28
Сентябрь
–
октябрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
ComEd: подземные сети
под наблюдением
Единственный способ всегда быть в курсе состояния
электросетевого оборудования – удаленный мониторинг.
Петр Тищенко (Peter Tyschenko), Эдвард Смиковски (Edward Smykowski),
Гленн Гиллиам (Glenn Gilliam),
Commonwealth Edison Co.
Ч
икаго
(
штат
Иллинойс
)
является
крупней
-
шим
центром
деловой
и
культурной
жизни
Среднего
Запада
и
третьим
по
величине
го
-
родом
США
.
Чикаго
играл
центральную
роль
в
американской
экономической
,
общественной
,
куль
-
турной
и
политической
истории
с
тех
самых
пор
,
как
был
официально
признан
городом
в
1837
году
.
Ста
-
бильное
экономическое
процветание
и
благополучие
такого
большого
города
во
многом
зависит
от
надеж
-
ности
электроснабжения
.
Более
100
лет
компания
Commonwealth Edison
(ComEd)
осуществляла
электроснабжение
3,9
милли
-
онов
потребителей
по
всему
северу
Иллинойса
,
в
том
числе
и
в
Чикаго
.
Как
и
большинство
больших
городов
,
Чикаго
характеризуется
высокой
плотностью
нагрузок
,
требующих
надежного
обеспечения
электроэнергией
.
Для
обеспечения
надежности
ComEd
использует
под
-
земную
кабельную
сеть
.
Надежность
такой
сети
об
-
условлена
тем
,
что
несколько
трансформаторов
,
со
-
единенных
со
стороны
низшего
напряжения
,
получают
питание
от
отдельных
первичных
фидеров
.
Если
случится
так
,
что
один
из
трансформато
-
ров
по
какой
-
либо
причине
останется
без
питания
,
то
выключатель
со
стороны
обмотки
низшего
напря
-
жения
,
называемый
устройством
защиты
сети
(
до
-
словный
перевод
американского
термина
«network
protector»),
разомкнется
,
изолируя
данный
трансфор
-
матор
от
остальных
.
Устройство
защиты
сети
авто
-
матически
подключает
и
отключает
трансформатор
от
сети
низшего
напряжения
в
соответствии
с
устав
-
ками
главного
реле
.
Недавно
ComEd
инвестировала
средства
в
модернизацию
электрической
сети
.
Ком
-
пания
стремилась
вывести
на
новый
уровень
защи
-
ту
сети
,
используя
удаленный
мониторинг
и
управ
-
ление
для
получения
дополнительной
информации
и
контроля
над
работающим
электросетевым
обору
-
дованием
.
Структура
подземной
сети
Подземные
электри
-
ческие
сети
подразделя
-
ются
на
замкнутые
и
то
-
чечные
(
под
точечными
сетями
подразумевается
американский
термин
«spot
network»,
обозначающий
сеть
,
где
несколько
транс
-
форматоров
работают
на
одни
шины
).
Замкнутые
сети
предназначены
для
электроснабжения
боль
-
шого
количества
потреби
-
телей
и
,
как
правило
,
име
-
ют
нескольких
подстанций
,
соединенных
между
со
-
бой
на
стороне
низшего
напряжения
.
Подстанции
соединяются
между
со
-
бой
с
помощью
кабелей
,
которые
обычно
защище
-
ны
предохранителями
.
То
-
чечные
сети
предполага
-
ют
наличие
не
связанных
1
Общий вид электрической сети
Упрощенная схема подстанции (по текущему стандарту)
Выключатель фидера
Плавкий предохранитель для защиты
от токов короткого замыкания (требуется,
если ток короткого замыкания больше 12 кА)
Вакуумный выключатель
Трансформатор
Устройство защиты сети
и плавкие предохранители
Шина низшего напряжения
(120/208 В или 277/480 B)
Шина подстанции
Точечные сети
Коммутационное устройство со стороны
высшего напряжения трансформатора
МОНИТОРИНГ
электросетей
Стандартная
однолинейная
схема
трехтрансформаторной
подземной
подстанции
в
электроэнергетической
системе
ComEd.
29
Сентябрь
–
октябрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
МОНИТОРИНГ
электросетей
На
однолинейной
схеме
показана
стандартная
секционированная
шина
с
устройством
АВР
.
друг
с
другом
подстанций
,
на
шинах
каждой
из
которых
сосредоточены
свои
нагруз
-
ки
.
Отходящие
к
потребите
-
лям
присоединения
также
защищаются
предохрани
-
телями
.
Как
замкнутые
,
так
и
то
-
чечные
сети
имеют
высокую
степень
резервирования
.
Когда
один
или
несколько
трансформаторов
на
под
-
станции
отключаются
,
то
оставшиеся
в
работе
могут
продолжать
снабжать
по
-
требителей
электроэнер
-
гией
.
Чикагская
система
элек
-
троснабжения
функциони
-
рует
с
начала
1900-
х
годов
.
Она
состоит
из
17
незави
-
симых
электрических
сетей
,
124
фидеров
12
кВ
и
девяти
отдельных
подстанций
.
Для
электроснабжения
потреби
-
телей
ComEd
использует
подстанции
точечной
элек
-
трической
сети
.
В
распоряжении
ComEd
имеется
приблизительно
2000
трансформаторов
и
устройств
защиты
,
а
также
многокилометровые
кабельные
магистрали
,
проло
-
женные
под
улицами
Чикаго
.
Стандартное
вторич
-
ное
напряжение
для
замкнутых
сетей
составляет
125/216
В
,
а
для
точечных
277/480
В
.
В
целях
электроснабжения
концентрированных
нагрузок
в
качестве
дополнительной
услуги
для
ком
-
мерческих
и
промышленных
потребителей
ComEd
часто
использует
систему
резервирования
со
сторо
-
ны
высшего
напряжения
.
Как
правило
,
стандартным
вариантом
питания
промышленных
потребителей
от
электрической
сети
12
кВ
является
электроснабже
-
ние
от
двух
резервируемых
линий
,
в
точке
соедине
-
ния
которых
установлен
ручной
выключатель
.
Для
потребителей
,
желающих
перейти
со
стандартного
варианта
электроснабжения
на
систему
резервиро
-
вания
со
стороны
высшего
напряжения
,
вместо
руч
-
ного
выключателя
используется
устройство
автома
-
тического
ввода
резерва
(
АВР
).
АВР
устанавливается
в
распределительном
устройстве
,
которое
,
как
правило
,
имеет
два
под
-
ходящих
фидера
и
шиносоединительный
выключа
-
тель
между
ними
.
Если
один
из
фидеров
оказывает
-
ся
обесточенным
или
напряжение
на
нем
в
течение
длительного
времени
держится
ниже
определенного
уровня
,
то
управляющий
контроллер
переключает
нагрузку
на
работающий
фидер
.
Время
переключе
-
ния
установлено
настройками
ComEd
таким
образом
,
чтобы
обеспечивалась
селективность
с
выключате
-
лями
на
станции
.
Устройства
АВР
обычно
располагаются
на
тер
-
ритории
потребителя
и
быстро
восстанавливают
работоспособность
сети
,
однако
переключение
с
од
-
ного
источника
питания
на
другой
все
равно
вызы
-
вает
кратковременный
перерыв
в
электроснабжении
.
ComEd
установила
приблизительно
1300
устройств
АВР
,
обслуживающих
коммерческих
и
промышлен
-
ных
потребителей
.
Зачем
нужен
мониторинг
ComEd
проводит
периодическое
техническое
об
-
служивание
защит
сети
и
устройств
АВР
,
включаю
-
щее
в
себя
визуальный
осмотр
и
проверку
работы
оборудования
,
чтобы
сократить
риск
отключений
и
других
потенциальных
проблем
.
Однако
если
обо
-
рудование
придет
в
аварийное
состояние
в
проме
-
жутке
между
периодами
обслуживания
,
то
это
не
будет
замечено
до
тех
пор
,
пока
либо
не
произойдет
отключение
,
либо
не
придет
время
следующей
про
-
верки
.
Единственный
способ
всегда
быть
в
курсе
со
-
стояния
электросетевого
оборудования
—
настройка
удаленного
мониторинга
.
Удаленный
мониторинг
электросетевого
обору
-
дования
не
является
новшеством
.
Стандартные
спо
-
собы
передачи
данных
—
оптоволоконные
кабели
,
радиосвязь
на
частоте
900
МГц
,
сотовая
связь
и
вы
-
сокочастотная
связь
по
ЛЭП
.
Оптоволоконная
связь
не
всегда
рентабельна
,
а
поскольку
большая
часть
сетевых
трансформаторов
и
устройств
АВР
располо
-
жена
внутри
зданий
и
под
землей
в
центральной
ча
-
сти
Чикаго
,
то
использование
радио
-
и
сотовой
связи
также
неэффективно
.
В
целях
преодоления
трудностей
с
передачей
данных
ComEd
собрала
коллектив
профессиона
-
лов
,
призванных
совместно
исследовать
возмож
-
ность
построения
системы
удаленного
мониторин
-
га
на
основе
технологии
высокочастотной
связи
по
ЛЭП
,
разработанной
Digitalgrid Inc.
Высокочастот
-
ная
связь
по
ЛЭП
—
это
средство
передачи
дан
-
ных
,
при
котором
сигнал
передается
по
кабелям
под
напряжением
от
контролируемого
оборудования
к
приемнику
,
расположенному
на
питающей
под
-
станции
.
Пилотный
проект
Двумя
ключевыми
требованиями
ComEd
при
установке
системы
мониторинга
на
сетевые
транс
-
форматоры
были
простота
установки
и
минимальное
количество
требуемых
компонентов
. Digitalgrid
уда
-
лось
удовлетворить
оба
этих
требования
с
помощью
Фидер 2
Фидер 1
Коммутационное
устройство
(нормально
разомкнутое)
Нормально замкнутый
разъединитель
Нормально замкнутый
разъединитель
Трансформатор
для питания
потребителей
Трансформатор
для питания
потребителей
Устройство АВР
30
Сентябрь
–
октябрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
своего
реле
защиты
сети
.
Основной
функцией
реле
является
непосредственная
защита
сети
,
однако
компании
удалось
сэкономить
место
и
расширить
возможности
устройства
путем
совмещения
в
нем
двух
функций
:
блока
управления
защитой
и
приемо
-
передатчика
.
Сетевые
трансформаторы
обычно
устанавливаются
на
подземных
подстан
-
циях
с
крайне
ограниченным
рабочим
пространством
;
следовательно
,
в
случае
какой
-
либо
серьезной
аварии
рабочие
могут
оказаться
в
опасности
.
По
этой
причине
ComEd
решила
вести
монито
-
ринг
не
только
самих
трансформаторов
,
но
и
устройств
защиты
сети
. Digitalgrid
не
специализируется
на
мониторинге
транс
-
форматоров
,
поэтому
для
этих
целей
была
приглашена
компания
Qualitrol.
Еще
одним
важным
компонентом
сети
ComEd
являются
кабели
,
отходящие
со
стороны
низшего
напряжения
подстан
-
ций
.
Хотя
параллельно
идущие
кабели
имеют
высокую
степень
резервирования
,
при
их
повреждении
могут
возникнуть
значительные
каскадные
аварии
.
К
со
-
жалению
,
для
того
чтобы
узнать
о
по
-
вреждении
кабелей
,
нужно
либо
отклю
-
чать
потребителей
от
сети
,
либо
снижать
напряжение
. Digitalgrid
предоставила
специальное
оборудование
для
монито
-
ринга
кабелей
и
обнаружения
поврежде
-
ний
.
Это
позволяет
ComEd
предприни
-
мать
предупреждающие
действия
,
вме
-
сто
того
чтобы
реагировать
на
аварийные
ситуации
.
Помимо
сетевого
обо
-
рудования
,
имеют
большую
важность
устройства
АВР
,
обеспечивающие
удовлет
-
ворение
интересов
потре
-
бителей
и
снижение
показа
-
теля
средней
длительности
их
отключений
.
Следова
-
тельно
,
возможность
мо
-
ниторинга
устройств
АВР
является
серьезным
преиму
-
ществом
.
Поскольку
в
АВР
используется
собственный
контроллер
,
являющийся
уникальным
для
каждого
про
-
изводителя
,
то
реле
защи
-
ты
сети
в
данном
случае
не
применимо
.
Digitalgrid
предложила
однонаправленное
переда
-
ющее
устройство
,
принима
-
ющее
сигналы
о
состоянии
оборудования
и
предостав
-
ляющее
возможность
мони
-
торинга
с
использованием
такой
же
системы
передачи
данных
,
как
применяется
в
электрических
сетях
.
Мо
-
ниторинг
параметров
элек
-
трической
сети
не
является
новинкой
,
однако
это
первый
случай
,
когда
для
мониторинга
состояния
устройств
АВР
используется
технология
высокочастотной
свя
-
зи
по
ЛЭП
.
Передача
всех
важных
данных
—
только
половина
дела
,
необходим
был
также
способ
их
приема
и
пе
-
редачи
отделам
эксплуатации
и
инженерии
ComEd.
Оборудование
для
мониторинга
трансформатора
и
удаленный
прибор
для
сбора
информации
передают
данные
на
главное
реле
,
которое
в
свою
очередь
отправляет
информацию
приемнику
на
подстанции
.
Установка
передатчика
на
устройство
АВР
для
получения
информации
о
его
состоянии
и
предоставления
возможности
мониторинга
с
использо
-
ванием
такой
же
системы
передачи
данных
,
как
в
электрических
сетях
.
Температурный
датчик
масла
трансформатора
Прибор
для
удаленного
сбора
информации
Главное
реле
,
приемопередатчик
Оборудо
-
вание
для
мониторинга
трансформа
-
тора
Поплавковый
датчик
трансформатора
Датчик
давления
в
трансформаторе
МОНИТОРИНГ
электросетей
31
Сентябрь
–
октябрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Между
датчиком
на
фидере
и
приемопередатчиком
на
подстанции
дей
-
ствует
двухсторонняя
связь
.
Для
этого
Digitalgrid
поставила
сенсорные
катушки
,
монтирующиеся
на
кабели
,
присоединенные
к
сто
-
роне
высшего
напряжения
подстанции
.
Эти
катушки
соединялись
с
устройствами
АВР
и
передатчиками
сетевых
реле
в
ячейках
выключателей
на
подстанци
-
ях
.
Сенсорные
катушки
должны
были
обрабатывать
данные
передаваемого
сигнала
и
передавать
их
при
-
емнику
системы
сетевой
связи
на
подстанции
.
За
-
тем
приемник
должен
был
обработать
и
перенапра
-
вить
данные
на
удаленный
сервер
.
Система
сетевой
связи
также
должна
была
передавать
управляющие
сигналы
устройствам
защиты
сети
для
безопасного
удаленного
управления
оборудованием
.
Во
время
реализации
пилотного
проекта
системы
мониторинга
данные
будут
передаваться
на
интер
-
нет
-
портал
Digitalgrid,
где
они
будут
доступны
ComEd.
Если
будет
принято
решение
полноценно
внедрить
технологию
,
то
данные
будут
храниться
в
диспетчер
-
ской
системе
и
системе
SCADA
компании
ComEd.
Выгоды
В
2015
году
ComEd
завершила
установку
системы
мониторинга
в
международном
аэропорту
Мидуэй
,
а
в
первом
квартале
2016 —
в
некоторых
местах
электрической
сети
.
В
итоге
,
система
мониторинга
позволит
ComEd
осуществлять
контроль
над
всей
электрической
сетью
и
получать
в
режиме
реального
времени
следующие
данные
:
–
состояние
устройств
защиты
сети
;
–
токи
и
напряжения
обмоток
низшего
напряжения
трансформаторов
;
–
уровень
масла
и
давление
в
баке
трансформато
-
ров
и
ячейках
выключателей
со
стороны
высшего
напряжения
;
–
температура
масла
в
баке
трансформаторов
;
–
наличие
водорода
в
баке
трансформаторов
и
ячейках
выключателей
со
стороны
высшего
на
-
пряжения
;
–
данные
о
нагрузке
сети
низшего
напряжения
;
–
температура
внутри
подземной
подстанции
;
–
сигналы
о
затоплении
подземной
подстанции
;
–
состояние
вакуумных
выключателей
(
где
возмож
-
но
определить
);
–
состояние
устройств
АВР
,
в
том
числе
:
положение
выключателя
,
наличие
пи
-
тания
,
автоматический
/
ручной
режим
и
готовность
к
переключению
.
Помимо
очевидных
выгод
получе
-
ния
необходимых
данных
и
контроля
за
важным
оборудованием
,
эта
информа
-
ция
от
системы
мониторинга
позволяет
обеспечивать
безопасность
для
обслу
-
живающего
персонала
.
Она
не
только
дает
возможность
удаленного
управле
-
ния
устройствами
защиты
сети
без
не
-
обходимости
находиться
на
территории
подземной
подстанции
,
но
и
позволяет
принимать
более
осмысленные
реше
-
ния
в
зависимости
от
состояния
под
-
станции
и
уровня
нагрузки
,
что
прежде
было
невозможно
осуществить
в
системе
ComEd.
Получение
информации
о
состоянии
электрической
сети
не
только
обеспе
-
чивает
безопасные
условия
работы
для
сотрудников
ComEd,
но
и
позволяет
со
-
Больше
информации
на
:
Commonwealth Edison | www.comed.com
Digitalgrid Inc. | www.digitalgridinc.com
Qualitrol | www.qualitrolcorp.com
МОНИТОРИНГ
электросетей
хранить
важные
активы
компании
,
повысить
надеж
-
ность
электроснабжения
и
удовлетворить
интересы
потребителей
путем
предотвращения
потенциальных
отключений
.
Обеспечение
возможности
мониторинга
таких
составляющих
электроэнергетической
системы
,
как
устройства
защиты
и
АВР
,
ведет
ComEd
к
созданию
более
«
умной
»
электрической
сети
.
Петр
Тищенко
менеджер
по
планированию
мощностей
в
Com-
monwealth Edison
в
штате
Иллинойс
,
США
.
Получил
степень
бакалавра
электроэнергетики
в
Универси
-
тете
Иллинойса
в
Чикаго
и
начал
работать
в
ComEd
после
окончания
университета
.
Принимал
участие
в
многопрофильной
деятельности
,
в
том
числе
поле
-
вых
инженерных
работах
,
менеджменте
,
программах
по
обеспечению
надежности
и
разработке
инженер
-
ных
стандартов
.
Эдвард
Смиковски
ведущий
инженер
в
области
распределения
электро
-
энергии
в
Commonwealth Edison
в
штате
Иллинойс
,
США
.
Получил
степень
бакалавра
технологий
элек
-
троэнергетики
в
университете
ДеВрая
.
Принимал
участие
в
широком
спектре
работ
,
в
том
числе
по
-
левых
испытаниях
и
вводе
в
эксплуатацию
объектов
электрической
сети
.
Гленн
Гиллиам
ме
-
неджер
в
отделе
электроснабжения
высотных
зда
-
ний
Commonwealth Edison
в
штате
Иллинойс
,
США
.
Получил
диплом
по
специальности
«
электроизме
-
рительная
техника
/
электросетевое
строительство
»
в
Государственном
Университете
Нью
-
Йорка
в
Дели
.
Отвечает
за
установку
и
обслуживание
подземных
подстанций
и
электросетевого
оборудования
.
Оригинал статьи: ComEd: подземные сети под наблюдением
Единственный способ всегда быть в курсе состояния электросетевого оборудования – удаленный мониторинг.
