ИКЗ в структуре цифровой трансформации энергетики

Что такое цифровая трансформация?

Цифровая трансформация - это концепция, определяющая основные направления технологических и организационных изменений работы в энергетике для повышения эффективности и качества оказываемых услуг, их доступности.

Цифровая трансформация позволит повысить надежность, качество, доступность оказания услуг по передаче электроэнергии и технологическому присоединению потребителей, сформировать новую инфраструктуру для максимально эффективного процесса передачи электроэнергии между субъектами электроэнергетики, а также развивать конкурентные рынки сопутствующих услуг (источник: “Россети. Концепция - Цифровая трансформация 2030”)

Основные принципы цифровой трансформации:

• обеспечение наблюдаемости сетевых объектов и режимов их работы;
• автоматизация управления технологическими и корпоративными процессами
• интеграция и объединение различных ИТ-систем на иерархических уровнях;
• повышение надежности электроснабжения потребителей;

Единая цифровая среда технологических данных позволит проводить аналитические исследования в целях принятия оптимальных управленческих решений, а также анализировать информацию о состоянии оборудования, прогнозировать вероятность и последствия отказов для снижения рисков выхода оборудования из строя путем своевременного адресного ремонта или замены.

Для принятия оптимальных управленческих решений и анализа информации о состоянии оборудования, прогнозирования вероятности и последствий отказов необходимо применение приборов, способных производить сбор, обработку и передачу данных в иерархическую структуру - цифровую сеть.

Локализация с помощью ИКЗ

Для обеспечения потребителя энергией, снижения простоев оборудования и увеличения надежности в электрических сетях важным фактором является время поиска места повреждения. Для электрических линий поиск поврежденного участка может быть затруднен большой протяженностью линий, сложной доступностью для персонала. Для сокращения времени поиска места замыкания применяются индикаторы короткого замыкания.

Рисунок 1 - Принцип локализации КЗ

На рисунке 1 указаны два случая, в первом источник находится с одной стороны от линии, во втором случае - с двух сторон. При питании линии с одной стороны место замыкания будет находиться между последним сработавшим ИКЗ (1) и первым не сработавшим ИКЗ (2). При двухстороннем питании линии требуется установка индикаторов с функцией определения направления, что изображено на правой части рисунка, где замыкание определено между ИКЗ (3) и ИКЗ (4).

В обоих случаях для поиска места повреждения выездной бригаде не потребуется проводить обследование всей линии, а достаточно будет провести визуальный осмотр участка между двумя индикаторами, что существенно сокращает время, затраченное на поиск места повреждения.

Рисунок 2 - установка ИКЗ на зонах балансового разграничения и на местах перехода ВЛ в КЛ.

Есть еще несколько случаев, в которых индикаторы сокращают затраты на время поиска места повреждения. На рисунке 2 продемонстрирован случай установки ИКЗ на зоне балансового разграничения, что позволяет определить, какой из обслуживающих организаций необходимо отправлять бригаду на обследование линии. Второй случай, указанный на рисунке 2, описывает принцип расстановки ИКЗ на Воздушно-Кабельной линии электропередачи, что позволяет принимать решение о том, какая бригада (ответственная за кабельный или воздушный участок) должна быть направлена на устранение повреждения.

Индикаторы Короткого Замыкания в структуре цифровой энергетики

Индикаторы короткого замыкания Smart Navigator 2.0 от компании Horstmann помимо определения фазы и времени короткого замыкания также собирают информацию о:

• неисправностях на линии с указанием направления
• потере тока или напряжения
• величине и продолжительности тока неисправности
• токе нагрузки (максимальный/минимальный/средний)
• наличии или отсутствии напряжения (обнаружение по электрическому полю)
• температуре проводника и окружающей среды

Все собранные данные прибор передает по защищенному каналу TLS, используя встроенный в один из индикаторов GSM модуль 4/2G. Способы подключения к прибору указаны на рисунке 3. После передачи данных на сервер они могут быть переданы в систему SCADA через IEC60870-5-101, IEC60870-5-104, DNP3 (последовательный), DNP3 (IP) и другие протоколы.

Рисунок 3 - варианты подключения к прибору для его настройки

Индикаторы для кабельных линий также предоставляют возможности для передачи данных удаленно. Прибор ComPass Bs от компании Horstmann позволяет получать большой объем информации о сети:

• информация о коротких замыканиях с указанием направления места замыкания
• фазные токи I1, I2, I3, IE с фазовым углом
• фазное напряжение V1, V2, V3, VNE и междуфазное напряжение V12, V23, V31, VNE
• потокораспределение нагрузки A↑ или B↓
• S, P, Q и cos φ (коэффициент мощности) (P 1,2,3, Q 1,2,3, S 1,2,3, cos φ 1,2,3 через RS485)
• величина эффективной энергии, отдельно от направления потоков распределения нагрузки A↑ или B↓
• рабочий ток, I1, I2, I3, IE, S, P, Q, U12, U23, U31, все усредненные значения регулируются (1 – 60 минут), I1, I2, I3 макс. 24 часа / 7 дней / 365 дней,
• индикатор максимального потребления Imax LR, V12max LR, V23max LR, V31max LR, Smax LR, Pmax LR, Qmax LR, Tmin LR, Tmax LR (последнее восстановление)
• частота электропитания
• температура поверхности кабеля и окружающей среды

Система интеграции данных показаны на рисунке 4. Передача данных возможна через четыре беспотенциальных контакта реле и через свободно настраиваемый интерфейс RS485/Modbus. Данные могут быть переданы либо на блок Reporter 3.0 с GSM модулем, который связывается с сервером, либо через интерфейс RS485 непосредственно в интеллектуальную систему станции/подстанции.

Рисунок 4 - Способы интеграции данных в SCADA и iHost

Быстрый доступ к данным

Помимо возможности интеграции данных в локальную систему SCADA есть возможность отображения данных в системе с доступом через браузер. Это позволяет предоставляет быстрый доступ к информации о состоянии линии оперативному персоналу, которому необходимо локализовать повреждение.

Рисунок 5 - Веб интерфейс iHost

Система iHost собирает данные с устройств, таких как индикаторы короткого замыкания и замыкания на землю (например, серии Compass Bs или Smart Navigator 2.0), оценивает информацию в концентраторе данных и передает ее на системы диспетчерской и/или мобильные терминалы. Информацию о неисправностях и превышении предельных значений также можно передавать по электронной почте или с помощью SMS.

Продвинутая система управления приборами позволяет:

• Получать текущую информацию о функциональных характеристиках сети
• Производить полную удаленную настройку оборудования дистанционно
• Производить постоянный контроль сети и предотвращать перебои в подаче электроэнергии
• Получать предупреждения в случае неисправностей или сбоев в работе
• Управлять инструментами анализа для повышения прозрачности сети
• Собирать и обрабатывать все данные, получаемые от всех устройств ИКЗ
• Иметь доступ к данным в любое время различными способами и с различных устройств
• Централизованное управление всеми полевыми устройствами одним щелчком мыши
• Возможности мониторинга сети: общая информация системы, анализ данных, проверка состояния
• Выполнять настройку конфигурации и обновление прошивки со SCADA

Рисунок 6 - графическое отображение данных в iHost

В системе доступны:

• пользовательская визуализация данных и сигналов тревоги
• индивидуальные, генерируемые автоматически уведомления
• встроенная база данные
• графическое отображение всех собираемых данных
• отображение мест установки оборудования на схеме и на карте для сокращения времени на реагирование

Рисунок 7 - Отображение места установки оборудования на карте и схеме

Выводы

Цифровизация энергетики - процесс развивающийся стремительными темпами в во всем мире. Уже сейчас существуют понятные решения для улучшения характеристик надежности электроснабжения потребителей, обеспечения наблюдаемости сетевых объектов и режимов их работы.

Заполните форму. Мы поможем выбрать ИКЗ и места их установки на основании вашей схемы сети, а также рассмотрим возможность тестовой эксплуатации приборов: