Назначение и область применения
Система мониторинга и диагностики "Система контроля и управления трансформаторным оборудованием" (СКУ) предназначена для сбора, обработки, анализа, отображения и хранения диагностической информации, характеризующей фактическое состояние трансформаторного оборудования класса напряжения 35-1150 кВ.
СКУ аттестована ПАО "ФСК ЕЭС" и рекомендована для эксплуатации на объектах ПАО "Россети" (Заключение аттестационной комиссии № I3-19/14 от 07 февраля 2014г.).
СКУ удовлетворяет требованиям СТО 56947007-29.200.10.011-2008 и Распоряжения № 538р от 02.08.2011г.
Функции СКУ
СКУ обеспечивает:
- автоматизацию сбора, обработки, анализа и представления информации о трансформаторном оборудовании оперативному персоналу;
- повышение достоверности информации о технологических процессах;
- выявление предаварийных и аварийных ситуаций в оперативном режиме;
- оперативное принятие решений по управляющим воздействиям;
- минимизацию потерь в аварийных ситуациях;
- хранение информации на протяжении всего срока службы трансформаторного оборудования.
По согласованию с Заказчиком возможно обеспечение следующих функций:
- автоматическое и ручное дистанционное управление системами охлаждения трансформаторного оборудования при использовании СКУ с силовыми шкафами управления системами охлаждения;
- ручное дистанционное управление устройством регулирования напряжения трансформаторного оборудования под нагрузкой.
 |
Основные составляющие экономического эффекта от установки СКУ:
- прямая экономия затрат за счет проведения ремонтов только по техническому состоянию оборудования (вместо плановых ремонтно-профилактических работ);
- повышение эффективности инвестиционных вложений за счет обоснованного продления срока службы оборудования подстанций;
- повышение надежности работы оборудования за счет его оснащения автоматизированными средствами мониторинга и диагностики;
- сокращение прямых потерь от недоотпуска электроэнергии, вызванного отказами оборудования;
уменьшение сумм штрафов от прекращения или ограничения энергоснабжения потребителей; - сокращение расходов на страхование оборудования, оснащенного системами мониторинга и диагностики.
Структура
СКУ функционально делится на три уровня:
Первый уровень – уровень датчиков. Включает в себя первичные датчики и измерительные системы (измерительные трансформаторы тока, датчики температуры, приборы контроля содержания газов и влаги в масле, системы контроля изоляции вводов и т.п.), предназначенные для получения первичных технологических параметров состояния трансформаторного оборудования.
Второй уровень – уровень промышленных контроллеров. Включает в себя блок мониторинга (БМ), располагающийся вблизи контролируемого оборудования на открытом воздухе и шкаф-концентратор (ШК), устанавливаемый в ОПУ (возможен вариант и без ШК). БМ предназначен для сбора информации с первичных датчиков и приборов, преобразования информации в цифровой вид и передачи её в контроллер СКУ. ШК предназначен для сбора, расширенной обработки, анализа, формирования и долговременного хранения базы данных измеренных и расчетных параметров состояния трансформаторного оборудования, для обеспечения передачи данных в АСУ ТП подстанции и обеспечения системной информационной безопасности. БМ соединяются между собой и с ШК по резервированной волоконно-оптической линии связи.
Третий (верхний) уровень – уровень автоматизированных рабочих мест. Предназначен для предоставления оперативной и исторической информации, накопления общей базы данных трансформаторного оборудования. Третий уровень реализован в виде Web-сервера для обеспечения доступа к оперативным и историческим данным посредством локальной сети, что дает возможность любому зарегистрированному пользователю просматривать информацию при помощи обыкновенного web-браузера.
Особенности СКУ
- система является гибкой и масштабируемой, пригодной к дальнейшему расширению, как по количеству объектов контроля, так и по развитию функциональности;
- сбор сигналов от трансформаторного оборудования осуществляется непосредственно у источников сигналов, т.е. БМ устанавливаются возле трансформаторного оборудования;
- сбор данных с различных приборов и систем по цифровым интерфейсам;
- система построена на базе современных промышленных контроллеров, обеспечивающих требуемые показатели надежности и имеющих сертификат о соответствии типу средств измерения Госстандарта РФ. Применяемые контроллеры имеют энергонезависимую память для хранения операционной системы, прикладного ПО и архивных данных;
- для гарантированной привязки событий по времени математические алгоритмы системы реализованы непосредственно в контроллерах;
предусмотрено резервирование каналов связи между компонентами СКУ; - возможность интеграции с АСУ ТП подстанции по стандартным протоколам МЭК-60870-5-104, МЭК 61850 и др.;
- СКУ может быть реализована в БМ с передачей диагностической информации непосредственно в АСУТП;
- СКУ может быть реализована в одном шкафе с ШАОТ (шкаф управления системой охлаждения трансформаторного оборудования);
- в ШК установлена графическая панель, предоставляющая доступ к измеряемой информации и управлению трансформаторным оборудованием;
- концептуально СКУ рассматривается как подсистема АСУ ТП подстанции;
- для обеспечения гарантированной привязки событий по времени до завершения работ по наладке АСУ ТП система мониторинга имеет собственную систему синхронизации точного времени (GPS/ГЛОНАСС).
 |
Диагностические и информационные возможности
Ключевой особенностью СКУ является возможность осуществлять диагностику технического состояния трансформаторного оборудования без его отключения на основе анализа текущих параметров и исторических данных. Данный анализ проводится в соответствии с диагностическими моделями и экспертными оценками, описывающими физические процессы внутри трансформаторного оборудования при его эксплуатации и выполняющими требования действующих в РФ нормативных документов.
Получение наиболее достоверной информации о состоянии трансформаторного оборудования достигается уточненными диагностическими моделями, учитывающими тип, конструктивные особенности и технологию изготовления конкретного трансформаторного оборудования.
Перечень диагностических моделей и экспертных оценок
| Наименование | Описание |
| Временные превышения напряжения на стороне ВН, СН | Анализ и регистрация в соответствии с требованиями ГОСТ 1516.3-96. |
| Мощность контролируемого оборудования | Постоянный расчет активной и реактивной мощности, cosj по сторонам контролируемого объекта. |
| Температура наиболее нагретой точки обмотки | Постоянный расчет температуры наиболее нагретой точки обмотки по данным температуры верхних слоев масла (измеренной датчиком) и нагрузки в соответствии МЭК 60076-7. |
| Содержание влаги в изоляции | Преобразование данных относительного влагосодержания масла в абсолютное. Расчет влагосодержания твердой изоляции в местах перегрева. |
| Температура образования пузырьков пара | Определение температуры закипания, запас по температуре закипания. |
| Старение изоляции | Расчет старения изоляции по температуре наиболее нагретой точки обмотки и расчетному влагосодержанию твердой изоляции. Прогноз старения, общего износа. ГОСТ 14209, МЭК 60076-7. |
| Состояние и эффективность системы охлаждения | Расчет температуры верхних слоев масла по МЭК 60076-7 (ГОСТ 14209), сравнение с фактической. Непрерывный контроль режима работы системы охлаждения (уровней охлаждения), электродвигателей маслонасосов и вентиляторов. |
| Состояние РПН | Расчет перепада температур масла в основном баке и баке контактора РПН. Определение механического и электрического износа контактов. |
| Оценка состояния основной изоляции высоковольтных вводов | Расчет параметров основной изоляции высоковольтных вводов (tg б, емкость и их изменения, ЧР). |
| Нагрузочная способность трансформатора | Расчет нагрузочной способности трансформатора по ГОСТ 14209 (МЭК 354-91), МЭК 60076-7, МЭК 60076-2, в том числе выдача времени возможной работы до достижения предельных параметров при текущей нагрузке и схеме работы системы охлаждения. Допустимые величины и время перегрузки без ущерба для общего срока службы. |
| Внутренние потери в трансформаторе | Расчет внутренних потерь в трансформаторе (в том числе Рхх и Ркз) в зависимости от типа трансформаторного оборудования, конструкции обмоток и типа регулирования напряжения |
| Контроль деформации обмоток на основе Zк | Расчет полного сопротивления короткого замыкания обмоток (Zк) в зависимости от типа трансформаторного оборудования, конструкции обмоток и типа регулирования напряжения |
| Перегревов обмоток, температуры наиболее нагретой точки обмоток | Расчет перегревов обмоток, температуры наиболее нагретой точки обмоток в зависимости от типа трансформаторного оборудования, конструкции обмоток и типа регулирования напряжения |
| Ресурс срока службы трансформаторного оборудования | Расчетный ресурс срока службы трансформаторного оборудования в зависимости от типа трансформаторного оборудования, конструкции обмоток и типа регулирования напряжения |
| Комплексная оценка состояния оборудования в «текущий» момент эксплуатации | Комплексная оценка технического состояния на «текущий» момент эксплуатации в соответствии с п. 1.5. Рекомендации по стратегии эксплуатации контролируемого оборудования с учетом требований РД 34.45-51.300-97. |
Интеграция СКУ и АСУ ТП
В типовой СКУ предусмотрена возможность интеграции с современными АСУ ТП подстанции по стандартным протоколам МЭК-60870-5-104, МЭК 61850 и др. Для интеграции с АСУ ТП на реконструируемых подстанциях в СКУ может быть реализован протокол ModBus TCP/RTU.
Перечень аналоговых, дискретных и расчетных параметров в СКУ для интеграции с АСУ ТП реализован в соответствии с требованиями СТО 56947007-29.200.10.011-2008 и Распоряжения № 538р от 02.08.2011.
Производство, техническое обслуживание, сервис
Исследование, разработка и серийное производство размещено на собственных производственных площадях ЗАО "Интера". Для всей выпускаемой продукции разработаны типовые решения, схемы привязки, регламенты технического обслуживания, эксплуатационная документация.
Специалисты ЗАО "Интера" выполняют шефмонтажные и пусконаладочные работы. При выполнении пусконаладочных работ проводится обучение эксплуатационного персонала на Объектах установки.
Вся выпускаемая продукция проходит 100% наладку и испытания после изготовления, что сокращает сроки внедрения продукции на объектах Заказчика.
Отдел сервиса и технической поддержки ЗАО "Интера" оперативно осуществляет гарантийную поддержку поставленной продукции в режиме on-line консультаций и с выездом на объект в случае необходимости.
Осуществляется послегарантийное сопровождение продукции: регулярное техническое обслуживание, переобучение персонала и продление гарантийного срока эксплуатации.
Технические характеристики
| Наименование параметра | Значение |
| Блок мониторинга | |
| Параметры цепей питания БМ: - номинальное напряжение питания, В - допустимое отклонение от номинального напряжения, % - номинальная частота, Гц - потребляемая мощность: с отключенными нагревателями, ВА, не более с включенными нагревателями, ВА, не более Параметры питания цепей сигнализации: - номинальное напряжение питания, В - потребляемая мощность, ВА, не более |
150 =220 |
| Унифицированные входные сигналы постоянного тока, мА | 4 – 20 (0 – 20) |
| Входные сигналы термометров сопротивления Pt100 (трехпроводное подключение), °С | -200…850 |
| Количество входных контактных сигналов, шт. | 0-64 |
| Количество выходных контактных сигналов, шт. | 0-64 |
| Интерфейсы обмена БМ с датчиками (измерительными системами) | RS485/RS422/RS232 |
| Интерфейс обмена БМ с ШК | Ethernet FX оптическое «кольцо» |
| Степень защиты по ГОСТ 14254-96 | IP54 |
| Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69: | УХЛ1 |
| Габаритные размеры, не более (высота, ширина, глубина), мм | 600×600×210 |
| Масса, кг, не более | 40 |
| Шкаф-концентратор | |
| Параметры цепей питания: - номинальное напряжение питания, В - допустимое отклонение от номинального напряжения, % - номинальная частота, Гц - потребляемая мощность, ВА, не более: Параметры питания цепей сигнализации: - номинальное напряжение питания, В - потребляемая мощность, ВА, не более |
=220 |
| Количество программируемых контроллеров для обработки данных мониторинга | 1-4 |
| Количество каналов измерения сигналов переменного тока с I=0…1А или I=0…5А, шт. | 3-72 |
| Количество каналов измерения сигналов напряжения переменного тока U=0…100 В, шт. | 3-72 |
| Количество входных контактных сигналов, шт. | 0-64 |
| Количество выходных контактных сигналов, шт. | 0-64 |
| Интерфейс связи с БМ и обмена между компонентами | Ethernet FX оптическое «кольцо» |
| Интерфейс передачи информации в локальную сеть | EthernetTX |
| Интерфейс передачи информации в АСУТП (централизованную базу данных) | Ethernet/RS485 |
| Степень защиты по ГОСТ 14254-96 | IP40 |
| Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69: | УХЛ4.2 |
| Габаритные размеры, не более (высота, ширина, глубина), мм | 2000×800×600 (высота с цоколем 2200мм) |
| Масса, кг, не более | 250 |
Условия эксплуатации
| Характеристики | Блок мониторинга | Шкаф-концентратор |
| - рабочая температура окружающей среды, °С | –60 ÷ 40 | +10 ÷ +35 |
| - относительная влажность, % | 95 при 25°С | ≤90% при 25°С |
| - атмосферное давление, кПА | 84 ÷ 106,5 | 84 ÷ 106,5 |
| - степень защиты | IP54 | IP40 |
| - механические факторы | М6 | М3 |
| - высота установки над уровнем моря, не более, м | 1000 | 1000 |
| - сейсмостойкость по шкале MSK-64 | соответствует 9 (высотная отметка 0-10 м) |
соответствует 9 (высотная отметка 0-10 м) |