Система мониторинга и анализа качества электроэнергии «Гармоника»

Назначение

Существенные отклонения показателей качества электроэнергии от нормативных значений возникают в связи с происходящими в настоящее время изменениями структуры потребления электроэнергии, массового внедрения средств регулирования нагрузки и электрооборудования с резкопеременной, несимметричной и нелинейной нагрузкой. Это в свою очередь может приводить к изменению режимов работы электрических сетей, повышенным потерям электроэнергии, росту числа отказов электротехнического оборудования, нарушению технологических процессов потребителей электроэнергии и возникновению взаимных претензий электроснабжающих организаций и потребителей ЭЭ.
Система мониторинга и управления качеством электроэнергии (СМиУКЭ) «Гармоника» предназначена:

• для контроля показателей качества электроэнергии (ПКЭ) по классу А измерений ГОСТ 30804.4.30;
• для регистрации отклонения качества электроэнергии в отдельных узлах сетей электроснабжения путем мониторинга ПКЭ;
• для анализа влияния качества электроэнергии на работу магистральных и распределительных сетей, сетей промышленных предприятий и энергоустановок потребителей;
• для обеспечения решения задач по выбору методов повышения и управления качества электроэнергии, расчета параметров технических средств, реализующих эти методы.

Возможности системы позволяют выявить причины отклонения ПКЭ от норм, оценить надежность системы электроснабжения и работы технологического оборудования потребителей, а также выбрать эффективные средства для повышения качества электроэнергии.

Область применения

СМиУКЭ «Гармоника» обладает высокой степенью масштабируемости и может применяться:

• в транспортных (магистральных) и распределительных электрических сетях;
• в крупных инфраструктурных компаниях («Транснефть», «РЖД», «Газпром»);
• в сетях промышленных предприятий;
• в сетях коммунальных предприятий;
• в сетях муниципальных и независимых сетевых компаний.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ 

Базовые функции

СМиУКЭ «Гармоника» осуществляет следующие базовые функции:

• непрерывные измерения параметров электроэнергии, включая ПКЭ, в электрических сетях 0,4–1150 кВ посредством синхронизированных по сигналам GPS/ГЛОНАСС стационарных и/или мобильных средств измерений;
• сбор, хранение и передачу с уровня энергообъектов на уровень диспетчерских центров (центров управления) результатов измерений;
• определение статистических характеристик ПКЭ и автоматизированное формирование стандартизованных отчетов о качестве электроэнергии;
• автоматизированный анализ данных с целью определения возможных причин отклонения качества электроэнергии в электрических сетях;
• моделирование и анализ режимов работы электрических сетей с учетом результатов измерений параметров электроэнергии для комплексной оценки влияния качества электроэнергии на эффективность передачи и использования электроэнергии и для разработки мероприятий по поддержанию параметров электроэнергии в требуемых пределах;
• визуализацию текущих и архивных измерений ПКЭ, а также дополнительных характеристик электроэнергии и результатов статистической обработки данных измерений и анализа;
• расчет и выбор фильтрокомпенсирующих устройств, схемно-режимных и иных мер по улучшению качества электроэнергии.

Расчетно-аналитические функции

В состав СМиУКЭ «Гармоника» входит выполняющий сетевой анализ программный комплекс, включающий расчетно-аналитическую подсистему, предназначенную для моделирования электрических режимов сети с учетом воздействия на них характеристик электроэнергии в сетевой постановке.

Такой сетевой анализ режимов по результатам мониторинга параметров электроэнергии позволяет получить количественные оценки влияния отклонений качества электроэнергии в сети и оценить их воздействие на эффективность ведения отдельных бизнес-процессов сетевых компаний и промышленных и коммунальных предприятий.

Структура и состав ПТК

СМиУКЭ «Гармоника» представляет собой многоуровневую распределенную систему, состоящую из программно-технических комплексов на объектах автоматизации (подстанции, распределительные пункты, энергопринимающее оборудование потребителей), включающих средства измерений (СИ) ПКЭ, программное обеспечение и соответствующее дополнительное оборудование. На подстанциях с большим числом СИ ПКЭ могут дополнительно устанавливаться специализированные контроллеры для сбора, первичной обработки и хранения результатов измерений. Посредством системы связи организуется сбор и передача данных от СИ на ПС в диспетчерский центр (ДЦ), где реализуется аналитическая обработка результатов измерений и ведение долгосрочных архивов. В ДЦ также выполняются функции расчета обобщенных характеристик КЭ по подстанции, энергорайону или энергосистеме в целом, выявляются и анализируются провалы и прерывания напряжения, перенапряжения, а также ведется статистическая обработка данных за периоды от месяца и более.

СМиУКЭ «Гармоника» позволяет использовать в своем составе СИ ПКЭ других производителей, работающих по стандартизованным протоколам обмена информацией.
Состав технических средств уровня объекта включает разработанные и производимые АО «РТСофт» компоненты:

• Измерительный преобразователь МИП-02A-43 для измерения ПКЭ и дополнительных параметров энергии. 

• Контроллер PS-01PQ для сбора, обработки и передачи данных измерений. 

• Сервер единого времени PTS-02.

В составе ПТК верхнего уровня предусматривается соответствующее серверное оборудование и программное обеспечение, предназначенное для хранения, предоставления, визуализации и информационного обмена с внешними системами, а также оценки комплексного влияния качества электроэнергии на бизнес-процессы электросетевых компаний и потребителей ЭЭ.

Архитектура и базовые варианты создания СМиУКЭ «Гармоника» зависят от структуры компании, количества энергообъектов, особенностей системы связи и прочих факторов. Например, для сетевых компаний с большим количеством крупных подстанций, наличием центров управления сетями архитектура СМиУКЭ будет иметь вид:

Для систем мониторинга КЭ, включающих небольшое количество энергообъектов с пунктами контроля КЭ, может быть реализован вариант СМиУКЭ в составе нескольких средств измерений ПКЭ и сервера сбора/обработки и предоставления данных о качестве электроэнергии.

Возможности интеграции

Для получения дополнительной информации, необходимой при анализе качества электроэнергии, в СМиУКЭ реализуется взаимодействие со смежными информационными системами: SCADA, АИИС КУЭ, с потребителями и рынком, планирование развития сети, технического обслуживания и ремонта. В основе интеграции лежит использование CIM-модели (Common Information Model ) электрической сети стандарта МЭК 61970-301.

Отличительные особенности

К основным отличительным особенностям СМиУКЭ «Гармоника» относятся:

• Централизованный сбор, обработка и хранение результатов измерений и анализа с организацией удаленного доступа к данным посредством веб-технологий.
• Синхронизация времени всех СИ ПКЭ системы для оценки совокупного влияния КЭ на режимы участка электрической сети, энергорайона и сетевой компании в целом.
• Вычисление и визуализация интегральных ПКЭ для текущих и ретроспективных данных для ПС и для районов электрической сети.
• Обеспечение информационного обмена со смежными информационными системами в диспетчерских центрах и на подстанции.
• Использование общей информационной модели CIM для конфигурирования системы и привязки результатов измерений к электросетевому оборудованию.
• Удаленная диагностика и конфигурирование СИ ПКЭ из диспетчерского центра.
• Использование стандартного веб-браузера для доступа к информации системы в диспетчерских центрах и на ПС.
• Обеспечение информационной безопасности в соответствии с требованиями заказчика.

• Базовый набор функций обработки результатов измерений: 
• автоматическое формирование стандартизованной и специальной отчетности по всем пунктам контроля системы;
• вычисление коэффициентов корреляции между измеряемыми параметрами в различных точках сети;
• определение интегральных оценок ПКЭ по ПС, энергорайонам;
• вычисление коэффициентов надежности электроснабжения;
• использование фактов изменения состояния коммутационных аппаратов на ПС для выявления корреляции нарушений отклонения качества электроэнергии с событиями в сети (переключения, ремонты и т. п.).
• Расширенные функции сетевого анализа влияния отклонений качества электроэнергии: 
• расчет и моделирование режимов электрической сети с возможностью использования оперативных телеметрических данных систем SCADA;
• определение параметров подключений новых потребителей с контролем допустимых значений ПКЭ в точках отпуска электроэнергии;
• оценка потерь электроэнергии от искажений симметрии и наличия высших гармоник с выделением структуры дополнительных потерь электроэнергии;
• выбор места установки и параметров фильтрокомпенсирующего оборудования и управление качеством электроэнергии; 
• оценка допустимых значений максимальной глубины и длительности провалов напряжения в точках подключения ответственных потребителей при коротких замыканиях в различных точках сети и аварийном отключении мощного электрооборудования;
• выявление зависимостей устойчивых отклонений напряжения для формирования законов регулирования напряжением в центрах питания;
• возможность динамического выявления узлов сети с потенциальными резонансами напряжения при оперативных переключениях и изменении параметров электрического режима;
• анализ влияния качества электроэнергии на эксплуатационные характеристики оборудования.
• Реализация информационного обмена данными о качестве электроэнергии со смежными участниками рынка электроэнергии.
• Гибкая архитектура СМиУКЭ для решения задач контроля качества электроэнергии в условиях различных организационных и технических ограничений.

Примеры экранных форм СМиУКЭ «Гармоника»

Специализированные сервисы «РТСофт»

• Комплексное решение по внедрению системы, начиная с инструментального обследования ПС с целью оценки состояния ПКЭ и выбора оптимальной расстановки в сети пунктов контроля КЭ и заканчивая комплексной наладкой системы и обучением персонала.
• Интеграция со средствами измерений ПКЭ сторонних производителей по стандартным протоколам.
• Выполнение пусконаладочных работ под ключ по созданию компонентов СМиУКЭ на ПС и в диспетчерских центрах, включая использование существующих средств измерений ПКЭ различных производителей.
• Проведение сетевого анализа влияния нарушений КЭ с целью экономической оценки влияния качества электроэнергии на бизнес-процессы заказчика.