СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ ЛЭП 6-10 кВ

ДокладчикПервый заместитель генерального директора — главный инженер

АО «Тюменьэнерго» Брагин Андрей Анатольевич

июль 2019

2ВВЕДЕНИЕ

В рамках целевой программы «План научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ (НИОКР) АО «Тюменьэнерго» на 2013-2017 годы», с 2014 по 2016 гг., АО «Тюменьэнерго» совместно с ООО «Релематика» (ранее ООО «ИЦ «Бреслер») была разработана и введена в опытную эксплуатацию с 27.11.2016Геоинформационная система определения места повреждения воздушных линий 3-35 кВ по показаниям датчиков «ГИС ОМП».

Цель разработки: Повышение надёжности работы объектов МРСК 3-35 кВ и электроснабжения потребителей посредством разработки типового технического решения автоматизированного комплекса повреждённого участка на линиях электропередачи 3-35 кВ с выполнением пилотного проекта, позволяющего обеспечить:

• ускорение сроков ввода в работу ВЛ после отключения;• повышение уровня наблюдаемости;• сокращение периодов вынужденного прекращения работ, количества аварий и отказов.

Экспериментальный этап работы в основном выполнялся в лабораториях ООО «Релематика», опытная эксплуатация проведена в филиале АО «Тюменьэнерго» – «Тюменские распределительные сети».

2

Местом опытной и промышленной эксплуатации выбрана подстанция 110/10кВ Перевалово с разветвленной распределительной сетью 10 кВ, расположенной на западе Тюменского муниципального района и на расстоянии более 40 км от места базирования бригад ОВБ.

3

Базирование

бригад ОВБ

Карта центров питания, обслуживаемых бригадами ОВБЮжного РЭС Управления филиала АО «Тюменьэнерго» Тюменские распределительные сети

ОПЫТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ ОМП

4

ОПЫТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМЫ ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМПОМП

ОМП

ОМПОМП

ОМП

Места установки индикаторов повреждения на разветвлённой сети 10 кВ от ПС 110 кВ Перевалово

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

ОМП

В эксплуатации задействованы 18 линий электропередачи 10 кВ с общей протяженностью более 140 км.

2СОСТАВ СИСТЕМЫ ОМП

ГИС ОМП ПС 110/10 кВ Перевалово состоит из:

1. Индикаторы повреждения ВЛ (ИПВЛ-02), предназначенные для выявления ОЗЗ и КЗ в воздушной линии электропередачи – 234 шт.;

2. Трансмиттеры (приемопередатчики – устройства сбора информации с ИПВЛ и ее дальнейшей передачи на верхний уровень – 47 шт., питание трансмиттеров осуществляется от солнечной батареи;

3. Устройства шунтирования замыкания (УШЗ) – 2 шт.;4. Программное обеспечение топографического ОМП – геоинформационная система определения места

повреждения (ГИС ОМП) ЛЭП 3-35кВ по показаниям датчиков, предназначена для удаленного мониторингасостояния ВЛ посредством получения информации от трансмиттеров, установленных на опорах ЛЭП по GSM каналу, с целью повышения оперативности определения видов и места повреждения ЛЭП и маршрутов ремонтных бригад – 1 шт.

5

6

ПРИНЦИП ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Канал передачи данных «ИПВЛ-трансмиттер» - радиоканал 2,4 ГГц, «Трансмиттер - ПТК ГИС ОМП» - GSM канал передачи данных.

Алгоритм включения и управления: в УШЗ используются 2 коммутационных аппарата и подключается оно к любым двум фазам, например А и С. Тогда при возникновении ОЗЗ в фазе А происходит включение резистора в фазу С, при ОЗЗ в фазе С - включение резистора в фазу А, а при ОЗЗ в фазе В - включение резистора в фазу А или в фазу С.

2СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ОМП

Короткие замыкания и место их возникновения (участок ВЛ) определяются с помощью установленных на провода ВЛ однофазных индикаторов повреждения воздушных линий (ИПВЛ) и трансмиттера (приемопередатчика), установленного на опоре.

Индикатор повреждения ВЛ ( )Питание осуществляется от внутренней батареи со сроком службы до 8 лет.

ТРАНСМИТТЕР (приемопередатчик данных в ПТК «ГИС ОМП» по GSM каналу)

7

ИПВЛ содержит датчики тока и напряжения. Алгоритм детектирования междуфазных КЗ следующий: устройство реагирует на наброс тока более 120 А с последующим спадом тока и напряжения до 0. По спаду тока до нуля контролируется работа выключателя (коммутационного аппарата). Таким образом, ИПВЛ отстроен от ложных срабатываний при внешних КЗ, при набросах тока нагрузки. Контроль напряжения позволяет отстроиться от срабатываний при БНТ. ОЗЗ детектируются за счет кратковременного увеличения тока (от 20 до 50 А) в поврежденной фазе, которое создается с помощью УШЗ. При своем срабатывании ИПВЛ активирует модуль светодиодной индикации и осуществляет передачу информации в трансмиттер по радиоканалу на частоте 2,4 ГГц. Радиус действия канала передачи данных «ИПВЛ-трансмиттер» составляет 25-30 м.

Трансмиттер осуществляет ретрансляцию полученных от ИПВЛ данных в ПТК «ГИС ОМП» по GSM каналу.

Радиоканал 2,4 ГГц

Питание осуществляется от внутреннего аккумулятора с зарядкой в дневное время от солнечной батареи.

t

8

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ ОМП

Описание Параметр

Эксплуатация Диапазон рабочих температур -40°…+80°С

Параметры ВЛ

Линейное напряжение не более 35 кВ

Режим работы линии Тупиковая / Радиальная

Минимальный нагрузочный ток 0 A

Диаметр провода 6 – 32 мм

ИПВЛ

Минимальный наброс тока при КЗ/ОЗЗ 120 А / 20 А

Максимально допустимый ток 31,5 кA / 2 сек

Индикация 9 мигающих светодиодов

Время возврата 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 48 ч

Видимость индикации 300 м днем / 500 м ночью

Масса < 0,5 кг

Частота радиосигнала 2,4 ГГц

Расстояние радиопередачи до 25 м

Трансмиттер

Масса 4,5 кг

GSM-модем E-GSM

АКБ, Ресурс без подзарядки 3,7 В / 5,5 Ач, полтора года

9

СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ОМП

Устройство шунтирования замыкания УШЗ

УШЗ обеспечивает работу ИПВЛ в режиме ОЗЗ. УШЗ устанавливается на шинах подстанции (1 шкаф на каждую СШ 10 кВ). При возникновении ОЗЗ (3Uo), посредствам двух раздельно управляемых вакуумных выключателей в фазах (А и С), происходит кратковременное включение неповрежденной фазы на землю (создание искусственного 2-х фазного КЗ) через резистор (200 Ом, ограничение тока КЗ не более 50 А), тем самым увеличивая ток в поврежденной фазе до 50 А, что приводит к срабатыванию ИПВЛ. Выявление ОЗЗ и фазы определяется микропроцессорным терминалом по контролю ТН-10 кВ.

Шкаф устройства шунтирования замыкания1 - трансформатор тока, используется для контроля

набрасываемого тока;2 - вакуумные выключатели ВБЭ-10

(АО «НПП «Контакт», г. Саратов)

1

2

2ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС ОМП

Геоинформационная система (ГИС) - программа обработки информации, поступающая по GSM каналу от трансмиттеров и ИПВЛ, установленных на ЛЭП:• устанавливается на рабочем месте диспетчера;• оповещает диспетчера о месте, виде, времени возникновения повреждения;• осуществляет SMS или e-mail оповещение персонала объекта;• визуализирует места повреждения на географической подложке;• предусмотрена возможность интеграции в SCADA.

101, 2 – группа датчиков

Экран программного комплекса ГИС ОМП

11

РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОМП

Участок однолинейной схемы ПС Перевалово с местами установки датчиков и трансмиттеров

Зеленым цветом указаны трансмиттеры. Красным – группы индикаторов повреждения ВЛ (ИПВЛ). Ниже представлены фотографии выделенных участков.

12

12

5

Установленные на ВЛ 10кВ однофазные ИПВЛ и трансмиттер

Один трансмиттер может собирать информацию с девяти индикаторов повреждения. Металлическая опора – ф. Подъем – 1, ф. Подъем – 2, ЖБ опора ф. Перевалово-1

РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОМП

13

Производитель HORTSMANN NorTroll Релематика Иннион АНТРАКС

Модель iHost NetTroll 4.1 TCP ГИС ОМП ОМП Элькон КОМОРСАН

Отображение сработавших приборов на карте

Отображение направление поиска на аварию

Отправка SMS-сообщений при покупке NetAlert

Редактирование карт (расположение ВЛ, ТП, пользователей)

при покупке NetDraw

Уведомление по e-mail

Отображение осциллограмм и векторных диаграмм

СРАВНЕНИЕ СИСТЕМ ОМП, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ НА РОССИЙСКОМ РЫНКЕ

14

11

Основные достоинства системы ОМП:• Надёжность.• Возможность интегрирования в Геоинформационную систему определения мест повреждения (ГИС ОМП) с отображением

повреждённого участка на карте с привязкой к карте местности.• Осуществляется оперативное оповещение персонала посредством SMS и E-MAIL рассылки.• Масштабируемость. Возможно развертывание системы как на отдельном ПК или ноутбуке, так и в клиент серверном

варианте с произвольным количеством АРМ диспетчера и инженера.• Система работает в постоянном режиме. После потери питания система восстанавливается автоматически при

возобновлении питания. • Питание осуществляется от батарей с длительным сроком службы (батареи обеспечивают работу устройства в ждущем

режиме до 10 лет).Эффект от внедрения:• Снижение операционных расходов, направленных на отыскания мест повреждений (уменьшение маршрута ОВБ для

отыскания повреждений) и снижение диспетчерской нагрузки.• Уменьшение времени локализации повреждённого участка до 1 часа по сравнению с ранее затраченным до 3,5 часов.• Снижение величины недоотпуска электроэнергии, обусловленное скоростью восстановления электроснабжения после

возникновения аварийной ситуации.• Уменьшение времени воздействия повышенного напряжения на электросетевое оборудование 3-35 кВ при ОЗЗ и, как

следствие, сокращение его износа.• Обеспечение реализации концепции цифровой трансформации.• Оперативное информирование потребителей электроэнергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

15

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!