SYNDIS ES, system monitoringu transformatorów

transformatory
SYNDIS ES, system monitoringu
transformatorów
Do napisania tego artykułu niewątpliwie przyczyniło się
wdrożenie w zeszłym roku przez Mikronikę partii 31 jednolitych
systemów monitoringu w trybie online, przeznaczonych dla
kilkuletnich lub nowych autotransformatorów sieciowych
o takich samych cechach konstrukcyjnych. Jednocześnie cały
czas takie systemy są wdrażane dla autotransformatorów
i transformatorów modernizowanych o różnorodnej mocy,
wyposażeniu i stanie technicznym. Zasadne jest zatem
stwierdzenie, że SYNDIS ES staje się istotnym elementem
poprawy efektywności i bezpieczeństwa przesyłu energii
elektrycznej w naszym kraju.
Nieco historii…
Już od lat 90. ubiegłego stulecia wśród
ekspertów toczyły się dyskusje na temat
rozbudowy metodologii nadzoru i diagnostyki autotransformatorów i transformatorów energetycznych. Konkretny wpływ na treść tych rozważań miały
często katastrofalne skutki i koszty awarii dużych transformatorów sieciowych
i blokowych.
( W tym miejscu autor przyjmuje założenie, że w dalszej części tego artykułu będzie używał pojęcia „transformator” zarówno dla autotransformatora
jak i transformatora, mając nadzieję że
nie urazi to nikogo z szanownych czytelników…)
Zatem stopniowo dochodzono do wniosku, że bieżący nadzór transformatora
w ramach stacyjnych systemów sterowania i nadzoru (SSiN) jest niewystarczający. Nadzór tego typu rzadko kiedy daje wystarczającą informację o wczesnych
fazach potencjalnie groźnych awarii.
Faktem jest, że mechanizmy informatyczne SSiN nie są przystosowa-
ne do gromadzenia dużych ilości danych w długim czasie. Nie oferują też
możliwości analizy trendów niekorzystnych zjawisk ani nie generują ostrzeżeń związanych ze stopniowym pogarszaniem parametrów poszczególnych
komponentów transformatora. Bieżące monitorowanie pracy transformatora wyłącznie w ramach SSiN nie pozwala zgromadzić pełnej informacji o przyczynach występujących uszkodzeń ani
nie określa reakcji obsługi na zachodzące zdarzenia.
Takiej informacji nie uzyskuje się również na podstawie okresowych, rutynowych badań oleju oraz sprawdzenia parametrów izolatorów przepustowych,
choć rola i celowość tych badań jest
bezdyskusyjna. Niektóre mankamenty
badań okresowych w tak zwanej technice offline, czyli przeprowadzanych przy
wyłączonym transformatorze, to brak
informacji o dynamicznie rozwijających
się uszkodzeniach, konieczność wyłączeń technicznych oraz wysokie sumaryczne koszty.
Nowe możliwości
Na przestrzeni ostatnich lat nowe technologie i urządzenia, takie jak rozwój
Eternetu, sieci komórkowe, GPS, komputery, zmieniają nie tylko nasze zwyczaje i życie codzienne. Pojawiły się również
nowe urządzenia wspomagające bieżący nadzór nad elementami wyposażenia
transformatora, takie jak mierniki zawartości wilgoci i gazu w oleju, rozbudowane sterowniki chłodzenia z różnorodnymi algorytmami pracy, specjalizowane układy do nadzoru izolatorów przepustowych, przetworniki do monitorowania pracy przełącznika zaczepów.
Wpływ nowoczesnych technik komputerowych i protokołów transmisji na rozwój nadzoru i diagnostyki transformatorów jest nie do przecenienia. Prawdziwym przełomem okazało się wprowadzenie standardu IEC 61850 do komunikacji między urządzeniami stacyjnymi.
Standard ten pozwala na łatwą integrację urządzeń poprzez sieć stacyjną i tym
samym umożliwia szersze wykorzystanie danych wypracowywanych przez te
Rys. 1. Struktura sytemu monitoringu transformatorów SYNDIS ES
64
urządzenia dla energetyki 2–1011
transformatory
urządzenia, a nie tylko przez tradycyjne
systemy SSiN.
Systemy online
Biorąc pod uwagę powyższe uwarunkowania i nowe możliwości techniczne, postulowano na rozlicznych konferencjach
i sympozjach konieczność opracowania
i wdrożenia wydzielonych systemów
i serwerów procesów, przeznaczonych
do nadzoru transformatora w czasie rzeczywistym, czyli tak zwanych systemów
online. Takie systemy muszą działać nieprzerwanie, w trybie 24/7 (dwadzieścia
cztery godziny na dobę przez siedem
dni tygodnia). Integrują one wszystkie
urządzenia monitorujące stan transformatora, tworząc spójną bazę pomiarów,
stanów i obliczeń.
Jednocześnie za niezbędne uznano
wbudowanie w te systemy funkcji eksperckich. W największym skrócie, funkcje te przekładają wiedzę ekspertów na
operacje logiczne na sygnałach, pomiarach oraz obliczeniach. Celem tych działań, prowadzonych w odniesieniu do zaimplementowanych modeli matematycznych, jest podanie obsłudze syntetycznej informacji o stanie transformatora oraz określenie toku postępowania
w sytuacjach awaryjnych.
Podobne tendencje występowały również w innych krajach. Czołowe firmy
działające w branży energetycznej wyprodukowały komercyjne wersje systemów monitoringu online, przeznaczone dla transformatorów mocy. Przykładowo można wymienić systemy o handlowych nazwach MS-2000, MS-3000,
TEC. Systemy takie opracowały również
krajowe instytuty badawcze i firmy. Niektóre z nich zainstalowano w naszym
kraju i można je spotkać w kilku stacjach
energetycznych.
SYNDIS ES, ekonomiczne
rozwiązanie
Jednym z systemów online z funkcjami eksperckimi jest rodzimy SYNDIS
ES, stworzony od podstaw w Mikronice.
Od początku 2008 roku do chwili obecnej ten system jest wdrażany w polskiej
energetyce. Na rysunku nr 1 pokazano
jego ogólną strukturę. Jak widać, urządzenia diagnostyczne zainstalowane
w obrębie transformatora są podłączone do podstawowego i rezerwowego
koncentratora danych. Oba koncentratory poprzez sieciowe połączenia światłowodowe w standardzie 61850 współpracują z serwerem systemu monitoringu. Serwer komunikuje się z systemem
stacyjnym SSiN i dalej z oddalonymi
centrami nadzoru. System wyposażono
w lokalne stanowisko dostępowe.
Nadrzędnym celem działania tego systemu jest zwiększenie bezpieczeństwa
oraz wydłużenie okresu eksploatacji,
szczególnie transformatorów remontowanych i modernizowanych. Dzięki lepszemu planowaniu i ograniczeniu czę-
Rys. 2. Mapa wdrożeń systemu monitoringu transformatorów SYNDIS ES
stości oraz zakresu przeglądów, powinny ulec obniżce koszty remontów i napraw, a także ewentualne kary za nie
dostarczoną energię. Integracja systemów monitoringu z systemami stacyjnymi i Regionalnymi Centrami Nadzoru (RCN) wraz z redukcją bądź zniesieniem obsługi na stacji, ma doprowadzić do obniżenia sumarycznych kosztów eksploatacji.
Obecnie działa już około 50 systemów
SYNDIS ES, a niektóre z nich uruchomiono ponad dwa lata temu. Mapa tych realizacji jest pokazana na rysunku nr 2.
Jak wspomniałem na wstępie, do końca
2010 roku zakończono wdrażanie systemu dla partii 31 nowych transformatorów o mocy 160 MVA lub 330 MVA, bądź
transformatorów z kilkuletnim okresem
eksploatacji o mocy 160 MVA. Cały czas
trwają prace instalacyjne, wykonywane w ramach remontów i modernizacji
transformatorów o najróżniejszych mocach i konfiguracjach.
Korzystając z szacownych łamów „Urządzeń Dla Energetyki”, chcielibyśmy
w tym miejscu podziękować wszystkim
pracownikom i współpracownikom PSE
Operator, którzy uczestniczyli w powyższym projekcie i dzielili się swoją wiedzą
i umiejętnościami podczas projektowania realizacji oraz instalacji systemu.
Dotychczasowe efekty
Wdrożone systemy kilkakrotnie zasygnalizowały poważne niesprawności
w obrębie przełącznika zaczepów i izo-
urządzenia dla energetyki 2–1011
latorów przepustowych. Wykryto także
usterki w układach chłodzenia i sprzęcie do pomiaru wilgotności i zawartości
gazów w oleju. Bardzo ważne, iż ilość
wdrożonych systemów pozwala na prowadzenie pełnych i precyzyjnych statystyk oraz ocenę awaryjności określonych rozwiązań i urządzeń. Na ostateczną ocenę sprawności i efektywności
działania tych systemów przyjdzie czas
dopiero po co najmniej kilkuletniej eksploatacji.
Dość jednak powiedzieć, że nawet jednorazowe uniknięcie poważnej i niespodziewanej awarii transformatora, prowadzącej często do jego zniszczenia, może z nawiązką zrekompensować dotychczasowe koszty wdrażania systemu monitoringu!
SYNDIS ES cały czas jest rozwijany. Bierzemy pod uwagę spostrzeżenia osób
obsługujących system i opinie ekspertów. Obecnie przygotowywane są kolejne algorytmy diagnostyczne, a także
rozwiązania z wbudowaną redundancją.
Zatem zapraszamy do dyskusji i dzielenia się swoimi spostrzeżeniami dotychczasowych i potencjalnych użytkowników tego systemu.
Wiesław Gil
główny konstruktor
MIKRONIKA
tel 61-6655600
e-mail:[email protected]
œ
65