
функционирования
СМиД
-
+
Требования
к
сбору
и
первичной
обработке
диагностической
информации
-
+
Требования
к
хранению
и
архивированию
данных
-
+
Требования
к
информационному
обмену
между
компонентами
системы
-
+
Требования
к
информационному
обмену
между
компонентами
ПТК
-
+
Требования
к
конфигурированию
и
администрированию
компонентами
ПТК
-
+
Требования
к
типовым
сценариям
взаимодействия
-
+
Требования
к
интерфейсам
и
протоколам
взаимодействия
-
+
Требования
к
формированию
технологической
сигнализации
-
+
Требования
к
отображению
данных
диагностики
оборудования
-
+
Требования
к
формированию
отчётной
документации
-
+
Требования
к
контролю
и
самодиагностике
компонентов
ПТК
-
+
Требования
к
ведению
и
синхронизации
общей
информационной
модели
(CIM-
модели
, IEC 61970/61968)
с
внутренней
моделью
подсистемы
-
+
Требования
к
сохранности
информации
при
авариях
-
+
Требования
к
функциональной
структуре
ПТК
-
+
Структурная
схема
комплекса
технических
средств
ПТК
-
+
ИТОГО
8
38
88
СЕТИ РОССИИ
быстрое
и
лёгкое
восприятие
оператором
инфор
-
мации
о
диагностируемом
оборудовании
;
•
принцип
многоуровневой
организации
—
количество
уровней
в
архитектуре
СМиД
должно
определяться
количеством
уровней
управления
данным
объектом
.
Внедрение
решений
,
предпо
-
лагающих
возможность
масштабирования
СМиД
как
по
составу
функций
,
так
и
по
количеству
информации
;
•
принцип
коррекции
—
применение
вычисли
-
тельных
методов
для
обеспечения
,
например
,
необходимых
метрологических
характеристик
СМиД
;
•
принцип
интеграции
—
возможность
инте
-
грирования
СМиД
в
систему
информационного
обмена
электроэнергетического
объекта
.
Созда
-
ние
СМиД
как
распределённой
по
всем
уровням
технологического
управления
информационно
-
аналитической
системы
с
высокой
степенью
интеграции
с
внешними
технологическими
и
корпоративными
информационными
системами
.
Использование
открытых
международных
стан
-
дартов
,
зарекомендовавших
себя
в
подобных
системах
,
в
частности
стандартов
Общей
инфор
-
мационной
модели
(CIM-
модели
)
на
основе
серии
стандартов
МЭС
61970/61968.
Реализация
указанных
принципов
позволяет
рас
-
ширить
и
оптимизировать
объём
общих
технических
требований
к
СМиД
оборудования
ПС
(
табл
. 2).
Необходимо
отметить
,
что
СМиД
могут
быть
эф
-
фективно
реализованы
при
дополнении
технических
требований
к
основному
оборудованию
ПС
требова
-
ниями
к
следующему
:
•
посадочные
места
на
основном
оборудовании
ПС
для
датчиков
СМиД
;
•
материалы
некоторых
элементов
основного
обо
-
рудования
ПС
;
•
элементы
крепления
датчиков
СМиД
на
основном
оборудовании
ПС
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработаны
общие
технические
требования
к
СМиД
оборудования
подстанций
ОАО
«
МОЭСК
»,
в
которых
реализован
современный
подход
к
онлайн
контролю
технического
состояния
оборудования
,
позволяющий
существенно
снизить
трудоёмкость
и
стоимость
реализации
СМиД
,
обеспечивающий
пе
-
реход
к
обслуживанию
эксплуатируемого
оборудова
-
ния
по
его
фактическому
состоянию
.
В
разработку
общих
технических
требований
СМиД
оборудования
ПС
заложен
ряд
принципов
и
подходов
,
отвечающих
современным
требованиям
,
в
частности
учтены
принципы
оптимального
взаи
-
модействия
распределённых
технологических
под
-
систем
.
Проведён
расчёт
экономической
эффективности
применения
СМиД
для
всех
видов
основного
обору
-
дования
ПС
,
позволяющий
оценить
срок
окупаемо
-
сти
СМиД
.
Выполненная
работа
является
важным
шагом
по
обобщению
и
систематизации
технических
требова
-
ний
к
СМиД
оборудования
ПС
.
Результаты
выполнен
-
ной
работы
могут
явиться
основой
для
разработки
нормативно
-
технического
обеспечения
автоматизи
-
рованных
систем
мониторинга
и
диагностики
основ
-
ного
оборудования
подстанций
.
ЛИТЕРАТУРА
1. Moldoveanu C., Brezoianu V., Vasile A., Ursianu V.,
Ioni
ţă
I., Goni F., Radu C., Metiu V., Diaconu C.,
Hategan I.D., Zaharescu V., Rosca Vl., Fagarasan T.,
Moraru G. On-line monitoring of substation condition —
a Romanian experience. 2012. P. 9.
2.
СТО
56947007-29.200.10.011-2008
Системы
мо
-
ниторинга
силовых
трансформаторов
(
авто
-
трансформаторов
).
Общие
технические
тре
-
бования
, 2008
г
.
3. Darian L., Valuyskikh A., Mordcovich A., Turcot V.,
Tsfasman G. The implementation and operational
experience of transformers control, monitoring and
diagnostic systems at the united national electric
power system of Russia. CIGRE-2012, A2-102. P. 8.
4.
Мордкович
А
.
Г
.,
Туркот
В
.
А
.
Проблемы
и
пер
-
спективы
применения
систем
мониторинга
и
оперативной
диагностики
трансформаторно
-
го
оборудования
//
Сборник
докладов
I
Х
Между
-
народного
симпозиума
«
Электротехника
2030»,
Москва
, 2007
г
.
с
. 7.
5. Jarman P., Stenestam B.-O., Hunter I., Garnitschnig
A., Mortensen E., Viereck K., Kuppuswamy R., Ten-
bohlen S., Meijer S., Wilson A., Chauke M., Judd M.,
Vancotthem J. Recommendations for Condition Mon-
itoring and Condition Assessment Facilities for Trans-
formers. CIGRE-2008,
А
2-27. P. 27.
6. Picher P., Riendeau S., Gauvin M., Leonard F., Du-
pont L., Goulet J., Rajotte C. New technologies for
monitoring transformer tap-changers and bushings
and their integration into a modern IT infrastructure.
CIGRE-2012,
А
1-101. P. 10.
7. Michael Stanek «Model-aided diagnosis for high
voltage circuit breakers» A dissertation submitted to
the Swiss Federal Institute of Technology Zurich for
the degree of Doctor of Technical Sciences. Zurich,
2000.
8. IEEE Std C37.10.1-2000 «Guide for the Selection of
Monitoring for Circuit Breakers», 2000.
9. Rayon J.L., Penning J.F., Aitabdelmalek F., Weidma-
nn W., Juge P., Granelli G., Girodet A., Gautschi D.
Monitoring and condition assessment for GIS substa-
tions and GIL. 2012. P. 9.
10.
Концепция
диагностики
электротехнического
оборудования
подстанций
и
линий
электропере
-
дачи
.
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
», 2005
г
.
11.
Вдовико
В
.
П
.
Методология
диагностирования
высоковольтного
электрооборудования
.
Ново
-
сибирск
,
изд
-
во
«
Наука
», 2011
г
.
с
. 118.
12.
Методика
определения
экономической
эффек
-
тивности
научно
-
исследовательских
,
опыт
-
но
-
конструкторских
и
технологических
работ
.
ОАО
«
Холдинг
МРСК
», 2012
г
.
13. Aubin J., Bourgault A., Rajotte C., Gervais P. Pro
fi
t-
ability Assessment of Transformer On-Line Monitor-
ing and Periodic Monitoring. EPRI Substation Equip-
ment Diagnostics Conference, February 2002.
Оригинал статьи: Автоматизированная система мониторинга и диагностики оборудования подстанции. Часть 1. Общие технические требования
Автоматизированные системы мониторинга и диагностики (СМиД) оборудования электроэнергетических объектов, в том числе и оборудования подстанций (ПС), активно внедряемые во всём мире в течение последних двух десятилетий, показывают свою техническую и экономическую эффективность. Сегодня уже ни у кого не вызывает сомнений необходимость оснащения высоковольтного электротехнического оборудования системами мониторинга и диагностики [1], поскольку вероятность обнаружения развивающихся повреждений в оборудовании, которое оснащено СМиД, гораздо выше, чем при проведении традиционных видов диагностики на работающем оборудовании.
