Номера

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

Главная / №3 (45) Май-Июнь 2012 / Статьи и обзоры оборудования

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

В последние несколько лет в среде Российских специалистов в области энергетики (менеджеров верхнего звена, проектантов, системных интеграторов) постоянно обсуждается ставший уже популярным и пришедший к нам с Запада термин «Smart Grid».

В Европе данный термин имеет достаточно конкретное значение: это электрические сети, оснащенные в необходимой степени современными средствами телекоммуникаций, обеспечивающими двусторонние обмены в цифровом формате всех участников производства, распределения и потребления электроэнергии.

В России в понятие Smart Grid вкладывается расширенный смысл: комплексная модернизация и инновационное развитие всех субъектов электроэнергетики (и технологических и коммуникационных) на основе передовых технологий.
Но что бы в каждом конкретном случае ни понималось под термином Smart Grid, общим и обязательным атрибутом для данного вида электрических сетей является необходимость преобразования большого количества аналоговых, по физической сути, показателей качества электрической энергии в цифровой формат.

Как же выглядит ситуация сегодня?

Подавляющее большинство подстанций построены в 70-80-х годах прошлого века. Измерительная часть их оборудования укомплектована преимущественно стрелочными измерительными приборами и измерительными преобразователями миллиамперной идеологии. Модернизация измерительного оснащения и перевод основной массы измеряемых параметров в цифровой формат на таких подстанциях сопряжены с заметными затратами.

По нашим данным, сейчас в эксплуатации находится более 300 млн шт. старых стрелочных приборов, с износом превышающим 80-85%.

Эта ситуация порождает ряд проблем:

  • затраты на обслуживание с каждым годом возрастают (ремонт, ежегодная поверка, калибровка, содержание обменного фонда и т.д.);
  • показания приборов не дают реальной картины оперативному персоналу.

К сожалению в последние десятилетия основные усилия были направлены не на внедрение новых технологий, а на поддержание работоспособности действующего оборудования. Кардинальным образом повысить надежность электроснабжения за счет ремонта уже невозможно, необходимы техническое перевооружение и реконструкция.

Существует много подходов к повышению наглядности состояния электросетей и изменения описанной ситуации, которые условно можно разбить на 2 большие группы, каждая из которых имеет свои преимущества.

Первый вариант: постепенная замена приборного парка, проводимая в рамках плановых ремонтных работ. Это вариант, когда снимается старый стрелочный прибор (вышедший из строя или отработавший свой срок) и на его место устанавливается цифровой прибор со стандартным интерфейсом. Такой способ имеет право на жизнь в тех случаях, где всем очевидно далеко не полное соответствие оснащенности подстанций современным требованиям к наглядности состояния электросетей, и, в то же время, не выделяется значимых средств на их переоснащение.

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.

Оба варианта модернизации имеют безусловные преимущества:

  • 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 0.5, 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.
  • В случае с использованием многофункционального прибора периодической поверке или калибровке подлежит лишь одно изделие и раз в 6 лет (!), индикаторные панели не являются СРЕДСТВАМИ ИЗМЕРЕНИЙ.

Даже просто проводя замену аналоговых устройств на цифровые в рамках планово-ремонтных работ, на объекте появится возможность объединять приборы в цифровую сеть, связывать с установленной SCADA-системой и организовывать автоматический съем и обработку полученной измерительной информации.

Комплекс вопросов, связанных с подобной модернизацией, достаточно широк, но в видимой зоне проблемы находится лишь актуальность замены стрелочных приборов, 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 затрат интегрироваться в существующую систему, а оснащение метрологической службы позволит проводить регулярные калибровки.

Необходимо задать вопросы:

  • В случае спорных юридических вопросов, обеспеченна ли такая модернизация одобрением проектных организаций?
  • Не секрет что, в настоящее время техника развивается семимильными шагами, а способен ли производитель или поставщик обеспечить в будущем возможность роста и решения «нестандартных задач»?
  • Используется ли выбранные Вами СИ в распределительных устройствах и РЗА, которые будут устанавливаться на эти же объекты? Или более сложное оборудование будет идти с другими СИ?

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 происходят несистемные закупки цифровых приборов, разного происхождения с разными характеристиками. Китайские, Чебоксарские, белорусские, краснодарские… — объект превращается в полный зоопарк разных СИ.
  • Большое количество разных приборов в разы увеличивает затраты на их обслуживание. Многофункциональные приборы просто не возможно откалибровать или перепро-
  • верить в ручном режиме, аналогично стрелочным. Может возникнуть ситуация, что на каждый СИ необходимо будет иметь свой комплекс.
  • Различные протоколы и средства коммуникации требуют больших затрат на адаптацию разных приборов в существующую систему сбора данных, а в некоторых случаях это может приводить к нестыковке показаний оборудования и неадекватным действиям персонала.
  • Невозможность согласовать каждое изменение СИ с проектантами в спорных случаях может поставить вопрос законности модернизации подстанций.
  • В случае необходимости модернизации договориться с десятками производителей будет невозможно.

Решение этих вопросов одно — подготовка системной программы по обновлению приборного парка, в которой предусмотрены все «невидимые» вопросы.

Мы, как завод-производитель СИ, предлагаем для реализации такой программы массовый и серийно производимый многофункциональный прибор ЩМ120, предназначенный для измерения всех основных параметров 3ех фазной 3ех или 4ех проводной электрической сети. Это все фазные и междуфазные токи и напряжения, частота сети, активная, реактивная и полная мощности. Кроме метрологических функций по точному измерению данных параметров прибор обладает целым рядом коммуникационных функций.

Дискретный вход (телесигнализация, ТС) — 6 входов «сухой контакт», напряжение 24 В, ток 10 мА.
Дискретные выходы (телеуправление, ТУ) Через внешний блок ЭНМВ по интерфейсу CAN, 3 релейных выхода (включить, отключить, блокировка), =300 В, ~250 В, 100 мА.
Тип интерфейса: RS485 протокол ГОСТ Р МЭК 870-5-1-95 ModBus RTU (до 3 каналов); Ethernet, протокол 10Base-T ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004; CAN - USB 2.0.
Журнал событий:  вкл./выкл.  (32 последних событий); телесигнализация (256 срабатываний входов ТС); изменение коэффициентов трансформации и времени калибровки.
Часы реального времени (RTC) — учет хронометрических данных (текущее время, дата).
Исполнение прибора может быть с сенсорным цветным экраном.

Прибор ЩМ120 — это результат работы альянса специалистов в метрологии и телемеханике, который является совместной разработкой Чебоксарского завода «Элет-кроприбор» с ИЦ Энергосервис (г. Архангельск) на базе использования механизма работы хорошо известного многофункционального преобразователя ЭНИП-2.

За последние 2 года массовое использование этого прибора и на энергообъектах и у производителей более сложного энергетического оборудования поддерживается типовым проектом института «Энергосетьпроект».

Данный типовой проект мы предоставляем по запросу и бесплатно всем производителям КРУ и РЗА, объектам МРСК и ФСК, использующим данный прибор в качестве универсального СИ.

Данный типовой проект содержит:

  • рекомендации для проведения электрических измерений на ПС 35-220 кВ;
  • рекомендации по использованию цифровых измерительных приборов в типовых схемах распределительных устройств 35-220 кВ подстанций энергосистем;
  • примеры компоновки приборов на щитах управления подстанций 110/10 кВ, 110/35/10 кВ, 110/35/6 кВ.

Как следствие за 2 года выпуска этот прибор имеет солидный референц-лист, в числе наших клиентов есть объекты МРСК, ФСК и ведущие производители энергооборудования ЭКРА, «Самарский «Элекрощит», ЧЭАЗ, «Московский электрощит» и т.д.

Мне хотелось бы привести примеры тех наших партнеров, которые проводят работы по модернизации сетей системно и ставят перед собой цель не просто закупку цифровых приборов, а именно модернизацию СИ и оптимизацию затрат на их обслуживание:

  1. Сетевая компания Татарстана име ет 5-летню ю программу модернизации подстанц ий, ос новными целями которой является перевод в цифровой формат всех измерений и объединение в единую сеть более 400 подстанций на территории республики, а как же оптимизация затрат на обслуживание установленных СИ.

Результатом реализации этой программы в 2010-2011 году стало:

  • объединение в сеть около 40 подстанций, вывод из эксплуатации более 5000 аналоговых устройств и как следствие сокращение затрат на обслуживание в 20 раз;
  • все вновь поступаемое оборудование от других производителей имеет ЩМ120 как универсальное СИ;
  • по ТЗ наших коллег из Татарстана в прибор были введены изернет и телеуправление и ведутся работы по разработке мобильного устройства для автоматической калибровки прибора.

В итоге мы хотим придти к тому, что в подавляющем большинстве во всем Татарстане будет установлен один тип ЩМ120, что существенно сократит обменный фонд, требования к специалистам по обслуживанию приборов и завод берет на себя кроме гарантийных обязательств, обязательства по обучению персонала, адаптации приборов в существующую систему, автоматизации обслуживающих процессов и решения «нестандартных» задач в нашем поле ответственности.

  1. По аналогичному пути пошло подразделение МРСК  Урала — ОАО «П ермэнерго» после изучения опыта коллег из Татарстана, в конце 2011 годы они оцифровали 5 подстанций, в планах на 2012 год еще 13.

Анализируя положительный опыт системных программ по обновлению приборного, 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 лаборатории однотипным оборудованием. В планах завода — мобильное устройство для калибровки приборов ЩМ120.
  • Тесные многолетние связи с заводами-производителями энергетического оборудования, многие из которых уже используют в типовых ячейках данное решение.
  • Приборы успешно проходят аттестацию ФСК. Все испытания проведены, стадия оформления протокола аттестационной комиссии.
  • Возможность завода разработать и серийно производить нестандартные изделия по ТЗ заказчика.

По требованию холдинга ФСК нами создается сеть сервисных центров. Однако при низком уровне брака и унификации СИ на объекте — в них просто нет необходимости, достаточно иметь несколько стандартных приборов в обменном фонде, чтобы в случае выхода из строя менять прибор и отправлять его на завод для выяснения причин, ремонта или замены.

Преимуществом нашего завода является тот факт, что мы — производитель замкнутого цикла, имеем развитое инструментальное производство, заготовительное, гальваническое, сборочные (включая автоматизированную сборку печатных плат), т.е. несем полную ответственность за качество и сроки производства, не завися от поставщиков и контрактной сборки.

Метрологическое обеспечение выпускаемой продукции осуществляется собственной метрологической службой предприятия, аккредитованной на право первичной поверки. На предприятии имеется представительство заказчика, с аккредитованным подразделением на право поверки средств измерения. Т.е. вся продукция, выходящая с нашего заводского конвейера сертифицирована и имеет первичную поверку. Завод так же имеет лицензию на производство и разработку приборов атомного исполнения и производит отдельную группу приборов атомного исполнения.

В структуре предприятия имеется специальное конструкторско-технологическое бюро (СКТБ), которое обеспечивает разработку всей новой техники и занимается подготовкой и внедрением ее в серийное производство.

Такие прямые связи «производитель — конечный потребитель», о которых описано в статье, выгодны обеим сторонам даже не только с экономической точки зрения, но и с технической точки зрения, когда конечный потребитель в итоге получает то изделие, которое действительно решает его проблемы и может использовать завод в качестве площадки для обмена опытом. Работая через сеть посредников, к сожалению, мы лишаемся очень многих возможностей и просто временами не понимаем друг друга.

Е. В. РОМАНОВА,
директор по основному производству
маркетингу и продажам
ОАО «Электроприбор», к.т.н.
E-mail: [email protected]
Тел.: (8352) 399-822
www.elpribor.ru