Внедрение системы температурного мониторинга ВЛ 110 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

64

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

64

В

 

 

последние

 

годы

 

отмечается

 

резкий

 

рост

 

потребления

 

электрической

 

энер

-

гии

 

на

 

Черноморском

 

побережье

 

Крас

-

нодарского

 

края

который

 

достигает

 

20% 

в

 

год

Основные

 

нагрузки

 

приходятся

 

на

 

летний

 

период

когда

 

температура

 

воздуха

 

в

 

дневное

 

время

 

нередко

 

превышает

 +40

о

С

.

Существующая

 

сеть

 110 

кВ

 

Юго

-

Западного

 

энергорайона

 

Кубанской

 

энергосистемы

 

под

-

вергается

 

всё

 

большим

 

нагрузкам

Создание

 

ремонтных

 

схем

 

крайне

 

затруднено

 

в

 

связи

 

с

 

тем

 

обстоятельством

что

 

пропускная

 

способ

-

ность

 

ВЛ

 

определяется

 

расчётным

 

путём

 

ис

-

ходя

 

из

 

технических

 

характеристик

 

провода

 

и

 

температуры

 

воздуха

.

Система

 

температурного

 

мониторинга

 (

СТМ

предназначена

 

для

 

удалённого

 

контроля

 

тем

-

пературы

 

фазных

 

проводов

 

ВЛ

а

 

также

 

нако

-

пления

хранения

отображения

 

получаемых

 

данных

 

в

 

графическом

 

или

 

текстовом

 

виде

 

и

при

 

необходимости

их

 

экспорта

 

в

 

другие

 

систе

-

мы

В

 

качестве

 

сопутствующих

 

функций

дат

-

чики

 

системы

 

позволяют

 

измерять

 

силу

 

тока

 

и

 

температуру

 

окружающей

 

среды

.

СТМ

 

не

 

требует

 

значительных

 

капитальных

 

вложений

 

как

 

на

 

этапе

 

создания

так

 

и

 

на

 

этапе

 

развития

 

в

 

части

 

охвата

 

дополнительных

 

ВЛ

 

и

 

предоставления

 

информации

 

дополнительным

 

пользователям

.

Применение

 

СТМ

 

обеспечивает

 

непосред

-

ственный

 

контроль

 

за

 

температурным

 

режимом

 

работы

 

ВЛ

Это

 

позволяет

 

использовать

 

макси

-

мальную

 

пропускную

 

способность

 

ВЛ

 

и

 

миними

-

зировать

 

риск

 

возникновения

 

технологических

 

нарушений

.

ПРИНЦИП

 

ИЗМЕРЕНИЯ

 

ТЕМПЕРАТУРЫ

 

ФАЗНОГО

 

ПРОВОДА

 

ВЛ

Ключевой

 

частью

 

СТМ

 

являются

 

датчики

 

телеметрического

 

контроля

которые

 

устанав

-

ливаются

 

непосредственно

 

на

 

фазный

 

провод

измеряют

 

и

 

передают

 

на

 

центральный

 

сервер

 

данные

 

о

 

его

 

температуре

 

и

 

протекающем

 

токе

Эти

 

данные

 

в

 

свою

 

очередь

 

позволяют

 

эффек

-

тивно

 

контролировать

 

процесс

 

повышения

 

на

-

грузки

 

на

 

ВЛ

 

и

 

предупреждать

 

превышение

 

пре

-

дельно

 

допустимой

 

температуры

 

провода

.

Модуль

 

измерения

 

температуры

 

монтирует

-

ся

 

на

 

фазный

 

провод

 

ВЛ

 

в

 

одном

 

из

 

пролётов

ограниченном

 

промежуточными

анкерными

 

или

 

анкерно

-

угловыми

 

опорами

 

любого

 

типа

Предпочтительной

 

является

 

установка

 

в

 

од

-

ном

 

из

 

пролётов

потенциально

 

подверженных

 

большему

 

нагреву

 

из

-

за

 

отсутствия

 

или

 

затруд

-

нения

 

естественного

 

охлаждения

а

 

также

 

от

-

носящихся

 

к

 

числу

 

критических

 

с

 

точки

 

зрения

 

риска

 

нарушения

 

нормативных

 

требований

 

к

 

га

-

бариту

 

провода

 

до

 

земли

 

или

 

до

 

пересекаемых

 

объектов

 (

других

 

ЛЭП

коммуникаций

строений

 

или

 

иных

 

объектов

). 

Устройство

 

крепится

 

на

 

проводе

 

ВЛ

 

на

 

расстоянии

 

нескольких

 

метров

 

от

 

опоры

 

или

 

изолятора

Измерение

 

темпера

-

туры

 

провода

 

производится

 

контактным

 

спосо

-

Внедрение системы 

температурного 

мониторинга ВЛ 110 кВ 

В целях повышения надёжности функционирования электросетевого ком-
плекса в части обеспечения безопасной эксплуатации и более полного ис-
пользования пропускной способности ВЛ по условиям нагрева проводов в 
ПАО «Кубаньэнерго» внедрена система мониторинга температуры проводов.

Борис ЛИТАШ,

 начальник отдела технологического развития и инноваций, к.т.н.,

Владимир БОГДАН, начальник службы электрических режимов, к.т.н.,

ПАО «Кубаньэнерго»

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 Л

Э

П

воздушные ЛЭП


Page 3
background image

65

 4 (31) 2015

65

бом

с

 

помощью

 

чувствительного

 

температурного

 

сенсора

.

Данные

 

измерений

 

по

 

радиоканалу

 

передаются

 

с

 

заданной

 

периодичностью

 

на

 

базовую

 

станцию

 

(

БС

), 

а

 

от

 

неё

 

передаются

 

на

 

центральный

 

сервер

 

системы

.

СОСТАВ

 

СТМ

СТМ

 

состоит

 

из

 

трёх

 

основных

 

компонентов

:

• 

дистанционного

 

измерительного

 

модуля

 (

ДИМ

);

• 

базовой

 

станции

 

приёма

 

и

 

ретрансляции

 

дан

-

ных

;

• 

центрального

 

сервера

 

системы

 (

сервер

 

СТМ

).

ДИМ

 

выполнен

 

в

 

ударопрочном

 

герметичном

 

корпусе

снабжённом

 

средством

 

крепления

 

к

 

прово

-

ду

 

ВЛ

Внутри

 

корпуса

 

размещаются

 

блок

 

питания

 

и

 

измерительно

-

передающий

 

модуль

В

 

состав

 

изме

-

рительно

-

передающего

 

модуля

 

устройства

 

входят

 

блок

 

управления

блок

 

получения

 

и

 

преобразования

 

сигналов

 

состояния

 

провода

блок

 

связи

 

и

 

передачи

 

данных

.

Устройство

 

модуля

закреплённого

 

на

 

проводе

показано

 

на

 

рис

. 1.

Совокупность

 

датчиков

 3, 5, 6, 7, 8, 9 

составляет

 

блок

 

инструментального

 

контроля

 

положения

 

и

 

по

-

ведения

 

провода

 

или

 

грозозащитного

 

троса

 

в

 

усло

-

виях

 

внешних

 

воздействий

Контролируемые

 

указан

-

ными

 

датчиками

 

параметры

 

позволяют

используя

 

данные

 

прямых

 

измерений

 

и

 

данные

получаемые

 

в

 

результате

 

расчётов

определить

 

такие

 

важные

 

ха

-

рактеристики

 

положения

 

провода

как

 

угол

 

наклона

 

к

 

уровню

 

горизонта

угол

 

поворота

 

вокруг

 

продольной

 

оси

 

и

 

использовать

 

их

 

в

 

дальнейшем

 

анализе

 

и

 

кон

-

троле

.

Поведение

 

провода

 

в

 

условиях

 

внешних

 

воздей

-

ствий

 

характеризуют

 

такие

 

регистрируемые

 

измери

-

тельным

 

блоком

 

данные

как

 

частота

 

и

 

амплитуда

 

его

 

колебаний

позволяющие

в

 

частности

судить

 

об

 

эффективности

 

работы

 

установленных

 

на

 

про

-

воде

 

гасителей

 

вибрации

Сопоставление

 

данных

 

о

 

температуре

 

окружающей

 

среды

температуре

 

провода

изменении

 

угла

 

провиса

 

провода

величи

-

не

 

тяжения

 

провода

его

 

габарите

 

до

 

земли

 

и

 

угле

 

наклона

 

к

 

горизонтали

Информация

 

о

 

температу

-

ре

 

провода

 

и

 

данные

 

измерений

 

габарита

 

до

 

земли

 

являются

 

важнейшим

 

показателем

 

допустимости

 

выбранного

 

для

 

данной

 

опера

-

тивной

 

и

 

метеорологической

 

обстановки

 

режима

 

работы

 

ВЛ

на

 

основании

 

анализа

 

которого

 

может

 

быть

 

принято

 

решение

 

о

 

целесообразности

 

дальнейшего

 

повышения

 

или

 

необходимости

 

снижения

 

токовой

 

нагрузки

.

Базовая

 

станция

 

СТМ

 

пред

-

ставляет

 

собой

 

микропроцес

-

сорный

 

блок

смонтированный

 

в

 

электромонтажном

 

шкафу

и

 

включает

 

в

 

себя

 

одноплатный

 

компьютер

 

с

 

разъёмами

 

для

 

подключения

 

к

 

серверу

 

СТМ

радиомодуль

 

для

 

приёма

 

сигна

-

ла

 

от

 

измерительного

 

модуля

GPRS-

модем

 

для

 

организации

 

беспроводной

 

передачи

 

данных

 

на

 

сервер

 

и

 

обслуживания

 

БС

Все

 

компоненты

 

объединены

 

в

 

единую

 

систему

которая

 

ра

-

ботает

 

от

 

переменного

 

или

 

по

-

стоянного

 

тока

в

 

зависимости

 

от

 

наличия

 

источника

 

электро

-

питания

 

рядом

 

с

 

БС

В

 

случае

 

кратковременного

 

отсутствия

 

внешнего

 

электропитания

 

БС

 

может

 

работать

 

от

 

встроенного

 

автономного

 

аккумулятора

 

по

-

стоянного

 

тока

При

 

возобнов

-

лении

 

внешнего

 

питания

ак

-

кумулятор

 

переходит

 

в

 

режим

 

подзарядки

.

БС

 

является

 

связующим

 

зве

-

ном

 

между

 

измерительным

 

мо

-

дулем

 

и

 

центральным

 

сервером

 

СТМ

 

и

 

осуществляет

 

первичный

 

сбор

 

данных

 

измерений

управ

-

В

 

состав

 

модуля

 

входят

:

1 — 

корпус

 

устройства

включающий

 

герметический

 

отсек

 

для

 

размещения

 

электронных

 

устройств

2 — 

токоведущий

 

провод

3 — 

датчик

 

измерения

 

температуры

 

провода

 

и

 

воздуха

 

(

на

 

корпусе

 

модуля

); 

4 — 

блок

 

питания

 

в

 

составе

 

аккумуляторной

 

батареи

5 — 

датчик

 

измерения

 

ускорения

 

движения

 (

акселерометр

 

трёхпозиционный

включающий

 G-

сенсор

 

для

 

ориентации

 

установленного

 

на

 

проводе

 

устройства

 

в

 

пространстве

); 

6 — 

датчик

 

Холла

 

для

 

определения

 

величины

 

тока

протекающего

 

по

 

проводу

7 — 

инклинометр

 

для

 

определения

 

изменения

 

угла

 

наклона

 

провода

 

к

 

горизонтали

8 — 

электронный

 

высокоточный

 

хронометр

аннотирующий

 

данные

 

всех

 

измерений

 

точными

 

временными

 

параметрами

позволяющий

 

устанавливать

 

интервалы

 

между

 

измерением

 

контролируемых

 

параметров

9 — 

микропроцессор

 

для

 

преобразования

 

измеряемых

 

параметров

 

в

 

цифровой

 

формат

 

с

 

устройством

 

накопления

 

данных

10 — 

антенна

 

блока

 

приёма

 

и

 

передачи

 

данных

11 — 

блок

 

датчиков

 

инструментального

 

контроля

 

положения

 

и

 

поведения

 

провода

.

Рис

. 1. 

Дистанционный

 

измерительный

 

модуль

1

3, 5, 7–11

2

6

4


Page 4
background image

66

СЕТИ РОССИИ

ляет

 

режимом

 

работы

 

модуля

принимает

 

телеме

-

трическую

 

информацию

БС

 

может

 

обслуживать

 

несколько

 

модулей

находящихся

 

в

 

зоне

 

приёма

 

радиосигнала

.

В

 

базовой

 

станции

 

радиосигнал

 

от

 

модуля

 

пре

-

образовывается

 

в

 GSM-

сигнал

 

или

 

в

 

электрический

 

сигнал

 

для

 

проводной

 

связи

таким

 

образом

в

 

си

-

стеме

 

температурного

 

мониторинга

 

расширяются

 

возможные

 

способы

 

передачи

 

данных

 

на

 

сервер

 

обработки

 

данных

расположенный

 

на

 

большом

 

удалении

 

от

 

точки

 

измерения

 

температуры

 

про

-

вода

 

ВЛ

неограниченные

 

зоной

 

приёма

 

радиосиг

-

нала

.

Центральный

 

сервер

 

СТМ

 

одновременно

 

обслу

-

живает

 

множество

 

базовых

 

станций

Посредством

 

специализированного

 

программного

 

обеспечения

 

сервер

 

получает

 

все

 

данные

 

измерений

хранит

 

и

 

обеспечивает

 

отображение

 

на

 

мониторах

 

пользова

-

телей

 

через

 

стандартный

 WEB-

браузер

.

ПРИНЦИП

 

СБОРА

 

ДАННЫХ

 

ИЗМЕРЕНИЙ

 

С

 

помощью

 

блока

 

передачи

 

данных

 

измеритель

-

ного

 

модуля

 

аналоговые

 

сигналы

 

преобразуются

 

в

 

цифровой

 

формат

сохраняются

 

и

 

накапливаются

 

до

 

момента

 

их

 

поступления

 

в

 

блок

 

передачи

 

данных

Из

 

блока

 

передачи

 

данных

 

информация

 

передаёт

-

ся

 

по

 

установленному

 

беспроводному

 

каналу

 

связи

 

на

 

обслуживающую

 

модуль

 

ДИМ

 

базовую

 

станцию

где

 

хранится

 

до

 

момента

 

передачи

 

серверу

 

сбора

 

данных

.

Связь

 

между

 

базовой

 

станцией

 

и

 

сервером

 

сбора

 

данных

 

СТМ

 

может

 

быть

 

осуществлена

 

нескольки

-

ми

 

способами

проводным

беспроводным

 

и

 

сме

-

шанным

.

Под

 

проводным

 

способом

 

подразумевается

 

под

-

ключение

 

БС

 

к

 

локальной

 

вычислительной

 

сети

 

се

-

тевой

 

компании

 

по

 

технологии

 Ethernet 100 

Мбит

/

с

в

 

которую

в

 

свою

 

очередь

скоммутирован

 

сервер

 

СТМ

Возможно

 

также

 

локальное

 

подключение

 

БС

 

к

 

серверу

 

по

 

интерфейсу

 RS-485, 

но

 

такой

 

вари

-

ант

 

реализуем

 

только

 

на

 

небольшом

 

удалении

 

сер

-

вера

 

и

 

БС

.

Беспроводной

 

способ

 

сбора

 

данных

 

измерений

 

реализуется

 

через

 

подключение

 

базовой

 

станции

 

к

 

сети

 

оператора

 

сотовой

 

связи

 

стандарта

 GSM. 

В

 

базовой

 

станции

 

предусмотрен

 GPRS-

модем

в

 

который

 

устанавливается

 SIM-

карта

 

выбранного

 

оператора

 

связи

При

 

этом

 

сервер

 

СТМ

 

опрашивает

 

базовую

 

станцию

 

через

 

сеть

 

Интернет

 

по

 

принципу

 

точка

-

точка

В

 

этом

 

варианте

 

используется

 

шиф

-

рованное

 

соединение

подтверждаемое

 

цифровой

 

подписью

Доступ

 

к

 

БС

 

контролируется

 

вводом

 

ло

-

гина

 

и

 

пароля

.

Клиентская

 

часть

 

системы

 

температурного

 

мони

-

торинга

 

ВЛ

 

представляет

 

собой

 WEB-

приложение

не

 

требующее

 

инсталляции

 

на

 

ПК

Пользователем

 

или

 

оператором

 

системы

 

СТМ

 

ВЛ

 

может

 

быть

 

любой

 

сотрудник

для

 WEB-

браузера

 

которого

 

доступен

 IP-

адрес

 

или

 DNS-

имя

 

сервера

 

СТМ

Для

 

входа

 

в

 

си

-

стему

 

достаточно

 

набрать

 

адрес

 

или

 

имя

 

сервера

 

в

 

адресной

 

строке

 

браузера

 

и

 

ввести

 

логин

 

и

 

пароль

В

 

случае

если

 

пользователи

 

системы

 

и

 

сервер

 

СТМ

 

находятся

 

в

 

разных

 

вычислительных

 

сетях

необхо

-

димо

 

обеспечить

 

маршрутизацию

 

пакетов

 

данных

 

между

 

сервером

 

и

 

пользователями

.

Результатом

 

работы

 

СТМ

 

является

 

вывод

 

на

 

монитор

 

пользователя

 

текущей

 

температуры

 

про

-

вода

 

ВЛ

 

и

 

информации

 

о

 

соответствии

 

этой

 

тем

-

пературы

 

установленным

 

нормам

При

 

достижении

 

опасного

 

порога

 

температуры

 

система

 

выдаёт

 

пред

-

упреждение

при

 

превышении

 

допустимого

 

порога

 

система

 

отображает

 

статус

 

тревоги

Кроме

 

того

система

 

позволяет

 

отобразить

 

данные

 

измере

-

ний

 

за

 

выбранный

 

пользователем

 

период

 

в

 

виде

 

графика

.

ВЫВОДЫ

В

 

результате

 

выполнения

 

работы

 

на

 

ВЛ

 110 

кВ

 

«

Варениковская

 — 

Гостагаевская

» 

и

 

ВЛ

 110 

кВ

 «

Го

-

стагаевская

 — 

Джемете

» 

установлены

 

датчики

 

температуры

 

провода

СТМ

 

используются

 

в

 

работе

 

оперативно

-

диспетчерских

 

подразделений

 

Юго

-

За

-

падных

 

электрических

 

сетей

 

и

 

Центра

 

управления

 

сетями

 

ПАО

  «

Кубаньэнер

-

го

». 

Применение

 

СТМ

 

обеспечивает

 

автоматизированный

 

контроль

 

работы

 

ВЛ

 

в

 

сложных

 

режимных

 

и

 

метеороло

-

гических

 

условиях

что

 

позволяет

 

повы

-

сить

 

надёжность

 

и

 

безопасность

 

элек

-

троснабжения

 

потребителей

В

 

том

 

числе

становится

 

возможным

 

исполь

-

зовать

 

максимальную

 

передающую

 

способность

 

контролируемой

 

линии

 

с

 

минимизацией

 

риска

 

возникновения

 

внештатных

 

отключений

 

вследствие

 

нарушения

 

нормативных

 

показателей

 

из

-

за

 

перегрева

 

провода

Кроме

 

того

датчики

 

системы

 

позволяют

 

измерять

 

силу

 

тока

 

и

 

температуру

 

окружающей

 

среды

.   


Читать онлайн

В целях повышения надёжности функционирования электросетевого комплекса в части обеспечения безопасной эксплуатации и более полного использования пропускной способности ВЛ по условиям нагрева проводов в ПАО «Кубаньэнерго» внедрена система мониторинга температуры проводов.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Сравнительный анализ мероприятий по повышению надежности передачи электрической энергии в распределительных сетях

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Воздушные линии
Гвоздев Д.Б. Иванов Р.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»