УДК 621.311.182

ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Зусев Сергей Анатольевич
Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
магистрант кафедры управление в технических и экономических системах, факультет информационных технологий

Аннотация
В данной статье рассматривается проблемы и обзор существующих решений в области диагностики систем оперативного постоянного тока энергетических объектов Российской электроэнергетики а, так же предлагается свой вариант решения.

Ключевые слова: диагностика, оперативный постоянный ток, энергообъект


PROBLEMS OF DIAGNOSTICS OF SYSTEM OPERATIVE DC POWER FACILITIES

Zusev Sergey Anatolyevich
Vladimir State University named after Alexander and Nicholay Stoletovs
Master student of Management and informatics in technical systems department, Faculty of Information Technologies

Abstract
This article discusses problems and review existing solutions in the field of diagnostic systems operative DC energy power facilities of the Russian electric power industry and also is invited own solution.

Keywords: diagnostics, electric power industry, operational direct current


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Зусев С.А. Проблемы диагностики системы оперативного постоянного тока энергетических объектов // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/04/67029 (дата обращения: 20.11.2016).

Стабильное обеспечение электроэнергией всех потребителей, будь то обычные жилые дома или крупные предприятия – является важным цивилизационным требованием. Как известно, подача электроэнергии обеспечивается распределительными устройствами и подстанциями, которые передают конечному потребителю электроэнергию от разных источников: ТЭЦ, ГЭС, АЭС и т.д. Переключения осуществляются за счет различных коммутационных узлов и средств контроля. Все распределительные устройства нуждаются в управлении и питании, и даже в случае обесточивания подстанции. Для этой цели используется системы оперативного постоянного тока (далее СОПТ), стабильность работы которой играет важную роль в обеспечении надежности работы распределительных устройств.

СОПТ предназначена для питания обеспечение потребителей постоянным током в условиях отключения собственных нужд энергетических объектов. Потребителями СОПТ являются терминалы релейной защиты и автоматики (РЗА), АСУТП подстанций, и цепи управления коммутационными аппаратами, автоматики и сигнализации. Питание должно осуществляться в течение 1 часа для подстанций с оперативным персоналом, и в течение 2 часов для подстанций без обслуживающего персонала, при полном обесточивании линии собственных нужд подстанции.

Система оперативного постоянного тока (СОПТ) представлена на рисунке 1 и включает в себя:

1) зарядно-выпрямительное устройство (ЗВУ);

2) щит постоянного тока (ЩПТ);

3) шкаф распределения оперативного тока нижнего уровня (ШРОТ);

4) аккумуляторная батарея порядка 120 элементов по 2.2В (АБ)


Рисунок 1. Структурная схема СОПТ для электрических подстанций

СОПТ является сложной технической системой Нарушения в работе, которой приводят к тяжелым последствиям.
Возможными последствиями неправильной работы СОПТ являются повреждения первичного и вторичного оборудования, нарушения в работе устройств РЗА и т.п. Необходимо отслеживать техническое состояние СОПТ как на этапе приемо-сдаточных, так и в процессе эксплуатации, при выявлении недостатков и отклонений, оперативно их устраняя. При проектировании СОПТ учитывается, что срок службы системы должен быть не менее 30 лет. Решение этой задачи обеспечивается использованием разнообразных современных аккумуляторов, зарядных устройств, защитных аппаратов, защитой от перенапряжений.

В процессе эксплуатации могут возникать различные неисправности оборудования. При ненадлежащем контроле состояния батареи может сильно уменьшаться ее емкость, что может приводить к большим провалам напряжения и неправильной работе потребителей и отказам защитных аппаратов. Так же со временем может нарушиться селективность защитных устройств, в таком случае они могут не сработать при коротком замыкании. Поэтому диагностика и мониторинг всех должен проводиться не реже чем раз в 3 года.

В настоящее время существует несколько решений в области диагностики и мониторинга СОПТ. Это либо периодические комплексные обследования, либо системы постоянного мониторинга СОПТ.

Рассмотрим пример комплексной диагностики СОПТ, которую проводит НПФ “ЭЛНАП (Электротехника: наука и практика)” (г. Москва). Данная фирма выбрана, так как является автором методики, которая утверждены во многих энергетических компаниях на территории СНГ как стандарт диагностики СОПТ. Комплекс диагностических процедур состоит и ряда проектно-расчетных и экспериментальных работ. К проектно-расчетным относятся:

1) составление исполнительной схемы щита постоянного тока (ШПТ), релейного щита и токораспределительной сети.

2) расчет для этой схемы токов КЗ в узлах СОПТ.

К экспериментальным работам относятся:

1) проверка и визуальный осмотр автоматических выключателей в ШПТ.

2) проверка и визуальный осмотр кабелей по различным режимам

3) проверка селективности защитных аппаратов и соответствие расчетным значением

4) проверка и визуальный осмотр (АБ).

5) измерение внутреннего сопротивления АБ двухимпульсным методом, и исходя из данных измерения, делаются выводы о состоянии батареи.

6) проверка и визуальный осмотр зарядных устройств.

7) имитация импульсного воздействия на ШПТ и проверка условий электромагнитной совместимости (ЭМС).

Данный вид диагностики связан со значительным объемом выполняемых работ, что естественно отражается на стоимости и сроках. Данный метод комплексной диагностики требует специального оборудования и квалифицированных человеческих ресурсов, что существенно влияет на доступность. Содержать бригады специалистов с оборудованием многие РЭС не в состоянии, и им приходится прибегать к услугам сторонних организаций. Современная экономическая ситуация провоцирует сокращение программы испытаний, использование формальных подходов, несмотря на повышения риска выхода из строя СОПТ. Поэтому встает вопрос об удешевлении и большей доступности мер диагностики СОПТ.

Одним из возможных решений является комплексы постоянного мониторинга СОПТ. В настоящее время предложение таких комплексов ограниченно. Структурно комплексы представляют совокупность датчиков, информационно соединенных с центральным диспетчерским пунктом обработки данных. Данные комплексы отслеживают параметры СОПТ (напряжения, токи) в режиме реального времени и передают персоналу подстанции.

Примером таких комплексов является система мониторинга для оборудования СОПТ (ООО Научно-производственное предприятие «ЭКРА», г. Чебоксары). Данная компания выбрана так, как их система из представленных на рынке, выполняет максимальное количество функций. Представленная этой компанией система предназначена для контроля в режиме реального времени оборудования СОПТ, она представляет собой сеть топологии типа звезда состоящей из программируемых контроллеров и устройства ввода/вывода сигналов. В качестве цифровых связей используется проводные интерфейсы Ethernet и RS-485. Схема системы мониторинга представлена на рисунке 2.


Рисунок 2. Система мониторинга для оборудования СОПТ

У такой системы есть ряд преимуществ, но и есть свои недостатки. К преимуществам можно отнести:

1) постоянный мониторинг и возможность оперативно реагировать на отклонения в работе;

2) относительно низкая цена (в сравнении с комплексной диагностикой);

3) простота и удобство использования.

Недостатками данной системы являются:

1) отсутствие испытательных режимов;

2) зачастую информация с датчиков передается без расчетно-аналитической обработки;

3) использование проводных интерфейсов.

Из всего этого можно сделать следующие выводы:

Обе рассмотренные методики имеют свои преимущества и недостатки. Первая является эффективной, но достаточно дорогой. Вторая гораздо дешевле, работает в режиме реального времени, но не полностью отражает состояние СОПТ.

Перспективным представляется создание комплекса, способного сочетать в себе расчетно-экспериментальную методику с постоянным мониторингом параметров СОПТ.

На рисунке 3 представлена структурная схема комплекса диагностики и мониторинга СОПТ.


Рисунок 3. Структурная схема комплекса диагностики и мониторинга СОПТ.

Комплекс представляет собой совокупность технических средств с распределенной структурой топологии типа «звезда». Центральным устройством является контроллер, отвечающий за функции сбора данных, их хранения и управления, а также отображения и взаимодействие с более высокими уровнями АСУ. Локальные устройства отвечают за измерение параметров и передачу данных в центральное устройство. Канал связи между центральным и локальными устройствами беспроводный стандарта ZigBee. Кроме этого комплекс имеет силовой блок для испытания АБ толчковыми токами при реализации двух-импульсного метода измерения внутреннего сопротивления АБ.

Возможности комплекса являются:

1) Измерение внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи

2) Измерение реальных токов КЗ в коммутационных узлах СОПТ

3) Контроль селективности этих узлов

4) Отображения результатов измерения и анализа в реальном времени.

5) Беспроводная связь между устройствами комплекса

6) Питание осуществляется от линий собственных нужд и от автономных источников питания.

7) Возможность использовать комплекс как мобильно так и стационарно.

8) Сравнительно не высокая цена изделия (по сравнению с аналогами)

9) Соответствие комплекса всем нормам использования на объектах электроэнергетики.

Представленный комплекс сочетает в себе положительные качества рассмотренных методик. Востребованность такого комплекса очевидна – удешевление диагностических процедур и более полная информация о состоянии СОПТ. К тому же энергетические компании смогут приобретать такие комплексы на объекты энергетики, улучшая текущий контроль за СОПТ и экономя финансовые средства на привлечении сторонних организаций.


Библиографический список
  1. СТО 56947007-29.120.40.041-2010 Системы оперативного постоянного тока подстанций. Технические требования. Дата введения: 29.03.2010, Дата введения изменений: 14.12.2012. – г. Москва. – 20с.– Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС».
  2. Руслан Борисов. Системы оперативного постоянного тока. Необходимость диагностики. [Электронный ресурс]/ Руслан Борисов, Сергей Жуликов, Юрий Гусев, Александр Майоров//Новости Электротехники: отраслевое информационно-справочное издание.–2008. – №4(52) .– Режим доступа: http://www.news.elteh.ru– (Дата обращения: 20.12.2015).
  3. Система мониторинга для оборудования СОПТ [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.ekra.ru.– Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 20.12.2015).


Все статьи автора «Зусев Сергей Анатольевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация