Технически система «TDM» включает в себя 14 типов функциональных модулей

Модуль PS - универсальный источник питания, предназначенный для питания модулей и датчиков.

Модуль M0 - главный модуль мониторинга. Управление модулями, интегрирование информации, архивирование, связь с системой АСУ-ТП. Информация от отдельных диагностических модулей системы мониторинга интегрируется в «нулевом» модуле, который сам является системой мониторинга минимального уровня и может регистрировать до 20 сигналов от первичных датчиков. В этом модуле локальная информация от модулей обобщается и передается в систему АСУ-ТП в виде диагностического заключения о техническом состоянии контролируемого трансформатора.

Модуль M1 - модуль контроля температуры трансформатора. Диагностика состояния маслонасосов и вентиляторов системы охлаждения. С системой может поставляться и независимый блок управления и диагностики системы охлаждения трансформатора.

Модуль M2 - модуль регистратора аварийных и переходных режимов. Регистрация режимов работы средств РЗА.

Модуль M3 - контроль и диагностики состояния изоляции вводов трансформатора как с БМ изоляцией, так и с твердой RIP изоляцией.

Модуль М4 - регистрация и анализ частичных разрядов в изоляции обмоток и вводов трансформатора.

Модуль 3F - контроль частичных разрядов внутри бака трансформатора в СВЧ диапазоне частот, контроль деформации обмоток.

Модуль М5 - модуль контроля технического состояния и диагностики дефектов в РПН силового трансформатора.

Модуль М6 - акустическая локация дефектов в изоляции внутри бака трансформатора.

Модуль М7 - измерение вибрации бака, анализа вибрационных параметров маслонасосов.

Модуль М8 - контроль состояния ограничителей перенапряжения.

Модуль М9 - модуль расширения внешних интерфейсов системы «TDM».

Модуль М3.1 - модуль дополнительных разъемов для подключения переносных приборов измерения частичных разрядов в изоляции трансформатора.

Модуль БИТТ - комплект изолирующих трансформаторов тока 0,1 / 0,1А для гальванической развязки цепей контроля вводов.

2.3.2. Система мониторинга «СУМТО» (ВЭИ г. Москва)

Современная система управления, мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования (СУМТО) позволяет существенно расширить перечень предупредительных сигналов, поступающих к оперативному персоналу, выполняя в режиме реального времени:

-измерение и отображение параметров трансформаторов (Т),автотрансформаторов (АТ) и реакторов (Р) внормальных и аварийных режимах;

-управление системами охлаждения Д, Ц, ДЦ, НДЦ;

-дистанционное управление РПН;

-прогнозирование состояния Т, АТ и Р по аналитическим моделям;

-передачу информации в АСУ ТП подстанции;

-создание архивов информации за время эксплуатации оборудования.

В настоящее время различные модификации системы СУМТО установлены на 60 трансформаторах и реакторах в разных регионах России.

СУМТО является открытой системой с иерархической

структурой, включающей три уровня (рис. 2.1)

Технически система «TDM» включает в себя 14 типов функциональных модулей - student2.ru

Рисунок 2.1. 1-сбора данных (датчики);2-первичной обработки показаний датчиков и команд управления;3-консолидации, хранения, визуализации и передачи данных в АСУ ТП.

Система позволяет наращивать объем выполняемых функций по мере подключения нового оборудования или оснащения контролируемого оборудования дополнительными датчиками.

Первый уровень включает технологические защиты с сигналами типа ≪сухой контакт≫, а также датчики, измерительные системы и исполнительные устройства с аналоговым либо цифровым выходом. В настоящее время имеется огромное количество датчиков, использующих различные физические эффекты и обеспечивающих измерение токов, напряжений, температур, уровня вибраций, содержания газов и влаги в масле, наличия частичных разрядов и других информативных параметров. В ближайшем будущем к датчикам, устанавливаемым вне бака трансформатора, добавятся датчики, встраиваемые в обмотки для контроля температур и помещаемые внутри бака для измерения электрических характеристик масла и регистрации смещений обмоток.

Второй уровень в СУМТО реализован в виде микропроцессорного шкафа управления и мониторинга ШУМТ-М, устанавливаемого непосредственно у каждого бака Т, АТ или Р и заменяющего стандартный шкаф автоматики охлаждения трансформатора (ШАОТ).

Третий уровень включает автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, которое предназначено для визуализации значений измеряемых и рассчитываемых параметров, отображения сигналов срабатывания аварийной и предупредительной сигнализации, а также для работы с накопленными архивами. Аппаратура верхнего уровня СУМТО размещается в шкафу автоматизированного рабочего места ШАРМ СУМ, который содержит два промышленных компьютера с платой последовательных интерфейсов RS485 (4 канала) и двумя быстросъемными жесткими дисками каждый, а также блок бесперебойного электропитания. Один из компьютеров является рабочим, второй находится в резерве. Информация с рабочего диска работающего компьютера непрерывно копируется на резервный диск (RAID массив).ШАРМ СУМ является сервером локальных вычислительных сетей СУМТО и шлюзовым компьютером для интеграции в АСУ ТП энергообъекта. В ШАРМ СУМ располагаются также устройства измерения параметров напряжения, тока, активной и реактивной мощности и cosφ контролируемых трансформаторов, для чего в него заводятся сигналы от ТН и ТТ.

Для организации рабочего места оператора в ШАРМ СУМ установлены дисплей, выдвижная клавиатура и манипулятор ≪мышь≫, подключаемые к любому из двух компьютеров. Компьютеры ШАРМ СУМ подключены к сети АСУ ТП подстанции Ethernet-10/100, а порты RS485 — к локальным сетям системы мониторинга.

ШАРМ СУМ выполняет:

-диагностику состояния локальных сетей СУМТО, организацию сеансов связи и получение диагностических данных от шкафов ШУМТ-М;

-обработку результатов nсамодиагностики первичных датчиков;

-передачу в шкафы ШУМТ-М управляющих воздействий на включение/отключение маслонасосов и вентиляторов, а также команд управления РПН в дистанционном режиме;

-организацию сеансов связи с приборами контроля вводов (R1500, IDD и др.);

-измерения активной и реактивной мощностей автотрансформаторов;

-контроль длительных повышений напряжения на сторонах ВН и СН автотрансформаторов подстанции;

-выполнение в реальном времени задач математического моделирования состояния трансформатора.

-формирование данных для SCADA системы, реализующей функции визуализации, архивирования и документирования;

-ответы на запросы АСУ ТП подстанции.

2.3.3. Система мониторинга фирмы GE «FARADAY tMEDIC»

Система мониторинга FARADAY tMEDIC основана на хорошо зарекомендовавшей себя технологии и включающий интегрированный комплекс датчиков, аналитических моделей и инструментов для обработки данных, разработанных для решения большинства наиболее распространенных случаев отказа. Этот пакет предоставляет в распоряжение руководителя необходимые комплексные средства диагностики для обеспечения эффективного управления и оптимального использования важнейших компонентов объекта. FARADAY™ tMEDIC™ является масштабируемой системой управления трансформаторами, которая может быть интегрированнав системы автоматизации подстанций. PowerLink™ Advantage является факультативным графическим интерфейсом, обеспечивающим удобную в использованиидистанционную связь с системами tMEDIC™.

Основные возможности системы FARADAY tMEDIC:

- сбор данных с трансформатора;

- мониторинг состояния газов в режиме реального времени (HYDRAN

M2, H201TJ);

- мониторинг влагосодержания в режиме реального времени

(HYDRAN M2, Aquaoil 400);

- мониторинг и анализ основных параметров трансформатора;

- контроль состояния и эффективности системы охлаждения;

- расчетные модели экспертных оценок и прогнозов в режиме ре-

ального времени (старение изоляции, температура наиболее горячей

точки, управление охлаждением, эффективность системы охлажде-

ния и др .);

- динамическая модель нагрузки в режиме реального времени;

- автономное средство для анализа растворенных в масле газов,

экспертных оценок и прогнозов;

- интеграция системы мониторинга в АСУТП (поддерживаемые про-

токолы МЭК 60870-5-101/104, Modbus, DNP3 .0 и др .);

- различные виды интерфейсов связи (RS 232, RS 485, Ethernet).

Диагностические модели:

-состояния транформатора;

-тока нагрузки;

-фиксируемой мощность;

-температуры наиболее горячего участка обмотки;

-наличие влаги в изоляции;

-температуры барботажа;

-износа изоляции;

-управления охлаждением;

-эффективности системы охлаждения;

-диагностики переключателя выходных обмоток;

-средства анализа растворенных газов;

Пакет FARADAY™ tMEDIC™ способен выполнять мониторинг и онлайновую диагностику, позволяя обнаруживать большую часть самых распространенных аварийных ситуаций— это помимо таких мгновенных катастрофических явлений, как удар молнии. В большинстве случаев обнаружение происходит еще до того, как агрегат подвергнется катастрофическому отказу; тем самым исключается дорогостоящая замена, затраты на ликвидацию последствий аварии и внеплановый останов. Раннее обнаружение потенциальных проблем с трансформатором является жизненно важным для продления срока службы ключевых трансформаторов, принося значительные деловые и эксплуатационные преимущества.

2.3.4 Система мониторинга газосодержания фирмы Lumasense «Smart 9»

Smart 9 создана по технологии NDIR. Технология NDIR (недисперсионного ИК анализа) представляет из себя широкополосный ИК-излучатель, который полностью покрывает диапазон длин волн, соответствующий измеряемым газам. Оптические фильтры позволяют выделить узкие поддиапазоны, в которых поглощают излучение соответствующие газы. В качестве примера приведен типичный ИК спектр для выхловных газов от бензина. Математическая модель на базе измеренных данных спектрографии Каждому узкополосному фильтру сопоставлен свой ИК-детектор. Сигнал с детектора пропорционален количеству энергии, поглощенной интересующим газом. Этот сигнал преобразуется элетроникой в сигнал концентрации газа.Cистема Smart 9 способна обнаруживать 9 газов, такие как:

-Водород (H2): 5 .. 10 000 ppm;

-Ацетилен (C2H2): 0.5 .. 10 000 ppm;

-Окись углерода (CO): 10 .. 10 000 ppm;

-Углекислый газ (CO2): 10 .. 20 000 ppm;

-Этилен (C2H4): 2 .. 50 000 ppm;

-Метан (CH4): 2 .. 50 000 ppm;

-Этан (C2H6): 2 .. 20 000 ppm;

-Кислород (O2): 100 .. 50 000 ppm;

-Азот (N2 ): 5 000 .. 100 000 ppm.

2.3.5. Система мониторинга газо- и влагосодержания фирмы GE«Hydran M2»

Hydran M2 является интеллектуальной (основывающейся на применении микропроцессора)системой контроля в реальном времени, которая измеряет уровень (концентрацию) горючих газов и влагосодержания в трансформаторном масле для оценки опасных состояний, температуры кипения, скорости старения, а также для раннего обнаружения зарождающихся отказов в трансформаторах (или в любом другом маслонаполненном электрооборудовании).

Hydran M2 - устройство для мониторинга содержания газов и влаги в маслонаполненном силовом и измерительном трансформаторном оборудовании в режиме реального времени .

Hydran M2 является устройством, которое заблаговременно предупреждает персонал о наличии условий для возникновения отказов и аварийных ситуаций, которые могли бы привести к дорогостоящей замене вышедшего из строя оборудования, к затратам на ликвидацию послеаварийной ситуации и незапланированному простою Вашего оборудования .

Hydran M2 сочетает в себе два прибора:

- интеллектуальное устройство контроля, которое измеряет концентрацию газов, образующихся при отказах, и обеспечивает выходной сигнал для передачи по каналам связи;

- датчик влагосодержания для оценки состояния таких ключевых состояний, как температура кипения, и получения информации относительно скорости старения изоляции.

Hydran M2 имеет до четырех дополнительных 4-20-мА входов (или выходов) для обеспечения возможности подсоединения к таким датчикам, как датчик температуры или датчик тока нагрузки . Также в распоряжении имеются 5 «сухих» контактов .

Состав реализуемых моделей Hydran M2 конфигурируется в зависимости от ввода в устройство сигналов от соответствующих датчиков (температуры и т .д .).

Возможности коммуникации представлены интерфейсами RS-232,RS-485, Ethernet. Hydran M2 работает с существующими или с новыми сетями Hydran Networks и системами контроля состояния силовых трансформаторов FARADAY tMEDIC. Русифицированное программное обеспечение (операционная система реального времени) Hydran Host полностью реализует функции управления и настройки Hydran M2 (дублируются в интерфейсе на самом приборе), а также автоматически обеспечивает доступ и опрос, сбор и архивацию данных, обработку сигналов тревог и вывод всей информации на экран в реальном времени. Область применения Hydran M2 -объекты всех классов напряжения (строящиеся, модернизируемые/реконструируемые объекты).

Первичный измерительный преобразователь системы Hydran M2 оснащается детектором(обнаружителем) присутствия газа, чувствительным к четырем газам, которые являются четырьмя основными индикаторами зарождающихся отказов в маслонаполненном электрооборудовании.Это следующие газы:

- Водород (H2)

- Угарный газ (CO)

- Этилен (C2H4)

- Ацетилен (С2H2)

Первичный измерительный преобразователь системы Hydran M2 оснащается емкостным тонкопленочным датчиком, который измеряет содержание влаги (воды) в масле. Вода в масле может существовать в четырех формах:

- В растворенной несвязанной форме: вода растворена в масле и может из масла переходить в воздух или в твердый изоляционный материал в трансформаторе для достижения равновесного состояния.

- В растворенной связанной форме: вода химически связана с химикатами, реагентами, такими как побочные продукты окисления, и с синтетическими антиоксидантами. Хотя такая вода и не может свободно поступать в масло и покидать его, до некоторой степени это все же происходит. Вследствие этого мы считаем такую воду растворенной в масле.

- В перенасыщенной форме: такая вода в масле присутствует в свободном состоянии с концентрацией, превышающей растворимость воды в масле, и фактически насыщает масло.

- Вода физически связывается с целлюлозой и частицами металла, которые находятся в масле в виде взвесей.

Обычный метод титрирования Карла Фишера обеспечивает измерение общего содержания воды в масле в миллионных долях (ppm) (это сумма концентраций воды в масле во всех перечисленных выше формах). В то же время метод обнаружения влагосодержания, используемый в данной системе,

по существу обеспечивает измерение содержания в масле воды в растворенной несвязанной форме.

Диапазон измерений:

- Газ: от 0 до 2000×10-6 (по объему, в H2-эквиваленте)

- Влажность: относительная влажность от 0 до 100 %

Погрешность приуставке,соответствующей 35°С:

- Газ: ±10 % от показания ±25×10-6 (в H2-эквиваленте)

- Влажность: ±2 %

Относительнаячувствительность погазу:

- H2: 100% от концентрации

- CO: 18 ± 3% от концентрации

- C2H2: 8 ± 2 % от концентрации

- C2H4: 1,5 ± 0,5 % от концентрации