АСМД - автоматизированная система мониторинга и диагностики высоковольтного оборудования СИГМА.
Для контроля технического состояния высоковольтного оборудования применяются системы измерительных средств диагностических параметров. Техническое состояние определяется показателями, соответствующими свойствам отдельных элементов объекта. Нормированные параметры используются, исходя из ТУ на контролируемое оборудование или СТО ПАО «РОССЕТИ» 34.01-23.1-001-2017«Объем и нормы испытания электрооборудования». Измерения диагностических параметров преимущественно производят в режиме мониторинга.
Недостатки существующих систем:- Отсутствие одновременного (синхронного) измерения отдельных параметров объектов функциональной группы (в так называемых «ячейках» ОРУ, ЗРУ).
- Применение систем раздельно на единицы оборудования и потребность в ПТК связи с высшими уровнями АСДУ и АСТП, соответствующих количеству контролируемых объектов .
Высоковольтное оборудование, являющееся элементом электрических сетей, всегда взаимодействует с функционально зависимыми элементами. Так, рассматривая функциональную ячейку, рис 1, нетрудно заметить, что, благодаря электрической связи всех элементов между собой, образование какого-либо дефекта в одном из элементов может приводить к изменению «нормального» режима во всех элементах ячейки и появлению в каждом из них электрического сигнала, регистрируемого соответствующим датчиком.
При этом допускается на наличие датчиков у каждого элемента ячейки.
Рис.1. Функциональная ячейка «воздушная линия – автотрансформатор»
Выявление дефекта, инициирующего изменения нормального режима в других элементах функциональной ячейки, возможно при сопоставлении и анализе одновременно измеренных параметрах.
В большей степени это необходимо при образовании быстроразвивающихся дефектов, к которым относятся частичные разряды (ЧР).
Примечание. Первые сообщения в отечественной литературе о результатах применения метода измерения ЧР появились в 1937 г. и впервые с разрушительным действием ЧР в большой группе оборудования высокого и сверхвысокого напряжения столкнулись в конце 1950-х годов при эксплуатации трансформаторов 400 кВ и затем 500 кВ.
Основной сложностью в измерении сигналов ЧР является отстройка от сигналов помех. Основными источниками помех являются коронные разряды шин ПС и наведенные сигналы корон шин соседних фаз.
На рис. 2 представленаупрощенная блок- схема алгоритма функционирования системы СИГМА.
На рис. 3 представлена функциональная схема системы СИГМА
Рис. 3. Функциональная схема системы
На рис. 4 представлены результаты измерения сигналов ЧР в трехфазном силовом трансформаторе, при этом регистрация ЧР производилась без использования средств отстройки от помех соседних фаз.
Рис.4. Зарегистрированные одновременно
(в одном периоде воздействующего напряжения)
сигналы импульсов ЧР в 3-х фазах силового трансформатора.
В этом случае анализ зарегистрированных сигналов не позволяет выделить сигналы ЧР, относящиеся к группе сигналов определенной фазы.
Применение же методов амплитудной и фазовой селекции [1 - 7] позволяют отстроиться от сигналов помех, создаваемых соседними фазами, рис. 4. Анализ зарегистрированных сигналов позволяет выделить сигналы ЧР.
1- импульсные сигналы коронных разрядов фазы А;
2 – импульсные сигналы ЧР фазы А;
3 – наведенные импульсные сигналы помех от коронных разрядов фазы В;
4 - наведенные импульсные сигналы помех от коронных разрядов фазы С;
jи– фазовое окно измерения сигналов ЧР;
jи= j1 - j2;
j1 - фазовый угол начала отсутствия наведенных импульсных сигналов помех от коронных разрядов соседних фаз;
j2- фазовый угол начала влияния наведенных импульсных сигналов помех от коронных разрядов соседних фаз;
Рис. 4. Импульсные сигналы ЧР и наведенных помех
от коронных разрядов в 3-фазном трансформаторе
в двух периодах воздействующего напряжения.
ЧР возникают в локальном месте вследствие:
- кратковременного образования в нем напряженности электрического поля, равной или превышающей разрядной, например, при перенапряжении,
- снижения электрической прочности изоляции при длительных внешних воздействиях (старении изоляции).
На рис. 5 приведены результаты регистрации кажущегося заряда q ЧР в изоляции различных трансформаторов тока ТФРМ-500 (фазы А и С) после включения выключателей функциональных ячеек.
Рис.5. Результаты регистрации кажущегося заряда q ЧР в изоляции
различных трансформаторов тока ТФРМ-500.
Образования перенапряжения на одном из элементов фазовой ячейки может являться инициирующим ЧР в других элементах ячейки. При этом в одном случае это явление может привести к образованию быстро затухающих ЧР, рис. 5а, в другом случае, рис. 5б, – длительно существующих.
В случае длительно существующих ЧР высокой интенсивности происходит более быстрая деструкция изоляции и вероятность ее разрушения становится более высокой.
Следовательно, одновременная регистрация параметров элементов функциональной ячейки позволяет эффективно использовать алгоритм выявления инициированных дефектов и прежде всего ЧР.
Применение системы комплексного контроля групп оборудования приводит к существенному снижению стоимости по сравнению с системами контроля единичных объектов. Снижение стоимости определяется тем, что применяется единый комплекс устройств уровней регистрации, обработки и анализа результатов измерения диагностических параметров, в частности, при установке на ПС ПТК телемеханики iSMS и РСДУ5.
Примечания:
1) ПТК телемеханики iSMS– масштабируемое техническое решени для построения современных АСУТП распределительных подстанций различного класса напряжения – от крупных обслуживаемых подстанций с наличием дежурного персонала до необслуживаемых трансформаторных подстанций (10 – 110) кВ. ПТК разработан ООО «ЭМА» и установлен на 52 объектах.
2) РСДУ5– распределённая система диспетчерского управления, интеграционная платформа для построения комплексных систем автоматизации для генерирующих и сетевых компаний. РСДУ5 разработана ООО «ЭМА» и установлена на 50 электроэнергетических объектах.
Так, например, анализ результатов работы системы диагностики может осуществляться с помощью имеющихся в ПТК iSMS и РСДУ5 визуальных форм на основе однолинейных схем или информационных панелей, а также с помощью дополнительных инструментов, осуществляющих доступ к архивам контролируемых параметров за произвольные промежутки времени с поиском пиковых минимальных или максимальных значений.
Кроме того, в ПТК iSMS и РСДУ5 широко развита система оповещений и доставки событий через сигнальную систему, которая включает в себя как отображение сигналов с разными стилями выделения, так и звуковое оповещение аварии или формирование и доставку сообщений по электронной почте, выявления инициированных дефектов и прежде всего ЧР.
С учетом широкого распространения комплекса ПТК iSMSи РСДУ5 на энергетических предприятиях, внедрение которых началось более чем двадцать лет назад, применение системы диагностики «СИГМА» является простым и логическим развитием функций комплекса ввиду заложенных принципов модульности и масштабируемости построения системы.