МИРОВОЙ
ОПЫТ
130
СИГРЭ
СИГРЭ
КРАТКОЕ
ИЗЛОЖЕНИЕ
Для
повышения
качества
обслу
-
живания
и
выявления
неисправно
-
стей
оборудования
подстанций
—
вы
-
ключателей
,
трансформаторов
тока
,
трансформаторов
напряжения
,
огра
-
ничителей
перенапряжений
(
ОПН
)
и
силовых
трансформаторов
—
ита
-
льянский
оператор
распределитель
-
ной
системы
электропередачи
(Terna
S.p.A.)
разработал
новую
концепцию
системы
непрерывной
(on-line)
диа
-
гностики
.
Данная
система
,
называе
-
мая
EDS (
экспертная
система
диа
-
гностики
),
основана
на
применении
простых
датчиков
,
контролирующих
основные
параметры
оборудования
подстанции
.
Для
автоматического
планирования
действий
по
обслужи
-
ванию
система
передаёт
тренды
из
-
Обзор докладов
44-й сессии СИГРЭ
В августе 2012 года в Париже Исследовательский ко-
митет В3 «Подстанции» Международного комитета по
большим электроэнергетическим системам (СИГРЭ)
представил 27 докладов, шесть из которых были посвя-
щены мониторингу и диагностике оборудования под-
станций — одной из наиболее актуальных проблем.
Для читателей журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Переда-
ча и распределение», начи-
ная с этого номера, создана
специальная рубрика, в ко-
торой будет публиковать-
ся обзор докладов Иссле-
довательского комитета B3
«Подстанции».
Ведущий
рубрики
:
Леонид
Дарьян
,
регулярный
член
ИК
В
3 «
Подстанции
»,
д
.
т
.
н
.,
профессор
НИУ
МЭИ
,
начальник
Департамента
технического
развития
и
регулирования
ОАО
«
Холдинг
МРСК
»
СИСТЕМЫ
ТЕКУЩЕГО
КОНТРОЛЯ
В
КОМБИНАЦИИ
С
СИСТЕМОЙ
ПОДДЕРЖКИ
ПРИНЯТИЯ
РЕШЕНИЙ
ДЛЯ
ОБСЛУЖИВАНИЯ
ПОДСТАНЦИЙ
ВЫСОКОГО
И
СВЕРХВЫСОКОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
КОМПАНИИ
TERNA
Ugo Battocletti, Daris Falorni,
Vincenzo Iuliani, Massimo Rebolini, Terna S.p.A., Италия
131
№ 6 (15), ноябрь-декабрь, 2012
менения
сигналов
в
центральный
компьютер
.
Кроме
того
,
любой
по
-
следующий
контроль
оборудования
с
применением
специализирован
-
ных
методик
может
быть
также
за
-
программирован
в
зависимости
от
полученной
информации
.
Выбранные
параметры
монито
-
ринга
для
каждого
вида
оборудова
-
ния
следующие
.
Выключатели
:
•
время
срабатывания
(
через
вспомогательные
устройства
,
уже
установленные
в
выключате
-
лях
Terna);
•
количество
срабатываний
(
через
вспомогательные
контактные
устройства
,
уже
установленные
в
выключателях
Terna);
•
суммарный
ток
отключения
(
че
-
рез
трансформаторы
тока
в
обо
-
рудовании
Terna);
•
изменение
плотности
элегаза
во
времени
(
при
наличии
утечки
газа
устройство
заранее
просиг
-
налит
об
аварийной
ситуации
).
Трансформаторы
тока
(
элегазовые
):
•
изменение
плотности
элегаза
во
времени
(
как
указывалось
для
выключателя
).
Трансформаторы
напряжения
:
•
вторичное
напряжение
для
определения
неисправности
трансформаторов
напряжения
в
оперативном
режиме
(
путём
сравнения
вторичного
напряже
-
ния
с
помощью
специального
ал
-
горитма
).
Ограничители
перенапряжения
:
•
максимальное
значение
тока
утечки
;
•
среднеквадратичное
значение
со
-
ставляющей
третьей
гармоники
;
•
количество
срабатываний
.
Силовые
трансформаторы
:
•
температура
(
на
входе
и
выходе
системы
охлаждения
трансфор
-
маторов
);
•
ток
нагрузки
(
через
трансфор
-
маторы
тока
,
установленные
на
подстанции
Terna);
•
газы
,
растворённые
в
масле
.
Основным
критерием
при
кон
-
струировании
системы
мониторин
-
га
является
обеспечение
надёжно
-
сти
комплексной
системы
,
включая
контрольно
-
измерительные
устрой
-
ства
.
Как
следствие
,
применяются
технологии
производства
,
удовлет
-
воряющие
принципам
предельной
надёжности
используемых
компо
-
нентов
без
вмешательства
в
систе
-
му
управления
.
Каждое
контроли
-
руемое
оборудование
обеспечено
своей
системой
мониторинга
.
Каждый
дистанционный
блок
контроля
позволяет
получать
самую
важную
информацию
о
соответству
-
ющем
оборудовании
.
Отдельные
блоки
контроля
соединены
между
собой
и
центральным
блоком
через
оптоволоконную
систему
связи
.
По
-
лучив
информацию
с
отдалённых
блоков
и
обработав
их
,
центральное
устройство
направляет
результаты
измерений
и
аварийные
сигналы
в
систему
SCADA (
диспетчерское
управление
и
сбор
данных
).
Инфор
-
мация
передаётся
в
PSE/MBI c
при
-
менением
МЭК
60870-5-101
или
104
протокола
.
Те
же
линии
связи
могут
быть
использованы
для
того
,
чтобы
посы
-
лать
дистанционные
команды
и
/
или
конфигурации
и
получать
данные
о
текущем
состоянии
различного
кон
-
тролируемого
оборудования
.
Для
каждого
контролируемого
оборудования
предусмотрены
своё
микропрограммное
обеспечение
и
установочные
параметры
.
Можно
также
дистанционно
модернизиро
-
вать
микропрограммное
обеспече
-
ние
и
установочные
параметры
без
вмешательства
в
процесс
эксплуа
-
тации
.
Данная
система
on-line
диагно
-
стики
является
достаточно
гибкой
,
т
.
к
.
блоки
контроля
не
зависят
от
производителя
оборудования
,
и
ин
-
формация
может
передаваться
в
центральный
сервер
по
любым
про
-
токолам
.
В
заключение
отметим
,
что
но
-
вая
система
диагностики
на
основе
автоматического
контроля
состоя
-
ния
оборудования
позволяет
про
-
водить
мониторинг
состояния
обо
-
рудования
подстанции
с
меньшей
нагрузкой
на
сеть
при
проведении
технического
обслуживания
и
по
-
следующим
уменьшением
времени
простоя
и
затрат
и
увеличением
сро
-
ка
службы
устройства
.
СИСТЕМЫ
ПОДДЕРЖКИ
ПРОЦЕССОВ
ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБСЛУЖИВАНИЯ
И
ЭКСПЛУАТАЦИИ
—
ПЕРВЫЕ
ОПЫТЫ
ON-LINE
МОНИТОРИНГА
С
ЦЕЛЬЮ
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
В
течение
2003
года
компания
Terna
систематически
представ
-
ляла
централизованные
системы
поддержки
процессов
технического
обслуживания
и
эксплуатации
под
названием
«
Мониторинг
и
интел
-
лектуальные
ресурсы
предприятия
»
(MBI) [1, 3].
Такая
система
обрабатывает
па
-
раметры
принятия
решений
и
сиг
-
налы
,
информирующие
о
состоянии
отдельных
компонентов
(
индикато
-
ры
ухудшения
параметров
).
С
помощью
соответствующих
технических
моделей
,
решений
и
ло
-
гических
выводов
,
на
основе
мно
-
голетнего
опыта
компании
Terna
система
показывает
обслуживаю
-
щему
персоналу
на
необходимость
предпринимать
соответствующие
действия
в
нужное
время
.
Это
по
-
зволяет
им
перейти
от
планово
-
периодической
системы
обслужива
-
ния
к
обслуживанию
«
по
состоянию
»
на
основе
автоматического
контро
-
ля
состояния
оборудования
и
таким
образом
стандартизировать
поведе
-
ние
обслуживающего
персонала
.
В
2003
году
компания
Terna
так
-
же
начала
внедрения
системы
on-
line
мониторинга
с
целью
диагности
-
ки
высоковольтного
оборудования
,
установленного
на
подстанции
,
что
-
бы
выявить
с
помощью
датчиков
,
установленных
на
этом
оборудова
-
нии
,
важные
изменения
параме
-
тров
с
их
последующей
обработкой
на
местах
и
выдачей
аварийного
сигнала
(
суммарная
информация
)
для
передачи
в
систему
MBI.
Для
некоторых
автотрансформа
-
торов
были
определены
следующие
параметры
:
диэлектрические
поте
-
ри
(tg
)
в
высоковольтных
вводах
,
содержание
газов
в
масле
,
содер
-
жание
воды
масле
,
температура
масла
,
число
операций
на
переклю
-
чателе
под
нагрузкой
(
РПН
) [2].
Следующие
параметры
были
определены
для
некоторых
новых
выключателей
,
оборудованных
ком
-
плексной
системой
мониторинга
:
время
эксплуатации
,
плотность
сре
-
ды
в
дугогасительных
камерах
и
давление
жидкости
в
приводе
,
ток
отключения
,
напряжение
на
шинах
собственных
нужд
,
бесперебойность
снабжения
катушек
и
другие
пара
-
метры
второстепенного
значения
.
Максимальное
значение
полно
-
го
тока
утечки
,
эффективная
вели
-
чина
его
третьего
гармонического
компонента
были
обнаружены
со
-
ответствующими
датчиками
на
не
-
которых
ОПН
.
МИРОВОЙ
ОПЫТ
132
Пробный
мониторинг
был
также
проведён
на
заводе
-
изготовителе
высоковольтных
разъединителей
для
оценки
качества
работы
при
-
водов
путём
измерения
в
нём
тока
,
а
также
операции
включения
и
вы
-
ключения
и
усилия
.
Системы
мониторинга
были
установлены
на
подстанциях
с
обо
-
рудованием
,
имеющим
элегазовую
изоляцию
,
для
измерения
плотности
злегаза
,
тока
отключения
,
плотности
среды
в
дугогасительных
камерах
,
давления
жидкости
в
приводе
вы
-
ключателя
и
его
времени
эксплуа
-
тации
,
напряжения
на
шинах
соб
-
ственных
нужд
.
В
2006
году
компания
Terna
пред
-
ставила
новую
систему
мониторинга
электрической
сети
(
под
названием
MRE),
которая
даёт
информацию
о
неполадках
и
происшествиях
в
сети
на
отдалённых
устройствах
.
Через
эту
систему
также
возможно
передавать
данные
мониторинга
о
высоковольт
-
ном
оборудовании
в
MBI
и
(PSE).
РАЗВИТИЕ
СИСТЕМЫ
ON-LINE
МОНИТОРИНГА
Основываясь
на
вышеуказанном
опыте
,
компания
Terna
в
2007
го
-
ду
сделала
заключение
о
том
,
что
для
того
,
чтобы
иметь
надёжную
си
-
стему
мониторинга
для
всех
видов
оборудования
(
независимо
от
про
-
изводителя
и
модели
),
необходимо
сконструировать
и
внедрить
специ
-
альную
систему
,
основанную
на
сле
-
дующих
принципах
:
•
пригодность
для
оборудования
,
уже
находящегося
в
эксплуата
-
ции
;
•
надёжность
;
•
дистанционность
;
•
существенность
параметров
для
мониторинга
в
ценовом
аспек
-
те
и
лёгкость
интерпретации
со
-
бранных
данных
;
•
интегрирование
в
управление
производственно
-
коммерческой
деятельностью
компании
Terna
(PSE —
платформа
поддержки
оперативного
и
технического
об
-
служивания
,
и
MBI);
•
возможность
предоставить
сле
-
дующие
услуги
:
▪
выявление
быстроразвиваю
-
щихся
технологических
нару
-
шений
на
ранней
стадии
;
▪
оптимизация
действий
по
техническому
обслуживанию
в
состоянии
«
включено
»;
▪
дополнительная
информация
о
причинах
неисправности
;
▪
улучшение
знаний
о
призна
-
ках
и
поведении
при
помощи
сбора
данных
с
большого
числа
высоковольтного
обо
-
рудования
и
трансформато
-
ров
,
выпускаемых
различны
-
ми
производителями
.
На
основе
вышеизложенного
было
определено
следующее
:
•
перечень
высоковольтного
обо
-
рудования
,
которое
должно
на
-
ходиться
под
непрерывным
кон
-
тролем
;
•
контролируемые
параметры
вы
-
соковольтного
оборудования
;
•
критерии
диагностики
,
которые
применяются
;
•
уровень
выдачи
предупреди
-
тельных
сигналов
.
Ниже
приведены
параметры
,
которые
необходимо
проверить
для
всех
видов
высоковольтного
обору
-
дования
.
ОБОРУДОВАНИЕ
ОРУ
Выключатели
:
•
время
эксплуатации
;
•
ток
отключения
;
•
изменение
плотности
злегаза
;
•
число
отключений
.
Трансформаторы
тока
с
элегазо
-
вой
изоляцией
(CTs)
—
плотность
элегаза
,
изменяющаяся
во
вре
-
мени
.
Трансформатор
напряжения
(VTs)
—
напряжение
вторичной
об
-
мотки
.
Ограничители
перенапряжения
(
ОПН
):
•
максимальное
значение
тока
утечки
;
•
среднеквадратичное
значение
третьей
гармонической
состав
-
ляющей
тока
утечки
;
•
количество
срабатываний
.
Силовые
трансформаторы
/
ре
-
акторы
/ PST (
фазоповоротный
трансформатор
):
•
газы
,
растворённые
в
масле
;
•
температура
масла
;
•
ток
нагрузки
.
Другим
параметром
,
который
должен
быть
тщательно
проверен
в
дальнейшем
,
являются
частичные
разряды
,
возникающие
при
экс
-
плуатации
и
позволяющие
выявлять
повреждения
на
ранней
стадии
.
Такое
измерение
может
быть
применено
для
on-line
контроля
тех
устройств
,
которые
важны
для
рас
-
пределительной
сети
. [5]
Как
указывалось
выше
,
пред
-
полагалось
,
что
при
создании
системы
установка
контрольно
-
измерительных
приборов
не
долж
-
на
снизить
общую
надёжность
си
-
стемы
.
Для
этого
в
оборудовании
,
контрольных
устройствах
и
системе
управления
должны
быть
примене
-
ны
компоненты
высокой
надёжно
-
сти
.
Система
строится
по
следующей
схеме
:
каждый
вид
контролируемо
-
го
высоковольтного
оборудования
нового
или
старого
производства
оснащён
блоком
контроля
и
эти
блоки
в
случае
AIS (
открытые
рас
-
пределительные
устройства
)
соеди
-
нены
через
оптоволокно
с
концен
-
тратором
сети
,
установленным
в
шкафу
,
в
котором
также
размеще
-
на
система
защиты
и
контроля
.
В
случае
с
GIS (
КРУЭ
)
каждая
ячейка
оборудована
собственным
блоком
контроля
,
который
связан
с
кон
-
центратором
сети
подстанции
.
Из
концентратора
отчёты
передаются
в
периферийную
систему
MRE,
при
наличии
таковых
.
Затем
некоторые
предупредительные
сигналы
и
пока
-
затели
ухудшения
состояния
обору
-
дования
передаются
на
платформы
PSE
и
MBI.
Ниже
представлены
некоторые
действующие
системы
on-line
мони
-
торинга
,
выполненные
согласно
вы
-
шеуказанным
принципам
.
Первая
касается
системы
мо
-
ниторинга
высоковольтного
обо
-
рудования
класса
напряжения
380
кВ
подстанции
Lacchiarella,
Милан
(
система
AIS);
вторая
си
-
стема
контролирует
оборудование
класса
напряжения
245
кВ
на
под
-
станции
Grugliasco,
Турин
(
система
GIS);
третья
относится
к
системе
мо
-
ниторинга
трансформаторов
,
уста
-
новленных
на
подстанциях
Turbigo,
Милан
, Flero,
Брешия
и
Brindisi Sud,
Бриндизи
.
СИСТЕМА
МОНИТОРИНГА
ОРУ
Система
мониторинга
секции
в
380
кВ
на
подстанции
Lacchiarella,
называемая
MCS,
характеризуется
набором
специальных
дополни
-
тельных
устройств
для
каждого
обо
-
рудования
,
которые
должны
быть
проверены
(
рис
. 1).
По
оптоволоконным
линиям
свя
-
зи
результаты
измерений
поступают
в
центральный
блок
управления
,
который
анализирует
их
,
обнаружи
-
133
№ 6 (15), ноябрь-декабрь, 2012
вает
сигналы
тревоги
и
прогнозиру
-
ет
тенденции
на
продолжительный
срок
.
Каждый
центральный
блок
управ
-
ления
подключён
к
контрольно
-
измерительным
приборам
MRE
с
помощью
протокола
связи
IEC
60870-5-101;
однако
доступны
так
-
же
другие
протоколы
,
напри
-
мер
IEC 60870-5-104. [4]
ПЕРИФЕРИЙНОЕ
УСТРОЙСТВО
ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
В
этом
периферийном
устройстве
можно
найти
не
-
сколько
цифровых
входов
.
Они
следят
за
измерением
времени
на
каждой
фазе
на
основе
соотношения
време
-
ни
между
начальными
коман
-
дами
входа
(
первой
и
второй
схемы
)
и
заключительными
и
вспомогательным
контактом
,
который
показывает
состоя
-
ние
выключателя
.
Рис
. 1.
Архитектура
системы
мониторинга
ОРУ
Когда
выключателю
подаётся
команда
на
срабатывание
,
перифе
-
рийное
устройство
определяет
вре
-
мя
операции
,
которое
передаётся
в
центральный
блок
управления
для
дальнейшей
обработки
.
Также
представлены
различные
аналоговые
входы
для
измерения
плотности
элегаза
каждого
полю
-
са
выключателя
,
поэтому
можно
определить
не
только
плотность
,
но
и
утечки
элегаза
(
рис
. 2).
Для
уменьшения
напора
газа
пре
-
образователь
был
подключен
к
на
-
полнителю
газа
,
уже
имеющемуся
на
выключателе
Периферийное
устройство
выключателя
Датчик
плотности
элегаза
SF
6
Рис
. 2.
ОПН
Фаза
4
Внешний
шкаф
Внешний
шкаф
Внешний
шкаф
Внешний
шкаф
Внешний
шкаф
Отсек
шкафа
Отсек
шкаф
Линия
Отсек
шкафа
ОПН
Фаза
12
ОПН
Фаза
8
ТН
Фаза
4
ТН
Фаза
12
ТТ
Фаза
4
ТТ
Фаза
12
ТТ
Фаза
8
ТН
Фаза
8
•
Ток
утечки
• 3-
я
гармоника
Периферийное
устройство
ОПН
•
Ток
утечки
• 3-
я
гармоника
Периферийное
устройство
ОПН
•
Ток
утечки
• 3-
я
гармоника
Периферийное
устройство
ОПН
•
Вторичное
напряжение
Периферийное
устройство
ёмкостного
ТН
полюс
А
полюс
В
полюс
С
•
Обмотки
•
Вспомогательные
контакты
• SF
6
плотность
газа
Главный
центральный
блок
Оптоволоконный
концентратор
Компьютер
Подразделение
Terna
Интегратор
данных
монито
-
ринга
и
интеллектуальных
ресурсов
предприятия
Перифирийное
устройство
ТТ
• SF
6
плотность
газа
Периферийное
устройство
тока
отключения
Периферийное
устройство
выключателя
МИРОВОЙ
ОПЫТ
134
ПЕРИФИРИЙНОЕ
УСТРОЙСТВО
ТРАНСФОРМАТОРА
ТОКА
С
ЭЛЕГАЗОВОЙ
ИЗОЛЯЦИЕЙ
(CTs)
Этот
прибор
установлен
под
од
-
ним
из
трёх
трансформаторов
с
элегазовой
изоляцией
.
Так
же
как
и
в
выключателях
,
измеряется
плот
-
ность
газа
в
трёх
трансформато
-
рах
.
Таким
образом
,
выявляются
тенденции
к
утечкам
элегаза
для
предотвращения
необходимости
повторного
наполнения
газа
.
На
фото
показаны
установка
соедине
-
ния
датчика
плотности
с
одним
из
объёмов
и
сопутствующее
устрой
-
ство
(
рис
. 3).
ПЕРИФЕРИЙНОЕ
УСТРОЙСТВО
ТРАНСФОРМАТОРА
НАПРЯЖЕНИЯ
(VTs)
Для
проверки
правильности
экс
-
плуатации
трансформаторов
напря
-
жения
(
например
,
конденсаторных
секций
,
которые
составляют
ёмкост
-
ную
часть
VT)
необходимо
одновре
-
менное
измерение
(
t
max
≤
100 ms)
величины
вторичного
напряжения
всех
трансформаторов
напряже
-
ния
подстанции
,
которые
имеют
одно
и
то
же
фазное
напряжение
.
При
сравнении
данных
измерения
каждого
вторичного
напряжения
и
их
обработки
через
специальный
алгоритм
могут
быть
обнаружены
аномалии
:
чем
больше
трансфор
-
маторов
напряжения
анализирует
-
ся
,
тем
более
надёжны
результаты
проверки
.
В
устройство
одновременно
передаются
значения
напряжений
вторичной
обмотки
,
которые
посту
-
пают
в
систему
MRE,
где
подсчиты
-
ваются
средние
значения
относи
-
тельного
отклонения
от
стандартов
;
если
процент
относительного
откло
-
нения
в
два
раза
больше
по
сравне
-
нию
с
классом
точности
трансфор
-
матора
напряжения
,
то
компонент
с
большой
долей
вероятности
неис
-
правен
(
рис
. 4).
ПЕРИФЕРИЙНЫЕ
УСТРОЙСТВА
ОПН
Измерения
,
относящиеся
к
ОПН
,
состоят
из
трёх
элементов
:
один
центральный
и
два
периферийных
.
Каждый
из
элементов
включает
в
себя
:
•
прибор
,
который
может
изме
-
рять
очень
низкий
ток
(
несколь
-
ко
десятков
мк
A)
для
проверки
правильной
эксплуатации
обо
-
рудования
согласно
стандартам
,
определённым
IEC 60099-5 A1.
Измеряются
как
амплитуда
тока
проводимости
,
так
и
эффектив
-
ное
значение
его
третьей
гармо
-
нической
составляющей
;
•
прибор
для
измерения
разряд
-
ного
импульса
тока
с
параме
-
трами
8/20
μ
s,
с
амплитудой
в
несколько
кА
.
Данный
при
-
бор
также
действует
как
«
счёт
-
чик
разрядов
»,
показываю
-
щий
число
срабатываний
ОПН
(
рис
. 5).
ВНЕШНЕЕ
УСТРОЙСТВО
ДЛЯ
ИЗМЕРЕНИЯ
ТОКА
ОТКЛЮЧЕНИЯ
Данное
периферийное
устрой
-
ство
установлено
внутри
шкафа
соответствующей
ячейки
.
Оно
из
-
меряет
ток
отключения
каждого
полюса
выключателя
во
время
Рис
. 3.
Да
тчик
SF
6
Периферийное
устройство
трансформа
тора
то
ка
Рис
. 4.
Периферийное
устройство
трансформатора
напряжения
MRE-
визуализация
положения
ёмкостного
ТН
после
обработки
данных
соответствующего
вторичного
напряжения
через
специальный
алгоритм
135
№ 6 (15), ноябрь-декабрь, 2012
операции
отключения
.
Ток
отклю
-
чения
менее
10%
от
номинального
значения
тока
отключения
корот
-
кого
замыкания
для
данного
вы
-
ключателя
не
учитывается
при
под
-
счёте
.
Для
измерения
установлены
три
тороидальных
трансформатора
тока
без
первичной
обмотки
,
чтобы
исключить
влияние
на
системы
за
-
щиты
,
контроля
и
измерения
.
Тороидальные
трансформато
-
ры
тока
расположены
на
одной
из
вторичных
обмоток
ячейки
трансформаторов
тока
подстанции
(
рис
.6).
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ
БЛОК
УПРАВЛЕНИЯ
В
центральный
блок
управления
по
оптоволоконным
линиям
стека
-
ются
результаты
всех
измерений
периферийных
устройств
,
обраба
-
тываются
,
вычисляются
тенден
-
ции
для
каждого
подконтрольного
устройства
и
далее
посылаются
предупредительные
сигналы
.
Синхронизация
со
SCADA-
системой
(
диспетчерское
управле
-
ние
и
сбор
данных
)
гарантирована
устройством
ввода
IRIG-B,
находя
-
щимся
в
шкафу
.
Данные
с
приборов
считыва
-
ются
с
периодичностью
каждые
10
секунд
,
время
запроса
можно
запрограммировать
.
Если
наруша
-
ется
процедура
передачи
данных
,
то
периферийные
устройства
сохраня
-
ют
их
в
памяти
до
выполнения
сле
-
дующей
процедуры
передачи
.
ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ЦЕНТРАЛЬНОГО
УСТРОЙСТВА
Оперативная
система
осно
-
вана
на
Win CE,
и
далее
всё
программное
обеспечение
раз
-
вивалось
с
использованием
ин
-
струментальных
средств
Microsoft.
Основные
характеристики
следую
-
щие
:
•
периферийный
мониторинг
;
•
активация
и
дезактивация
внеш
-
них
устройств
;
•
хранение
ежедневных
/
ежеме
-
сячных
/
ежегодных
результатов
в
базе
данных
;
•
возможность
определения
по
-
рогов
срабатывания
и
замены
их
согласно
реальным
потребно
-
стям
;
•
вычисление
тенденции
утечки
элегаза
;
•
возможность
местных
или
отда
-
лённых
(
через
IP-
адрес
)
запросов
;
•
передача
измерений
в
SCADA-
систему
.
Программное
обеспечение
лег
-
ко
конфигурируется
,
чтобы
обеспе
-
чить
максимальную
гибкость
.
СИСТЕМА
МОНИТОРИНГА
GIS
(
ОБЩАЯ
ИНФОРМАЦИОННАЯ
СИСТЕМА
)
Ниже
показано
практическое
применение
системы
мониторинга
,
называемой
ECGIS,
для
мониторин
-
га
состояния
КРУЭ
,
как
следует
из
технических
требований
компании
Terna.
На
рис
. 7
показана
установ
-
ка
,
созданная
для
КРУЭ
245
кВ
под
-
станции
в
Grugliasco.
Накопленный
опыт
позволил
использовать
прямые
данные
,
по
-
лученные
с
мест
,
для
продолжения
работы
над
проблемой
и
найти
ре
-
шения
,
описанные
ниже
.
Оборудование
и
условия
,
являю
-
щиеся
предметом
мониторинга
:
•
выключатели
;
•
плотность
элегаза
в
ячейках
;
•
ОПН
(
при
наличии
).
MBI:
МОНИТОРИНГ
И
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
РЕСУРСЫ
ПРЕДПРИЯТИЯ
Основой
является
устройство
EC102,
установленное
в
шкафу
управления
,
которое
следит
за
функ
-
цией
выключателя
,
принимающего
и
обрабатывающего
определённые
сигналы
. EC102
представляет
собой
основной
блок
сети
связи
отдалён
-
ных
блоков
(
звеньев
),
называемых
EC103,
который
необходим
для
мо
-
ниторинга
плотности
элегаза
в
ячей
-
ках
и
ОПН
(
при
наличии
).
Блоки
EC103
соединены
че
-
рез
оптоволокно
с
EC102
соответ
-
ствующей
ячейки
.
Использование
связи
через
оптоволокно
позволя
-
ет
эффективно
защищать
сигналы
от
электромагнитных
помех
.
Блоки
EC103
связаны
через
оптоволок
-
но
с
оптическим
переключате
-
лем
,
расположенным
внутри
шка
-
фа
управления
концентратором
(
рис
. 8).
Сенсорный
экран
,
расположен
-
ный
в
том
же
шкафу
управления
,
взаимодействует
со
всеми
блоками
EC102
и
,
используя
специальное
программное
обеспечение
,
пока
-
зывает
локальную
информацию
и
данные
,
относящиеся
к
мониторин
-
гу
подстанции
.
Рис
. 5.
Рис
. 6.
Периферийное
устройство
отключения
тока
внутри
шкафа
ячейки
П
ериферийное
устройство
ОПН
МИРОВОЙ
ОПЫТ
136
Отдалённая
передача
данных
мониторин
-
га
осуществляется
с
помощью
протокола
IEC
60870-5-104.
Все
блоки
EC102
и
EC103
собраны
в
шкафах
управления
.
Это
позволяет
осуществлять
систем
-
ное
обслуживание
E
С
GIS
без
отключения
всей
подстанции
.
Тороиды
для
вычисления
тока
отключения
выключателя
размещаются
в
шкафу
управления
той
же
ячейки
выключателя
.
БЛОК
КОНТРОЛЯ
EC102
Блоки
EC102,
установленные
в
каждом
шка
-
фу
управления
,
определяют
время
работы
вы
-
ключателя
и
записывают
его
в
различных
жур
-
налах
.
Информация
о
времени
эксплуатации
,
со
-
бранная
через
дополнительные
контакты
,
запи
-
сывается
как
для
начальных
,
так
и
для
заключи
-
тельных
операций
и
во
время
циклов
АПВ
.
Блок
определяет
величину
напряжения
постоянного
тока
вспомогательного
контрольного
устройства
.
Данная
величина
напряжения
непосредственно
влияет
на
время
работы
.
Блок
EC102
также
управляет
сигналами
,
полученными
из
трёх
тороидальных
трансфор
-
маторов
тока
,
для
измерения
максимального
Рис
. 7.
Архитектура
системы
мониторинга
КРУЭ
(EGGIS)
Рис
. 8.
Линия
Модули
EC103
мониторинга
плотности
элегаза
в
ячейках
Модуль
EC102,
установленный
внутри
ячейки
Кабина
с
ПК
производственной
установки
и
соответствующий
сенсорный
экран
,
который
показывает
состояние
плотности
элегаза
в
ячейке
Вспомогательные
контакты
и
катушки
/
витки
Отсек
оборудования
LAN
Ячейки
контроля
MBI:
Мониторинг
и
интеллектуальные
ресурсы
пред
-
приятия
Подразделение
Terna
Интегратор
данных
ЕС
102
ЕС
103
Оборудование
ячейки
Оптоволокно
Оптоволокно
Концентратор
Автоматизиро
-
ванное
рабочее
место
(
АРМ
)
Ячейка
1
•
Выключатель
•
Элегазовые
ячейки
Датчик
элегаза
Ячейка
2
Ячейка
3
Ячейка
...
Отсек
оборудования
Отсек
оборудования
Отсек
оборудования
137
№ 6 (15), ноябрь-декабрь, 2012
первичного
значения
тока
и
учёта
любой
апериодической
составляю
-
щей
.
Величина
тока
отключения
по
-
зволяет
обработать
«
кумулятивный
ток
отключения
»
для
оценки
степени
износа
контактов
.
Можно
устано
-
вить
минимальное
значение
тока
отключения
(
ток
отключения
менее
10%
номинальной
величины
тока
отключения
при
коротком
замыка
-
нии
не
учитывается
).
Блок
EC102
оснащён
тремя
вы
-
ходными
каналами
для
уведомле
-
ния
о
незначительных
неисправ
-
ностях
,
серьёзных
неисправностях
,
а
также
неисправностях
самой
системы
мониторинга
(
самодиаг
-
ностика
).
Все
устройства
ввода
оптически
изолированы
и
изолированы
друг
от
друга
(2,5 kVac)
определённой
схе
-
мой
.
Несмотря
на
возможность
отда
-
лённого
обновления
порты
имеют
специализированный
RS-232
для
обновления
программного
оборудо
-
вания
и
модифицирования
внутрен
-
них
параметров
.
ОТДАЛЁННЫЙ
И
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ
БЛОК
EC103
В
случае
подстанции
с
КРУЭ
мо
-
ниторинг
плотности
элегаза
в
раз
-
личных
отсеках
представляет
собой
особую
важность
в
поддержании
уровня
изоляции
,
а
также
определе
-
нии
вероятных
утечек
.
Каждый
блок
EC103
позволяет
взаимодействие
с
тремя
полевыми
сигналами
,
исходящими
из
несколь
-
ких
используемых
датчиков
для
не
-
прерывного
мониторинга
плотности
элегаза
.
Также
EC103
действует
как
опти
-
ческий
ретранслятор
для
распре
-
деления
сети
связи
и
построения
шины
.
С
другой
стороны
показан
ава
-
рийный
экран
,
связанный
с
мо
-
ниторингом
плотности
элегаза
в
ячейке
.
В
дополнение
к
сигналу
о
про
-
должающейся
утечке
газа
рас
-
сматривается
также
время
начала
предупредительного
сигнала
о
низ
-
ком
давлении
.
Подобная
информа
-
ция
позволяет
оперативному
пер
-
соналу
выбрать
правильное
время
повторного
заполнения
оборудова
-
ния
(
рис
. 9.).
УПРАВЛЕНИЕ
ПРОГРАММНЫМ
ОБЕСПЕЧЕНИЕМ
СИСТЕМЫ
ECGIS
Программное
обеспечение
,
установленное
на
ПК
с
сенсорным
экраном
,
помещённым
внутри
ка
-
бины
концентратора
сети
,
управля
-
ет
системой
ECGIS.
Данное
программное
обеспече
-
ние
мгновенно
показывает
состоя
-
ние
параметров
всех
ячеек
,
контро
-
лируемых
системой
.
Рис
. 9.
Датчик
элегаза
SF6
Экран
,
показывающий
сигнал
тревоги
о
плотности
элегаза
Рис
. 10.
Архитектура
системы
мониторинга
силовых
трансформаторов
Платформа
поддержки
оперативного
и
технического
обслуживания
Автотрансформатор
с
датчиком
содержания
газа
(
аналоговый
выход
)
Автотрансформатор
с
датчиком
содержания
газа
(
цифровой
выход
)
Преобразователь
(
аналого
-
цифровой
)
Оптимизация
затрат
на
обеспечение
надёжности
Да
Нет
Мониторинг
электрической
сети
?
Мониторинг
электрической
сети
Центральная
секция
Роутер
(
коммутатор
-
маршрутизатор
)
АРМ
оператора
Мониторинг
и
интеллек
-
туальные
ресурсы
предприятия
Да
Нет
Мониторинг
электрической
сети
?
МИРОВОЙ
ОПЫТ
138
Данные
,
собранные
системой
,
посылаются
по
запросу
к
удалён
-
ному
серверу
Terna,
где
будет
вы
-
полнена
их
статистическая
обработ
-
ка
.
Мгновенное
воспроизведение
информации
и
оповещение
по
-
прежнему
возможны
на
ПК
концен
-
тратора
,
при
этом
системный
жур
-
нал
хранится
в
блоках
EC102.
Запрос
и
последующая
переза
-
грузка
сервером
Terna
появляется
на
ПК
концентратора
.
ТРАНСФОРМАТОРЫ
Мониторинг
силовых
трансфор
-
маторов
проводится
с
использова
-
нием
датчиков
,
которые
являются
коммерчески
доступными
(
рис
. 10).
Растворённые
газы
проверяют
-
ся
приборами
контроля
газосодер
-
жания
;
температура
—
контактным
датчиком
Pt100;
ток
—
при
помо
-
щи
трансформатора
тока
.
Все
сиг
-
налы
получаются
напрямую
в
4—
20 mA
или
конвертируются
в
дан
-
ный
формат
и
посылаются
в
пери
-
ферийный
блок
мониторинга
(UM)
(
рис
. 11).
В
течение
2011
года
началась
дистанционная
работа
на
дей
-
ствующих
трансформаторах
,
уже
оборудованных
датчиками
,
и
опе
-
ративные
данные
девяти
трансфор
-
маторов
доступны
в
режиме
on-line
в
PSE.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вышеописанные
системы
on-
line
мониторинга
удобны
в
эксплуа
-
тации
,
поскольку
они
применимы
к
новым
подстанциям
,
так
же
как
и
ко
всему
проверяемому
обору
-
дованию
,
находящемуся
в
работе
.
В
дополнение
центральные
узлы
могут
быть
введены
в
эксплуатацию
с
различными
протоколами
,
что
-
бы
поддерживать
связь
со
SCADA-
системой
.
Установка
этих
систем
оказыва
-
ет
минимальное
влияние
на
суще
-
ствующие
схемы
подстанций
и
мо
-
жет
быть
осуществлена
быстро
.
При
больших
масштабах
это
полезный
инструмент
,
который
по
-
зволяет
переключаться
от
планово
-
периодического
технического
об
-
служивания
к
обслуживанию
на
основе
автоматического
контроля
состояния
,
тем
самым
сокращая
расходы
,
улучшая
состояние
безо
-
пасности
подстанций
и
продлевая
срок
службы
высоковольтного
обо
-
рудования
.
ЛИТЕРАТУРА
1. D. Bisci, G. Corsetti, M.Gallanti
“MBI il sistema di supporto al
processo di manutenzione per la
rete di trasmissione italiana” —
ANIPLAEnersis, 2004, Aprile
2004.
2.
S. Mobili, A. Giorgi, E. Di
Bartolomeo “Tecnologie per
migliorare la disponibilità
ed af
fi
dabilità della rete di
trasmissione nazionale” —
Rendiconti AEI — Genova, Giugno
2004.
3.
E. Di Bartolomeo, A. Valant
“Sistemi di Business Intelligence
a supporto della manutenzione
degli impianti di trasmissione
dell'energia elettrica” —
Rendiconti AEIT— Capri,
Settembre 2006.
4.
G. Amadi, M. Puricelli, M.
Gastaldelli “The new integrated
on-line continuous substation
diagnostic system: system
description and results” —
Conferenza internazionale
CPRI (Central Power Research
Institute), Bangalore, Gennaio
2008.
5. G.C. Montanari, A. Cavallini, D.
Fagiani, E. Vellucci “Experience
on partial discharge monitoring
of power transformers” — IEEE
ISEI, Indianapolis, Indiana (USA),
Ottobre 2004.
Рис
. 11.
Экран
PSE,
который
показывает
данные
параметров
трансформатора
Прибор
для
контроля
растворённого
в
масле
газа
Датчики
термосопротивления
Pt100
Оригинал статьи: Обзор докладов 44-й сессии СИГРЭ
В августе 2012 года в Париже Исследовательский комитет В3 «Подстанции» Международного комитета по большим электроэнергетическим системам (СИГРЭ) представил 27 докладов, шесть из которых были посвящены мониторингу и диагностике оборудования подстанций — одной из наиболее актуальных проблем. Для читателей журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение», начиная с этого номера, создана специальная рубрика, в которой будет публиковаться обзор докладов Исследовательского комитета B3 «Подстанции».