Перспективы применения электронных измерительных трансформаторов в электроэнергетике. Часть1

«Коллективный разум» — уникальная рубрика на страницах журнала «Цифровая подстанция» и одноименного сайта! Ее цель — привлечь максимальное количество специалистов из России и мира для решения острых вопросов, с которыми не справиться в одиночку! Все тексты, приведенные в данной рубрике, — личные мнения специалистов, и никак не отражают позицию компаний по рассматриваемым вопросам.

Мы попросили специалистов отрасли ответить на следующие вопросы:
1. Насколько перспективным вы считаете применение электронных ИТ? Какой должна быть стратегия внедрения ЭИТ: на каких объектах в первую очередь, какие виды, для каких целей?
2. Как вы считаете, какие факторы больше всего препятствуют массовому внедрению ЭИТ? Есть ли среди них технические?
3. Как вы оцениваете перспективы применения преобразователей аналоговых сигналов (MU)? Останется ли для них место в условиях массового внедрения ЭИТ?
4. Какие виды ЭИТ вы считаете наиболее перспективными, в каких классах напряжения и почему?
5. Как, по‑вашему, повлияет массовое внедрение ЭИТ на построение вторичных систем энергообъектов?
6. Сколько времени, по вашим оценкам, займёт переход к массовому внедрению ЭИТ и как бы вы охарактеризовали критерий массовости внедрения?

Михаил Хайкин
Гомельэнерго
1. Внедрение электронных и, в частности, оптических ЭИТ считаю не только перспективным, но и в силу многих причин (себестоимость изготовления, метрологические характеристики, простота монтажа и обслуживания, взрыво- и пожаробезопасность) неизбежным. Очевидно, что применить такие ЭИТ возможно только на тех объектах, где к этому готовы вторичные цепи (устройства РЗА, приборы учёта и т.д.), а также построена соответствующая ЛВС. Поэтому стратегия внедрения ЭИТ должна быть комплексной: меняться на объекте должно всё, в том числе и психология персонала, и не только обслуживающего.

2. Ощущение такое, что все чего-то ждут: производители – появления спроса, эксплуатация – кто первый рискнёт. Ну конечно же, и технические факторы: слишком мало предложений на рынке, да и технические (метрологические) характеристики ЭИТ не идеальны.

3. В условиях массового внедрения ЭИТ аналоговые MU не понадобятся, но до этого, по моему, далеко.

4. Самыми перспективными считаю оптические ЭИТ во всех классах напряжения.

5. Самым революционным образом – это уже будут схемы ЛВС.

6. Думаю, что процесс будет взрывным, т.е. при новом строительстве и частично при реконструкции применяться будут только ЭИТ.

Александр Виноградов
МРСК Северо-Запада
1. Электронные измерительные трансформаторы – это абсолютно не новая идея. Активному продвижению данных аппаратов на рынке мешало, во-первых, отсутствие спроса на цифровой аппарат. Зачем нужно получать «цифру» с первичного источника, если затем ее придется переводить в аналоговый сигнал? И во-вторых, развитие уровня автоматизации на электросетевых объектах. Архитектура автоматизации на подстанции выстраивалась отдельно для системы учета, для системы РЗА, для телемеханики. Все направления имели на измерительных трансформаторах свои обмотки, и всех это положение дел устраивало. Сейчас же мы имеем возможность наблюдать за процессом интеграции всех подсистем АСУ в единый модуль. В этом случае и требования к первичному оборудованию начинают трансформироваться под современный уровень развития автоматизации. Поэтому считаю, что применение электронных измерительных трансформаторов будет расти, они станут вытеснять традиционные электромагнитные. Прежде всего, как мне видится, ЭИТ станут появляться там, где высок уровень автоматизации, – это центры питания ПАО «ФСК ЕЭС» и крупные электростанции.

2. Среди факторов, препятствующих широкому внедрению ЭИТ на объектах электросетевого комплекса, могу назвать следующие:

  • Отсутствие наработанного опыта применения ЭИТ на объектах. Недостаток информации, позволяющей грамотно оценить риски от внедрения данных аппаратов. Несмотря на то, что сам метод измерения тока, напряжения, используемый в ЭИТ, известен достаточно давно, опытные образцы трансформаторов появились лишь недавно. Идет постоянная доработка, модернизация оборудования. Это ведет к некоему скепсису при оценке со стороны сетевой организации возможностей применения ЭИТ на объекте.
  • Отсутствие типовых решений, позволяющих проектировщику применять ЭИТ при проектировании новых объектов или реконструкции существующих. Я хочу сказать не только о первичных схемах, а в большей степени о вторичных схемах, о переходе от традиционного построения подсистем АСУТП к новой архитектуре, позволяющей избежать прокладки многокилометровых кабельных линий на объекте, снизить технические потери, повысить точность измерений и в конечном итоге обеспечить создание гибкой системы, управляемой единой SCADA.
  • Отсутствие нормативной базы, позволяющей применять ЭИТ. Традиционно система РЗА строилась с резервированием, в частности, одна обмотка измерительного трансформатора использовалась для работы основной защиты, вторая – для резервной. С применением ЭИТ данная схема перестает работать. Если нет обмоток, то как обеспечить резервирование? Это не единственный вопрос несоответствия нового оборудования действующим нормам.
  • Большие затраты, связанные с заменой традиционных ИТ на ЭИТ при реконструкции объекта. Я говорю о том, что даже при простой замене одного типа трансформаторов тока на другой потребуется дополнительно поменять (установить) устройства релейной защиты, способные работать с цифровым сигналом в требуемом стандарте, сервер телемеханики со всеми дополнительными шлюзами и маршрутизаторами, систему гарантированного электропитания (требования по надежности становятся выше), оборудование АИСКУЭ, проложить новые ВОК. Затраты намного больше, чем стоит сам ЭИТ.
  • Безусловно, стоимость электронного трансформатора. Сейчас стоимость отечественного ЭИТ на порядок (!) превышает стоимость электромагнитного трансформатора. Получается замкнутый круг. Энергетики не покупают ЭИТ, в частности, из-за их высокой стоимости, а производители не могут снизить стоимость, т.к. объем продаж низок и себестоимость продукции высока.

3. Как было отмечено выше, в настоящее время есть сдерживающие факторы, влияющие на широкое применение ЭИТ. В этих условиях очень интересной выглядит идея перехода на «цифру» для подстанции с применением merging unit (MU) – устройств, преобразующих аналоговый сигнал в цифру с дискретностью, достаточной для работы устройств РЗА, телеизмерений либо для АИСКУЭ. Использование MU – это шаг на пути создания цифровой подстанции.

4. Отвечая на данный вопрос, лучше отталкиваться не от техники, а от экономики. Любая инновационная разработка в первое время стоит дороже своих аналогов. Поэтому применять их можно и нужно там, где разница в цене будет не так существенна, т.е. на высоких классах напряжения. Что в настоящее время и происходит. ЭИТ в основном устанавливаются на классе 110 кВ и выше. По мере наработки опыта, привыкания к новому оборудованию будут появляться ЭИТ на более низких классах напряжения. Что касается выбора между видами ЭИТ, то мне кажется, что комбинированный ТТ и ТН будет менее надежен, нежели два устройства по отдельности. Понимаю это так, что чем более сложный в функциональном смысле аппарат, тем более вероятен его выход из строя, тем ниже его надежность в общем понимании математической теории надежности.

5. Считаю, что не электронные измерительные трансформаторы влияют на вторичные схемы подстанций, а архитектура, построение АСУТП подстанций будет влиять на необходимость, массовость и скорость внедрения ЭИТ на объектах. Первична все-таки АСУТП на подстанции. Именно эта система задает требования к отдельным своим устройствам: по функционалу, по линиям связи, по надежности приема-передачи информации и т.п. Все элементы, составляющие АСУТП, должны подчиняться неким единым установленным требованиям. В том числе существуют и требования к ЭИТ. Это прежде всего самодиагностика, позволяющая уйти от искажения измерений, вызванного старением оптического волокна, это высокая точность измерений, позволяющая работать в системах коммерческого учета, это возможность выдачи информации без дополнительных обработок в формате используемого протокола и, безусловно, срок службы, который не должен быть менее 30–40 лет сегодня.

6. Я не могу ответить на такой простой вопрос. Во-первых, потому что я не знаю, что такое массовое внедрение. Первоначально использовались силовые трансформаторы 10/0,4 кВ с масляной изоляцией. Затем появились трансформаторы с воздушной изоляцией. Сейчас всё чаще устанавливают силовые трансформаторы с литой изоляцией. Вопрос: это массовое внедрение? Думаю, что нет. Просто каждое оборудование должно подходить для своего случая. Вполне допускаю, что массового внедрения ЭИТ не произойдет в обозримом будущем. И это может быть связано с тем, что появятся иные устройства, позволяющие выполнять те же самые функции, что и ТТ (ТН), но гораздо безопаснее, компактнее, дешевле. Некие датчики, позволяющие дистанционно измерять ток, напряжение, параметры, определяющие качество электроэнергии. Во-вторых, планировка подстанции в современных условиях, особенно в крупных городах – это целое искусство. Подстанции из открытых превращаются в закрытые, первичное оборудование, поставляемое различными производителями, превращается в КРУЭ одного производителя, все отдельно стоящие аппараты (ТТ, ТН, ОПН, разъединители), по сути, превращаются лишь в опцию этого КРУЭ. И поэтому предположить, каким образом будет развиваться процесс внедрения ЭИТ, не представляется возможным

Артём Перепелицын
Транснефть
1. Применение электронных измерительных трансформаторов в целом я считаю перспективным. При этом хочу оговориться, что не все технические решения, предлагаемые производителями в настоящее время, подходят для массового применения. Перед внедрением таких ИТ необходимо понимать, какие задачи мы будем решать и насколько это действительно целесообразно. Рассматривать внедрение электронных ИТ как отдельную задачу, нет смысла, это не интересно ни с технической, ни с экономической точки зрения. Этот вопрос нужно рассматривать только в контексте комплексной цифровизации электроэнергетики. А стратегия их внедрения должна быть аналогична любому серьезному новшеству в стратегической отрасли:

  • Комплексный предварительный анализ эффекта от применения ЭИТ с определением целей внедрения.
  • Пилотные проекты с длительностью опробования не менее 5 лет и с подробным анализом работы оборудования.
  • Принятие решения о необходимости массового внедрения.

2. Факторов, препятствующих внедрению ЭИТ, достаточно много, вот, по моему мнению, основные:

  • Основной фактор в настоящее время – это стоимость. Так как в данный момент практически никто не рассматривает применение ЭИТ в качестве единственного источника измерений без применения электромагнитных трансформаторов, то стоимость пилотных проектов, которую нужно прибавить к стоимости устанавливаемого традиционного решения, отпугивает большинство компаний от опробования этого оборудования.
  • Неочевидность преимуществ ЭИТ для технического персонала при очевидных недостатках. Вся эта большая безопасность, гипотетическая точность и прочее – пустые слова для релейщика на подстанции. В ответ на перечисление этих преимуществ большинство из них скажет: «Так у меня и так всё хорошо. Точность устраивает, как безопасно работать в токовых цепях, я знаю». А вот то, что проблем с новым оборудованием будет больше, в этом релейщик уверен на 100%. И учитывая быстроту принятия решений по лишению премии при рассмотрении неисправностей, эти проблемы ему точно не нужны. Поэтому внедрение инициируется, как правило, сверху, при противодействии технических специалистов.
  • Техническое несовершенство предлагаемых решений. Не буду останавливаться на описании этих проблем, но вопросы есть ко всем производителям оборудования, как российским, так и иностранным.
  • Консервативность электроэнергетиков. Из-за того что надежность – это один из ключевых параметров любого оборудования, все специалисты с большой осторожностью относятся ко всем новшествам, а внедрить что-то принципиально новое – вообще целая проблема.
  • Очередность проблемы. Внедрение ЭИТ решает проблемы которые не являются первоочередными. На большинстве подстанций в нашей стране есть более изношенное оборудование, чем ИТ, и потратить финансы можно более эффективно, чем на внедрение ЭИТ.

3. Применение MU в сочетании с традиционными ТТ/ТН – это, на мой взгляд, исключительно временное решение для опробования части технологии цифровой подстанции. В дальнейшем будут применяться либо ЭИТ при соответствующем обосновании, либо традиционные решения.

4. Пока не готов ответить на вопрос о перспективности конкретных решений, потому что мои предпочтения на данный момент находятся на уровне «нравится/не нравится» и не подкреплены необходимым опытом работы с конкретными образцами.

5. Кардинально. По этому вопросу можно написать очень много, но смысла в этом не будет никакого. Предлагаю подождать завершения пилотных проектов, для того чтобы говорить об этом на основании принятых решений.

6. Больше пяти лет. Насколько больше, будет понятно по результатам опробования на реальных объектах и по финансированию разработок в этой сфере.

Виталий Пинаев
МЭС Урала
1. Преимущества ЭИТ широко всем известны, и их можно перечислять очень долго. Попробуем выделить основные из них:

  • Отсутствие медных вторичных цепей, снижение затрат на монтаж;
  • Отсутствие феррорезонанса;
  • Отсутствие наводок и помех во вторичных цепях;
  • Возможность подключения неограниченного количества потребителей измерительной информации;
  • Простота и гибкость масштабирования систем;
  • Возможность интеграции в измерительные и информационные системы с использованием различных интерфейсов – аналоговых, дискретных и цифровых – и исключением влияния вторичной нагрузки на процессы измерения;
  • Малый вес;
  • Допустимость обрыва вторичных цепей ТТ;
  • Высокая точность измерений и обеспечение их единства для всех приборов-получателей данных;
  • Возможность измерения гармонических составляющих до 100 порядка;
  • Класс точности измерительного комплекса на базе оптических преобразователей (по цифровому интерфейсу) не достижим на традиционных схемах измерений;
  • Стандартизация интерфейса связи между первичным и вторичным оборудованием. Возможность реализации всего парка приборов на базе унифицированных аппаратных решений для широкого круга задач;
  • Повышение безопасности персонала при работе во вторичных цепях;
  • Возможность измерения постоянного и переменного тока;
  • Низкая восприимчивость к вибрациям и изменениям температуры;
  • Простота и надежность конструкции ЭИТ;
  • Самодиагностика устройств сопряжения;
  • Полная пожаро- и взрывобезопасность. При всей фиерической красоте картины не забываем про недостатки:
  • Высокая стоимость. В настоящее время поставщики заявляют о рентабельности только при установке на класс напряжения 500 кВ;
  • При установке ЭИТ автоматически тянет за собой установку устройств сопряжения, которые увеличивают и без того не малую стоимость ЭИТ;
  • Необходимость установки устройств сопряжения в помещение или в шкаф с климат-контролем;
  • Относительно быстрая деградация элементной базы: 10–15 лет для устройств сопряжения (по сравнению со сроками жизни первичного оборудования – 50 лет и более);
  • Необходимость наличия специализированной дорогостоящей оптики;
  • Высокая стоимость ремонта при повреждении оптических связей ЭИТ;
  • Невозможность устранения повреждения оптических связей ЭИТ силами эксплуатирующей организации. Цель внедрения ЭИТ – получение технологий, не связанных с возможностью возникновения технологических нарушений и неисправностей в цепях тока и напряжения (РЗА, ПА). Это в первую очередь:
  • АСУ ТП;
  • Метрология;
  • Системы диагностики первичного оборудования. За исключением РЗА и ПА, объекты могут быть любого класса напряжения.

2. Дороговизна. Отсутствие апробированных технологий, в том числе при изготовлении оптики. Большие проблемы для эксплуатирующего персонала.

3. Обратимся к опыту страны, обладающей наибольшим количеством цифровых подстанций: Китай. По утверждению наших китайских коллег, в настоящее время при 100% подстанций с РЗА на микропроцессорной базе цифровые подстанции занимают около 15%. Использование MU было вызвано в основном тем, что ЭИТ считаются менее надежными для промышленной эксплуатации. Не нужно забывать и про реконструкцию без замены первичного оборудования, при которой использование MU позволит также реализовать цифровую подстанцию.

4. Всё определяет рентабельность производства. В настоящее время она есть при установке ЭИТ в распредустройства напряжением 500 кВ.

5. Массовое внедрение ЭИТ – это следующий шаг в развитии вторичных систем энергообъектов. Появятся новые типы защит, например централизованные. Вторичные системы станут интеллектуальными, самообучаемыми и самообслуживаемыми. В итоге мы сможем подойти к новой ветви развития энергетики – интеллектуальным высоковольтным ячейкам.

6. Возвращаясь к опыту Китая, нужно быть реалистами: переход к массовому внедрению ЭИТ не просто впереди – он, возможно, ведет в тупик. Нужно не стремиться передавать информацию от ТТ и ТН до удаленных вторичных устройств, мирно спящих в теплых зданиях ОПУ, а идти по пути:

  • максимальной интеграции вторичных устройств и первичных комплектных распределительных устройств;
  • развития защищённой беспроводной технологии обмена данными между вторичными устройствами.

Игорь Метс
Elering, Эстония
1. Применение ЭИТ не должно являться самоцелью при внедрении новейшей технологии на уровне процесса как такового. Использование ЭИТ должно быть обусловлено прежде всего эффективным планированием материально-затратной базы для возведения новых высоковольтных объектов, например подстанций. Другими словами, соотношение цена/ качество по новой технологии измерения электрических характеристик (величин) должно быть конкурентоспособным по отношению к традиционным ИТ. Кроме этого, есть ещё параметры ЭИТ, которые непосредственно влияют на желание потенциальных покупателей приобрести ЭИТ, – это длительность жизненного цикла, время наработки на отказ, время наработки между отказами. Однако все вышеупомянутые параметры могут быть нивелированы и приведены к критерию «несущественно», если отсутствует или есть, но недостаточная законодательная база по тестированию, поверке и применению ЭИТ. К примеру, отсутствие метрологических принципов поверки ЭИТ (например, типовой тест), закреплённых законодательными актами, не позволит применять ЭИТ для коммерческого учёта расхода электроэнергии. Стратегия внедрения ЭИТ напрямую зависит от технологического процесса, где ЭИТ намереваются использовать. Если говорить о высоковольтных подстанциях, то здесь важны такие измерения, как частота, ток, напряжение, активная и реактивная мощность, напряжение на шинах и в ячейках линий электропередачи. А в металлоплавильных цехах большее внимание уделяется измерениям тока и частоты. Использование ЭИТ в качестве только индикативного устройства не является целесообразным. ЭИТ должно быть функционально надёжным в системах релейной защиты. Конечно, применение ЭИТ как коммерческого электросчётчика ещё больше бы усилило позиции инновационной измерительной технологии.

2. Хотел бы упомянуть только основные факторы, препятствующие массовому внедрению ЭИТ:

  • отсутствие законодательной базы для применения ЭИТ в широком спектре;
  • отсутствие на рынке датчиков напряжения;
  • относительная монополия на производство датчиков тока;
  • высокая температурная зависимость погрешности измерения тока при его малых значениях (например, до 300 А);
  • отсутствие или недостаток специалистов по внедрению ЭИТ;
  • неясность динамического поведения блока А/Д конвертации (преобразователь аналоговых сигналов) в ЭИТ при реализации дифференциальной защиты на линии высоковольтных передач с традиционным решением на подстанции с противоположной стороны;
  • недостаток на рынке устройств релейной защиты с дискретным интерфейсом измерительного сигнала (шина процесса);
  • необходимость наличия эталона при тестировании ЭИТ на объекте. 3. Перспективы применения преобразователей классических аналоговых сигналов я вижу только в момент перехода на дискретные измерительные сигналы, когда устройства релейной защиты остаются классическими. Такое решение будет применяться при частичной реновации традиционных высоковольтных подстанций. В дальнейшем я не вижу больше возможности для их применения, если интерфейс классических аналоговых сигналов не интегрирован в преобразователь наряду с интерфейсом шины процесса.

4. Принципиальное различие между видами ЭИТ по большей части зависит от типа РУ строящейся подстанции (например, ОРУ или КРУЭ). Здесь могут применяться катушки Роговского (КРУЭ), датчики тока (на основе эффекта Фарадея). Однако есть проблема при использовании датчика напряжения (на основе эффекта Поккельса), т.к. готового продукта пока ещё не существует. В последнее время в качестве датчика напряжения получил широкое распространение емкостный делитель напряжения (RC-divider). Главными преимуществами этого решения являются линеарность характеристики от нуля до нескольких кГц, высокая точность при измерении не только напряжения, но и гармоник (менее 1%), малое отклонение фазового угла по всему диапазону частоты и отсутствие эффекта насыщения (отсутствие сердечника). Перспективные классы напряжения, где могут применяться ЭИТ, зависят от качества и ценовых характеристик датчиков тока. Обычно это 110 кВ и выше. Датчики тока для более низких классов напряжения стоят дороже, учитывая технологию изготовления. Т.е. классы среднего и низкого высоковольтного напряжения являются более затратными при внедрении ЭИТ.

5. Я считаю, что массовый спрос на ЭИТ должен оказать как минимум следующее влияние на вторичную систему энергетических объектов:

  • удешевление всех устройств релейной защиты;
  • удорожание исполнения локальных вычислительных сетей и их аппаратной части;
  • удешевление реализации первичной части измерительной аппаратуры;
  • удорожание вторичной аппаратной части ЭИТ для обеспечения резервирования;
  • повышенное внимание к реализации шины процесса будет обуславливать повышение стоимости работы и увеличение количества человеко-часов (наладка, тестирование);
  • контроль за аппаратной совместимостью устройств шины процесса увеличит стоимость работ по внедрению ЭИТ на весь период реализации проекта;
  • удешевление проекта за счёт сокращения закупочных и монтажных работ в части электрических цепей.

6. Массовое внедрение ЭИТ будет обусловлено рыночными возможностями удовлетворять спрос покупателей на устройства релейной защиты, имеющие входы для цифровых потоков измерительных величин, поступающих от ЭИТ. Некоторые критерии массовости внедрения ЭИТ:

  • Подготовленность законодательной базы для применения ЭИТ;
  • Соответствие системы ЭИТ международным стандартам;
  • Готовность ЭИТ обеспечивать дискретным измерительным сигналам (шина процесса) как релейную защиту, так и анализ качества электроэнергии. Причём в последнем случае распознавание нужного количества гармоник со стороны ЭИТ является обязательным условием;
  • Готовность ЭИТ обеспечивать аналоговым измерительным сигналам (классический аналоговый сигнал: 1 A или 5 A, 200 мВ или 4 В) как релейную защиту, так и анализ качества электроэнергии (это важно на момент внедрения ЭИТ при наличии традиционной релейной защиты);
  • Наличие устройств релейной защиты с цифровым измерительным входом (шина процесса);
  • Качество и высокая измерительная точность ЭИТ (например, оцифровка аналогового сигнала при высокой дискретной частоте);
  • Устойчивость к электромагнитным помехам;
  • Динамическая устойчивость;
  • Ремонтопригодность и стандартизация компонентов систем ЭИТ (взаимозаменяемость стандартных компонентов);
  • Более низкая стоимость ЭИТ по сравнению с традиционными ИТ;
  • Сопоставимый жизненный цикл ЭИТ по сравнению с традиционными ИТ;
  • Отсутствие необходимости в постоянном обслуживании ЭИТ;
  • Наличие квалифицированного персонала по наладке и ремонту ЭИТ.
Алексей Александров
РелГрид
Применение электронных измерительных трансформаторов безусловно является перспективным направлением развития измерительной техники, особенно в случае массового применения смежных элементов цифровой подстанции. Использование электронных ИТ с цифровыми выходами позволит избавиться от таких проблем, как:

  • раскорачивание вторичных токовых цепей;
  • заземление вторичных цепей ТТ;
  • усложнение схемы вторичных цепей при наличии обходного выключателя или в случае необходимости использования ТТНП параллельной линии, применение электронных ИТ значительно упрощает проектирование «в железе»;
  • перегрузка цепей ТТ;
  • контроль исправности цепей напряжения (электронный ИТН сам будет выставлять флаг достоверности измерений); и т.д.

Но несмотря на все преимущества внедрения новой техники, вызывает большие опасения следующее:

  1. Надежность. Применение большого количества электронных компонентов явно не может обеспечить безотказность уровня ИТ из металла. К тому же возникают проблемы проектирования архитектуры цифровых сетей.
  2. Помехоустойчивость. Те же электронные компоненты менее устойчивы к внешним электромагнитным помехам.
  3. Точность. Для обеспечения точности измерений в случае использования электронных ИТ необходимо обеспечить прецизионную точность синхронизации времени.

Решение указанных проблем значительно удорожает применение электронных ИТ в существующих условиях. Поэтому считаю, что на данном этапе целесообразно использование электронных ИТ лишь на перспективных тестовых объектах с целью дальнейшей обкатки либо установка электронных ИТ совместно с существующими традиционными на объектах напряжением 330 кВ и выше для целей измерения и учета.

Олег Большаков
ФСК ЕЭС
При обсуждении внедрения новых измерительных трансформаторов (ИТ) часто смешиваются два различных аспекта. Первый – это расширение возможностей измерения (расширение частотного диапазона измерений, отсутствие эффектов памяти или намагничивания, малая чувствительность к внешним ЭМ помехам и т.д.). Однако эти измерения невозможны без стороннего питания и электронных модулей/преобразователей/усилителей. Ну а если наличие таких электронных модулей всё равно является обязательным, то почему бы не оснастить ИТ цифровым выходом? И вот возникает второй аспект – это переход в область цифровых технологий со стандартизованным обменом по цифровой шине и к идее цифровой подстанции в целом. Однако для последующего рассмотрения предлагаю отметить, что возможно перейти на новые методы измерений, оставаясь в поле аналоговых сигналов, как и реализовать всю структуру цифровой подстанции, используя электромагнитные ТТ и ТН.

1. Исходя из специфики новых (а может, и не очень) физических принципов выполнения измерений, наибольший эффект от внедрения можно ожидать на объектах с высоким уровнем ответственности работы РЗА (где востребовано отсутствие намагничивания) и высоким уровнем гармонических составляющих (правильное измерение с учетом гармоник). Именно в этих случаях разница в результатах измерений ЭИТ и традиционных ИТ будет иметь наибольшее значение и можно ожидать максимального эффекта от внедрения новых технологий.

2. Конечно, технические проблемы при внедрении новых технологий всегда требуют своего решения, и они, на мой взгляд, являются основными до сих пор и в данном случае. Отчасти решение затруднено и недооценкой значения новых возможностей измерений. Ведь при использовании ЭИТ будут выполняться измерения, результаты которых будут отличаться от традиционных, а документов, регламентирующих, как сосуществовать новым измерениям наряду со старыми, пока нет. Нет даже методики измерения количества электроэнергии! А ведь каждому понятно, что энергия, измеренная на основной частоте и в широком диапазоне частот (с учетом гармоник), может заметно различаться и определяться это будет наличием этих самых гармоник. При настройках уставок РЗА сейчас учитывается скорость (инерционность) намагничивания сердечника, а в новых технологиях намагничивания нет вообще. И как при этом согласовывать работу граничащих средств РЗА, созданных на разных принципах? И это мы еще не коснулись структуры цифровой ПС. Понятно, что желание расширить область работы ИТ вызывает необходимость разработки большого количества технических документов из области РЗА, метрологии, учета и т.д. Хотя нужно признать, что и существующие структуры эксплуатационных подразделений оптимизированы под существующую иерархию вторичных устройств.

3. Думаю, что это атавизм переходного периода. Вторичная система ПС должна быть либо традиционная, либо цифровая. Переливание из аналогового в цифровой вид и назад снижает и точность измерений, и надежность (из-за увеличения количества оборудования), поэтому самостоятельного технического и функционального смысла не имеет. На этапе отсутствия многих необходимых регламентов (смотри выше) мы будем для подтверждения правильности измерений сравнивать их между собой. Как только появятся все необходимые регламентирующие документы, узаконивающие «цифровые» измерения, смысл в этих преобразованиях отпадет полностью.

4. Думаю, что это оснащенные электронными модулями магнитооптические ТТ и комбинированные (емкостные/резистивные) делители в качестве ТН. При этом в регламентах следует указывать, что это уже не просто масштабные преобразователи/делители, а полные измерители физических величин (напряжения либо тока). Кроме того, в эксплуатационных документах следует учитывать ограничения, налагаемые на электронные составляющие этих средств измерения. О перспективности внедрения – повторюсь. Наибольшая эффективность будет получена на объектах с высоким уровнем ответственности работы РЗА (где востребовано отсутствие намагничивания) и высоким уровнем гармонических составляющих (правильное измерение с учетом гармоник). Конечно, для этого сама номенклатура ЭИТ должна охватывать все уровни напряжения.

5. Мне кажется, что, как и везде, будет происходить борьба двух тенденций: первая – это структурирование и развитие каждой отдельной задачи (учет, РЗА, АСУ ТП, СМПР, СМи-УКЭ, ОМП, задачи диагностики и т.д.) в части совершенствования алгоритмов, учета дополнительных факторов, увеличения точности аппроксимации; вторая тенденция – это объединение всей «вторички» на одной аппаратной платформе. Понятно, что при этом можно на многом сэкономить по сравнению с полной раздельной классической структурой. Но тогда основной проблемой будут возможные конфликты, связанные с задачами и серверами. Ведь все задачи служб вторичных систем требуют глубоких специализированных знаний, которыми IТ-шники не обладают, да и не смогут в будущем. И все службы вторичных систем будут толкаться вокруг этих серверов управления ПС в стремлении проконтролировать свои задачи. Но это путь интеграции, сокращения «железа» и повышения надежности, поэтому он обязательно будет востребован. Глубокие специализированные знания должны быть для этого описаны, формализованы, утверждены и реализованы в виде стандартных алгоритмов.

6. К сожалению, предсказания – очень неблагодарная область. Особенно учитывая наше время – время множественных неупорядоченных локальных инициатив. Как следует из рассуждений, приведенных выше, для решения задачи массового внедрения необходимы: коррекция законодательства, разработка новых регламентирующих документов для узаконивания цифровых (других) измерений, разработка и стандартизация аппаратных средств, наличие метрологической базы, успешные испытания на полигонах в течение 3–5 лет, а также правила сосуществования новых и старых традиционных систем. Понятно, что это требует слаженной работы не одной организации и может быть реализовано за 5–7 лет при наличии общей программы (проекта) с четким распределением ролей. По-другому усилия всех заинтересованных сторон не объединить, и ситуация так и останется в виде неупорядоченных локальных инициатив. Прогнозирование такого варианта практически невозможно.

Цифровая подстанция

(close)

 

Цифровая подстанция

(close)

Имя пользователя должно состоять по меньшей мере из 4 символов

Внимательно проверьте адрес электронной почты

Пароль должен состоять по меньшей мере из 6 символов

 

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: