СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ (ВЭО) Российский патент 2015 года по МПК G05B15/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для непрерывного контроля основных рабочих параметров высоковольтного электротехнического оборудования (далее по тексту ВЭО), например трансформаторов (автотрансформаторов, реакторов), измерительных трансформаторов тока и напряжения, высоковольтных вводов, выключателей, кабелей, разъединителей, комплектных распределительных устройств, нелинейных ограничителей перенапряжения и т.д. в различных режимах работы в реальном масштабе времени в процессе его эксплуатации и управления его основными системами. Под непрерывным контролем (мониторингом) подразумевается контроль с периодичностью хотя бы на порядок выше, чем скорость достижения аварийных значений для диагностических параметров, контролируемых системой.

Заявителю известно много систем для мониторинга ВЭО, среди которых ближайшей по совокупности существенных признаков является следующая.

Известная система, которая выбрана в качестве прототипа, содержащая блок обработки, сбора и архивирования данных, блок приема информации от первичных датчиков и устройств, блок расчета математических моделей в реальном масштабе времени, блок ведения журналов состояния ВЭО, блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, в виде таблиц, и/или графиков, и/или мнемосхем и блок оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО (патент Украины №61173, 17.11.2003,бюллетень «Промышленная собственность», №11, 2003.).

Недостатком известной системы является относительное снижение универсальности ее применения, обусловленное невозможностью непосредственно контролировать важнейшие характеристики основной изоляции вводов, в частности, такие как тангенс угла диэлектрических потерь и емкость основной изоляции, характеристики частичных разрядов в изоляции ВЭО, температуру обмоток, невозможностью контроля показателей качества электрической энергии и предоставления данных удаленным пользователям, что дополнительно не позволяет проводить полноценную диагностику трансформаторного оборудования в непрерывном режиме. К недостаткам можно отнести отсутствие возможности контроля состояния другого высоковольтного электротехнического оборудования кроме трансформаторов (автотрансформаторов, реакторов), что ограничивает возможности контроля и создания подстанций без постоянного обслуживающего персонала и интеллектуальных электроэнергетических систем.

В основу изобретения поставлена задача повышения универсальности применения системы и эффективности ее работы путем изменения ввода новых составляющих блоков системы и связей между ними, а также введения новых функций для существующих блоков системы, что позволяет обеспечить, помимо контроля всех основных рабочих параметров и другой информации в реальном режиме времени, интеграцию системы в существующие автоматизированные системы управления, учета и контроля, настройки средств приема информации и контроля в соответствии с типом, конструкцией, количеством единиц ВЭО и конфигурацией первичных датчиков и устройств, а также предоставление любой информации о работе системы удаленным пользователям в реальном режиме времени.

Поставленная задача решается таким образом, что система мониторинга высоковольтного электротехнического оборудования (ВЭО), которая включает блок обработки, сбора и архивирования данных, блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных сетей, блок расчета математических моделей, блок ведения журналов состояния ВЭО, блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, блок оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО, согласно изобретению, дополнительно содержит блок передачи данных и интеграции системы мониторинга в автоматизированную систему диспетчерского управления (АСДУ), и/или автоматизированную систему учета электроэнергии (АСУЭ), и/или автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП), и/или автоматизированную систему управления планированием производства (АСУ ПВ), и/или автоматизированную систему управления технического обслуживания и ремонтов, и/или дополнительные виды автоматизированных систем управления и планирования, и/или в вычислительные ресурсы с возможностью использования технологий облачных вычислений, блок управления, содержащий средства для управления подсистемами собственных нужд системы мониторинга, и/или исполняющими механизмами систем и устройств ВЭО в автоматическом и/или ручном режиме управления, при этом блок обработки, сбора и архивирования данных оборудован программными и/или аппаратными средствами для обмена информацией с другими блоками, блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников выполнен с возможностью установки конфигурации блока в зависимости от типа, и/или количества источников информации, блок расчета математических моделей выполнен с возможностью установки конфигурации блока в зависимости от типа конструкции, количества единиц ВЭО и конфигурации первичных датчиков и устройств и взаимодействия с другими блоками и обработки информации об изменениях в состоянии оборудования, а блок оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО содержит программное средство для оповещения, и/или исполнительные механизмы для управления средствами оповещения, и/или устройства оповещения.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников дополнительно может содержать блок измерения величины тока, который включает средства для измерения мгновенных, средних и действующих значений тока.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок измерения величины напряжения, который включает средства для измерения мгновенных, средних и действующих значений напряжения.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок измерения температуры и/или блок измерения влажности окружающей среды.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля системы охлаждения ВЭО, который включает средства для контроля сигналов от датчиков температуры на входе и выходе охладителей, средства для регистрации релейных сигналов от исполнительных механизмов и устройств системы охлаждения, средства для контроля сигналов от датчиков тока в обмотках или датчиков мощности двигателей насосов и вентиляторов.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок измерения токов утечки изоляции или токов комплексной проводимости.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержит блок контроля сигналов от датчиков давления масла, и/или элегаза, и/или плотности элегаза.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля температурного состояния оборудования, включающий в себя средства для контроля температуры верхних и нижних слоев изоляции и/или средства для контроля температур обмоток, контактов, исполнительных механизмов, элементов конструкции оборудования, и/или средство для контроля сигналов от оптических датчиков прямого измерения температуры.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля состояния трансформаторного масла, который включает средства для контроля сигналов от устройств и датчиков измерения концентрации влаги и диагностических газов в масле.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля состояния релейных сигналов от устройств защиты и управления подсистемами и устройствами ВЭО.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля состояния устройства РПН, выполненный с возможностью получения информации о токе в момент переключения устройства РПН в каждой из фаз А, В, С, и/или температуре в контакторе, и/или о текущем положении, и/или о работе по каждой спайке и/или о величине мощности или тока привода РПН, и/или о состоянии привода РПН, и/или его ресурсе и/или состоянии исполнительных механизмов.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля характеристик частичных разрядов.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля тока сквозного короткого замыкания.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля, который включает блок контроля импульсных напряжений.

При этом блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных источников может дополнительно содержать блок контроля вибрации ВЭО.

При этом блок управления может дополнительно содержать блок управления системой охлаждения ВЭО.

При этом блок управления дополнительно может содержать блок автоматического и/или дистанционного управления исполнительными механизмами устройства РПН.

При этом блок управления может дополнительно содержать блок управления исполняющими механизмами системы защиты ВЭО и/или исполняющими механизмами ВЭО.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета электрических параметров, и/или параметров качества электроэнергии.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета характеристик перенапряжений.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета температуры наиболее нагретой точки обмотки и/или других частей конструкции ВЭО.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета нагрузочной возможности ВЭО.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета содержания влаги в изоляции ВЭО и/или температуры образования пузырьков пара.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета старения изоляции и/или остаточного ресурса ВЭО.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета внутренних потерь в ВЭО.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета состояния обмоток.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета состояния и эффективности системы охлаждения.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета состояния устройства РПН.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета разрядной активности (характеристик частичных разрядов).

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета состояния вводов, и/или других аппаратов, устройств и подсистем ВЭО.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета комплексной оценки состояния ВЭО.

При этом блок расчетных моделей может дополнительно содержать блок расчета аварийных и предаварийных состояний ВЭО.

Между совокупностью существенных признаков и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, существует следующая причинно-следственная связь.

В отличие от известных систем мониторинга (непрерывного контроля), обеспечивающих контроль конкретного вида оборудования, заявленная система мониторинга ВЭО обеспечивает мониторинг как одного вида ВЭО, так и комплексный контроль различных видов ВЭО энергетических объектов, и/или энергетических систем с одновременным контролем состояния одного или нескольких единиц ВЭО единственным программным и/или аппаратным комплексом в соответствии с диагностическими параметрами, критериями и математическими моделями, характеризующими состояние конкретного вида ВЭО.

Наличие блока передачи данных и интеграции системы мониторинга в автоматизированную систему диспетчерского управления (АСДУ), и/или автоматизированную систему учета электроэнергии (АСУЭ), и/или автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП), и/или автоматизированную систему управления планированием производства (АСУ ПВ), и/или автоматизированную систему управления технического обслуживания и ремонтов, и/или дополнительные виды автоматизированных систем управления и планирования, и/или в вычислительные ресурсы с возможностью использования технологий облачных вычислений позволяет повысить эффективность использования результатов контроля, удаленный сбор информации, оценку состояния и повышения эффективности управления и диагностирования ВЭО. При этом возможно гибкое подключение системы к уже существующим системам высшего уровня подстанций по известным протоколам, например в качестве сервера по протоколам ОРС, МЭК-60870-5-104 и т.п., что также дополнительно повышает универсальность применения системы.

Указанные выше признаки в сочетании с применением в системе блока управления, содержащего средства для управления подсистемами собственных нужд системы мониторинга, и/или исполняющими механизмами систем и устройств ВЭО в автоматическом и ручном режиме управления, а также применение блока оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО с программным средством для оповещения, и/или исполняющими механизмами для управления устройствами оповещения позволяет обеспечить дополнительные средства для предупреждения предаварийных или аварийных состояний работы ВЭО и автоматизировать работу оператора по их прекращению.

При этом блок обработки, сбора и архивирования данных оборудован программными и аппаратными средствами для обмена информацией с другими блоками для возможности установки технического состояния ВЭО в непрерывном режиме в процессе его эксплуатации, что позволяет осуществлять работу системы мониторинга автономно в течение длительного временного периода даже при отключенном автоматизированном месте оператора, например за счет хранения архивов на твердотельной энергонезависимой памяти. При этом будут обеспечиваться все функции по сбору, обработке и накоплению информации из контролируемого объекта, в том числе по регистрации штатных, предаварийных и аварийных состояний ВЭО. По запросу пользователя или автоматически все базы собранных данных могут передаваться блоком мониторинга на автоматизированное рабочее место оператора, и/или другие устройства для обработки и хранения данных.

Также выполнение составляющих системы, таких как блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или источников информации, блок расчета математических моделей и блок управления, с возможностью установки конфигурации блока в зависимости от типа конструкции, количества единиц ВЭО и конфигурации первичных датчиков и устройств, также дополнительно позволяет осуществить гибкие настройки параметров системы и повысить ее универсальность с одновременным сохранением эффективности диагностики ВЭО.

Выполнение блока расчета математических моделей с возможностями:

- установления конфигурации блока в зависимости от типа конструкции, количества единиц ВЭО и конфигурации первичных датчиков и устройств;

- взаимодействия с другими блоками;

- обработки информации об изменениях в состоянии оборудования,

позволяет повысить эффективность работы системы и исключить влияние человеческого фактора в системе за счет применения математических алгоритмов, с помощью которых на основе первичных данных от блока приема информации от первичных датчиков и устройств измерения, и/или средств контроля рассчитывается ряд параметров, позволяющий более точно определить наличие неполадок и дефектов, а также обеспечивает время для принятия мер по их предупреждению, в частности электрические параметры и/или параметры качества электроэнергии, характеристики перенапряжений, температуру наиболее нагретой точки обмотки и/или других частей конструкции ВЭО, нагрузочные возможности ВЭО, содержание влаги в изоляции ВЭО и/или температуру образования пузырьков пара, старение изоляции и/или остаточный ресурс ВЭО, внутренние потери в ВЭО, состояние обмоток, состояние и эффективность системы охлаждения, состояние устройства РПН, разрядная активность (характеристики частичных разрядов), состояние вводов, и/или других аппаратов, устройств и подсистем ВЭО, комплексная оценка состояния ВЭО, аварийные и предаварийных состояния ВЭО.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующим примером осуществления системы и соответствующей блок-схемой системы. Изобразительные материалы, иллюстрирующие заявленное изобретение, а также приведенный пример конкретного выполнения системы никоим образом не ограничивают объем притязаний, изложенный в формуле, а только поясняют сущность изобретения.

Система мониторинга высоковольтного электротехнического оборудования (ВЭО) содержит блок обработки, сбора и архивирования данных 1, блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств, и/или информационных сетей 2, блок расчета математических моделей 3, блок ведения журналов состояния ВЭО 4, блок управления 5, блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, в виде таблиц, и/или графиков, и/или мнемосхем 6, блок оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО 7, блок передачи данных и интеграции системы мониторинга 8.

Блок приема информации от первичных датчиков и устройств измерения, и/или средств контроля 2 содержит блок измерения величины тока 9, блок измерения величины напряжения 10, блок измерения температуры и блок измерения влажности окружающей среды, которые могут быть объединены в одном блоке 11, блок контроля системы охлаждения ВЭО 12, блок измерения токов утечки изоляции или токов комплексной проводимости 13, блок контроля сигналов от датчиков давления масла, и/или элегаза, и/или плотности элегаза 14, блок контроля температурного состояния оборудования 15, блок контроля состояния трансформаторного масла 16, блок контроля состояния релейных сигналов от устройств защиты и управления системами и устройствами ВЭО 17, блок контроля состояния устройства РПН 18, блок контроля характеристик частичных разрядов 19, блок контроля тока сквозного короткого замыкания 20, блок контроля импульсных напряжений 21, блок контроля вибрации ВЭО 22.

Блок измерения величины тока 9 содержит средства для измерения мгновенных, средних и действующих значений тока. Блок измерения величины напряжения 10 содержит средства для измерения мгновенных, средних и действующих значений напряжения. Блок контроля системы охлаждения ВЭО 12 содержит средства для контроля сигналов от датчиков температуры на входе и выходе охладителей, средства для регистрации релейных сигналов от исполнительных механизмов и устройств системы охлаждения, средства для контроля сигналов от датчиков тока в обмотках или датчиков мощности двигателей насосов и вентиляторов. Блок контроля температурного состояния оборудования 15 содержит средства для контроля температуры верхних и нижних слоев изоляции и/или средства для контроля температур обмоток, контактов, исполнительных механизмов, элементов конструкции оборудования, и/или средство для контроля сигналов от оптических датчиков прямого измерения температуры. Блок контроля состояния трансформаторного масла 16 содержит средства для контроля сигналов от устройств и датчиков измерения концентрации влаги и диагностических газов в масле.

Блок расчета математических моделей в реальном масштабе времени 3 содержит блок расчета электрических параметров, и/или параметров качества электроэнергии 23, блок расчета характеристик перенапряжений 24, блок расчета температуры наиболее нагретой точки обмотки 25, блок расчета нагрузочной возможности 26, блок расчета содержания влаги в изоляции трансформаторного оборудования, и/или температуры образования пузырьков пара 27, блок расчета старения изоляции 28, блок расчета внутренних потерь в ВЭО 29, блок расчета состояния обмоток 30, блок расчета состояния и эффективности системы охлаждения 31, блок расчета состояния устройства РПН 32, блок расчета разрядной активности (характеристик частичных разрядов) 33, блок расчета состояния вводов 34, блок расчета комплексной оценки состояния оборудования 35, блок расчета аварийных и предаварийных состояний ВЭО 36.

Блок управления 5 содержит блок управления системой охлаждения ВЭО 37, блок автоматического и/или дистанционного управления исполнительными механизмами устройства РПН 38, блок управления исполняющими механизмами системы защиты ВЭО 39.

Выход блока обработки, сбора и архивирования данных 1 связан с входами блока ведения журналов состояния ВЭО 4, блока визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, в виде таблиц, и/или графиков, и/или мнемосхем 6, блока оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО 7 и блока передачи данных и интеграции системы мониторинга 8.

Вход блока обработки, сбора и архивирования данных 1 связан с выходом блока приема информации от первичных датчиков и устройств измерения, и/или средств контроля 2.

Выход блока оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО 7 связан с блоком управления 5.

Также блок обработки, сбора и архивирования данных 1 содержит средства для обмена данными с блоком управления 5 и блоком расчета математических моделей 3.

Конструктивно система может быть выполнена как блок мониторинга, элементы которого могут быть размещены в одном или нескольких шкафах, при этом одна система может содержать несколько блоков мониторинга. Блок визуализации 6 может выполняться в виде системного шкафа, содержащего электронно-вычислительную машину с монитором, панели визуализации или ЭВМ настольного типа. Блок визуализации также может быть совмещен с блоком мониторинга.

Используют систему мониторинга высоковольтного электротехнического оборудования (ВЭО) следующим образом.

Все основные рабочие параметры высоковольтного электротехнического оборудования (ВЭО), например силового трансформатора, измеряются и контролируются с помощью составляющих блоков 9-22 блока приема информации от первичных датчиков и устройств измерения, и/или средств контроля 2. Так, блок измерения величины тока 9 осуществляет измерение мгновенных, средних и действующих значений тока в обмотках высокого, среднего и низкого напряжения в фазах А, В, С, обеспечивает постоянный контроль всех значений тока и наблюдение за наличием или отсутствием перегрузок по току. Блок измерения величины напряжения 10 осуществляет измерение мгновенных, средних и действующих значений напряжения в обмотках высокого, среднего и низкого напряжения в фазах А, В, С, обеспечивает постоянный контроль всех значений напряжения и наблюдения за наличием или отсутствием перегрузок по напряжению и показателями качества электроэнергии. Блок измерения температуры и блок измерения влажности окружающей среды (блок 11) осуществляет постоянный контроль за значением указанной температуры и/или влажности, которые необходимы как вспомогательные параметры при контроле ВЭО. Блок контроля системы охлаждения ВЭО 12 осуществляет измерение температуры верхних слоев трансформаторного масла, измерение температуры трансформаторного масла на входе и выходе охладителей, контроль уровня масла и контроль давления масла в баке трансформатора и баке устройства РПН, что позволяет полностью контролировать систему масляного охлаждения трансформатора и вовремя предупреждать аварийные ситуации, которые могут возникнуть при повышении или понижении уровня масла в баке трансформатора или в баке устройства РПН, при резком повышении давления масла в баке трансформатора или баке устройства РПН, при повышении температуры масла в баке трансформатора или в баке устройства РПН выше допустимой. Блок измерения токов утечки изоляции или токов комплексной проводимости 13 осуществляет измерение токов утечки в изоляции и обеспечивает возможность контроля диэлектрических характеристик главной изоляции. Блок контроля сигналов от датчиков давления масла, и/или элегаза, и/или плотности элегаза 14 осуществляет измерение давления масла во вводах и/или элегаза, и/или плотности элегаза (электротехнического газа, который является основным изолятором в ВЭО с элегазовой изоляцией). Блок контроля температурного состояния оборудования 15 осуществляет измерение температуры верхних и нижних слоев масла, обмоток, и/или других частей конструкции. Блок контроля состояния трансформаторного масла 16 осуществляет измерение влажности и концентрации растворенных газов в масле в баке трансформатора, и/или бака устройства РПН. Блок контроля состояния релейных сигналов от устройств защиты и управления системами и устройствами ВЭО 17 предназначен для регистрации состояния релейных сигналов и передачи текущих состояний релейных сигналов и архивов событий. Блок контроля состояния устройства РПН 18 обеспечивает получение информации о положении устройства РПН в фазах А, В и С, о времени начала и окончания переключений устройства РПН в каждой из фаз, о количестве переключений устройства РПН, позволяет осуществлять оперативный контроль за работой устройства РПН. Блок контроля характеристик частичных разрядов 19 осуществляет прием от электрических, акустических и ультразвуковых датчиков частичных разрядов, обеспечивает выявление дефектов высоковольтной изоляции всех видов и всех типов ВЭО на ранних стадиях их появления. Блок контроля тока сквозного короткого замыкания 20 дополнительно позволяет регистрировать количество и характеристики аварийных токов и прогнозировать сроки обслуживания ВЭО или его ресурс. Блок контроля импульсных напряжений 21 осуществляет регистрацию количества и характеристик импульсных напряжений для прогнозирования остаточного ресурса ВЭО, и расчета статистики качества электроэнергии, контроль предотвращения перенапряжений ВЭО.

Блок контроля вибрации ВЭО 22 позволяет выявить характерные зоны повышения вибрации ВЭО для диагностики состояния подсистем и элементов конструкции ВЭО.

Информация от блока 2 поступает через блок 1 в блок расчета математических моделей 3, который обеспечивает обработку первичных параметров от первичных датчиков и устройств и осуществляет расчет всех необходимых электрических и неэлектрических характеристик. Также в блоке 1 осуществляется автоматическая запись осциллограмм при превышении допустимых мгновенных, средних и действующих значений каждого из измеряемых параметров на основе информации, поступающей от блока 2 и с учетом интегральных характеристик, рассчитываемых блоком 3.

Блок расчета математических моделей 3 на основе информации, поступающей от блока 1, осуществляет вычисления срока службы трансформатора (ВЭО) с учетом величины температуры наиболее нагретой точки обмотки, качества энергии, средних значений тока и напряжения в трехфазной сети, положительных и отрицательных последовательностей тока и напряжения, небаланса токов и напряжений в трехфазной сети, коэффициента мощности, отношение амплитуды нулевой гармоники тока к сумме всех гармоник тока, косинуса разности фаз гармоник тока и напряжения, потребление электроэнергии (активной и реактивной), общего процента гармонических искажений, коэффициента трансформации, допустимого коэффициента нагрузки, срока службы трансформатора, срока службы устройства РПН, скорости старения изоляции и т.п. При возникновении аварийной ситуации в одном или нескольких системах трансформатора срабатывает система защиты, что вызывает включение звуковой и световой сигнализации блока оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО 7. Аварийная сигнализация отключается только после принятия обслуживающим персоналом мер по устранению аварийной ситуации.

Блок 37 управления системой охлаждения ВЭО использует информацию, поступающую от блока 12 контроля системы масляного охлаждения, блока измерения тока 9, блока контроля температурного состояния 15, блока контроля состояния релейных сигналов 17 блока 3 расчетных моделей по данным измерений. Управление системой масляного охлаждения ВЭО позволяет обеспечить минимальные колебания температуры масла в системе масляного охлаждения, увеличить ресурс приводов системы охлаждения.

Блок автоматического и/или дистанционного управления исполнительными механизмами устройства РПН 38 осуществляет переключение устройства РПН по команде оператора или диспетчера с удаленного диспетчерского пункта через блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, в виде таблиц, и/или графиков, и/или мнемосхем 6. Блок 38 автоматического и/или дистанционного управления исполнительными механизмами устройства РПН может блокировать его переключение при получении информации от блока 9 и блока 15 о перегрузке ВЭО по току и по низкой температуре масла в баке контактора РПН. Автоматическое управление возможно по информации, которая поступает от блока измерения тока 9, блока измерения напряжения 10, блока контроля состояния релейных сигналов 17 и блока математических моделей 3.

Блок ведения журналов состояния ВЭО 4 осуществляет непрерывную регистрацию всех текущих параметров, измеряемых блоком 2, рассчитанных блоком 3 и контролируемых блоком 5. Также блок ведения журналов состояния ВЭО 4 регистрирует информацию о срабатывании блока 7 оповещения обслуживающего персонала о состоянии системы защиты.

Блок обработки, сбора и архивирования данных 1, оборудованный системой, запрограммированной в соответствии с основными допустимыми параметрами работы трансформатора в режиме эксплуатации, осуществляет обработку и ведение архивов всех измеряемых, контролируемых и расчетных параметров, а также всех событий, которые происходят в процессе эксплуатации ВЭО, сравнивает данные, поступающие к нему, с допустимыми параметрами работы ВЭО. Также обработка блоком 1 информации об изменениях, происходящих в процессе эксплуатации ВЭО, которые называются еще историческими трендами, позволяет на основании архивных данных в любой момент времени восстановить информацию о процессах, которые произошли и происходят в период эксплуатации трансформатора и об изменениях в состоянии его важнейших систем, а также прогнозировать его состояние на основе существующих тенденций.

Блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, в виде таблиц, и/или графиков, и/или мнемосхем 6, обеспечивает оператору возможность удобной работы с текущими, архивными и полученными расчетным путем значениями рабочих параметров в виде таблиц, и/или графиков, позволяет анализировать данные, выполнять диалог с системой и вовремя отслеживать возникновение предаварийном или аварийной ситуации и принять меры по предотвращению и/или устранению такой ситуации.

Блок передачи данных и интеграции системы мониторинга 8 позволяет осуществлять на расстоянии контроль всех значений текущих параметров, выполнять анализ архивных данных, анализировать информацию об изменениях, происходящих в процессе эксплуатации ВЭО. Информация о значении измеренных рабочих параметров, о параметрах, полученные расчетным путем, и о событиях, происходящих в процессе эксплуатации ВЭО, поступает в блок 18 через блок 1 от блока 2, блока 3, блока 4 и блока 5, причем это позволяет не только осуществлять дистанционное управление работой важнейших систем трансформатора и постоянное наблюдение за режимами его работы, но и автоматическую обработку информации системами верхнего уровня.

Блок передачи данных и интеграции системы мониторинга 8 дополнительно может быть оборудован веб-сервером (программным и аппаратным оборудованием) с возможностью предоставления текущей и архивной информации о состоянии оборудования локальным и/или удаленным пользователям.

Исходя из этого, система, которая заявляется, обеспечивает возможность осуществления контроля всех основных рабочих параметров трансформатора (и/или другого ВЭО) в реальном масштабе времени и получения информации о абсолютных значениях основных рабочих параметров в виде таблиц, и/или графиков в любой момент времени в процессе эксплуатации ВЭО не только обслуживающим персоналом, но удаленными пользователями.

В системе мониторинга высоковольтного электротехнического оборудования (ВЭО) в качестве средств для измерения мгновенных, средних и действующих значений тока или напряжения в обмотках высокого, среднего и низкого напряжения в фазах А, В, С в блоке 9 и блоке 10 могут использовать стандартные средства, предназначенные для измерения тока или напряжения соответственно, в частности приборы Power Monitor 3000, Power Monitor 1000 производства фирмы Alien Bradley, PM075 - Satec, Z203 - Seneca или другие аналогичные приборы с цифровыми выходными интерфейсами. Для измерения температуры окружающей среды система содержит стандартные, предназначенные для этого средства, например приборы РТ100. В блоке 12 контроля системы масляного охлаждения ВЭО для измерения температуры верхних слоев трансформаторного масла, для измерения температуры трансформаторного масла на входе и выходе охладителей, для контроля уровня масла и для контроля давления масла в баке трансформатора и баке устройства РПН используются известные, предназначенные для этого средства, например приборы контроля температуры РТ100, индикаторы температуры масла OTI производства АВ QUALITROL, прибор для измерения давления масла АКМ oil level Series 67/69. В блоке контроля сигналов от датчиков давления масла, и/или элегаза, и/или плотности элегаза 14 также используются известные, предназначенные для этого средства, например прибор для измерения давления масла АКМ oil level Series 67/69, в блоке для регистрации токов проводимости изоляции вводов 13 используются специализированные датчики серии AIB ООО «Енергоавтоматизация» или аналогичные. В блоке температурного состояния оборудования 15 для измерения температуры в обмотках высокого, среднего и низкого напряжения в фазах А, В, С используются также предназначенные для этого известные средства, например индикатор температуры обмотки WTI Series 35 производства АВ QUALITROL или оптические датчики прямого измерения температуры LumaSense или аналогичные. В блоке 16 контроля состояния трансформаторного масла для измерения температуры масла, его влажности и концентрации растворенных в масле газов в баке трансформатора и баке устройства РПН используются также предназначенные для этого известные средства для измерения влажности масла и содержания газа, например приборы серии Calisto Morgan Schaffer или аналогичные. Составляющие блока приема информации от первичных датчиков и устройств измерения, и/или средств контроля 2, блока расчета математических моделей в реальном масштабе времени 3, блок ведения журналов состояния ВЭО 4, блок управления 5, блок 4 ведения журналов состояния ВЭО, блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, в виде таблиц, и/или графиков, и/или мнемосхем, блок передачи данных и интеграции системы мониторинга 8, блок обработки, сбора и архивирования данных 1 выполнены на основе известной компьютерной и микропроцессорной техники, аналогово-цифровых и электромагнитных преобразователей, электромеханических и полупроводниковых аппаратов автоматики, устройств защиты и оборудованы предназначенным для выполнения необходимых действий программным обеспечением. Блок управления системой охлаждения 37 выполняет включение и отключение насосов и вентиляторов охладителей в зависимости от информации, которая поступает от блока 12 контроля системы масляного охлаждения, блока измерения тока 9, блока контроля температурного состояния 15, блока контроля состояния релейных сигналов 17, блока 3 расчетных моделей по данным измерений частности температуры наиболее нагретой точки обмотки. Блок 38 контроля устройства РПН анализирует величины тока и напряжения и определяет положение переключателя РПН, а также позволяет выполнять переключение устройства РПН с удаленного терминала. Блок расчета математических моделей в реальном масштабе времени 3 выполняет расчеты по заданным методикам, используя в качестве исходных данных измеренные в процессе работа величины. Блок ведения журналов состояния ВЭО 4 осуществляет регистрацию всех срабатываний контрольной аппаратуры, а также всех действий обслуживающего персонала. Блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, в виде таблиц, и/или графиков, и/или мнемосхем 6, позволяет выводить на экран монитора как данные текущих измерений, так и данные архивов для их анализа. Блок передачи данных и интеграции системы мониторинга в автоматизированную систему диспетчерского управления (АСДУ), и/или автоматизированную систему учета электроэнергии (АСУЭ), и/или автоматизированную систему управления (АСУ ТП), и/или автоматизированную систему управления планированием производства (АСУ ПВ), и/или автоматизированную систему управления технического обслуживания и ремонтов, и/или другие виды автоматизированных систем управления и планирования 8 организует передачу данных, необходимых для интеграции в существующие на подстанции (станции) системы автоматизированного управления технологическими процессами и автоматизированные системы управления и планирования, которые действуют на предприятии. Блок 1 также выполняет сравнение и анализ изменения параметров ВЭО в процессе эксплуатации по заданному алгоритму.

Таким образом, применение заявленного изобретения позволяет получить повышение универсальности использования для мониторинга высоковольтного электротехнического оборудования (ВЭО), обеспечить контроль всех основных рабочих параметров и другой информации в реальном режиме времени, интеграцию системы в существующие автоматизированные системы управления, учета и контроля, обеспечивая адаптивность системы мониторинга в соответствии с типом, конструкцией, количеством единиц ВЭО и конфигурацией первичных датчиков и устройств, а также повышает эффективность диагностики энергообъекта за счет использования единого программно-аппаратного комплекса с одним блоком журналов, визуализации, оповещения и за счет диагностирования всех потенциально аварийно опасных единиц ВЭО с предоставлением любой информации о работе ВЭО удаленным пользователям в реальном режиме времени. Система позволяет повысить эффективность контроля и диагностирования за счет использования значений диагностических параметров, поступающих от датчиков и устройств других типов ВЭО, снизить затраты на первичные датчики, устройства и кабели, дублируемые для нескольких единиц и типов ВЭО, что обеспечивает автоматизацию диагностирования технического состояния ВЭО для создания подстанций без постоянного обслуживающего персонала и интеллектуальных электроэнергетических систем.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение эффективности работы системы мониторинга за счет повышения контроля основных рабочих параметров. Система мониторинга высоковольтного электротехнического оборудования (ВЭО) включает: блок обработки, сбора и архивирования данных; блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей; блок расчета математических моделей; блок ведения журналов состояния ВЭО; блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО; блок оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО; блок передачи данных и интеграции системы мониторинга в автоматизированную систему диспетчерского управления (АСДУ), и/или автоматизированную систему учета электроэнергии (АСУЭ), и/или автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП), и/или автоматизированную систему управления планированием производства (АСУ ПВ), и/или автоматизированную систему управления технического обслуживания и ремонтов, и/или в дополнительные автоматизированные системы управления и планирования, и/или в вычислительные ресурсы с возможностью использования технологий облачных вычислений; блок управления. 31 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система мониторинга высоковольтного электротехнического оборудования (ВЭО), которая включает блок обработки, сбора и архивирования данных, блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей, блок расчета математических моделей, блок ведения журналов состояния ВЭО, блок визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, блок оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО, отличающая,ся тем, что дополнительно содержит блок передачи данных и интеграции системы мониторинга в автоматизированную систему диспетчерского управления (АСДУ), и/или автоматизированную систему учета электроэнергии (АСУЭ), и/или автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП), и/или автоматизированную систему управления планированием производства (АСУ ПВ), и/или автоматизированную систему управления технического обслуживания и ремонтов, и/или в дополнительные автоматизированные системы управления и планирования, и/или в вычислительные ресурсы с возможностью использования технологий облачных вычислений, блок управления, содержащий средства для управления подсистемами собственных нужд системы мониторинга, и/или исполняющими механизмами ВЭО, и/или его подсистем, и/или его конструктивных элементов в автоматическом и/или ручном режиме управления, при этом блок обработки, сбора и архивирования данных оборудован программными и/или аппаратными средствами для обмена информацией с блоком ведения журналов состояния ВЭО, блоком визуализации параметров, характеризующих состояние ВЭО, блоком оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО, блоком передачи данных и интеграции системы мониторинга, блоком приема информации от первичных датчиков и устройств измерения и/или средств контроля, блоком управления и блоком расчета математических моделей, блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей выполнен с возможностью установки конфигурации блока приема информации в зависимости от типа и/или количества источников информации, блок расчета математических моделей выполнен с возможностью установки конфигурации блока расчета математических моделей в зависимости от типа ВЭО, конструкции ВЭО, количества единиц ВЭО, контролируемых одной системой мониторинга ВЭО, конфигурации первичных датчиков и средств контроля ВЭО и взаимодействия с блоком обработки, сбора и архивирования данных и обработки информации об изменениях в состоянии ВЭО, блок оповещения обслуживающего персонала о состоянии ВЭО содержит программные средства для оповещения, и/или исполнительные механизмы для управления средствами оповещения, и/или средства оповещения.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок измерения величины тока, который включает средства для измерения мгновенных, средних и действующих значений тока.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок измерения величины напряжения, который включает средства для измерения мгновенных, средних и действующих значений напряжения.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок измерения температуры и/или блок измерения влажности окружающей среды.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля системы охлаждения ВЭО, который включает средства для контроля сигналов от датчиков температуры на входе и выходе охладителей, средства для регистрации релейных сигналов от исполнительных механизмов и устройств системы охлаждения, средства для контроля сигналов от датчиков тока в обмотках или датчиков мощности двигателей насосов и вентиляторов.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок измерения токов утечки изоляции или токов комплексной проводимости.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля сигналов от датчиков давления масла и/или элегаза и/или плотности элегаза.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля температурного состояния оборудования, включающий в себя средства для контроля температуры верхних и нижних слоев изоляции и/или средства для контроля температур обмоток, контактов, исполнительных механизмов, элементов конструкции оборудования, и/или средство для контроля сигналов от оптических датчиков прямого измерения температуры.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля состояния трансформаторного масла, включающий средства для контроля сигналов от устройств и датчиков измерения концентрации влаги и диагностических газов в масле.

10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля состояния релейных сигналов от устройств защиты и управления подсистемами ВЭО и устройств измерения, и/или средств контроля ВЭО.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля состояния устройства регулировки напряжения под нагрузкой (РПН), выполненный с возможностью получения информации о токе в момент переключения устройства РПН в каждой из фаз А, В, С, и/или о температуре в контакторе, и/или о текущем положении, и/или о работе по каждой спайке, и/или о величине мощности или тока привода РПН, и/или о состоянии привода РПН, и/или о его ресурсе, и/или о состоянии исполнительных механизмов.

12. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля характеристик частичных разрядов.

13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля тока сквозного короткого замыкания.

14. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля импульсных напряжений.

15. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок приема информации от первичных датчиков, и/или устройств измерения, и/или средств контроля, и/или информационных сетей дополнительно содержит блок контроля вибрации ВЭО.

16. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления дополнительно содержит блок управления системой охлаждения ВЭО.

17. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления дополнительно содержит блок автоматического и/или дистанционного управления исполнительными механизмами устройства РПН.

18. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления дополнительно содержит блок управления исполняющими механизмами системы защиты ВЭО и/или исполняющими механизмами ВЭО.

19. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета электрических параметров, и/или параметров качества электроэнергии.

20. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета характеристик перенапряжений.

21. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета температуры наиболее нагретой точки обмотки и/или других частей конструкции ВЭО.

22. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета нагрузочной возможности ВЭО.

23. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета содержания влаги в изоляции ВЭО и/или температуры образования пузырьков пара.

24. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета старения изоляции и/или остаточного ресурса ВЭО.

25. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета внутренних потерь в ВЭО.

26. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета состояния обмоток.

27. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета состояния и эффективности системы охлаждения.

28. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета состояния устройства РПН.

29. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета разрядной активности (характеристик частичных разрядов).

30. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета состояния вводов, и/или дополнительных аппаратов, устройств измерения, и/или средств контроля и подсистем ВЭО.

31. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета комплексной оценки состояния ВЭО.

32. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок расчетных моделей дополнительно содержит блок расчета аварийных и предаварийных состояний ВЭО.