Синхронизированные векторные измерения: дирижер для оркестра

Технология синхронизированных векторных измерений (СВИ) открывает возможности для создания систем управления, мониторинга, защиты и автоматики нового поколения.

Наша компания производит все основные компоненты для создания программно-технического комплекса системы мониторинга переходных режимов (ПТК СМПР), который позволяет отследить изменения динамических свойств энергосистемы:

• устройства синхронизированных векторных измерений ЭНИП 2 PMU;

ЭНИП-2 PMU выполняет функции векторных измерений (PMU — phasor measurement unit), регистрирует электромеханические переходные режимы энергосистемы, обеспечивает полный набор измеряемых параметров трехфазной электрической сети.

• модули ввода аналоговых сигналов ЭНМВ-3;

ЭНМВ-3 имеет два входа аналого-цифрового преобразования напряжения постоянного тока.

• концентратор данных векторных измерений ES-PDC;

ES-PDC (англ. сокр. PDC — Phasor Data Concentrator) представляет собой программно-аппаратный комплекс, осуществляющий сбор векторных измерений с устройств синхронизированных векторных измерений (PMU) по протоколу IEEE C37.118.

• модуль индикации ЭНМИ-6;

ЭНМИ-6 с цветным сенсорным дисплеем предназначен для реализации панелей диагностики оборудования в различных программно‑технических комплексах систем сбора и передачи информации.

• блок коррекции времени ЭНКС-2.

ЭНКС-2 получает сигналы от навигационных спутниковых систем с помощью антенны ГЛОНАСС/GPS. ЭНКС-2 внесен в Государственный реестр средств измерений

Для наглядного отображения результатов синхронных векторных измерений (стандарт IEEE C37.118) компанией создан сервис PMU Live!. Данные в реальном времени собираются с приборов ЭНИП-2 PMU и других PMU, подключенных к сети питания в местах, отмеченных на карте.

Интерфейс ресурса PMU Live!

Вращение векторов вызывается любым отклонением частоты сети от номинального значения: по часовой стрелке при частоте меньшей и против часовой — большей 50 Гц. Дефицит активной мощности в энергосистеме вызывает снижение частоты, избыток же — повышение. Таким образом, с помощью данных векторных диаграмм можно наблюдать за балансом активной мощности в энергосистеме. Тенденция изменения баланса определяется как производная от угловой скорости вращения векторов.

СМПР

Система мониторинга переходных режимов (СМПР, англ. сокр. WAMS — Wide Area Measurement System), основана на использовании синхронизированных векторных измерений и позволяет проводить мониторинг динамических свойств энергосистемы. СМПР устанавливаются на ключевых объектах электроэнергетики и способствуют повышению эффективности диспетчерского управления и качества управления режимами энергосистемы.

ПТК СМПР предоставляет данные, на основе которых осуществляются: 

• измерение электрических величин в режиме реального времени для глобального мониторинга состояния энергосистемы;
• определение запасов устойчивости (пропускная способность линий, контроль напряжений и фазовых углов в узлах энергосистемы), обнаружение качаний мощности;
• возможность проверки модели энергосистемы, запись архивов и аварийных событий, анализ аварийных событий, измерение электрических величин в режиме реального времени.

Структурная схема СМПР на базе оборудования Инженерного центра «Энергосервис».

ЭНИП-2 PMU устанавливаются на генераторах и высоковольтных линиях электропередачи напряжением от 220 кВ. Устройства размещаются на панелях измерений или в шкафах СМПР. На электростанциях для каждого генератора измеряются параметры возбуждения с помощью ЭНМВ-3, который подключается к цепям напряжения возбуждения и через шунт в цепь тока возбуждения. Данные от ЭНИП-2 PMU и ЭНМВ-3 поступают по локальной сети в ES-PDC — концентратор синхронизированных векторных данных. ES-PDC передает объединенные пакеты векторных измерений Системному оператору по протоколу C37.118.2. Функция архивирования предотвращает потерю данных в случае сбоя канала передачи на верхний уровень. Данные хранятся в циклических архивах с настраиваемой глубиной. В аварийных режимах ведется запись аварийных событий. Синхронизация времени всех элементов СМПР осуществляется от ЭНКС-2. Панель диагностики ЭНМИ-6 позволяет контролировать состояние каждого компонента СМПР по протоколу SNMP.

УСВИ также легко интегрируются в СОТИ АССО. Для этого устанавливается УСД ЭНКС-3м, который опрашивает УСВИ и другие устройства по протоколу МЭК 60870-5-101 (UDP) и ретранслирует телеметрию по МЭК 60870-5-104. Таким образом, одновременно создается СМПР и СОТИ АССО.

Кроме того, специалистами компании ведутся работы и исследования по следующим направлениям применения СВИ в электроэнергетике:

• автоматизация распределительных сетей 6-10 кВ, в т.ч. разработка алгоритма локализации поврежденного участка линии при ОЗЗ;
• анализ низкочастотных колебаний в энергосистеме;
• мониторинг состояния силовых трансформаторов.