Применение систем термомониторинга SystemeMeters TM совместно с воздушными выключателями SystemePact ACB

Введение

В современных условиях работы промышленных предприятий и объектов энергетической инфраструктуры приоритетной задачей службы эксплуатации является обеспечение бесперебойности электроснабжения при одновременной оптимизации эксплуатационных расходов. Традиционный подход, предполагающий планово-предупредительные ремонты (ППР) с жесткой периодичностью, не всегда учитывает реальное состояние оборудования, что может привести к пропуску развития дефекта в межревизионный период.

Ключевым узлом распределения электроэнергии в сетях низкого напряжения являются главные распределительные щиты (ГРЩ), на уровне которых вопрос обеспечения надежности и непрерывности питания стоит наиболее остро, поскольку отказ оборудования на этом уровне влечет за собой отключение значительного числа потребителей.

Одним из важнейших элементов ГРЩ, непосредственно отвечающих за защиту и коммутацию силовых линий, является вводной воздушный выключатель.

Одним из уязвимых узлов силовой цепи воздушных выключателей являются контактные соединения ошиновки. Ослабление болтовых соединений или деградация контактных поверхностей ведут к росту переходного сопротивления и, как следствие, к локальному перегреву. Своевременное выявление данной аномалии позволяет предотвратить выход оборудования из строя и избежать серьезных экономических последствий, связанных с аварийным простоем.

Рис.1 Контактные соединения ошиновки воздушных выключателей.

Акционерное общество «Систэм Электрик» - российский производитель электротехнического оборудования - для решения данной задачи предлагает интегрированное решение на базе воздушных автоматических выключателей SystemePact ACB и системы беспроводного термомониторинга SystemeMeters TM.

Данный комплекс оборудования позволяет реализовать непрерывный контроль температуры силовых контактных соединений и передачу данных по стандартным промышленным протоколам в систему верхнего уровня.

Состав технического решения.

Решение базируется на следующих устойствах:

1. Воздушные автоматические выключатели SystemePact ACB.
Аппараты обеспечивают функции защиты и измерения, а также оснащены встроенным коммуникационным интерфейсом с поддержкой протокола Modbus RTU, что позволяет передавать на верхний уровень основные параметры: ток, напряжение, мощность, энергию, процент износа главных контактов, количество коммутаций, данные журнала аварийных событий.

Рис.2 Линейка воздушных выключателей SystemePact ACB на токи от 400А до 6300А.

2. Полевые устройства системы контроля температуры SystemeMeters TM. Датчики SM01001 (для распределительных устройств переменного тока): устанавливаются на ошиновке в непосредственной близости от силовых выводов выключателя и осуществляют точное измерение температуры токоведущих частей.
Беспроводные ресиверы SM02003: осуществляют сбор данных с датчиков по протоколу LoRa с преобразованием в Modbus RTU.

Рис.3 Беспроводной датчик температуры SM01001

Рис.4 Беспроводной ресивер SM02003

3. Устройство сбора и обработки данных.

Функциональная панель оператора Systeme iDM128 Thermo, обеспечивающая локальное отображение мнемосхемы состояния выключателей (с возможностью управления) и данных о температуре в местах установки датчиков.

Рис. 5 Функциональная панель оператора Systeme iDM128 Thermo

Экономическая эффективность и преимущества для службы эксплуатации

Интеграция вышеперечисленных компонентов в единую сеть Modbus RTU с отображением данных измерения температуры ключевых токоведущих частей на панели оператора Systeme iDM128 Thermo и передачей этих данных в систему верхнего уровня предприятия предоставляет персоналу инструмент для снижения рисков аварийных остановов производства.

Служба эксплуатации получает возможность наблюдать динамику изменения температуры в режиме реального времени. Система контроля температуры имеет абсолютный и относительный (разница температуры по фазам) алгоритмы превышения температуры, что позволяет заблаговременно идентифицировать ослабление контакта, задолго до достижения критических температур, вызывающих перегрев и аварийную ситуацию с нарушением работы электроустановки.

Рис. 6 Интерфейс измерения температуры функциональной панели оператора Systeme iDM128 Thermo

Персонал имеет временной запас для планирования и выполнения протяжки силовых присоединений без аварийного прерывания электроснабжения потребителей. Ключевым технологическим преимуществом предлагаемого решения является его беспроводная архитектура, кардинально упрощающая внедрение системы на действующих объектах.

Датчики SM01001 монтируются непосредственно на ошиновке воздушного выключателя, без прокладки сигнальных кабелей, что сокращает трудозатраты на монтаж и исключает вмешательство в существующие схемы подключения. Питание датчиков осуществляется энергией электромагнитного поля, создаваемого рабочим током шин. Это гарантирует полную автономность и отсутствие регламентных работ по замене элементов питания на протяжении всего срока службы датчиков (20 лет), что критически важно для труднодоступных узлов ГРЩ.

Рис. 7 Смонтированный беспроводной датчик температуры SM01001

В дополнение, линейка датчиков SystemeMeters TM включает в себя датчики температуры и влажности окружающей среды SM01007, которые монтируются внутри корпуса распределительного щита.

Рис. 8 Датчик температуры и влажности окружающей среды SM01007

Наличие таких датчиков позволяет контролировать эффективность работы систем вентиляции. В случае фиксации общего роста температуры внутри НКУ, вызванного, например, отключением кондиционера или внешними погодными условиями, система информирует персонал о необходимости запуска принудительной вентиляции, не допуская перегрева оборудования в щите. Датчик SM01007 также измеряет влажность воздуха внутри НКУ, что позволяет оценить риск образования конденсата и своевременно предупредить персонал о возникновении неблагоприятных условий для работы оборудования.

Интеграция компонентов в единую сеть передачи данных по протоколу Modbus RTU обеспечивает непрерывный сбор и трансляцию в систему диспетчеризации параметров сети (ток, напряжение, мощность, энергия, частота, коэффициент мощности), а также информации о состоянии аппаратов (включая износ главных контактов), температуре присоединений и окружающей среды. Это обеспечивает возможность ведения непрерывного электронного журнала состояния оборудования.

Рис. 9 Интерфейс системы диспетчеризации функциональной панели оператора Systeme iDM128 Thermo

Наличие указанных функций является критически важным для построения надежных систем телемеханики и интеграции электроустановок в АСУТП диспетчерских центров (или локальных систем АСДУЭ) с обеспечением высокой наблюдаемости электроустановки, безопасности дистанционного управления и соответствия требованиям к цифровизации объектов электроэнергетики.

Для объектов с более высокими требованиями к телемеханике, в случае применения воздушных автоматических выключателей SystemePact ACB, оснащенных цифровыми блоками управления SystemeLogic X передача данных может быть реализована по протоколу МЭК 60870-5-101, что обеспечивает дополнительные преимущества: временная привязка событий, метки качества для каждого параметра, подтверждение обработки команд управления, спорадическая передача данных.

Рис. 10 Автоматический выключатель SystemePact ACB, оснащенный блоком управления SystemeLogic X

Дополнительным преимуществом блоков управления SystemeLogic X является подтвержденная экспертизой «Лаборатории Касперского» способность противостоять современным киберугрозам.

Блоки управления SystemeLogic X производятся на предприятии полного цикла НТЦ «Механотроника» в Санкт-Петербурге. Подробнее о блоках управления SystemeLogic X – в статье.

Автоматические выключатели SystemePact ACB, оснащенные блоками управления SystemeLogic X, производятся на предприятии «Систэм Электрик Завод Электромоноблок» (СЭЗЭМ) в Ленинградской области. Подробнее о воздушных автоматических выключателях SystemePact ACB – в статье .

Заключение

Совместное применение воздушных выключателей SystemePact ACB и системы беспроводного термомониторинга SystemeMeters TM представляет собой технически завершенное и экономически обоснованное решение. Оно трансформирует подход к эксплуатации электроустановки: от реактивного устранения последствий аварий к предиктивному управлению на основе анализа объективных данных о температуре контактных соединений.

Беспроводная архитектура с автономным питанием датчиков сводит к минимуму трудозатраты на внедрение и обслуживание. Инвестиции в данное решение окупаются за счет предотвращения внеплановых простоев, а регулярный дистанционный контроль состояния оборудования позволяет планировать ремонт и обслуживание электроустановки без риска внезапных отказов.

Будьте в курсе актуальных новостей из мира распределения электроэнергии – подписывайтесь на наши каналы Systeme Electric: Энергетика в Telegram и MAX