Начинается...

Комплексный подход к модернизации систем сбора и отображения информации на действующих подстанциях

Комплексный подход к модернизации систем сбора и отображения информации на действующих подстанциях

Текущее состояние российской электроэнергетики продолжает оставаться на низком уровне. Ключевыми проблемами отрасли являются износ оборудования и большие потери энергии при ее поставках. Если углубиться в обозначенные проблемы, то мы можем увидеть, что более 50% энергооборудования изношено. Большинство объектов электроэнергетики требует модернизации и обновления основных фондов. Устаревшее оборудование и отсутствие современных технологий, приводят к потерям энергии при поставках, которые в среднем составляют 15–30%.

А как же выглядит ситуация на рынке электроизмерительных приборов сегодня? Наибольшее количество аналоговых электроизмерительных приборов используются в процессе генерации, преобразования и передачи электрической энергии. Подавляющее большинство подстанций энергетического комплекса РФ построены в 70–80 х годах прошлого века. Предположительно, сегодня только в России в эксплуатации находится более 300 млн шт. стрелочных приборов. Учитывая тот факт, что щитовые аналоговые приборы, при сроке службы 10–15 лет, в реальности стоят на службе на десятилетия больше, и кардинальных изменений в конструкциях приборов нет – все это делает рынок щитовых аналоговых средств измерений полным приборов, бывших в употреблении.

В последнее время классические стрелочные приборы стали заменять цифровыми электроизмерительными приборами, которые могут измерять до нескольких десятков электрических параметров и передают их по линии связи по стандартным протоколам на различные серверы, контроллеры и диспетчерские пункты. Цифровые приборы имеют ряд существенных преимуществ. Так, показания цифрового прибора характеризуются высоким уровнем точности и чувствительностью, широким диапазоном измерений, автоматическим установлением полярности и пределов, цифровым представлением отсчета.

Стремительное развитие современной микропроцессорной техники предоставило возможность конструкторам объединить функции контроля и измерения в едином приборе. В результате чего, даже самый простой цифровой прибор был наделен функциями ввода/вывода дополнительных сигналов для сбора всей информации с электрической ячейки. Но и это еще не все. За последние несколько лет появились приборы, которые стали фундаментом «умной» сети – smart grid. Таким образом, многофункциональность цифровых контрольно-измерительных приборов вышла на новый уровень. А в связи с необходимостью замены устаревших стрелочных приборов, на первое место встал вопрос об их замене на цифровые приборы.

Модернизация парка аналоговых приборов и перевод основной массы измеряемых параметров в цифровой формат на таких подстанциях сопряжены с заметными затратами на обслуживание (ремонт, ежегодная поверка, калибровка, содержание обменного фонда и т.д.).

В настоящий момент существуют разные варианты изменения описанной ситуации, которые условно можно разбить на два.

Первый вариант: постепенная замена приборного парка, проводимая в рамках плановых ремонтных работ. В этом случае постепенно снимаются старые стрелочные приборы (вышедшие из строя или отработавшие свой срок) и на их место устанавливаются цифровые со стандартным интерфейсом. Цифровые приборы по своей сути совмещают в себе два устройства: измерительный преобразователь и модуль отображения. На первый взгляд, цифровой прибор - дорогое изделие, но если его оценивать по сумме стоимости заменяемых изделий, то общая стоимость измерительного преобразователя и аналогового прибора практически приближаются к стоимости цифрового прибора (рис. 1). Здесь надо иметь в виду, что поверяться на объекте будет только одно устройство, а не два или три. И поверка приборов производится раз в 5–6 лет.

Такой способ замены применяется в тех случаях, когда имеет место несоответствие измерительного оборудования подстанций современным требованиям, а значительных средств на переоснащение не выделяется.

Постепенная замена приборного парка

Рис. 1. Постепенная замена приборного парка

Второй вариант: чаще приемлем в условиях проектирования новых объектов или кардинальной реконструкции старых. Его суть заключается в установке одного многофункционального прибора и подключения к нему ряда индикаторных панелей, которые в удобном для заказчика виде будут отображать необходимые величины.

Коммуникационные возможности многофункциональных приборов

Рис. 2. Коммуникационные возможности многофункциональных приборов

Преимущества обоих вариантов налицо:

  • Повышается точность измерений. Стрелочные щитовые приборы имеют класс 1.5 и не предназначены для измерения переменного тока в начале шкалы (20..30% и менее). Цифровые приборы имеют класс точности 0,2, 0,5, в том числе – и в начале диапазона измерения.
  • В цифровых приборах полностью сохранено посадочное место и способы крепежа стрелочных приборов, что исключает необходимость слесарной доработки щитов.
  • Новые многофункциональные преобразователи и приборы имеют высокое быстродействие – 100 мс, а различные каналы коммуникации RS, Ethernet, USB, CAN делают прибор универсальным для применения в области телемеханики (рис. 2).
  • В случае совместного использования многофункционального прибора и модулей индикации периодической поверке или калибровке подлежит лишь одно изделие и раз в 6 лет (!), индикаторные панели не являются средствами измерений (СИ).

Комплекс вопросов, связанных с подобной модернизацией достаточно широк, но в видимой зоне проблемы находится лишь актуальность замены стрелок, а все остальные вопросы уходят на задний план при закупке, хотя их весомость при оценке результативности проведенной модернизации выходит на первый план.

Для действительного результата мало просто заменить стрелочные приборы на цифровые, необходимо убедиться, что выбранные СИ будут без дополнительных затрат интегрироваться в существующую систему, а оснащение метрологической службы позволит проводить калибровку и поверку.

В большинстве случаев, к сожалению, во главу угла ставится закупка цифровых приборов и невидимая часть этих ВАЖНЫХ вопросов так и остается без внимания. И что же получается в результате:

  • Ежегодно производятся несистемные закупки цифровых приборов разных производителей с разными характеристиками, при внедрении которых зачастую возникают проблемы их совместимости.
  • Большое количество разных приборов в разы увеличивает затраты на их обслуживание. Многофункциональные цифровые устройства невозможно откалибровать или перепроверить в ручном режиме, поэтому может возникнуть ситуация, что на каждое СИ необходимо будет иметь свой метрологический комплекс.
  • Различные протоколы обмена и средства коммуникации требуют больших затрат на адаптацию приборов разных производителей к существующей на объекте системе сбора данных. Даже при совпадении наименований протоколов обмена, могут потребоваться меры по обеспечению совместимости приборов разных производителей, а в некоторых случаях это может приводить к нестыковке показаний оборудования.
  • Невозможность согласовать каждое изменение СИ с проектантами в спорных случаях может поставить вопрос законности модернизации подстанций.
  • В случае необходимости апгрейда договориться с десятками производителей будет невозможно.

Для решения этих проблем целесообразна подготовка системной программы по обновлению приборного парка, в которой предусмотрены все «невидимые» вопросы. Наиболее рациональным вариантом в этом случае будет выбор универсального многофункционального устройства, обеспечивающего измерение всех основных параметров трехфазной электрической сети. В подобных многофункциональных устройствах, кроме метрологических функций по точному измерению параметров трехфазной электрической сети, должны быть реализованы следующие функции:

  • дискретные входы – для осуществления функций телесигнализации;
  • дискретные (релейные) выходы – для осуществления задач телеуправления, типа «включить», «отключить», «блокировка»
  • стандартные типы интерфейсов: – RS485 протокол ModBus RTU; – Ethernet, протокол 10Base-T ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004; – CAN; – USB 2.0;
  • журнал регистрации событий;
  • возможность изменения коэффициентов трансформации;
  • часы реального времени (RTC) учет хронометрических данных (текущее время, дата) и т.д.

За несколько лет многофункциональные средства измерения получили широкое распространение как на объектах ОАО Холдинга МРСК, ОАО ФСК, так и у ведущих производителей энергооборудования.

Анализируя положительный опыт системных программ по обновлению приборного парка, становятся очевидными следующие преимущества:

  • Существенно сокращается количество измерительного оборудования, что приводит к повышению надежности и качества системы в целом, и как следствие, к сокращению обменного фонда.
  • Такая модернизация подкреплена типовым проектным решением.
  • Использование однотипного оборудования позволит облегчить его метрологическое обслуживание, за счет оснащения им лабораторий.

Следующим этапом развития в области контроля за состоянием электрических сетей, на наш взгляд, является применение устройств для измерения и контроля показателей качества электроэнергии. В настоящее время мы работаем над решением, которое позволит в непрерывном режиме реального времени осуществлять измерения показателей качества электрической энергии и контроль их соответствия установленным нормам. Параллельно данный прибор способен интегрироваться в системы телеизмерений, производя одновременную передачу данных независимо по нескольким направлениям. В последнее десятилетие в нашей стране вводятся новые стандарты к качеству электроэнергии, а значит, к современным средствам измерений предъявляются все новые требования. Внедрение системы непрерывного мониторинга ПКЭ – важное условие обеспечения безопасности не только для электроэнергетики России, но и для личных нужд предприятий и организаций, заинтересованных в выявлении источников электромагнитных помех и других факторов, приводящих к нестабильной работе электроустановок и повышению расхода электроэнергии. Ввиду этого, актуальным становится вопрос выбора качественного и удобного в эксплуатации прибора, позволяющего контролировать данные показатели. Необходимо отметить, что при поиске и выборе типового многофункционального устройства для модернизации подстанций, следует обращать внимание не только на уже производимые приборы, позволяющие контролировать параметры качества сети, но и на производителей, гарантирующих увеличение функционала такой линейки приборов. Отдавая предпочтение заводам-разработчикам и производителям средств измерений, как поставщикам электроизмерительного оборудования, потребители снижают риски получения приборов ненадлежащего качества. Кроме того, такие прямые связи «производитель – конечный потребитель», необходимы обеим сторонам. В первую очередь, в результате совместной работы, конечный потребитель, наряду с экономической выгодой, получает именно то изделие, которое действительно решает его проблемы и может использовать завод в качестве площадки для обмена опытом.

 

АО «Электроприбор»
428000, Чебоксары, пр. И. Яковлева, д. 3
Телефон: + 7(8352) 39-99-18
E-mail: marketing@elpribor.ru
www.elpribor.ru

Скачать статью в формате pdf →

Читайте также: