Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · -...
Transcript of Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · -...
![Page 1: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/1.jpg)
Москва, 2014 г.
Опыт эксплуатации систем мониторинга
высоковольтного оборудования на объектах
ОАО «ФСК ЕЭС»
Гук
Александр Александрович
Руководитель группы диагностики
Департамента управления
производственными активами
![Page 2: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/2.jpg)
2
ОАО «ФСК ЕЭС»
В зоне ответственности ФСК состоянием на 01.01.2014:
- 136,2 тыс. км. высоковольтных магистральных ЛЭП;
- 919 подстанций;
- 332,7 тыс. МВА суммарная мощность энергообъектов.
ОАО «ФСК ЕЭС» – естественная монополия в секторе передачи электроэнергии, владеет и управляет ЕНЭС (сети 220кВ и выше) 76 регионов покрытия общей обслуживаемой площадью ~14,8 млн. кв.км.
Исполнительный аппарат
9 филиалов (8 МЭС, 1 ЦТН)
41 филиал ПМЭС
Учебный центр «Белый
Раст»
11 ДЗО (с долей участия в
уставном капитале 100%)
10 ДЗО (с долей участия в
уставном капитале менее 100%)
![Page 3: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/3.jpg)
Основы диагностирования
В ОАО «ФСК ЕЭС» развитая система технического обслуживания и диагностирования.
Регулярно обновляется парк диагностического оборудования, проводятся плановые обучения,
тренировки, обмен опытом между профильным персоналом.
В основу системы диагностирования заложены нормативные общефедеральные требования,
регламентирующие объем и нормы диагностических испытаний электрооборудования:
Актуальная, современная нормативная база диагностической деятельности -
фундаментальная основа построения эффективной системы диагностики.
Постоянное развитие номенклатуры, типоисполнения элестрооборудования в соответствии с
требованиями электробезопасности, экологической политики, требованиями в сфере наилучших
доступных технологий формируют новые задачи и пути решения в области методологии, объема
и периодичности диагностирования.
«Объем и нормы испытаний электрооборудования» (РД 34.45-51.300-97),
«Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской
Федерации» (2003г.),
Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением
35 – 800 кВ (РД 34.20.504-94),
а также документы, дополняющие указанные стандарты.
При этом, не нормируется практическая ценность результатов
диагностирования, в т.ч. требования к средствам и методам ведения отчетности,
регистрации и учета комплексных оценок технического состояния, ведение баз
данных результатов диагностики.
3
![Page 4: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/4.jpg)
Техническая политика в области диагностирования
Основным программным документом, регулирующим техническую политику ОАО «ФСК ЕЭС», является
Положение о Единой технической политике в электросетевом комплексе» (далее - ПТП), утвержденное
Советом директоров ОАО «ФСК ЕЭС» 27 декабря 2013 года.
Приоритетной задачей ПТП в области диагностики и контроля технического
состояния электросетевого оборудования является построение интеллектуальной
системы диагностирования, основанной на применении средств и систем
автоматизированного диагностирования электрооборудования при его эксплуатации.
Важным требованием ПТП (р.2.3.7.), является применение на вновь строящихся
и реконструируемых ПС электрооборудования в конструктивном исполнении,
обеспечивающем возможность организации диагностического мониторинга под
рабочим напряжением без его отключения.
4
Силовое оборудование – наиболее важное и капиталоемкое
звено энергосистемы.
Не зависимо от типа, конструкции и условий эксплуатации
силового оборудования, повреждаемость узлов, как правило
общая.
По данным ОАО «НТЦ ФСК»:
5 - 6 % парка силового оборудования имеет критические
дефекты.
15 -20 % оборудования имеет дефекты, приводящие к
ускоренному старению.
Основные причины повреждаемости силовых трансформаторов (автотрансформаторов)
Узел % повреждаемости
Дефекты вводов 24,0%
Повреждение обмотки 16,0%
Дефекты РПН 14,5%
Система охлаждения 10,0%
Факторы риска повреждаемости
Газовыделение в масло 9,1%
Увлажнение изоляции 4,3%
Другие причины 22,1%
Применение средств и систем автоматизированного
диагностирования является проблеммно-ориентированным
![Page 5: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Цель применения систем автоматического диагностирования
Основные цели применения систем автоматического диагностирования:
Оперативность в принятии решений, исключающих неконтролируемое развитие
аварийного дефекта;
Снижение человеческого фактора в процессе подготовки объекта к испытаниям, при
выполнении испытаний и формировании протоколов испытаний, за счет
использования стационарных схем автоматических измерений и
автоматизированного протоколирования результатов диагностики
(электробезопасность профильного персонала);
Контроль характера и локации дефекта эксплуатируемого оборудования под
рабочим напряжением, что не всегда возможно выявить регламентными
испытаниями. Исключается необходимость вывода оборудования из эксплуатации.
Моделирование ресурса и нагрузочной способности электрооборудования, на
основе фактически измеренных эксплуатационных параметрах с учетом режима и
условий эксплуатации оборудования и автоматизированного расчета
математических моделей, характеризующих процессы, возникающие при
эксплуатации оборудования.
Ведение и накопление архивной диагностической информации (функция «черного
ящика»), необходимой при рассмотрении и анализе нештатных режимов работы
оборудования.
Автоматизированный учет результатов диагностирования, влияющих на принятие
решения о последующей эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте
электрооборудования.
![Page 6: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Опыт эксплуатации систем мониторинга
По состоянию на 01.11.2014 г. в ОАО «ФСК ЕЭС» эксплуатируется 432 единицы силового оборудования класса
напряжения 110 кВ и выше, [включая 255 силовых трансформаторов (автотрансформаторов), 107 шунтирующих
реакторов, 24 КРУЭ 110-220 кВ, 46 КЛ 110кВ в изоляции из сшитого полиэтилена] которые оснащены средствами
автоматизированного диагностирования.
Опыт ОАО «ФСК ЕЭС» с 2003г. по эксплуатации систем мониторинга показывает, что технические
возможности, закладываемые в комплексные системы мониторинга предоставляют широкие возможности для
анализа и контроля технического состояния, но на практике, как правило, избыточные.
Функции, которые являются избыточными:
- регистрация и контроль гармонического состава токов и напряжений до 63-й гармоники;
- осциллографирование токов и напряжений при переходных процессах;
- функции управления (наличие панелей управления);
- избыточные параметры ввода в систему мониторинга релейных сигналов технологических
защит и сигнализации.
Наиболее востребованными данными, получаемыми от систем мониторинга силового
трансформаторного оборудования, являются:
- контроль качества изоляции вводов ВН, СН с регистрацией абсолютных значений тангенса угла
диэлектрических потерь (tgδ1), емкости изоляции (С1) и их изменений (Δ tgδ1, ΔС1/С1);
- регистрация и анализ температурных показателей (обмотки, верхних/нижних слоев масла, на входе/выходе
охладителей);
- регистрация и контроль горючих газов и влагосодержания в трансформаторном масле;
- регистрация и контроль допустимых систематических и аварийных перегрузок;
- регистрация и анализ пусковых токов двигателей привода РПН, маслонасосов, вентиляторов.
![Page 7: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Системы мониторинга силовых трансформаторов
(автотрансформаторов), шунтирующих реакторов
Комплексные системы мониторинга силовых трансформаторов, автотрансформаторов и шунтирующих
реакторов реализованы по трехуровневой схеме, в соответствии с действующими в обществе стандартами.
1-й уровень: первичные датчики, устанавливаемые непосредственно на
контролируемом оборудовании.
2-й уровень: блок мониторинга (БМ), является совокупностью
контроллеров, обеспечивающих сбор и обработку преобразования,
накопления, измерительных сигналов, полученных от первичных
датчиков уровня 1. БМ осуществляет информационный обмен с уровнем
3. Допускается аппаратное совмещение уровней 1 и 2.
3-й уровень: единого централизованный ПТК, для всего
трансформаторного оборудования подстанции и предназначен для
математической обработки, расчетно-аналитических задач, -
дистанционного конфигурирования, проверки исправности аппаратуры
нижних уровней, выполнения шлюзовых функций, связи с верхним
уровнем управления.
Наиболее эффективными элементами уровня 1 в оценки технического
состояния силового трансформаторного оборудования являются: Приборы КИВ, основанные на регистрации абсолютных значений tgδ1, С1 и их
изменений (Δ tgδ1, ΔС1/С1);
Приборы, регистрирующие абсолютные значения газов и влаги в
трансформаторном масле:
- прибор проточного типа Calisto 2 (регистрация Н2, СО, Н2О);
- прибор основанный на методе газовой хроматографии Serveron TM8 (8 газов).
Перспективное решение, влияющее на точность определения ресурса изоляции -
измерения температуры наиболее нагретой обмотки оптоволоконными датчиками,
устанавливаемыми в обмотку при производстве оборудования.
![Page 8: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/8.jpg)
8
№ Наименование
диагностического метода
Практическая реализация и возможности
метода Возможные недостатки
1 Регистрация акустических
сигналов частичных
разрядов.
- Регистрации акустических сигналов от
источника частичных разрядов в диапазоне
частот десятки-сотни килогерц, как правило в
соединительных муфтах и концевых разделках
- Низкая помехозащищенность.
- Вероятность снижения чувствительности.
- Техническая сложность в локализации места
возникновения дефекта в изоляции.
2 Регистрации частичных
разрядов в диапазоне
ультрафиолетовых
излучений.
- Регистрация импульсов частичных разрядов в
ультрафиолетовом спектре на внешней
изоляции электрооборудования при помощи
стационарных или переносных приборов.
- Технические решения по стационарному
ультрафиолетовому контролю капиталоемкие,
и не обеспечивают одновременных контроль
всех элементов оборудования.
3 Регистрация частичных
разрядов в диапазоне
высоких частот десятки
килогерц – единицы
мегагерц.
- Регистрация импульсов частичных разрядов
при помощи высокочастотных
трансформаторов тока, установленных на
поводках заземления брони кабеля и муфт.
- Локация места возникновения дефекта.
- Сравнительно низкая помехозащищенность.
- Необходимость подавления высших гармоник
переходных процессов, вызванных, например
коммутациями выключателей КРУЭ.
4 Регистрации частичных
разрядов в диапазоне
ультра высоких частот
(УВЧ), сотни - тысяч
мегагерц.
- Регистрация импульсов частичных разрядов
при помощи высокочастотных
трансформаторов тока, смонтированных на
внешней поверхности кабельных линий и муфт.
- Локация места возникновения дефекта.
- Максимально возможная длина
контролируемой кабельной линии.
- Вероятность влияния высших гармоник
переходных процессов, вызванных, например
коммутациями выключателей КРУЭ.
Методы диагностирования КРУЭ и КЛ с ИСП
![Page 9: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Системы мониторинга на подземных подстанциях ОАО «ФСК ЕЭС»
Первый опыт применения систем мониторинга на силовом «элегазовом» (SF6) оборудовании
получен в 2012-2013 гг на уникальных, подземных подстанциях 220 кВ «Сколково» и «Союз».
Внешний вид ПС 220кВ «Сколково»
На каждой ПС применено следующее оборудование:
по 2 элегазовых трансформатора 63МВА, 220/20/20,
производства Тошиба;
КРУЭ 220кВ, производства Сименс;
система мониторинга КРУЭ и ТР, основанная на регистрации
частичных разрядов в диапазоне УВЧ, производства Квалитрол.
Пульт управления ПС 220кВ «Сколково»
![Page 10: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/10.jpg)
1
0
Импульсы ЧР вызывают многократные широкополосные
резонансные сигналы в камере КРУЭ. Эти резонансные УВЧ-
сигналы фиксируются чувствительными УВЧ-сенсорами,
установленными на каждой фазе.
УВЧ-сигнал поступает от сенсоров в блок оптического
преобразования (БОП) по специальному УВЧ кабелю с двойным
экраном. Отсоединение кабеля от ограничителя перенапряжений
фиксируется системой.
УВЧ-сенсоры подключаются к блокам, выполняющим первичную
обработку сигнала – БОП, установленным в непосредственной
близости от КРУЭ.
Функционально БОП выполняет следующие задачи:
- формирование УВЧ-сигнала (масштабирование и фильтрация);
- фиксацию/определение УВЧ-сигнала (логарифмическая);
- оцифровку сигнала;
- синхронизацию данных с периодами питающей сети.
Системы мониторинга КРУЭ и «элегазовых» трансформаторов
![Page 11: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Опыт эксплуатации систем мониторинга КРУЭ и КЛ с ИСП в Сочинском регионе
В Сочинском регионе применены системы мониторинга КРУЭ и КЛ с ИСП, основанные на регистрации
частичных разрядов в ВЧ диапазоне.
Одновременно контролируется и выводится на единый пульт управления данные от 9 КРУЭ, 15 КЛ с ИСП, 20 ТР.
Система мониторинга КРУЭ и КЛ с ИСП позволяет:
Регистрировать импульсы ЧР в широком диапазоне частот- от 50кГц
до 1ГГц;
Реализовывать локации дефектов в изоляции по 2-м методам:
- на основе анализа рефлектограмм распределения импульсов ЧР
- на основе анализа разницы времен прихода высокочастотного
импульса от дефекта к «концам» контролируемой линии
Встроенная экспертная диагностическая система «PD-Expert»,
позволяющая автоматически определять тип дефекта в изоляции и
степень его развития.
![Page 12: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/12.jpg)
12
В рамках реализуемой в ОАО «ФСК ЕЭС» программы в 2014 году силами ОАО «Электросетьсервис ЕНЭС»
проводится установка систем мониторинга в филиалах ОАО «ФСК ЕЭС» МЭС Востока, МЭС Северо- Запада,
МЭС Центра: 13 КРУЭ, 35 КЛ с ИСП.
Установка систем мониторинга КРУЭ и КЛ с ИСП
Для контроля ЧР в изоляции КРУЭ используются датчики – антенны.
Накладной датчик ЧР монтируется на внешней поверхности КРУЭ (на
разделительные барьеры или смотровые окна), в зоне стыка двух трубчатых
корпусов между собой через изоляционную прокладку (insulating spacer),
одновременно выполняющую роль внутреннего поддерживающего
высоковольтного изолятора.
При измерении ЧР основными параметрами являются мощность (PDI) и
амплитуда (Q02, Qmax) импульсов, рассчитанные по амплитудно-фазовому
распределению ЧР.
Контроль электромагнитных импульсов выполняется в диапазоне частот:
(3-30)МГЦ, (300-1500)МГц. Датчик трансформаторного типа для регистрации высокочастотных импульсов в проводе, заземляющем броню кабеля.
Датчик работает в ВЧ диапазоне и имеет максимальную чувствительность к дефектам, которые возникают на удалении до нескольких километров.
Конструкция датчика позволяет проводить его установку без разрыва цепей заземления.
![Page 13: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Доля высоковольтного оборудования ОАО «ФСК ЕЭС», оснащенного средствами автоматизированного диагностирования
![Page 14: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Распределение установленных систем мониторинга по регионам
![Page 15: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Структурная схема использования данных систем автоматического диагностирования
Высоковольтное
оборудование
• первичные датчики и приборы
• устройства сбора и обработки
информации
Служба диагностики
МЭС
ССПТИ→
«АСУДиагностика
»
→АСУТОиР
Профильные структуры
ИА
АРМ оператора(формирования диагностической информации)
УровеньУровень РУРУ ПСПС
• Непрерывный автоматический сбордиагностической информации.
• Хранение, функции «черногоящика».
• Обработка.• Выдача измеренной информации.
УровеньУровень ГЩУГЩУ ПСПС• Формирование сообщений изаключений о техническомсостоянии оборудования.
• Рекомендации по эксплуатацииоборудования.
• Формирование расширеннойдиагностической информации.
• Данные о техническом ресурсеоборудования.
УровеньУровень ПМЭСПМЭС
УровеньУровень МЭСМЭС• Формирование сводных данных отехническом состоянииконтролируемого оборудования.
• Формирование рекомендаций остратегии обслуживания.
• Формирование стратегииэксплуатации и обслуживанияоборудования.
Служба диагностики ПМЭС
УровеньУровень ИАИА
СистемаСистеманепрерывногонепрерывногоконтроляконтроля
Высоковольтное
оборудование
• первичные датчики и приборы
• устройства сбора и обработки
информации
Служба диагностики
МЭС
ССПТИ→
«АСУДиагностика
»
→АСУТОиР
Профильные структуры
ИА
АРМ оператора(формирования диагностической информации)
УровеньУровень РУРУ ПСПС
• Непрерывный автоматический сбордиагностической информации.
• Хранение, функции «черногоящика».
• Обработка.• Выдача измеренной информации.
УровеньУровень ГЩУГЩУ ПСПС• Формирование сообщений изаключений о техническомсостоянии оборудования.
• Рекомендации по эксплуатацииоборудования.
• Формирование расширеннойдиагностической информации.
• Данные о техническом ресурсеоборудования.
УровеньУровень ПМЭСПМЭС
УровеньУровень МЭСМЭС• Формирование сводных данных отехническом состоянииконтролируемого оборудования.
• Формирование рекомендаций остратегии обслуживания.
• Формирование стратегииэксплуатации и обслуживанияоборудования.
Служба диагностики ПМЭС
УровеньУровень ИАИА
СистемаСистеманепрерывногонепрерывногоконтроляконтроля
![Page 16: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/16.jpg)
Единое информационное пространство,
сопровождающее диагностическую деятельность
• Результаты автоматической диагностики
• Протоколы испытаний/измерений
• Испытания элементов ЛЭП
• Результаты комплексных обследований
![Page 17: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Перспективные планы по развитию автоматизированного диагностирования
3. Доработать систему учета и контроля использования
эффективных технических решений в области
автоматического диагностирования.
4. Инициировать пересмотр нормативных требований в
области объема и периодичности диагностирования с
учетом накопленного опыта эксплуатации систем
мониторинга.
5. Сформировать условия для использования параметров
диагностирования в области применения наилучших
доступных технологий с учетом от Федерального закона от
21.07.2014 №219-ФЗ «О внесении изменений в
Федеральный закон «Об охране окружающей среды».
В ближайшей перспективе запланировано решение следующих задач:
1. Накопить и оценить опыт эксплуатации систем мониторинга КРУЭ, КЛ.
2. Сформировать базу данных методов, алгоритмов и программно-технических средств в
области автоматического диагностирования высоковольтного оборудования ОАО «ФСК ЕЭС».
![Page 18: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Спасибо за внимание!
![Page 19: Опыт эксплуатации систем мониторинга ... · 2015-10-19 · - прибор основанный на методе газовой хроматографии](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042414/5f2f3a8d80951c6ddf31a062/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Пример установки датчика ЧР на КРУЭ