Мониторинг метеорологических условий на энергообъектах распределительных сетей




Page 1


background image







Page 2


background image

16

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 3 (22), 

сентябрь

 2021

Мониторинг

 

метеорологических

 

условий

 

на

 

энергообъектах

 

распределительных

 

сетей

Анатолий

 

НОСЕНКО

ведущий

 

инженер

программист

 

отдела

 

эксплуатации

 

и

 

раз

вития

 

АСТУ

 

управления

 

корпоративных

 

и

 

тех

нологических

 

АСУ

 

филиала

 

ПАО

 «

Россети

 

Волга

» — «

Самарские

 

распределительные

 

сети

»

Максим

 

ПАНКРАТОВ

ведущий

 

инженер

программист

 

отдела

 

эксплуатации

 

и

 

раз

вития

 

АСТУ

 

управления

 

корпоративных

 

и

 

тех

нологических

 

АСУ

 

филиала

 

ПАО

 «

Россети

 

Волга

» — «

Самарские

 

распределительные

 

сети

»

В

 

статье

 

описываются

 

системы

 

сбора

 

и

 

отображения

 

метео

рологических

 

данных

применяемые

 

в

 

филиале

 

ПАО

 «

Рос

сети

 

Волга

» — «

Самарские

 

распределительные

 

сети

».

П

ри

 

транспортировке

 

электроэнергии

 

в

 

распределительных

 

электрических

 

сетях

 

требуется

 

учитывать

 

метеорологические

 

условия

Эти

 

условия

 

влияют

 

на

 

потери

 

электроэнергии

их

 

используют

 

в

 

прогнозах

 

предельной

 

загрузки

 

линий

темпе

ратура

 

и

 

облачность

 

влияют

 

на

 

изменение

 

потребления

 

электрической

 

энергии

а

 

гололед

 

на

 

проводах

 

и

 

грозозащитных

 

тросах

 

ВЛ

 

может

 

привести

 

к

 

обрывам

 

проводов

 

и

 

грозотроса

повреждениям

 

опор

 

ВЛ

что

 

может

 

снизить

 

надежность

 

энергоснабжения

 

по

требителей

Метеоусловия

 

также

 

определяют

 

режим

 

работы

 

персонала

 

на

 

объектах

при

 

температуре

 

окружающей

 

среды

 

более

 30°

С

 

изменяется

 

режим

 

труда

 

и

 

отдыха

 

персона

ла

при

 

прогнозе

 

о

 

дожде

штормовом

 

ветре

 

и

 

грозах

 

необходимо

 

оповещать

 

ремонтные

 

бригады

 

на

 

выезде

чтобы

 

они

 

прекращали

 

работы

 

до

 

тех

 

пор

пока

 

производство

 

работ

 

снова

 

не

 

станет

 

безопасным

.

В

 

интернете

 

имеется

 

много

 

сайтов

 

с

 

метеоданными

имеются

 

также

 

различные

 

ме

теоинформеры

Но

 

для

 

распределительных

 

сетей

 

требуется

 

точная

 

локализация

 

метео

данных

Особенно

 

это

 

относится

 

к

 

данным

 

о

 

грозах

направлении

 

ветра

гололедообра

зовании

Поэтому

 

в

 

филиале

 

ПАО

  «

Россети

 

Волга

» — «

Самарские

 

распределительные

 

сети

» (

далее

 — 

Филиал

используются

 

свои

 

корпоративные

 

источники

 

метеорологических

 

данных

расположенные

 

на

 

подстанциях

ВЛ

 

и

 

диспетчерских

 

пунктах

СИСТЕМЫ

 

СБОРА

 

МЕТЕОДАННЫХ

При

 

сборе

 

метеоданных

 

используются

 

различные

 

их

 

источники

расположенные

 

на

 

под

станциях

в

 

диспетчерских

 

пунктах

на

 

ВЛ

Данные

 

со

 

всех

 

источников

поступающие

 

в

 

Центр

 

управления

 

сетями

 (

ЦУС

по

 

различным

 

каналам

консолидируются

 

в

 

централь

ной

 

приемо

передающей

 

станции

  (

ЦППС

ЦУС

откуда

 

они

 

ретранслируются

 

в

 

системы

 

отображения

 

данных

.

Передача

 

температуры

 

с

 

подстанций

.

 

С

 

телемеханизированных

 

подстанций

 

110 

кВ

 

и

 35 

кВ

 

вместе

 

с

 

данными

 

телеметрии

 

в

 

ЦППС

 

ЦУС

 

передаются

 

также

 

значения

 

температуры

 

внутри

 

и

 

вне

 

помещений

 

подстанций

Как

 

и

 

другие

 

данные

 

телеметрии

зна

чения

 

температуры

 

передаются

 

по

 

протоколу

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 60870-5-104 [1], 

режим

 

пере

дачи

 — 

спорадический

 

и

 

по

 

опросу

 [2]. 

Для

 

измерений

 

используются

 

измерители

 

тем

пературы

 

ТРМ

-200 

с

 

датчиками

 DS18S20. 

Замеры

 

температуры

 

термопарами

 

датчиков

 

производятся

 

с

 

точностью

 0,5 

градуса

.

Передача

 

данных

 

с

 

метеостанций

 

диспетчерских

 

пунктов

.

 

Наиболее

 

полную

 

картину

 

метеоусловий

 

можно

 

представить

 

по

 

данным

 

специализированных

 

метеостанций

расположенных

 

в

 

диспетчерских

 

пунктах

 

управления

Диагностика

 

и

 

мониторинг







Page 3


background image

17

Михаил

 

ШИШКОВ

начальник

 

управления

 

корпоративных

 

и

 

технологических

 

АСУ

 

филиала

 

ПАО

 «

Россети

 

Волга

» — «

Самарские

 

распределительные

 

сети

»

В

 

филиале

 

используются

 

широ

ко

 

распространенные

 

полупрофес

сиональные

 

метеостанции

 Davis 

Vantage Pro2 [3] 

с

 

интерфейсным

 

модулем

 WatherLinkIP [4]. 

Эта

 

ме

теостанция

 

состоит

 

из

 

консоли

где

 

располагаются

 

датчики

 

температу

ры

 

внутри

 

помещения

 

и

 

атмосфер

ного

 

давления

и

 

внешнего

 

блока

где

 

располагаются

 

остальные

 

дат

чики

Внешний

 

вид

 

консоли

 

метео

станции

 Davis Vantage Pro2 

приве

ден

 

на

 

рисунке

 1.

Состав

 

внешних

 

датчиков

 

опре

деляется

 

условиями

 

применения

 

метеостанции

В

 

варианте

 

примене

ния

 

в

 

распределительных

 

электри

ческих

 

сетях

 

используются

 

датчики

 

наружной

 

температуры

относительной

 

влажности

направления

 

и

 

скорости

 

ветра

интенсивности

 

дождя

На

 

основе

 

сделанных

 

измерений

 

данных

 

метеостанция

 

определяет

 

среднюю

 

скорость

 

ветра

 

за

 10 

минут

изменение

 

дав

ления

 

за

 

три

 

часа

а

 

также

 

рассчитывает

 

прогноз

 

погоды

 

на

 12 

часов

При

 

конфигуриро

вании

 

метеостанции

 

указываются

 

географические

 

координаты

 

места

 

установки

 

и

 

его

 

вы

сота

 

над

 

уровнем

 

моря

производится

 

ориентация

 

блока

 

внешних

 

датчиков

 

по

 

сторонам

 

света

устанавливается

 

местное

 

время

.

В

 

базовом

 

варианте

 

применения

 

метеостанции

 

предусматривается

 

отображение

 

дан

ных

 

на

 

консоли

 

метеостанции

в

 

АРМе

 

со

 

специализированным

 

программным

 

обеспече

нием

а

 

также

 

на

 

специализированном

 

сайте

где

 

могут

 

отображаться

 

текущие

 

и

 

архивные

 

данные

 

одной

 

или

 

нескольких

 

метеостанций

объединенных

 

в

 

группу

В

 

филиале

 

был

 

реализован

 

вариант

 

отображения

 

данных

 

на

 

консоли

 

метеостанции

 

и

 

передачи

 

данных

 

в

 

ЦППС

Для

 

этого

 

используется

 

сервер

 

сбора

 

метеоданных

 

со

 

специально

 

разработан

ным

 

программным

 

обеспечением

 — 

приложением

 Meteo_data2iec104 [5]. 

Схема

 

передачи

 

данных

 

от

 

метеостанции

 

приведена

 

на

 

рисунке

 2.

Данные

передаваемые

 

от

 

метеостанции

 

в

 

проприетарном

 

протоколе

 Davis VP2 [6] 

через

 

интерфейсный

 

модуль

 WatherLinkIP, 

по

 VPN-

шлюзу

 

и

 

корпоративной

 

сети

 

передачи

 

данных

поступают

 

на

 

сервер

 

сбора

 

метеоданных

На

 

этом

 

сервере

 

производится

 

конвер

Рис

. 1. 

Метеостанция

 Davis Vantage Pro2

Рис

. 2. 

Схема

 

передачи

 

данных

 

от

 

метеостанции

 Davis Vantage Pro2







Page 4


background image

18

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 3 (22), 

сентябрь

 2021

тация

 

протокола

 Davis VP2 

в

 

протокол

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 60870-

5-104 [1], 

в

 

котором

 

данные

 

ретранслируются

 

в

 

ЦППС

 

спо

радически

 

и

 

по

 

опросу

 [2]. 

Приложение

 Meteo_data2iec104 

обеспечивает

 

независимый

 

одновременный

 

прием

 

данных

 

от

 

метеостанций

 

всех

 

диспетчерских

 

пунктов

Количество

 

передающих

 

данные

 

метеостанций

 

логически

 

не

 

ограниче

но

В

 

настоящее

 

время

 

прием

 

данных

 

ведется

 

с

 

пяти

 

метео

станций

при

 

реконструкции

 

диспетчерских

 

пунктов

 

их

 

коли

чество

 

планируется

 

увеличить

.

От

 

сервера

 

сбора

 

метеоданных

 

в

 

ЦППС

 

ретранслируют

ся

 

следующие

 

данные

:

 

температура

 

наружного

 

воздуха

 

в

 

градусах

 

Цельсия

 

с

 

шагом

 0,1 

градус

;

 

относительная

 

влажность

 

снаружи

 

в

 

процентах

 

с

 

шагом

 

1%;

 

атмосферное

 

давление

 

в

 

мм

 

рт

ст

с

 

шагом

 0,1 

мм

 

рт

ст

.;

 

скорость

 

ветра

 

в

 

м

/

с

 

с

 

шагом

 0,1 

м

/

с

;

 

средняя

 

скорость

 

ветра

 

за

 10 

мин

в

 

м

/

с

 

с

 

шагом

 0,1 

м

/

с

;

 

интенсивность

 

дождя

 

в

 

мм

/

час

 

с

 

шагом

 1 

мм

/

час

;

 

дождь

 

за

 

сутки

 

в

 

мм

 

с

 

шагом

 1 

мм

;

 

изменение

 

давления

 

за

 3 

часа

передается

 

одно

 

из

 

зна

чений

 («

не

 

изменяется

», «

медленно

 

падает

», «

быстро

 

падает

», «

медленно

 

нарастает

», «

быстро

 

нарастает

»);

 

направление

 

ветра

 

как

 

азимут

 

направления

 

в

 

градусах

 

и

 

соответствующее

 

этому

 

азимуту

 

одно

 

из

 

значений

 

С

», «

С

В

», «

В

», «

Ю

В

», «

Ю

», «

Ю

З

», «

З

», «

С

З

»);

 

прогноз

 

погоды

 

на

 12 

часов

передаваемый

 

метео

станцией

метеостанция

 

передает

 

одно

 

из

 

значений

 

преимущественно

 

ясно

», «

переменная

 

облачность

», 

«

преимущественно

 

облачно

», «

пасмурно

», «

облачно

 

с

 

прояснениями

снег

», «

облачно

осадки

», «

переменная

 

облачность

осадки

»).

Данные

 

от

 

метеостанции

 

передаются

 

на

 

сервер

 

сбора

 

данных

 

каждые

 5 

минут

Для

 

проверки

 

работоспособности

 

метеостанции

 

с

 

интер

фейсным

 

блоком

 

при

 

передаче

 

данных

 

по

 

протоколу

 Davis 

VP2 

разработано

 

специальное

 

программное

 

обеспечение

 — 

приложение

 DavisTestTcp [7]. 

При

 

помощи

 

этого

 

приложения

 

можно

 

проверить

 

их

 

работоспособность

 

в

 

месте

 

установки

 

метеостанции

.

Для

 

получения

 

метеоданных

 

можно

 

использовать

 

и

 

другие

 

метеостанции

  (

например

преобразователь

 

мете

оданных

 WXT520 

производителя

 Vaisala, 

Комплекс

 

мете

орологический

 

малый

 

МК

-26 

ООО

  «

НТЦ

 

Гидромет

» 

и

 

др

.). 

Метеостанция

 Davis Vantage Pro2 

выбрана

 

потому

что

 

она

 

достаточно

 

распространена

 

и

 

имеет

 

приемлемую

 

цену

су

щественно

 

меньшую

чем

 

цены

 

других

 

метеостанций

 

с

 

ана

логичными

 

характеристиками

В

 

работе

 

эти

 

метеостанции

 

достаточно

 

надежны

В

 

то

 

же

 

время

 

можно

 

отметить

 

следующие

 

недостатки

 

метеостанции

 Davis Vantage Pro2. 

Данные

 

по

 

осадкам

 

выдаются

 

только

 

при

 

положитель

ных

 

температурах

 

окружающей

 

среды

В

 

составе

 

датчиков

 

метеостанции

 Davis Vantage Pro2 

отсутствуют

 

датчики

 

грозовой

 

активности

имеющиеся

 

в

 

ме

тео

 

станциях

 

других

 

типов

Прогноз

 

погоды

который

 

рассчитывает

 

метеостанция

формируется

 

из

 

данных

 

только

 

этой

 

метеостанции

 

и

 

не

 

учи

тывает

 

данные

 

от

 

других

 

источников

Пользовательский

 

интерфейс

 

консоли

 

метеостанции

 — 

англоязычный

Этот

 

недостаток

 

компенсируется

 

тем

что

 

данные

 

метеостанции

 

отображаются

 

не

 

только

 

на

 

ее

 

кон

соли

но

 

и

 

в

 

программно

техническом

 

комплексе

 (

ПТК

ЦУС

 

и

 

оперативном

 

информационном

 

комплексе

 (

ОИК

ПО

поль

зовательские

 

интерфейсы

 

которых

 

русифицированы

.

Сбор

 

данных

 

производится

 

только

 

на

 

один

 

сервер

 

сбора

 

метеоданных

горячее

 

резервирование

 

этого

 

сервера

 

от

сутствует

Это

 

объясняется

 

тем

что

 

метеостанция

 

работает

 

только

 

с

 

одним

 

клиентом

которым

 

является

 

сервер

 

сбора

 

метеоданных

При

 

подключении

 

еще

 

одного

 

клиента

  (

ре

зервного

 

сервера

 

сбора

 

метеоданных

сессия

 

связи

 

с

 

пер

вым

 

клиентом

 

прерывается

 

и

 

передаваемые

 

данные

 

будут

 

потеряны

Поэтому

 

для

 

передачи

 

данных

 

на

 

оба

 

сервера

 

сбора

 

без

 

сбоев

 

эти

 

серверы

 

не

 

должны

 

связываться

 

с

 

ме

теостанцией

 

одновременно

каждый

 

из

 

серверов

 

не

 

должен

 

перебивать

 

сессию

 

связи

 

с

 

метеостанцией

 

другого

 

сервера

Таким

 

образом

работа

 

основного

 

и

 

резервного

 

серверов

 

сбора

 

должна

 

быть

 

синхронизирована

Передача

 

метеоданных

 

от

 

систем

 

мониторинга

 

гололедообразования

 

на

 

ВЛ

.

 

Другим

 

источником

 

метео

данных

 

являются

 

системы

 

мониторинга

 

гололедообразова

ния

 

на

 

ВЛ

В

 

филиале

 

применяются

 

три

 

таких

 

системы

 

система

 

мониторинга

 

интенсивности

 

гололедообразо

вания

 

для

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

  «

СК

-21» 

(

производитель

 — 

ООО

 «

МИГ

», 

г

Москва

) [8];

 

система

 

телеметрии

 

гололедно

ветровых

 

нагрузок

 

«

СТГН

» (

производитель

 

ООО

 «

НТЦ

 

Инструмент

микро

», 

г

Энгельс

); 

 

автономная

 

система

 

телеметрии

 

гололедно