34
Ноябрь
–
декабрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
KANSAI производит
мониторинг подстанций
электрической сети
Практическое использование систем мониторинга
и диагностики приводит к более эффективному
эксплуатационному обслуживанию, стабильному
электроснабжению и оптимизации ремонтов.
Ёшинао Мацушита (Yoshinao Matsushita), Шинья Ивасаки (Shinya Iwasaki)
и
Рёта Томокане (Ryota Tomokane)
Kansai Electric Power Co.
Я
пония
озабочена
решением
проблемы
низкого
роста
спроса
на
электрическую
энергию
в
со
-
четании
с
увеличением
объема
стареющего
оборудования
и
сокращением
числа
квали
-
фицированных
специалистов
по
техническому
обслу
-
живанию
.
Для
энергетических
компаний
как
в
Японии
,
так
и
во
всем
мире
,
задача
обеспечения
качественного
и
надежного
электроснабжения
с
минимальным
количе
-
ДИАГНОСТИКА
оборудования
ством
отключений
по
сниженным
тарифам
приобретает
все
большую
сложность
.
Внедрение
более
эффективной
стратегии
тех
-
нического
обслуживания
и
оптимизация
инвестиций
в
реконструкцию
оборудования
являются
действи
-
тельно
актуальными
вопросами
на
сегодняшний
день
.
Решение
этих
вопросов
включает
в
себя
авто
-
матическое
получение
информации
о
техническом
Датчики
давления
элегаза
могут
быть
использованы
в
целях
повышения
качества
удаленного
мониторинга
продолжительно
эксплуатируемых
объектов
.
Датчики
давления
элегаза
35
Ноябрь
–
декабрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
ДИАГНОСТИКА
оборудования
Датчики
контроля
давления
газа
для
системы
определения
повреждений
были
установлены
на
все
три
фазы
.
Во
всех
фазах
давление
вышло
за
пределы
требу
-
емого
уровня
100
Па
.
состоянии
объектов
при
помощи
системы
контроля
на
базе
современных
датчиков
,
сокращение
времени
простоя
оборудования
,
мониторинг
износа
элегазо
-
вых
распределительных
устройств
(
КРУЭ
),
повыше
-
ние
надежности
устройств
мониторинга
и
снижение
их
себестоимости
.
Компания
Kansai Electric Power Co. (KANSAI)
имеет
в
своем
распоряжении
очень
много
распределитель
-
ных
подстанций
,
на
которых
осуществляется
переход
со
среднего
напряжения
на
низкое
(
ВН
/
НН
).
Эти
под
-
станции
,
расположенные
на
территории
площадью
около
10 811
кв
.
миль
(28 000
км
2
),
требуют
регуляр
-
ного
технического
обслуживания
.
Для
повышения
его
качества
требуется
эффективная
запрограмми
-
рованная
система
технического
обслуживания
,
обо
-
рудованная
удаленными
устройствами
мониторинга
.
Мониторинг
распределительных
подстанций
Для
перехода
к
такой
системе
компания
KANSAI
установила
КРУЭ
и
оборудовала
трансформаторы
наземных
подстанций
датчиками
,
преобразовате
-
800
600
400
200
100
0
Рост давления газа (Па)
P2
P3
Required detection level
0 5 10 15
Время (секунды)
0
0
0
0
0
0
5
10
15
Требуемый уровень
Фаза 3
Фаза 2
Фаза 1
Рабочие
параметры
,
подлежащие
мониторингу
Оборудование
,
установленное
на
подстанциях
среднего
и
низшего
напряжения
Параметры
Трансформаторы
,
преобразующие
среднее
напряжение
в
низшее
Температура
масла
Уровень
масла
Количество
переключе
-
ний
устройства
ПБВ
Выключатели
Давление
элегаза
Количество
коммутаций
выключателя
КРУЭ
Давление
газа
Экран
Температура
окружаю
-
щего
воздуха
Характеристики
датчиков
давления
газа
Новый
датчик
Традиционный
датчик
Дискретность
10
Па
1
кПа
Точность
±0,1 %
±0,5 %
Срок
службы
Более
40
лет
От
10
до
15
лет
Долгорочная
стабильность
±0,004 %
за
год
±0,1 %
за
год
Суммарная
погрешность
(
более
чем
за
10
лет
)
От
0,15
до
0,25
%
за
год
(< 0,5 %
за
год
)
От
1
до
2 %
за
год
(>0,5 %
за
год
)
лями
сигналов
и
сервером
.
Датчики
имеются
на
всех
элементах
подстанции
,
они
фиксируют
необходимые
для
технического
обслуживания
данные
.
Система
мониторин
-
га
обеспечивает
непрерыв
-
ный
вывод
сигналов
с
каждого
датчика
,
преобразование
их
в
цифровую
форму
и
передачу
на
сервер
подстанции
с
помо
-
щью
кабеля
локальной
сети
.
Департамент
технического
об
-
служивания
компании
KANSAI
получает
доступ
к
серверу
подстанции
через
существу
-
ющий
интернет
-
протокол
(IP)
и
загружает
все
необходимые
данные
о
функционировании
объектов
.
Эта
относительно
простая
система
сбора
данных
сокра
-
тила
потребность
в
проведе
-
нии
ручных
инспекционных
проверок
подстанций
и
финан
-
совые
расходы
на
них
,
а
также
устранила
ошибки
,
связанные
с
человеческим
фактором
.
С
момента
внедрения
системы
мониторинга
время
сбора
данных
для
экс
-
плуатационного
обслуживания
трансформаторов
и
КРУЭ
снизилось
на
80%.
Система
имеет
особую
эффективность
для
КРУЭ
из
-
за
наличия
большого
количества
датчиков
(
в
том
числе
,
датчиков
давле
-
ния
газа
),
и
для
крупных
подстанций
с
большим
коли
-
чеством
фидеров
,
на
которых
установлены
элегазо
-
вые
коммутационные
аппараты
.
Кроме
того
,
система
мониторинга
обладает
рядом
преимуществ
,
прояв
-
ляющихся
в
случае
возникновения
аварийных
ситуа
-
ций
на
подстанциях
и
перерывов
электроснабжения
,
в
частности
:
•
позволяет
предотвращать
выезды
ремонтных
бригад
на
подстанции
в
случае
срабатывания
сигналов
ложной
тревоги
;
•
предоставляет
возможность
заранее
подготав
-
ливать
необходимые
ресурсы
для
проведения
технического
обслуживания
подстанций
;
•
позволяет
обеспечивать
персонал
центра
управ
-
ления
информацией
для
принятия
решений
36
Ноябрь
–
декабрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
о
необходимости
и
продолжительности
произ
-
ведения
переключений
вследствие
получения
аварийных
сигналов
от
распределительных
под
-
станций
.
Определение
места
повреждения
КРУЭ
Подстанции
с
первичным
напряжением
154
кВ
и
выше
обычно
осуществляют
питание
большого
ко
-
личества
отходящих
фидеров
,
поэтому
повреждение
КРУЭ
может
стать
причиной
масштабных
наруше
-
ний
электроснабжения
потребителей
.
Для
быстрого
определения
внутренних
повреждений
КРУЭ
суще
-
ствует
специальное
оборудование
.
Важно
отметить
,
что
при
повреждениях
КРУЭ
на
подстанциях
выше
-
указанного
напряжения
рост
тока
и
давления
может
быть
очень
незначительным
из
-
за
заземления
ней
-
трали
через
резистор
.
Именно
поэтому
необходимы
высокочувствительные
и
точные
датчики
давления
,
они
позволяют
определять
даже
малые
утечки
газа
4
6 8 10
12 2 4 6 8 10
12 2 4
6
8 10 12
Уровень поврежденного оборудования
(происходит незначительная утечка газа)
Pn
Pe
Уровень сигнальной тревоги
0,40
0,35
0,30
0,25
Дав
л
ение г
а
за (МПа)
Время (месяцы)
Уровень нормально функционирующего оборудования
Пополнение
газа
Полученные
данные
показывают
наличие
незначительной
утечки
газа
в
элегазовом
распределительном
устройстве
напряжением
84
кВ
.
Данные
по
плотности
газа
и
температуре
элегазового
распределительного
устрой
-
ства
550
кВ
.
3 ноя 8 ноя 13 ноя 18 ноя 23 ноя 28 ноя
0,52
0,51
0,50
0,49
0,48
0,47
0,46
Дав
л
ение г
а
за (МПа)
Дата
Аппроксимирующая линия
Т
е
мпера
ту
ра (
°C)
Плотность газа
Давление газа
Температура в ячейке
25
20
15
10
5
0
-5
намного
быстрее
,
чем
обычные
датчики
.
Высокоточ
-
ный
мониторинг
продолжительно
эксплуатируемых
КРУЭ
считается
одним
из
наиболее
обоснованных
показателей
эффективного
управления
сетевыми
объектами
.
Традиционная
система
определения
повреждений
состоит
из
датчика
давления
и
устройства
обработки
данных
,
получающего
сигналы
о
повреждении
от
ре
-
лейной
защиты
сборных
шин
,
когда
ток
замыкания
на
землю
превышает
установленные
значения
.
Датчики
давления
устанавливаются
напрямую
в
КРУЭ
.
Компания
KANSAI
реализовала
пилотный
проект
с
целью
проверки
работоспособности
оборудования
,
определяющего
повреждения
.
Проект
подтвердил
,
что
после
замыкания
на
землю
все
установленные
датчики
обладали
достаточной
чувствительностью
(100
Па
)
для
обнаружения
неисправностей
.
При
ис
-
пользовании
системы
определения
повреждений
требуемое
время
для
локализации
места
неисправ
-
ности
КРУЭ
было
снижено
от
нескольких
часов
до
менее
,
чем
10
секунд
.
Мониторинг
состояния
КРУЭ
Газовая
изоляция
,
основан
-
ная
на
шестифтористой
сере
SF6 (
элегаз
),
используемой
в
КРУЭ
,
должна
являться
предметом
регулярных
ин
-
спекций
и
технического
об
-
служивания
.
Поскольку
счи
-
тается
,
что
элегаз
влияет
на
глобальное
потепление
,
це
-
лостность
системы
изоляции
имеет
первостепенное
значе
-
ние
.
При
обнаружении
какой
-
либо
неожиданной
утечки
газа
она
должна
быть
ликви
-
дирована
в
наикратчайшие
сроки
.
В
КРУЭ
используют
-
ся
различные
уплотнитель
-
ные
кольца
,
и
очень
часто
утечки
газа
происходят
как
раз
вследствие
их
износа
на
устаревшем
оборудовании
.
Контроль
технического
состояния
может
быть
ис
-
пользован
для
определения
даже
совсем
незначительных
утечек
газа
во
всех
ячейках
КРУЭ
.
Исходя
из
стоимости
оборудования
с
учетом
срока
его
службы
,
может
быть
про
-
ведена
оценка
того
,
что
явля
-
ется
более
выгодным
:
несе
-
ние
затрат
на
эксплуатацию
и
техническое
обслужива
-
ние
оборудования
в
течение
оставшегося
срока
службы
или
просто
его
замена
на
новое
.
Одно
из
направлений
стратегии
управления
акти
-
вами
компании
KANSAI
пред
-
полагает
проведение
мони
-
торинга
наличия
утечки
газа
из
устаревших
газовых
ячеек
ДИАГНОСТИКА
оборудования
37
Ноябрь
–
декабрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
всегда
,
когда
это
возможно
.
По
результатам
уже
при
-
нимается
решение
о
проведении
ремонта
или
замене
оборудования
.
Подтверждение
эффективности
На
одной
из
открытых
подстанции
неподалеку
от
моря
в
длительно
эксплуатируемом
КРУЭ
напря
-
жением
84
кВ
были
установлены
датчики
давления
газа
.
Это
помогло
идентифицировать
незначитель
-
ную
утечку
газа
перед
срабатыванием
коммутаци
-
онного
аппарата
,
реагирующего
на
давление
газа
в
ячейке
.
Пополнение
газа
не
принесло
никакого
ре
-
зультата
.
Причиной
тому
оказалась
тонкая
ржавчина
на
оборудовании
,
вызванная
морским
бризом
и
не
выявленная
в
ходе
периодической
проверки
.
Ржав
-
чина
была
обнаружена
и
устранена
.
Скорость
утечки
газа
составляла
лишь
около
1%
в
год
,
однако
она
все
равно
была
немедленно
зафиксирована
в
удаленном
центре
технического
обслуживания
.
Обычному
за
-
щитному
устройству
,
оценивающему
давление
газа
,
потребовалось
бы
на
срабатывание
10
лет
.
Этот
при
-
мер
доказал
эффективность
высокочувствительного
и
точного
контроля
утечек
газа
.
Аналогичная
ситуация
складывалась
с
длительно
эксплуатируемым
выключателем
550
кВ
,
данные
по
которому
были
собраны
для
определения
времени
проведения
капитального
ремонта
.
По
итогам
одно
-
месячного
сбора
информации
выявилось
снижение
плотности
газа
,
и
в
результате
детального
исследо
-
вания
была
установлена
его
незначительная
утечка
.
ДИАГНОСТИКА
оборудования
Компания
KANSAI
подтвердила
,
что
мониторинг
продолжительно
эксплуатируемого
оборудования
КРУЭ
(
такого
как
распре
-
делительное
устройство
550
кВ
на
картинке
)
является
эффективным
применением
для
датчиков
давления
газа
.
Датчик
давления
газа
Устройство
сбора
данных
Таким
образом
,
компания
KANSAI
убедилась
в
том
,
что
мониторинг
эксплуатационных
характеристик
устаревающих
выключателей
КРУЭ
является
одним
из
показателей
эффективного
управления
этими
объектами
.
Повышение
качества
мониторинга
Для
реализации
стратегии
контроля
технического
со
-
стояния
КРУЭ
необходимо
,
чтобы
датчики
имели
высокую
надежность
и
точность
.
Это
позволит
иден
-
тифицировать
длительные
процессы
утечки
газа
с
ис
-
пользованием
тех
же
критериев
оценки
(
с
помощью
тех
же
датчиков
).
Последний
датчик
давления
газа
,
разработанный
в
Японии
,
обеспечивает
в
100
раз
лучшую
чувстви
-
тельность
к
обнаружению
повреждений
,
чем
обыч
-
ные
датчики
,
удовлетворяющие
требованиям
стан
-
дарта
Международной
электротехнической
комиссии
62271-303 (
утечка
газа
0,5%
в
год
).
Кроме
того
,
срок
службы
и
частота
отказов
новых
датчиков
давления
газа
эквивалентны
прежним
датчикам
,
установлен
-
ным
в
КРУЭ
и
элегазовых
выключателях
.
Изменение
характеристик
новых
датчиков
под
влиянием
температуры
составляет
менее
± 0,01%
на
градус
Цельсия
,
а
их
стабильность
в
10
раз
выше
по
сравнению
с
обычными
датчиками
.
Таким
образом
,
корректные
измерения
возможны
при
любой
тем
-
пературе
окружающей
среды
.
Также
новые
датчики
давления
могут
работать
в
течение
более
40
лет
без
проведения
технического
обслуживания
.
38
Ноябрь
–
декабрь
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
ДИАГНОСТИКА
оборудования
Японская
электроэнер
-
гетика
в
настоящее
время
сталкивается
с
теми
же
проблемами
,
что
и
россий
-
ская
:
низкий
рост
спроса
на
электроэнергию
,
сокраще
-
ние
числа
высококвалифици
-
рованных
специалистов
и
значительное
увели
-
чение
износа
электросетевых
активов
.
Авторы
статьи
видят
выход
из
этой
ситуа
-
ции
во
все
более
широком
внедрении
систем
мо
-
ниторинга
оборудования
подстанций
и
,
в
част
-
ности
,
КРУЭ
.
По
их
мнению
,
использование
со
временных
систем
технического
обслужива
-
ния
и
наличие
удаленных
устройств
монито
-
ринга
обеспечивают
существенное
сокращение
времени
простоя
и
повышение
экономической
эффективности
функционирования
оборудова
-
ния
КРУЭ
.
Подобный
подход
к
решению
имеющихся
проб
-
лем
существует
в
настоящее
время
и
в
российской
энергетике
.
Стратегия
развития
электросете
-
вого
комплекса
Российской
Федерации
,
Положение
ПАО
«
Россети
» «
О
единой
технической
политике
в
электросетевом
комплексе
»,
Концепция
раз
-
вития
системы
технического
диагностирования
электросетевого
оборудования
Группы
компаний
«
Россети
»
ориентированы
на
преимущественное
проведение
контроля
состояния
электрооборудо
-
вания
в
рамках
первого
диагностического
уровня
,
то
есть
с
использованием
систем
мониторинга
и
методов
экспресс
-
диагностирования
при
про
-
ведении
измерений
под
рабочим
напряжением
,
без
вывода
электрооборудования
из
работы
.
Учитывая
вышеизложенное
,
данная
статья
является
актуальной
и
представляет
несомнен
-
ный
интерес
для
российского
энергетического
сообщества
.
По
мнению
авторов
,
реализация
описанных
в
статье
подходов
в
совокупности
с
внедрением
системы
мониторинга
KANSAI
по
-
зволила
обеспечить
снижение
стоимости
после
-
дующей
эксплуатации
КРУЭ
.
Представляется
очевидным
,
что
будущее
за
экономически
более
эффективным
техническим
диагностированием
электросетевого
оборудования
в
режиме
мони
-
торинга
под
рабочим
напряжением
.
КОММЕНТАРИЙ
Владимир ПЕЛЫМСКИЙ,
заместитель главного инженера ПАО «Россети»
Больше
информации
на
:
Kansai Electric Power Co. | www.kepco.co.jp
Снижение
затрат
и
результаты
Последний
из
разработанных
датчиков
давления
газа
имеет
две
функции
:
фиксация
незначительных
утечек
газа
и
определение
места
повреждения
.
Структура
си
-
стемы
мониторинга
максимально
упрощена
,
при
этом
стоимость
каждой
функции
датчиков
снижена
на
50%.
Для
конструирования
устройства
сбора
данных
и
на
-
лаживания
сервера
подстанции
используются
только
типовые
детали
и
решения
,
чтобы
уменьшить
их
ис
-
ходную
стоимость
,
затраты
на
эксплуатацию
и
техни
-
ческое
обслуживание
.
При
установке
системы
мониторинга
на
подстан
-
ции
важно
обучить
обслуживающий
персонал
рабо
-
тать
с
ней
.
Система
мониторинга
,
устанавливаемая
KANSAI,
была
полностью
разработана
энергетиче
-
ской
компанией
за
исключением
газового
датчика
,
так
что
обучение
зависело
не
только
от
производите
-
ля
оборудования
.
По
этой
причине
эксперты
KANSAI
провели
подготовку
обслуживающего
персонала
са
-
мостоятельно
.
Система
сбора
данных
для
технического
обслу
-
живания
уменьшила
количество
инспекций
на
под
-
станции
.
Также
система
позволила
снизить
первона
-
чальную
стоимость
проекта
за
счет
использования
существующей
IP-
сети
.
Датчик
давления
газа
сокра
-
тил
время
,
требуемое
для
локализации
мест
повреж
-
дений
,
менее
чем
до
10
секунд
.
Кроме
того
,
датчик
давления
с
высокой
чувстви
-
тельностью
(0,5%
в
год
или
ниже
)
может
обнару
-
живать
незначительные
утечки
газа
на
длительно
эксплуатируемых
КРУЭ
и
использоваться
для
разра
-
ботки
плана
капитального
ремонта
оборудования
на
основе
его
состояния
с
учетом
срока
службы
.
Датчик
давления
имеет
аналогичный
срок
службы
и
частоту
отказов
как
и
КРУЭ
,
а
стоимость
эксплуатационного
обслуживания
системы
мониторинга
снижается
из
-
за
одновременного
проведения
контроля
утечек
газа
и
определения
мест
повреждений
.
Ёшинао
Мацушита
был
менеджером
группы
под
-
станций
в
центре
электроэнергетических
систем
Kansai Electric Power Co.
Имеет
степень
магистра
в
области
электроэнергетики
Киотского
университе
-
та
и
является
членом
Института
электроэнергетиков
Японии
.
В
течение
последних
шести
лет
входит
в
со
-
став
Исследовательского
Комитета
B3 CIGRE «
Под
-
станции
».
Шинья
Ивасаки
заместитель
менеджера
группы
подстанций
в
центре
электроэнергетических
систем
Kansai Electric Power
Co.
Имеет
степень
магистра
в
области
электроэнер
-
гетики
Университета
Осаки
и
является
членом
Инсти
-
тута
электроэнергетиков
Японии
.
Рёта
Томокане
инженер
гидроэнергетических
объектов
и
группы
подстанций
в
главном
офисе
Kansai Electric Power
Co.
Имеет
степень
магистра
в
области
электротех
-
ники
и
электроники
Университета
префектуры
Оса
-
ки
и
является
членом
Института
электроэнергетиков
Японии
.
Оригинал статьи: KANSAI производит мониторинг подстанций электрической сети
Практическое использование систем мониторинга и диагностики приводит к более эффективному эксплуатационному обслуживанию, стабильному электроснабжению и оптимизации ремонтов.
Комментарий к статье:
Владимир Пелымский, заместитель главного инженера ПАО «Россети».