Система моніторингу

Трансформаторне обладнання є одним із ключових елементів енергосистеми від котрого залежить її надійність.

У зв’язку з постійним зростанням рівня вимог, які висуваються що до стійкості , безпечності та ефективності роботи сучасних енергосистем, усе більше розповсюдження набувають інтелектуальні системи оперативного контролю режимів роботи та оцінки стану електротехнічного обладнання, яка працює на енергетичних об’єктах.

В сучасних умовах автоматизації енергосистем і енергооб’єктів, упровадження систем АСК ТП, все частіше можливо зустріти терміни «інтелектуальна мережа» та «інтелектуальний трансформатор».

Інтелектуальні трансформатори

Інтелектуальні трансформатори – це трансформатори і автотрансформатори що містять спеціальні електронні пристрої моніторингу та управління, які забезпечують наступні функції:

• Реєстрацію та аналіз якості електроенергії по всіх сторонах (високої, середньої та низької) напруги у усталених процесах.
• Реєстрацію і аналіз перехідних аварійних та неаварійних процесів, включаючи: комутації (включення, відключення) та режими короткого замикання.
• Моніторинг електричних, теплових та механічних параметрів основних вузлів конструкції трансформатора з експертною оцінкою технічного стану обладнання, навантажувальної спроможності та строку служби.
• Дистанційне автоматизоване оптимальне керування системою охолодження.
• Дистанційне автоматизоване оптимальне керування перемикаючими приладами.

Зазначені функції реалізовані у експертній системі моніторингу, діагностики та керування «ЕСМДУ-ТРАНС» , розробленої ПрАТ «Запоріжтрансформатор».

Функції системи моніторингу

Експертна система моніторингу, діагностики та керування «ЕСМДУ-ТРАНС» призначена для:

• Контролю технічного стану трансформаторного обладнання у процесі експлуатації;
• Формування діагностичних, попереджувальних та аварійних повідомлень
• Ведення бази даних
• Передачі інформації про технічний стан обладнання у автоматизовану систему управління підстанції (АСК ТП).

Користувачами системи є персонал служб підстанцій та експерти з трансформаторів.

Структура апаратного забезпечення ЕСМДУ-ТРАНС

Апаратне забезпечення ЕСМДУ-ТРАНС має трирівневу структуру:

1-й рівень – датчики та первинні перетворювачі. На даному цьому рівні здійснюється перетворювання вимірюваних фізичних параметрів в уніфіковані сигнали для передачі даних вимірювань на 2-й  рівень.

2-й рівень – контролери та пристрої вводу/виводу. На цьому рівні здійснюється обробка сигналів з 1-го рівня, виконання розрахунків ряду діагностичних параметрів і формування цифрових потоків для передачі інформації на рівень 3. Конструктивно розміщується у ШД.

3-й рівень – сервер збору даних та експертних оцінок. На цьому рівні здійснюється збір та обробка цифрових потоків, ведення архівів, виконання експертних оцінок, відображення інформації на екрані монітору та інформаційний зв’язок з суміжними системами більш високого рівня. Конструктивно – розміщується у шафі АРМ.

Структура програмного забезпечення ЕСМДУ-ТРАНС

Програмна частина системи ЕСМДУ-ТРАНС має 4-х рівневу структуру:

1-й рівень – програмне забезпечення інтелектуальних вимірювальних приладів:

• Пристрій контролю якості ізоляції уводів;
• Пристрій контролю концентрації вологи та газів у оливі;
• Моніторинг оптоволоконних датчиків;

2-й рівень – програмне забезпечення контролерів шафи з’єднань і шафи  діагностики, яке забезпечує:

• Постійне зчитування даних усіх аналогових, цифрових та релейних сигналів від датчиків і приборів з різною частотою опитування(від 1раза за 30 хвилин до 7 МГц)
• Попередню обробку та зберігання даних, обмін даними за програмних забезпеченням рівня 3;
• Формування та видачу сигналів для релейного захисту трансформатору;
• Формування та видачу сигналів керування механізмами системи охолодження(насосами, вентиляторами, клапанами);

3-й рівень – програмне забезпечення промислового комп’ютера шафи АРМ, яке забезпечує:

• Постійне(з дискретністю 3 секунди) зчитування даних вимірювань, які передаються контролером шафи діагностики, первинний аналіз та запис цієї інформації у актуальну базу даних(при необхідності);
• Періодичний (з ініціативи користувача) внесення в довідкову базу даних системи інформації що до результатів діагностики фізико-хімічних якостей трансформаторної оливи і ре результатах хроматографічного аналізу газів розчинених у оливі, виконаних на основі дослідження проб оливи у спеціальних лабораторіях;
• Безперервний розрахунок діагностичних параметрів електроенергії, відповідний реальним усталеним та перехідним режимам роботи трансформатора на основі даних вимірювань, запис цієї інформації в актуальну базу даних;
• Безперервний розрахунок діагностичних параметрів, які характеризують технічний стан функціональних підсистем трансформатора на основі довідкових даних і даних вимірювань, запис цієї інформації в актуальну базу даних (при необхідності);
• Безперервне експертне оцінювання поточних значень діагностичних параметрів електроенергії і усіх функціональних підсистем трансформатора;
• Формування висновку про ступінь ризику продовження нормальної роботи окремих підсистем і трансформатора у цілому;
• Візуалізацію інформації для користувача АРМ про виміряні та розраховані значення діагностичних параметрів та результатах проведення експертиз що до оцінки технічного стану трансформатора.

4-й рівень – програмне забезпечення WEB сервера чи локальної обчислювальної мережі, яке забезпечує одночасну візуалізацію інформації для декількох користувачів АСК ТП про виміряні та розраховані значення діагностичних параметрів та результати проведення експертизи за оцінкою технічного стану трансформатору.

Інтерфейс користувача

Інтерфейс користувача виконаний у вигляді віртуальних пристроїв, які відповідні різним підсистемам обладнання. За допомогою віртуальних пристроїв здійснюється навігація по системі, візуалізація інформації для користувача, внесення довідкової інформації, побудування звітів.

Віртуальний пристрій «Панель диспетчера системи» є призначеним для візуалізації результатів роботи експертиз усіх віртуальних пристроїв. Кнопки у лівій частині вказують технічний стан підсистем для усіх фаз трансформатора та служать для виклику додаткових панелей і відповідних віртуальних пристроїв. Діаграма с переліком експертиз за допомогою кольору вказує результати роботи кожної  експертизи. Повідомлення результатів експертиз відображаються у правій верхній частині у журналі оперативних повідомлень системи. Стан найбільш небезпечних (аварійних) сигналів відображається у вигляді індикаторів у правій нижній частині пристрою.

Віртуальний прибор «Параметри електроенергії в усталених процесах» призначені для контролю параметрів електроенергії мережі в усталених процесах . При цьому аналізуються параметри виміряних миттєвих значень струмів та напруги усіх фаз (А, В, С) та сторін (НН, СН, ВН). По цім виміряним значенням розраховуються: миттєві та діючі значення лінійних та фазових потужностей, параметри, які характеризують якість електроенергії та несиметричність сигналів фаз, статистика перевищень напруги та гармонічний состав усіх усталених сигналів (амплітуди, фази).

Аналогічні віртуальні пристрої розроблені для усіх функціональних підсистем обладнання, включаючи:

• контроль параметрів електроенергії в усталених процесах;
• контроль параметрів електроенергії у перехідних процесах;
• контроль сигналів пристроїв технологічного захисту трансформатора;
• контроль параметрів магнітної системи;
• контроль параметрів обмоток;
• контроль параметрів уводів;
• контроль параметрів ізоляції;
• контроль параметрів системи охолодження;
• контроль параметрів перемикаючого пристрою.

Досвід поставок систем моніторингу ПрАТ «ЗТР»

ЗТР має більш ніж 10-ти річний досвід постачань систем моніторингу разом з трансформаторним обладнанням. При цьому усі проекти систем моніторингу, вибір та встановлення датчиків, розробка шаф керування системою охолодження і перемикаючими пристроями, розробка алгоритмів діагностики та експертизи діагностичних параметрів під час експлуатації виконувались ПрАТ «ЗТР». Апаратне та програмне забезпечення збору даних та передачі інформації в АСК ТП виконувались співвиконавцями (ТОВ «АСУ ВЕІ» (Москва), ТОВ «Інтера»(Москва), ТОВ «Енергоавтоматизація» (Запоріжжя), ТОВ «Монада» (Запоріжжя).

• 2001 рік – перша поставка системи моніторингу
• 2008 рік – 50-ті поставка системи моніторингу
• 2011 рік – 100-та поставка системи моніторингу
• 2013 – здійснено постачання більше 150 систем моніторингу
• У 2011 році на основі попереднього досвіду розроблена та введена у дослідну експлуатацію перша версія програмного і апаратного забезпечення системи ЕСМДУ-ТРАНС виробництва ПрАТ «ЗТР» на базі контролерів Compact Rio та програмного забезпечення LabView фірми National Instrument (NI).
• У 2012 році розроблено додаткове програмне забезпечення для навчання користувачів
• У 2013 році система ЕСМДУ-ТРАНС успішно пройшла механічні, кліматичні випробування,  та випробування  на електромагнітну сумісність у лабораторіях Держстандарту України та отримала відповідні протоколи. Відкоригована за результатами випробувань версія системи впроваджена на трансформаторах ТНЦ-1000000/500 (2 од.) ПС «Ручей»; АОДТН-83333/500/150 (4 од.), ОДТН-83333/500/150 (4од.) Уругвай.
• З 2011 року до 2013 рік ЕСМДУ-ТРАНС пройшла випробування на більш ніж 20-ти трансформаторах під час приймально-здавальних випробувань у випробувальному комплексі ЗТР.

Сецифікація