Интеллектуальная система мониторинга сетей

Чтобы обеспечить надежность и бесперебойность электроснабжения на промышленном предприятии необходимо предусмотреть переключения, в случае аварийных и послеаварийных ситуаций.

Внутреннее электроснабжение промышленных предприятий представляет собой сложную разветвленную структуру и конфигурацию электрической сети. Электроснабжение промышленных предприятий осуществляется от двух и более основных источников.

Надежная (бесперебойная) поставка электроэнергии является важнейшей составляющей жизнеобеспечения современной среды обитания людей, эффективного функционирования общественного производства. Перебои (особенно крупные) в электроснабжении по масштабам ущерба могут быть причислены к наиболее опасным видам бедствий, наносящим удар по национальной экономике и по благополучию людей. Поэтому обеспечение надежности электроснабжения потребителей требует особого внимания при любой форме экономических отношений в обществе.

Современные системы электроснабжения предприятий машиностроительного комплекса достигают таких размеров, при которых адекватное восприятие их структуры человеком оказывается невозможным и даже излишним, так как человеческий фактор начинает играть отрицательную роль в принятии решений по управлению. Неизбежная задержка в принятии таких решений недопустимым образом сказывается на качестве управления системой, приводя к значительному снижению показателей надежности, так как даже возможностей опытных диспетчеров с многолетней практикой работы оказывается недостаточно для формирования оптимальных коммутационных состояний. Очевидна необходимость (полная либо частичная) исключения человека из процесса принятия решений и замены его специальными комплексами автоматики, управляющими на уровне всей системы и отдельных ее объектов на основе формализованных методов формирования коммутационных состояний. В настоящее время единственным путем воплощения такой автоматики в практику эксплуатации системы электроснабжения машиностроительного комплекса является ее интеграция в существующие либо вновь проектируемые комплексы автоматизированных систем диспетчерского управления питающей энергосистемы [1].

Чтобы достигнуть данной цели применяют следующие интеллектуальные средства автоматики:

- Контроллер типа IKI-50;

- Реклоузер РВА/TEL.

Совместное использование указанных автоматик позволит достигнуть поставленной цели в области надежности электроснабжения.

Системы мониторинга и учета обеспечивают автоматическое управление и диспетчеризацию инженерного оборудования, работу агрегатов, поддержание заданных параметров работы технологических процессов и их изменение. Надежности подобных систем по предупреждению возможных проблем сегодня уделяется очень большое внимание. Круглосуточный мониторинг, комплексный анализ параметров работы оборудования, предупреждение отказов и минимальное время реакции -- важнейшие требования к диспетчерским службам, контролирующим инженерные подсистемы.

Развертывание передовых систем мониторинга электросетей осложняется наличием множества международных стандартов, регламентирующих точность измерения электроэнергии. Для мониторинга доставки мощности в режиме реального времени, выявления отказов необходима высочайшая точность. Например, стандарт Евросоюза МЭК 62053 для оборудования класса 0,2 требует, чтобы точность измерений составляла 0,2% от номинальных значений тока и напряжения. Для точных измерений коэффициента мощности согласование фаз в момент замера должно быть не хуже 0,1% [2].

Надёжное электроснабжение является основой стабильной работы всех инженерных систем. Удобный контроль и прозрачность -- оптимальный путь к обеспечению энергобезопасности объекта в целом.

Задачи системы: понимать состояние сети и оборудования, обеспечивать учет и контроль мощности, контролировать качество электроэнергии, повысить надежность электроснабжения.

Эффект от внедрения: интеллектуальная мнемосхема электроснабжения, безопасность и удобство эксплуатации, экономия без ущерба надежности, визуализация параметров работы оборудования, оперативность принятия решений [3].

Контроллер IKI-50, установленный в узлах распределения электроэнергии и подключения потребителей, позволяет реализовать и проводить непрерывный автоматизированный мониторинг системы электроснабжения.

Мониторинг тока нагрузки позволяет реализовать оптимальное использование пропускной способности сети. Данный контроллер нашел свое применение, как надёжный прибор, позволяющий применять его с целью оптимизации доступности, а также сокращения времени срабатывания в распределительных сетях.

Принцип работы. Данное решение для мониторинга устройства включает в себя непрерывное измерения средних значений тока и напряжения в сети. Это позволяет прогнозировать неисправности путем вывода информации при помощи индикации. Измерения потока осуществляются датчиком тока. В данном датчике измерение производится на основе процесса подобному «Роговской катушке». Датчики тока при подключении в сеть не требуют отсоединения кабеля. IKI-50 устанавливается вокруг действующего проводника, что упрощает применение данного датчика. На своей лицевой стороне датчик имеет обозначения «K» и «L». IKI-50 подключают по следующей схеме: стороной, обозначенной «K» необходимой подключать по направлению системе сборных шин подстанции, а стороной «L» по направлению к потребителю. Только в таком случае IKI-50 способен отображать правильное направление тока короткого замыкания. После установки, датчик готов к использованию и не требует каких-либо дополнительных манипуляций с ним.

Контроллер IKI-50 измеряет три фазы тока, а также при помощи вспомогательного устройства происходит проверка наличия напряжения на этих фазах. Эти измерения используются для расчета всех полученных значений необходимых для мониторинга нагрузки (мощность и коэффициент мощности). Доступны мгновенные, средние, максимальные и минимальные значения всех параметров, представляющих интерес для мониторинга. Таким образом, может быть реализован полный контроль нагрузки. Кроме того, можно наблюдать за качеством электрической энергии по средствам комплексного мониторинга предельных значений.

При использовании IKI-50 происходит обнаружение любых типов повреждений и их направлений сетях с изолированной и компенсированной нейтралями. Индикация проходит от источника питания к месту повреждения. Данная система полностью автономна, то есть не требуется перенастройка при изменении режимов нейтрали, а также не требуется установка трансформаторов тока нулевой последовательности [4].

Обнаружение однофазного замыкания на землю. Любое замыкание на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралями сопровождается переходным процессом, который обнаруживается устройством IKI-50.

Последующее установившееся 3U₀, рассчитываемое на основании измеренных напряжений (через CAPDIS) является достаточным условием для определения данного повреждения. Направление в данном случае определяется по фазовому сдвигу.

При обнаружениях замыканий на землю и индикации неисправности используются четырех различных метода обнаружения. Первый метод основан на напряжениях и токах, где можно сравнить друг с другом разность углов. Второй метод основан на коэффициентах sin? (автономные сети) и cos? (компенсированная сеть) и имеет такой же принцип, какой используется в ряде реле. Третий метод основан на анализе переходных процессов. Чтобы определить, направление повреждения значение сравнивается с нулем для первого полуволнового напряжения к первой полуволны тока нейтрали замыкания на землю, где отсчет ведется от начала времени. Если оба переходных процесса находятся в фазе или сдвинуты на 180 градусов по фазе по отношению друг к другу, это означает, что неисправные выходы. Последний метод основан на измерении числа переходных скачков напряжения. В данном методе устанавливается пик значения, по которому «находятся» признаки повреждения. Также устанавливается второе значение, которое играет роль «предупреждения» и отдает указания на диспетчерский пункт.

Варианты установки. В случае установки считывающего устройства на каждое присоединение, как показано на рисунке 1, контроль ведется по одному фидеру (IKI-50_1F).

Рис 1. Контроль по одному фидеру (IKI-50_1F)

С установкой одного считывающего устройства на два или три присоединения, как показано на рисунке 2, контроль ведется по двум фидерам или параллельным кабелям (IKI-50_2F).