syndis es - Mikronika

U PRODUCENTÓW
SYNDIS ES,
nowoczesny system
monitoringu transformatorów
Mgr inż. Wiesław Gil
Opracowany w Mikronice, ekspercki system monitoringu transformatorów charakteryzuje się szeregiem unikalnych funkcji. Uzasadnimy
konieczność wdrażania takich rozwiązań. Omówimy działanie naszego
systemu i wprowadzone nowe urządzenia. Postaramy się także wykazać korzyści, wynikające z zastosowania nowoczesnych systemów
informatycznych w obsłudze i nadzorze transformatorów.
Dlaczego systemy eksperckie?
Typowe funkcje monitoringu transformatora obejmują
zbieranie danych o temperaturach, obciążeniach, parametrach oleju, działaniu układu chłodzenia – gromadzą te dane
w archiwach i prezentują wyniki w postaci różnorodnych tabel, wykresów i raportów. Tej klasy systemy nie dają jednak
kompleksowej oceny stanu transformatora, nie diagnozują uszkodzeń, nie udzielają wskazówek jakie czynności powinna wykonać obsługa lub służby nadzoru. Analiza zebranych danych wymaga wiedzy eksperckiej i nie jest realizowana w czasie rzeczywistym.
Od dawna pojawiają się opinie o potrzebie budowy i wdrażania w naszej energetyce systemów eksperckich o funkcjonalności przynoszącej wymierne korzyści użytkownikowi
systemu.
Dla „energetycznych profesjonalistów” to oczywiste, że
transformator jest podstawowym urządzeniem na stacji i jego
uszkodzenie pociąga znaczne straty wywołane trudnościami
w eksploatacji i odstępstwami od umów handlowych. Z tych
też powodów istnieje realna potrzeba, wystarczająco uwarunkowana ekonomicznie, aby nowo wprowadzane systemy monitoringu były systemami eksperckimi.
Co więcej, rozwój technologii informatycznych w zakresie zdalnego dostępu, baz danych, zwiększenia mocy obliczeniowej, prezentacji wyników i realny spadek cen sprzętu
elektronicznego ułatwia tworzenie, wprowadzanie systemów
eksperckich i ich integrację w ramach systemów gospodarki
zasobami ERP (ang. Enterprise Resource Planning).
Taki właśnie system, opracowany przez Mikronikę, już pracuje na kilku stacjach energetycznych i jest wdrażany na
kolejnych. Według podpisanych umów, do końca przyszłego roku SYNDIS ES będzie pracował w około czterdziestu obiektach.
SYNDIS ES – the modern
system of transformer
monitoring
Developed by Mikronika, the expert
SYNDIS ES, jak
system of transformer monitoring is
to działa?
featured by unique functions. The
W systemie moreasons are demonstrated to apnitoringu transforply such solutions. We are going to
matorów SYNDIS
describe our system performance
ES reguły i zależnoand the new-implemented devices.
ści logiczne zawarWe will try to show the advantages
te w bazie wiedzy,
resulting from application of modumożliwiają obiekern systems in transformer service
tywną i wielostronand supervising.
ną ocenę sygnałów
pomiarowych i stanów w czasie rzeczywistym. Na podstawie tej oceny generowane są sygnały ostrzegawcze, alarmowe oraz awaryjne wraz
z komunikatami określającymi ich przyczynę. Podawana jest
podpowiedź sugerująca dalsze postępowanie w określonej
sytuacji. Reguły wnioskowania, zawarte w bazie wiedzy, prowadzą do wygenerowania zbiorczych sygnałów przekazywanych do stacyjnych Systemów Sterowania i Nadzoru (SSiN)
oraz do Regionalnych Centrów Nadzoru (RCN).
Ograniczyliśmy liczbę tych sygnałów do maksymalnie
dwudziestu czterech, sygnalizujących stany alarmowe i awaryjne dotyczące chłodzenia, przełącznika zaczepów, oleju,
zawilgocenia izolacji, stanu systemu monitoringu. Podawane są także, wyznaczane na bieżąco, możliwości przeciążania transformatora.
Zdalny użytkownik może w każdej chwili połączyć się
z serwerem systemu monitoringu i uzyskać pełny wgląd
w przejrzyście prezentowane dane bieżące i archiwalne, komunikaty oraz ich przesłanki. Obliczenia, oparte na rozszerzonych modelach matematycznych, są powiązane z formułami logicznymi i zmierzają do wczesnego wykrycia uszkodzeń rozwijających się w obrębie transformatora. UmożliAutomatyka Elektroenergetyczna Nr 3/2008 67
U PRODUCENTÓW
wia to podjęcie odpowiednio wczesnej decyzji o przeglądzie
i ewentualnym remoncie.
Rozbudowane funkcje symulacji dopuszczalnego obciążenia i temperatur dają możliwość prognozowanie stanów
transformatora podczas gwałtownej zmiany obciążenia, częściowej lub całkowitej awarii układu chłodzenia, zmiany temperatury zewnętrznej. Funkcje te mogą okazać się niezwykle przydatne w niedalekiej przyszłości, przy nasilającym się
deficycie zainstalowanej mocy w naszym systemie elektroenergetycznym i konieczności pracy w warunkach przecią-
ne do SYNDIS ES lub do niezależnego oprogramowania
REDIAG, wykorzystywanego do obsługi urządzenia diagnostycznego w aplikacjach bez systemu eksperckiego. Na rysunku nr 2 pokazano przebiegi mocy pobieranej przez napęd
Rys. 2. Zapotrzebowanie mocy pobieranej przez napęd PPZ
Rys. 1. Struktura funkcjonalna systemu SYNDIS ES
żenia. Na rysunku nr 1 pokazujemy strukturę funkcjonalną
naszego systemu.
SYNDIS ES posiada wbudowane mechanizmy archiwizacji danych, prezentacji wykresów, raportowania, które mogą
być konfigurowane przez użytkownika. W tej warstwie SYNDIS ES opiera swoje działanie na rozwijanym od lat systemie SYNDIS RV – sprawdzonym w wielu instalacjach krajowych, a także zagranicznych.
Nie tylko innowacje informatyczne
Dla pełnej realizacji założeń monitoringu transformatora, niezbędne okazało się opracowanie kilku nowych, specjalizowanych urządzeń i zintegrowanie ich w systemie SYNDIS ES.
Szczególnie interesująco prezentuje się urządzenie diagnostyczne USP-001-PZ, opracowane specjalnie dla nadzoru i diagnostyki on-line przełącznika zaczepów. Urządzenie to porównuje zarejestrowany przebieg mocy pobieranej przez napęd podczas przełączenia zaczepów z przebiegiem wzorcowym. Przebiegi wzorcowe są rejestrowane podczas skalowania przyrządu dla wszystkich przejść „w górę”
i „w dół”. W trakcie analizy jest uwzględniany czas przełączenia, sygnały dwustanowe z przełączników krzywkowych
i inne sygnały, jak np. sygnał z opcjonalnego czujnika obrotów wału napędu. Zarejestrowane przebiegi są przekazywa68
Nr 3/2008 Automatyka Elektroenergetyczna
dla sprawnego przełącznika, narastających objawów uszkodzenia oraz awarii.
Innym, ciekawym urządzeniem jest specjalizowany przetwornik pomiarowy SMT-101 wraz z kompletem sond pomiarowych, przeznaczony do monitoringu przepustów izolacyjnych. Przetwornik rejestruje przepięcia łączeniowe oraz burzowe na stronie pierwotnej i stronie wtórnej transformatora.
Wykrywane są dynamiczne zmiany pojemności przepustów
oraz zmiany długookresowe, świadczące o gwałtownej lub
powolnej degradacji warstw dielektrycznych. Wyznaczana
jest także względna zmiana współczynnika stratności przepustu. Na podstawie trendów zmian, SYNDIS ES generuje
odpowiednie komunikaty i powiadomienia.
Systemowa statystyka zarejestrowanych przepięć atmosferycznych, oczywiście łącznie z mierzoną wartością przepięć, dostarczy cennych informacji o stanie ochrony odgromowej.
W czasie eksploatacji przetwornika okazało się, że bardzo
dobrze rejestrowane są zaburzenia napięć związane z awariami w systemie elektroenergetycznym! Przykładowo, na rysunku nr 3 widzimy zarejestrowany przebieg doziemienia na
jednej z linii 400kV. Takie rejestracje można wykorzystać do
dodatkowej weryfikacji pracy rejestratorów zakłóceń i niektórych zabezpieczeń.
Zgodnie ze standardem PN-EN 61850
Ostatnio wszystkie nowe transformatory, instalowane na
polskich stacjach energetycznych, są fabrycznie wyposażane
w sterowniki komunikacyjne, pracujące w standardzie PNEN 61850. Do tych sterowników są podłączane takie urządzenia jak mierniki zawilgocenia oleju i gazów, sterowni-
U PRODUCENTÓW
[s]
Rys. 3. Zarejestrowane doziemienie w linii 400 kV
ki układu chłodzenia, czujniki temperatury, sygnały z zabezpieczeń transformatora. Interfejs obiektowy systemu SYNDIS ES
wprost obsługuje urządzenia transformatorowe w standardzie
PN-EN 61850-8-1. W aplikacjach, w których niezbędna jest konwersja innego protokołu, np. DNP3.0 lub PN-EN 60870-104 na
standard PN-61850, stosujemy nasz konwerter protokołów SO
-5511-KP. Taka konieczność wystąpiła w kilku stacjach, w których system SYNDIS ES musi współpracować z systemami nie
przystosowanymi do obsługi standardu PN-EN 61850. Rysunek
nr 4 pokazuje schemat takiej realizacji wraz z powiązaniami ko-
Rys. 4. SYNDIS ES z komunikacją w standardzie PN-EN 61850
munikacyjnymi.
A co ma z tego użytkownik?
Powszechnie znana, żartobliwa odpowiedź na to pytanie to
„same kłopoty” Oczywiście, wiedza o stanie transformatora może
być kłopotliwa bo będzie wymagała podjęcia decyzji o wcześniej-
szym remoncie np. przełącznika zaczepów, przeprowadzeniu suszenia oleju, inspekcji chłodnic. Pomyślmy jednak co się stanie
i co będzie się działo jeśli ta wiedza, a może raczej jej brak, objawi się w najmniej odpowiednim momencie? W Europie i na
świecie zdarzały się już rozległe awarie systemów energetycznych, wywołane bardziej błahymi przyczynami niż niespodziewana awaria transformatora. Obecna tendencja do przechodzenia stacji na ruch bezobsługowy wymaga rozbudowy urządzeń i
systemów monitorujących po to aby niekorzystne zjawiska i rozwijające się awarie zostały wykryte i zlokalizowane odpowiednio
wcześnie. Uzyskany czas na powzięcie właściwych decyzji jest
w takiej sytuacji bezcenny dla odpowiednich służb.
Zwróćmy także uwagę na właściwą gospodarkę zasobami.
Efektywne planowanie przeglądów i remontów, rozwój infrastruktury przesyłowej, tworzenie rezerw przesyłowych nie jest
możliwe bez kompleksowych raportów dotyczących stanu transformatorów. Raporty te mogą być wspomagane analizami trendów zmian, które wykonuje system ekspercki.
I wreszcie oprogramowanie symulacyjne, zintegrowane w naszym systemie ; jest to nieocenione narzędzie do planowania
postępowania w sytuacjach kryzysowych. Właściwie zaplanowane i przeprowadzone symulacje pozwalają na wyznaczenie
dopuszczalnych okresów pracy z przeciążeniami krótko i długookresowymi, a także na sporządzenie planów wyłączeń awaryjnych, minimalizujących ewentualne straty wynikające z nie
dostarczonej energii.
Użytkownik systemu SYNDIS ES pracuje z oprogramowaniem o otwartej funkcjonalności. Zawartość i forma raportów
oraz wykresów może być kształtowana odpowiednio do potrzeb.
Co szczególnie ważne, uzupełniana i rozbudowywana może być
baza wiedzy systemu. Można formułować nowe zależności logiczne, podpowiedzi dla obsługi, alarmy i komunikaty.
Kilka pytań
Coraz szersze wdrażanie systemów eksperckich w monitoringu transformatorów, wywołuje także pytania dotyczące kierunków rozwoju w tej dziedzinie:
Jakie dalsze innowacje techniczne są niezbędne i powinny
zostać wprowadzone? Czy i w jaki sposób integrować tego typu
oprogramowanie i sprzęt, oferowany przez różnych dostawców?
Jak zrealizować efektywny, zdalny dostęp do tych systemów dla
służb okręgowych i krajowych z właściwym podziałem uprawnień? Jak będzie przebiegała standaryzacja list sygnałów z systemów eksperckich?
Powyższe problemy formułuje się w trakcie rozlicznych konferencji i spotkań. Do dyskusji i poszukiwania właściwych odpowiedzi zapraszamy wszystkich Czytelników!
Mgr inż. Wiesław Gil (50). Absolwent Wydziału Elektrotechniki Politechniki Poznańskiej. Od 1985 pracuje w Badawczo-Rozwojowej Spółdzielni
Pracy Mikroprocesorowych Systemów Automatyki MIKRONIKA w Poznaniu jako konstruktor.
Automatyka Elektroenergetyczna Nr 3/2008 69