ПРЕСС-ЦЕНТР

Регистраторы параметров переходных режимов на российском энергетическом рынке

Энергорынок 10/2007

Система мониторинга переходных режимов (СМПР) представляет собой новую технологию регистрации параметров единой энергетической системы (ЕЭС). Актуальность развития подобной системы диктуется необходимостью получения полной и достоверной информации об основных параметрах ЕЭС, что является одним из залогов ее эффективного и стабильного функционирования в условиях рынка.

Для реализации этой цели на первый план выступает задача регистрации колебаний основных параметров – мощности, частоты и углов, имеющих место в реальной работе ЕЭС. Системы мониторинга переходных режимов (WideAreaMeasuringSystems, или WAMS) разрабатываются на западе с конца 90-х годов прошлого века. Но в России до недавнего времени не развивались по причине отсутствия рынка подобных устройств.

Внедрение СМПР в России

Началом работ по созданию и внедрению СМПР в нашей стране послужил выход приказа ОАО «РАО “ЕЭС России”» 344 от 1 июня 2005 г., согласно которому у нас должна быть создана собственная специализированная система мониторинга параметров переходных режимов. Руководящая роль в ее построении была возложена на ОАО «СО – ЦДУ ЕЭС».

Данному масштабному проекту предшествовал ряд исследовательских и подготовительных работ, в ходе которых ОАО «СО – ЦДУ ЕЭС» были установлены два регистратора PowerLog PL134 производства фирмы AENEAGmbH (Германия) на ПС 500 кВ «Южная» МЭС Урала и ПС 750 кВ «Ленинградская» МЭС Северо-Запада. С помощью этих приборов были получены первые осциллограммы поведения ЕЭС.

ОАО «СО – ЦДУ ЕЭС» поставило  задачу разработать отечественный прибор аналогичного назначения с параметрами, значительно превосходящими зарубежный аналог.

Первый российский регистратор параметров переходных режимов Smart-WAMS, являющийся основным инструментом СМПРпредставляет собой распределенный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для измерения и архивирования параметров переходных электромеханических режимов (частота, токи, напряжения, мощность и др.) в пределах контролируемого объекта, а также передачи временных последовательностей данных параметров по каналам связи в диспетчерский пункт.

Развитие регистратора Smart-WAMS

В ходе дальнейших работ была проведена модернизация многофукнционального измерительного преобразователя (МИП) и внесены изменения в конструкцию регистратора Smart-WAMS, что позволило в мае 2007 г. сертифицировать его на более высокую точность измерения, а также аттестовать для применения на объектах ОАО «ФСК ЕЭС».

В конструкцию регистратора Smart-WAMS были внесены следующие изменения:

  • замена источника бесперебойного питания на инвертор;
  • установка дополнительной защиты входных цепей;
  • установка отдельной подсистемы диагностики и сигнализации.
  • Описание состава Smart-WAMS


Все оборудование комплекса, за исключением спутниковой антенны, устанавливается в отдельный шкаф.

В состав регистратора Smart-WAMS входят (рис. 1):

  • промышленный компьютер PxV103P4 производства Kontron, выполняющий задачи синхронизации времени, сбора информации от измерительных преобразователей МИП-02, ее архивирования и передачи по запросу на
  • верхний уровень;
  • измерительные преобразователи МИП-02, устанавливаемые в шкаф комплекса или отдельно;
  • антенна GPS/ГЛОНАСС – устройство для приема от навигационных спутников сигналов точного времени и передачи их в измерительный преобразователь МИП-02 и коммуникационный сервер;
  • аппаратура для питания и подключения кабеля антенны GPS/ГЛОНАСС, преобразования интерфейса и ретрансляции сигналов на сервер и на МИП-02;
  • сетевое оборудование для связи коммуникационного сервера и измерительных преобразователей МИП-02;
  • подсистема сигнализации для контроля и индикации неисправностей и сбоев в работе устройств, входящих в состав регистратора.


Рис. 1. Структурная схема регистратора Smart-WAMS


Рис. 2. Шкаф сервера с 4-мя установленными МИП-02 и системой питания от инвертора

Коммуникационный сервер осуществляет непрерывную регистрацию данных, принимаемых от МИП-02, производит их анализ на предмет аварийности и запись в архив. Доступ к конфигурационному файлу, определяющему параметры работы комплекса, и к архивным данным производится по протоколу FTP через модем или по сети Ethernet. При установке соединения файловый сервер производит обязательную авторизацию пользователя и предоставляет право доступа только зарегистрированным пользователям.

Подсистема сигнализации предназначена для сбора информации о неисправностях и сбоях в работе устройств, входящих в состав регистратора, визуального отображения этой информации на панели индикации и выдачи на пульт оператора интегрального сигнала о возникшей неисправности.

В процессе работы контроллер подсистемы сигнализации производит непрерывный обмен данными с коммуникационным сервером по сети Ethernet, контролируя его работоспособность и получая информацию о состоянии измерительных преобразователей и спутниковой антенны. Кроме того, на дискретные входы контроллера поступают сигналы от реле, установленного в цепи питания, от защитных модулей измерительных цепей, а также сигналы управления с панели индикации. Контроллер, обрабатывая полученную информацию, формирует сигналы индикации, которые через дискретные выходы поступают на панель индикации и реле интегрального сигнала неисправности.

Регистратор обеспечивает запись в архивы информации с привязкой к астрономическому времени следующих электрических параметров, поступающих с МИП-02:

  • метка времени;
  • частота (пофазно);
  • угол между синусоидой напряжения сети и условной синусоидой 50 Гц, привязанной к сигналам точного времени;
  • фазные напряжения;
  • линейные напряжения (пофазно).
  • фазные токи;
  • ток нулевого провода;
  • коэффициент мощности (пофазно);
  • активная мощность (пофазно);
  • суммарная активная мощность;
  • реактивная мощность (пофазно);
  • суммарная реактивная мощность;
  • полная мощность (пофазно);
  • суммарная полная мощность.

Метрологические характеристики каналов измерения напряжения, тока и мощности определяются характеристиками многофункционального измерительного преобразователя МИП-02, входящего в состав комплекса регистратора. МИП-02 представляет собой функционально и конструктивно законченный прибор, подключаемый непосредственно к трансформаторам тока и напряжения (ТТ и ТН). В основном конструктивном исполнении устройство имеет вид плоского блока формата «Евромеханика 19”» для установки в соответствующий шкаф. Для автономной установки измерительного преобразователя МИП-02 может использоваться монтажный комплект. Обмен данными МИП-02 с сервером сбора производится по сети Ethernet10/100 Мбит и протоколу МЭК 60870-5-104.

Регистратор обладает следующими метрологическими характеристиками:

  1. Предел допускаемой основной относительной погрешности:
    • измерения напряжения – ±0,15 %;
    • измерения силы тока – ±0,2 %;
    • измерения активной мощности – ±0,2 %.
  2. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения частоты – ±0,001 Гц.
  3. Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения угла вектора напряжения между синусоидой напряжения сети и синусоидой 50 Гц, привязанной к астрономическому времени – ±0,1º.

Для удобства работы с регистратором компанией «РТСофт» разработано разнообразное сервисное программное обеспечение:

  • программа Configurator Smart-WAMS предоставляет наглядный интерфейс для формирования файла конфигурации для коммуникационного сервера;
  • программа конвертации Convertor обеспечивает возможность преобразования файлов данных, записанных во внутреннем формате, в форматы csv и Comtrade, а также предоставляет функцию дорасчета вычисляемых величин на основе измерений МИП-02;
  • программа Graph_SmartWAMS предоставляет простой и удобный способ построения различных графиков из архивных файлов, позволяет проводить сравнение поведения различных параметров ЕЭС на разных объектах.

Высокая точность измерений, надежность и простота в эксплуатации делают регистратор параметров переходных режимов Smart-WAMS удобным инструментом для наблюдения за поведением ЕЭС и дают возможность эффективно использовать его на объектах энергетики.

На данный момент регистраторы переходных режимов Smart-WAMS находятся на различных этапах внедрения на более чем 20-ти объектах ОАО «РАО “ЕЭС России”», среди которых: ОАО «ГидроОГК» (Загорская ГАЭС, Волжская ГЭС, СШГЭС им. П.С. Непорожнего, Жигулевская ГЭС), ОАО «ОГК-2» (Ставропольская ГРЭС, Троицкая ГРЭС), ОАО «ОГК-3» (Костромская ГРЭС, Харанорская ГРЭС), ОАО «ОГК-5» (Рефтинская ГРЭС), ОАО «ОГК-6» (Рязанская ГРЭС), ОАО «ФСК ЕЭС» (ПС «Ленинградская», ПС «Алтай») и др.