30
Март–апрель 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ПЛАН
Проекта
Устройство
контроля
исправности
конденсатора
на
базе
AMI,
установленное
на
регули
-
руемой
батарее
конденсаторов
.
S
mart Grid
позволяет
использовать
получен
-
ную
информацию
и
данные
для
повышения
надёжности
и
эффективности
энергоснабже
-
ния
потребителей
.
Как
только
Georgia Power
приблизилась
к
завершению
своего
проекта
по
раз
-
вертыванию
интеллектуальной
инфраструктуры
учё
-
та
электроэнергии
(advanced metering infrastructure —
AMI),
инженеры
компании
приступили
к
изучению
воз
-
можностей
применения
огромного
объёма
данных
,
предоставляемых
счётчиками
AMI,
для
повышения
эффективности
эксплуатации
распределительной
си
-
стемы
.
Как
это
часто
происходит
при
интеграции
новой
технологии
,
инженеры
обнаружили
возможность
при
-
менения
технологии
,
которая
не
предусматривалась
бизнес
-
моделью
изначально
. Southern Co.
вступила
в
партнёрское
соглашение
с
корпорацией
Marwell Corp.,
специализирующейся
на
изготовлении
традиционных
вилок
-
размножителей
счётчиков
,
с
целью
разработки
вилок
-
размножителей
,
которые
бы
позволили
стан
-
дартным
счётчикам
120
В
AMI
осуществлять
контроль
исправности
конденсаторной
батареи
и
сообщать
о
возникающих
проблемах
.
Концепция
применения
счётчи
-
ка
AMI
для
контроля
исправности
трёхфазного
конденсатора
повы
-
сила
эффективность
проверенно
-
го
метода
анализа
тока
в
нейтрали
батареи
конденсаторов
,
соединён
-
ных
по
схеме
«
звезда
».
За
этим
стояла
простая
идея
:
если
счётчик
AMI
мог
сообщать
о
токе
в
нейтра
-
ли
,
то
анализ
данных
позволил
бы
обнаружить
конденсаторные
батареи
с
высоким
током
в
ней
-
трали
из
-
за
отключения
одной
или
двух
фаз
.
Предложение
об
уста
-
новке
счётчика
в
цепи
нейтрали
немедленно
вызвало
опасения
по
поводу
способности
счётчика
вы
-
держивать
ток
КЗ
,
который
ино
-
гда
присутствует
в
нейтрали
кон
-
денсатора
.
Эти
опасения
удалось
уменьшить
путём
электрического
соединения
счётчика
и
нейтрали
при
помощи
трансформатора
тока
.
Georgia Power
разрабатывает систему
обнаружения неисправных
конденсаторов
Энергокомпания разрабатывает систему контроля
исправности конденсаторов для обеспечения
оптимального снижения напряжения в целях
энергосбережения.
Ван Хольсомбэк (Van Holsomback),
Georgia Power Co.
31
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Март–апрель 2013
ПЛАН
Проекта
На
схеме
показан
способ
соединения
счётчика
с
нейтралью
конденсаторной
батареи
с
помощью
трансформатора
тока
Полевые
испытания
Georgia Power
приняла
решение
проверить
эф
-
фективность
концепции
и
изготовила
пять
вилок
-
размножителей
с
использованием
оснований
счётчиков
и
трансформаторов
тока
.
Инженеры
Georgia Power
по
автоматизации
систем
учёта
электроэнергии
и
распре
-
деления
быстро
воплотили
идею
на
практике
,
разрабо
-
тав
рабочую
модель
и
установив
вилки
-
размножители
на
имеющиеся
регулируемые
и
нерегулируемые
ба
-
тареи
конденсаторов
.
Электромонтёрам
-
линейщикам
местной
энергокомпании
поручили
прибыть
на
место
установки
и
изменить
статус
конденсаторов
.
День
вне
-
сения
изменений
определили
путём
анализа
данных
и
полученные
результаты
сверили
с
данными
линейщиков
.
Полевые
испытания
оказались
успешными
,
в
связи
с
чем
Georgia
Power
обратилась
к
компании
Marwell,
которая
ранее
уже
разрабатывала
специализирован
-
ные
вилки
-
размножители
счётчиков
по
заказу
Georgia Power,
и
поручила
ей
разработку
новых
компактных
и
легко
устанавливаемых
размно
-
жителей
.
Georgia Power
заказала
около
50
размножи
-
телей
—
достаточное
количество
для
установки
устройства
контроля
на
каждой
конденсаторной
батарее
на
небольшом
участке
.
Отдел
учёта
электроэнергии
получил
адаптеры
и
устано
-
вил
в
них
специальным
образом
запрограм
-
мированные
бытовые
счётчики
120
В
.
Далее
скомплектованное
оборудование
доставили
на
место
установки
.
Устройства
контроля
были
установлены
весной
в
ходе
планового
ежегод
-
ного
осмотра
конденсаторов
.
Начались
поле
-
вые
испытания
.
Поскольку
конденсаторы
Georgia Power
не
имели
ввода
нейтрали
конденсатора
,
нейтраль
и
заземление
стеллажа
конденсаторов
провели
через
трансформатор
тока
адаптера
.
Для
регу
-
лируемых
батарей
в
качестве
источника
напря
-
жения
120
В
для
питания
счётчика
применили
трансформатор
120
В
,
установленный
на
стел
-
лаже
конденсаторов
для
питания
устройства
управления
конденсатором
.
В
нерегулируемых
батареях
либо
применяли
имеющуюся
вторич
-
ную
цепь
на
опоре
(secondary on the pole),
либо
устанавливали
трансформатор
напряжения
.
Уже
на
первом
этапе
интеграции
её
результаты
оказались
впечат
-
ляющими
:
до
конца
летнего
пе
-
риода
около
10%
устройств
кон
-
троля
конденсаторов
сообщили
о
наличии
неисправностей
,
причём
все
эти
случаи
подтвердились
.
Отсутствие
необходимости
в
проведении
ежегодных
осмотров
Ранее
Georgia Power
пору
-
чала
проведение
ежегодного
осмотра
конденсаторов
в
штате
подрядным
организациям
или
бригадам
техобслуживания
.
Для
такого
осмотра
требовался
выезд
сотрудников
бригады
на
каждый
участок
,
что
,
как
правило
,
осу
-
ществлялось
в
январе
—
феврале
.
Если
в
ходе
осмотра
выявляли
вышедшие
из
строя
кон
-
денсаторы
,
их
ремонт
проводили
весной
.
Несмотря
на
то
что
осмотр
оборудования
бригада
-
ми
с
выездом
на
место
установки
был
эффективен
в
отношении
обнаружения
неисправных
конденсаторов
,
он
был
неэффективен
в
отношении
обнаружения
неис
-
правностей
,
возникающих
уже
после
проведения
осмо
-
тра
.
Конденсаторы
особенно
неустойчивы
к
воздействию
молний
,
которые
довольно
часто
наблюдаются
в
штате
Джорджия
в
начале
весны
и
в
летнее
время
.
В
распре
-
делительной
системе
Georgia Power
установлено
бо
-
Проблема
компенсации
реактивной
мощ
-
ности
имеет
нарастающий
приоритет
,
который
сетевые
компании
решают
как
при
технологическом
присоединении
потребителей
,
так
и
в
процессе
реализации
собственных
планов
и
программ
.
Однако
проблема
дальнейшей
эксплуатации
устройств
компенсации
действительно
существует
.
Неисправные
конденсаторы
не
только
не
обеспечивают
компенсацию
реактивной
мощности
,
но
и
вносят
искажения
в
сеть
.
Соответственно
,
выявление
не
-
исправностей
,
особенно
до
начала
периодов
с
пиковыми
нагруз
-
ками
,
является
важной
задачей
.
Предложенный
в
статье
метод
установки
устройств
контроля
исправности
конденсаторов
по
-
зволяет
избежать
необходимости
планового
осмотра
оборудова
-
ния
и
обеспечить
ликвидацию
неисправностей
при
их
появлении
.
Устройства
контроля
выявляют
неисправности
не
только
кон
-
денсаторов
,
но
и
предохранителей
,
высоковольтных
выключате
-
лей
,
которые
невозможно
обнаружить
внешним
осмотром
.
В
ОАО
«
МРСК
Центра
»
внедрена
автоматизированная
систе
-
ма
постоянного
контроля
состояния
оборудования
и
внедря
-
ются
мобильные
устройства
для
автоматизации
ремонтно
-
эксплуатационного
обслуживания
.
Данный
метод
также
является
элементом
системы
контроля
оборудования
по
его
состоянию
.
После
опробования
и
анализа
работы
,
устройства
и
метод
кон
-
троля
,
описанные
в
статье
,
могут
быть
применены
и
в
россий
-
ском
электросетевом
комплексе
и
включены
в
автоматизирован
-
ную
систему
контроля
состояния
оборудования
.
КОММЕНТАРИЙ
Сергей Шумахер, заместитель
генерального директора по
техническим вопросам – главный
инженер ОАО «МРСК Центра»:
32
Март–апрель 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ПЛАН
Проекта
лее
6000
конденсаторов
,
в
среднем
более
двух
на
цепь
.
Правильная
работа
конденсаторов
особенно
важна
ле
-
том
,
в
период
пика
нагрузки
.
Если
конденсаторы
не
ра
-
ботают
,
необходимо
производить
и
поставлять
больше
реактивной
мощности
.
Цель
программы
осмотра
конденсаторов
заключа
-
лась
в
выявлении
неисправного
оборудования
и
его
ремонте
до
наступления
периода
пиковой
нагрузки
в
летнее
время
.
Эти
конденсаторы
также
обеспечивают
ровный
профиль
напряжения
по
всей
длине
питающей
линии
.
Ровный
уровень
напряжения
позволяет
Georgia
Power
реализовывать
программу
снижения
напряже
-
ния
в
целях
энергосбережения
(conservation voltage
reduction — CVR),
не
выходя
за
его
нижний
норматив
-
ный
предел
.
Система
CVR
компании
Georgia Power
основана
на
управлении
системой
регулирования
на
-
пряжения
на
подстанции
при
помощи
SCADA;
тем
не
менее
каждая
конденсаторная
батарея
работает
авто
-
номно
без
системы
связи
SCADA.
Результаты
первоначального
развертывания
техно
-
логии
показали
,
что
программа
проведения
ежегодных
осмотров
в
весеннее
время
не
была
эффективной
в
обеспечении
работоспособности
конденсаторов
в
лет
-
ние
месяцы
.
Поскольку
Georgia Power
включала
про
-
ект
по
расширению
системы
CVR
в
программу
Smart
Grid Investment Grant (SGIG) Southern Co.,
была
раз
-
работана
бизнес
-
модель
по
оснащению
всех
новых
и
имеющихся
конденсаторных
батарей
устройствами
контроля
. Alabama Power
установила
такие
устройства
на
всех
своих
нерегулируемых
батареях
конденсато
-
ров
(Alabama Power
уже
применяла
систему
SCADA
для
своих
регулируемых
батарей
)
в
рамках
программы
SGIG
компании
Southern Co.
Установка
устройств
кон
-
троля
исправности
конденсаторов
позволяет
избежать
необходимости
в
проведении
планового
осмотра
обо
-
рудования
в
весеннее
время
,
что
повышает
эффек
-
тивность
работы
обслуживающих
бригад
.
На
данный
момент
Georgia Power
установила
более
6000
кон
-
трольных
устройств
.
Устройства
контроля
исправности
конденсаторов
обнаруживают
неисправности
различных
типов
.
Журнал для специалистов
электросетевого комплекса
ПЕРЕДАЧА и РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
33
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Март–апрель 2013
Вилки
-
размножители
без
установленного
счётчика
AMI.
ПЛАН
Проекта
Модернизация
системы
Как
только
контрольные
устройства
начали
пере
-
давать
данные
,
была
про
-
ведена
модернизация
тех
-
нических
средств
с
целью
разработки
системы
мо
-
ниторинга
конденсаторов
.
На
основании
имеющегося
опыта
было
задано
порого
-
вое
значение
тока
в
нейтра
-
ли
в
15
А
,
достаточное
для
обнаружения
неисправных
конденсаторов
.
Был
разра
-
ботан
внутренний
вебсайт
,
который
анализировал
данные
AMI
и
сообщал
об
устройствах
контроля
ис
-
правности
конденсаторов
,
фиксировавших
превыше
-
ние
порогового
значения
тока
,
или
о
счётчиках
кон
-
денсаторов
,
не
передавав
-
ших
данные
в
течение
по
-
следних
100
часов
.
Задание
порогового
значения
в
15
А
решает
проблему
с
ложны
-
ми
сообщениями
о
неисправности
некоторых
конден
-
саторов
,
для
которых
в
действительности
характерен
естественный
небаланс
по
причине
индивидуального
фазового
регулирования
.
Если
данные
со
счётчиков
перестают
поступать
,
это
свидетельствует
о
том
,
что
фаза
конденсатора
,
рабо
-
тающего
в
автономном
режиме
,
также
питает
установ
-
ленный
на
месте
трансформатор
напряжения
. Georgia
Power
разработала
подробные
инструкции
по
прове
-
дению
осмотра
для
бригад
техобслуживания
,
которые
реагируют
на
сообщения
о
неисправностях
.
Инструкции
включают
использование
переносного
датчика
тока
для
измерения
тока
в
нейтрали
и
тока
непосредственно
в
каждом
конденсаторе
.
Устройства
контроля
доказали
свою
эффективность
в
обнаружении
неисправностей
,
которые
сложно
выявлять
в
ходе
внешнего
осмотра
,
например
предохранителей
,
которые
не
размыкаются
,
или
высоковольтных
выключателей
,
которые
индици
-
руются
как
замкнутые
,
однако
на
самом
деле
являют
-
ся
внутренне
разомкнутыми
.
Также
особое
внимание
обратили
на
использование
предохранителей
нужного
размера
и
правильность
монтажа
всех
кабелей
.
Пре
-
жде
,
до
составления
инструкций
,
бригадам
приходи
-
лось
повторно
приезжать
на
место
установки
конденса
-
торов
,
которые
посчитали
исправными
по
результатам
внешнего
осмотра
,
хотя
в
действительности
они
тако
-
выми
не
являлись
.
При
применении
настоящей
системы
возника
-
ют
сложности
с
определением
двух
условий
.
Первое
условие
касается
нерегулируемого
конденсатора
без
трансформатора
напряжения
на
сбалансированной
пи
-
тающей
линии
.
В
большинстве
конденсаторов
по
ней
-
трали
протекает
небольшое
количество
тока
,
что
реги
-
стрируется
счётчиком
AMI.
Однако
,
поскольку
Georgia
Power
устанавливала
свои
контрольные
устройства
вместе
с
трансформатором
тока
100/5,
некоторые
ба
-
тареи
не
регистрируют
никакой
ток
,
если
батарея
ис
-
правна
.
Поскольку
эти
батареи
не
регистрируют
ток
,
их
нельзя
отличить
от
батарей
,
которые
сообщают
о
нулевом
значении
тока
,
так
как
три
их
предохранителя
разомкнуты
.
Решение
компании
о
применении
трансформато
-
ра
тока
100/5
было
продиктовано
тем
,
что
именно
его
Georgia Power
первоначально
устанавливала
в
прото
-
типы
оборудования
.
В
дальнейшем
планируется
при
-
менять
трансформаторы
тока
с
меньшим
коэффици
-
ентом
трансформации
,
которые
обеспечат
б
ó
льшую
разрешающую
способность
при
низких
токах
.
Насы
-
щение
этих
трансформаторов
будет
происходить
при
значении
тока
выше
порогового
15
А
.
Однако
высокая
разрешающая
способность
при
токах
выше
порогового
значения
не
требуется
.
Приблизительно
20%
нерегу
-
лируемых
батарей
с
питанием
от
имеющейся
вторич
-
ной
цепи
не
регистрируют
какие
-
либо
токи
,
если
все
батареи
работают
правильно
.
К
счастью
,
стандартный
режим
работы
при
отказе
касается
размыкания
толь
-
ко
одного
или
двух
предохранителей
. Georgia Power
планирует
провести
визуальный
осмотр
этих
нерегу
-
лируемых
установок
в
весеннее
время
с
целью
при
-
нятия
решения
о
том
,
оправдан
ли
переход
на
другой
коэффициент
трансформации
.
Второе
условие
касается
отказа
контроллера
на
регулируемой
батарее
.
Это
связано
с
потерей
воз
-
можности
регулирования
конденсаторов
.
Изучение
первоначальных
данных
о
потреблении
(
не
только
для
оборудования
,
на
котором
пороговое
значение
было
превышено
)
позволяет
определить
,
работа
-
ет
ли
регулируемая
батарея
в
автономном
режиме
.
Применение
трансформатора
тока
с
более
высокой
разрешающей
способностью
повысило
бы
эффектив
-
ность
данной
системы
анализа
в
определении
того
,
замкнуты
ли
регулируемые
батареи
непрерывно
,
или
они
никогда
не
замыкаются
.
Поскольку
система
Georgia Power
функционирует
надлежащим
образом
при
коэффициенте
мощности
,
близком
к
единице
,
данные
SCADA,
поступающие
с
подстанции
,
также
будут
подвергнуты
анализу
с
целью
выявления
кон
-
кретных
питающих
линий
с
проблемами
в
области
управления
.
34
Март–апрель 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ПЛАН
Проекта
Повышение
эффективности
полевых
работ
Также
Georgia Power
вступила
в
сотрудничество
с
Электроэнергетическим
Институтом
США
с
целью
разработки
веб
-
приложения
,
позволяющего
полевому
персоналу
вводить
информацию
о
ремонте
конденса
-
тора
через
смартфон
или
ноутбук
.
В
настоящее
время
Georgia Power
изучает
возможности
применения
новой
интегрированной
системы
для
определения
основных
причин
отказов
конденсаторов
,
что
позволит
менять
технические
характеристики
или
материалы
для
сниже
-
ния
частоты
возникновения
отказов
.
Линейщики
с
энту
-
зиазмом
встретили
возможность
вводить
информацию
о
проводимых
ремонтных
работах
через
быстродей
-
ствующее
веб
-
приложение
вместо
заполнения
отчётов
о
проведении
осмотра
на
бумаге
.
Офисный
персонал
может
просматривать
отчёты
о
ремонтных
работах
в
режиме
времени
,
близком
к
ре
-
альному
.
В
первую
неделю
применения
системы
вво
-
да
данных
при
помощи
смартфона
обратили
внимание
на
следующее
:
по
данным
одной
из
ремонтных
бригад
,
сообщения
устройств
контроля
о
неисправности
не
-
которых
конденсаторов
после
проведения
осмотра
не
подтвердились
.
Однако
после
выяснения
деталей
ока
-
залось
,
что
бригада
не
применяла
специальный
датчик
тока
,
и
это
не
позволило
ей
выявить
отказавшие
масля
-
ные
выключатели
.
В
настоящее
время
Georgia Power
также
изучает
возможности
модификации
устройств
контроля
исправ
-
ности
конденсатора
,
для
того
чтобы
повторно
подклю
-
чаемый
/
отключаемый
счётчик
AMI
мог
контролировать
ток
в
нейтрали
и
функционировать
как
контроллер
кон
-
денсатора
.
В
вилки
-
размножители
повторно
подклю
-
чаемого
/
отключаемого
счётчика
интегрирована
элек
-
троника
,
размыкающая
или
замыкающая
выключатели
конденсатора
для
имитации
состояния
внутреннего
от
-
ключения
счётчика
.
Первоначальные
испытания
системы
прошли
успешно
,
и
сейчас
Georgia Power
планирует
провести
полевые
испытания
10
образцов
установочной
партии
.
Это
оборудование
будет
иметь
кабель
для
прямого
под
-
ключения
к
распределительной
коробке
,
к
которой
в
на
-
стоящее
время
подключён
кабель
управления
.
Также
вилка
-
размножитель
будет
иметь
два
рычажных
пере
-
ключателя
(
ручное
управление
/
автоматическое
управ
-
Нейтраль
и
заземление
стеллажа
батареи
конденсаторов
про
-
ходят
через
трансформатор
тока
,
расположенный
внутри
вилок
-
размножителей
счётчика
.
ление
и
разомкнуть
/
замкнуть
),
что
позволит
осущест
-
влять
управление
конденсатором
на
месте
.
В
данный
момент
Georgia Power
имеет
систему
управления
распределением
,
которая
позволяет
осу
-
ществлять
централизованное
управление
конденсато
-
рами
.
Эта
система
будет
применена
в
том
случае
,
если
в
цепь
будут
интегрированы
в
большом
количестве
установки
распределённой
генерации
,
что
будет
пре
-
пятствовать
эффективной
эксплуатации
децентрализо
-
ванной
системы
.
Возвращённая
стоимость
Благодаря
успешности
проекта
,
в
настоящее
время
устройства
контроля
исправности
конденсаторов
AMI
применяются
Southern Co.
и
другими
энергокомпания
-
ми
.
Во
время
установки
оборудования
проводился
его
стандартный
осмотр
.
После
установки
устройства
кон
-
троля
сообщили
о
наличии
неисправностей
во
многих
конденсаторах
.
Без
этих
устройств
AMI
отказавшие
батареи
можно
было
бы
обнаружить
только
во
время
очередного
ежегодного
осмотра
,
а
значит
,
они
бы
не
ра
-
ботали
в
периоды
пиковой
нагрузки
.
Счётчик
AMI
может
применять
любую
технологию
связи
AMI.
Система
Georgia Power
использует
техно
-
логию
радиочастотной
связи
на
базе
опор
ЛЭП
,
одна
-
ко
также
могут
применяться
технологии
ячеистой
сети
или
ВЧ
-
связи
по
ЛЭП
.
Энергокомпания
может
при
-
менять
любую
имеющуюся
у
неё
систему
AMI.
Более
того
,
допускается
дистанционное
считывание
показа
-
ний
устройств
с
применением
специальных
приборов
в
ходе
ежемесячного
патрулирования
на
транспортных
средствах
.
Georgia Power
подала
заявку
на
патентование
устройств
контроля
конденсаторов
и
заключила
экс
-
клюзивное
лицензионное
соглашение
с
Marwell
по
про
-
изводству
и
продаже
вилок
-
размножителей
.
В
свою
очередь
Marwell
вступила
в
партнёрское
соглашение
с
другой
компанией
с
целью
разработки
системы
уда
-
лённого
считывания
данных
с
устройств
контроля
ис
-
правности
конденсаторов
,
которая
может
применяться
энергокомпаниями
,
ещё
не
приступившими
к
разверты
-
ванию
собственных
систем
AMI.
Ван
Хольсомбэк
(Van Holsomback, vlholsom@
southernco.com) —
менеджер
по
вопросам
надёжности
и
автоматизации
системы
распределения
в
Georgia
Power,
руководит
проектом
по
модернизации
распре
-
делительной
сети
Georgia Power
в
рамках
програм
-
мы
Smart Grid Investment Grant
компании
Southern Co.
Окончил
Технологический
институт
Джорджии
со
степе
-
нью
бакалавра
в
области
электротехники
и
Университет
Кеннесо
со
степенью
магистра
в
области
делового
ад
-
министрирования
.
Является
зарегистрированным
про
-
фессиональным
инженером
штата
Джорджия
.
Примечание
редактора
:
Для
получения
подроб
-
ной
информации
об
устройстве
контроля
исправности
конденсатора
Вы
можете
обратиться
к
Кайлу
Фармеру
(Kyle Farmer), Marwell Corp.,
по
телефону
909-794-4192
либо
по
электронной
почте
Компании
,
упомянутые
в
статье
:
Georgia Power | www.georgiapower.com
Marwell Corp. | www.marwellcorp.com
Оригинал статьи: Georgia Power разрабатывает систему обнаружения неисправных конденсаторов
Энергокомпания разрабатывает систему контроля исправности конденсаторов для обеспечения оптимального снижения напряжения в целях энергосбережения.
Комментарий к статье:
Сергей Шумахер, заместитель генерального директора по техническим вопросам – главный инженер ОАО «МРСК Центра».
