SHERLOG CRX Новая многофункциональная измерительная система для профессионального анализа энергосетей и событий

17 ноября 2020

Дипломированный̆ инженер Михаэль Йезингхаузен, старший менеджер по продукции, KoCoS Messtechnik AG

Быстрое развитие интеллектуальных сетей требует реструктуризации во многих областях систем электроснабжения. В частности, в распределительных системах низкого и среднего напряжения рост количества распределённой  энергии, поступающей от возобновляемых источников, ставит новые задачи для концепций  автоматизации, защиты и измерения, которые трудно планировать, не в последнюю очередь из-за непредсказуемости погоды.

Растущий динамизм систем электроснабжения сопровождается неуклонным возрастанием важности постоянного и надёжного мониторинга энергосетей.

Для оценки качества энергосети с точки зрения надёжности электроснабжения, качества электроэнергии, стабильности и использования мощности необходимо контролировать множество параметров. Эти параметры должны содержать жизненно важную информацию для быстрого и эффективного восстановления работы системы при возникновении неисправности, а также служить основой для принятия решений о необходимости расширения энергосетей и оптимизации их основной и не основной  технологий.

Широкий набор требований, которым должен соответствовать эффективный контроль энергосетей, и необходимость сокращения расходов, влияющая на установку и эксплуатацию оборудования энергоснабжения, требуют использования многофункциональных измерительных и аналитических комплексов, которые можно легко адаптировать к новым условиям и которые могут расти в соответствии с ростом требований.

В частности, при планировании и строительстве сложных объектов, таких как электростанции, ветряные электростанции или трансформаторные подстанции, требования, предъявляемые к используемой измерительной технике, многократно меняются. Нередко конфигурирование завершается незадолго до ввода в эксплуатацию, а иногда и вскоре после него.

Чаще всего изменяется количество измерительных каналов, необходимых для измерения напряжения, тока и вспомогательных сигналов, и их диапазоны измерения. В частности, часто необходимы корректировки, касающиеся измерения тока в цепи защитного трансформатора, либо из-за того, что тип трансформатора был изменён в короткие сроки, либо из-за неправильного расчёта сверхтока, который должен быть измерен в случае неисправности. В других случаях могут измениться требования на месте в отношении канала передачи данных или типа синхронизации времени. Например, вместо изначально заказанного электрического интерфейса RJ45 может потребоваться оптический интерфейс Ethernet. Или предоставленная система эталонного времени использует неподходящий протокол или не оснащена нужным интерфейсом.

Это означает, что современные измерительные системы должны иметь модульную структуру и быть достаточно гибкими, чтобы все необходимые изменения и модификации можно было быстро и легко производить прямо на месте, без необходимости замены имеющегося оборудования. Заказчики или лица, ответственные за ввод в эксплуатацию, конечно, должны иметь возможность самостоятельно выполнять такие изменения. Компания KoCoS Messtechnik AG разработала новую измерительную систему под названием SHERLOG CRX, которая отвечает всем этим требованиям. Особое внимание было уделено тому, чтобы новую систему можно было быстро и удобно установить на месте, при том, что понятность и эргономичность являются руководящими принципами, лежащими в основе концепции эксплуатации.

Многофункциональная система измерения и анализа
SHERLOG CRX – это многофункциональная система измерения и анализа для всестороннего мониторинга и оценки оборудования в сетях электроснабжения. Она может использоваться как централизованная или децентрализованная система мониторинга и объединяет в одном устройстве следующие функции:

  • аварийный регистратор переходных процессов с высоким разрешением и частотой выборки до 30 кГц,
  • регистратор среднеквадратических значений,
  • непрерывный регистратор данных,
  • регистратор событий,
  • анализатор качества электроэнергии, соответствующий требованиям стандарта IEC61000-4-30 класс A,
  • определитель места аварии,
  • устройство синхронизированных векторных измерений,
  • регистратор последовательности событий,
  • интеграция в системы управления и защиты подстанций согласно IEC61850.
Рисунок 1. SHERLOG CRX вид спереди

Рисунок 2. SHERLOG CRX вид сзади


Функциональная гибкость
Одна система SHERLOG CRX может содержать до 32 аналоговых и до 128 двоичных входов. Из систем можно создавать измерительные комплексы практически неограниченного размера. Все аналоговые входы могут использоваться по мере необходимости для измерения тока, напряжения или для измерения сигналов низкого уровня от измерительных преобразователей, например, датчиков температуры или пиранометров для измерения солнечного излучения. Заказчики могут легко выбрать подходящие диапазоны измерения на месте.

Особенностью функции измерения тока является возможность подключения SHERLOG непосредственно к измерительным и защитным трансформаторам с использованием сильноточных входов или, в качестве альтернативы, с использованием внешних датчиков, таких как измерительные шунты, токовые клещи или измерительные преобразователи тока Роговского. Кроме того, при эксплуатации измерительной системы вполне возможно комбинировать различные типы подключений по мере необходимости.


Рисунок 3. Пилоны.

Лёгкость обслуживания с помощью технологии Plug & Play
Благодаря технологии Plug & Play системы можно быстро и легко расширять или модифицировать на месте. Даже при замене существующих модулей или добавлении новых нет необходимости в длительной и дорогостоящей калибровке.

Синхронизация времени
Для мониторинга энергосети и анализа неисправностей на всей обслуживаемой территории требуется точная синхронизация времени. Только при абсолютно одновременной регистрации измеренных значений несколькими устройствами возможно их сравнение и правильная оценка. Какой метод синхронизации наиболее подходит с технической и экономической точки зрения, зависит от конкретных условий в конкретном месте.

Чтобы обеспечить оптимальное решение в любой ситуации, модуль синхронизации SHERLOG оснащён всеми распространёнными интерфейсами, а также встроенным приёмником GPS. Требуемый интерфейс синхронизации можно выбрать в операционном программном обеспечении SHERLOG; доступны следующие варианты:
  • внутренний GPS-приемник,
  • вход оптических или электрических телеграмм GPS и импульсов времени,
  • вход импульсных телеграмм DCF77,
  • вход импульсов PPS/PPM,
  • вход сигнала IRIG-B,
  • синхронизация NTP/SNTP через сеть связи.
Пользователь может выбрать или изменить тип синхронизации на месте без внесения каких-либо изменений в аппаратное обеспечение устройства.

Канал передачи данных
Система SHERLOG CRX оснащена всеми распространёнными интерфейсами - RS232, RS485, USB и Ethernet. Интеграция в оптоволоконные сети достигается с помощью дополнительного подключаемого подмодуля, который легко модернизировать на месте.

IEC 61850 || Modbus
Для интеграции в систему управления и защиты подстанций или для обмена данными с системами других производителей SHERLOG CRX может использовать целый ряд протоколов обмена данными, в том числе IEC 61850 и Modbus. Доступ к данным измерений может быть предоставлен одновременно нескольким различным пользователям. Это означает, что SHERLOG можно интегрировать, например, в хост-систему IEC 61850 и одновременно использовать другую сеть для доставки данных в выделенную базу и систему мониторинга, предоставляемую программным обеспечением SHERLOG. Встроенный веб-сервер также обеспечивает доступ через любой веб-браузер.

ФУНКЦИИ ЗАПИСИ

Быстрая запись аварий
Когда происходит выход за предельные значения, все аналоговые и двоичные сигналы записываются с настраиваемой частотой дискретизации от 100 Гц до 30 кГц. Запись содержит настраиваемые временные окна для периодов до аварии, во время неё и после. Длительность записи о неисправности может быть задана фиксированной или может управляться фактической продолжительностью события. Эти записи позволяют проводить всесторонний подробный анализ аварий в энергосети и определять место аварии.

Медленная запись аварий
В дополнение к аналоговым и цифровым сигналам, которые измеряются напрямую, регистратор среднеквадратических значений также может записывать все величины, рассчитанные на основе этих сигналов, таких как частота, параметры прямой последовательности, параметры обратной и нулевой последовательности, активная, реактивная и полная мощность, гармоники и т. д. Частота дискретизации может быть установлена в диапазоне от 1 Гц до удвоенной частоты системы (100 Гц/120 Гц). Такая запись идеально подходит для обнаружения и оценки медленных процессов, таких как качания мощности, или для мониторинга генератора.

Бесперебойная запись данных непрерывным регистратором
Непрерывный регистратор записывает данные измерений без остановок. Записанные данные можно загружать в центральный компьютер/базу данных через регулярные промежутки времени без прерывания измерения. Это позволяет осуществлять непрерывную запись в течение практически неограниченного периода времени. Можно свободно устанавливать интервалы усреднений. Среднее значение для интервала времени и максимальных и минимальных среднеквадратических значений записываются для каждого интервала усреднения. Эти долгосрочные записи предоставляют исчерпывающую информацию обо всей энергосети, показывают медленные и быстрые измерения, пики включения и раскрывают потенциал для экономии энергии.

Запись событий с динамической частотой дискретизации
Запись событий предоставляет информацию о времени, уровне и продолжительности превышений предельных значений и классификации этих событий согласно EN50160, UNIPEDE, CBEMA или ITIC. При желании также могут быть записаны среднеквадратические значения сигнатур событий. Чтобы свести к минимуму требования к памяти, можно динамически управлять частотой дискретизации. Это означает, что быстрые изменения сигнала записываются с более высоким разрешением, чем медленные.

Анализ качества электроэнергии
Непрерывная регистрация всех параметров энергосети позволяет проводить всесторонний анализ качества электроэнергии в соответствии с DIN EN 50160 или критериями качества, определяемыми отдельными пользователем. Значения характеристик фиксируются и рассчитываются по МЭК 61000-4-30 класс A, МЭК  61000-4-7 и МЭК 61000-4-15. Отчёты о качестве электроэнергии формируются автоматически в формате PDF.

Запись цифровых событий и состояний
Двоичные входы в основном используются для считывания сигналов реле защиты и положений выключателей, которые имеют решающее значение для анализа записей аварий. Классы событий с обязательством подтверждения и без него, а также текстами сообщений, которые могут быть выданы в виде списка или распечатаны в хронологическом порядке, могут быть назначены на двоичные входы для непрерывной записи двоичных сигналов (функция SER).

Преимущества перед цифровыми реле
  • Возможность записи даже незначительных аномалий благодаря тому, что комплексные критерии запуска могут быть заданы независимо от функции защиты.
  • Запись данных без искажений благодаря широкой полосе пропускания от постоянного тока до 15 кГц.
  • Идентификация неисправных датчиков, плохих переключающих контактов или феррорезонанса.
  • Одновременная запись с высокой частотой выборки для детального анализа аварий и низкой частотой выборки для определения качаний мощности и для оценки стабильности.
  • Наличие в записи информации обо всех компонентах электростанции и цепочке их взаимодействий.
  • Оценка качества электроэнергии, включая анализ гармоник и фликера, по МЭК 61000-4-30 класс А.
Операционное программное обеспечение SHERLOG
Эргономичный графический пользовательский интерфейс, разработанный в соответствии с концепцией Windows® Fluent, ориентирован на удовлетворение реальных требований и предоставляет широкий ряд функций, включая следующие:
  • Гибкое конфигурирование для оптимальной подстройки к задачам измерения с учётом специфики электросети.
  • Полностью автоматическая работа измерительной системы с выполнением следующих задач:
  • передача данных на большие расстояния,
  • определение типа и местоположения аварии,
  • распечатка или отправка отчётов об авариях или качестве электроэнергии,
  • сохранение записей в архивах базы данных,
  • мониторинг в режиме реального времени,
  • самоконтроль.
  • Простые в использовании функции ручного управления для оценки данных и создания отчётов.
  • Удаленная настройка.
  • Возможность использования с несколькими экранами.
Анализ записей
Программное обеспечение содержит полный набор эффективных инструментов анализа для оценки записанных данных:
  • Функции увеличения и переменного  масштабирования.
  • Одновременное отображение, наложение и синхронизация нескольких записей об авариях.
  • Векторное представление.
  • Анализ гармоник на основе полных колебаний или согласно IEC 61000-4-7 с промежуточными гармониками.
  • Диаграмма Найквиста.
  • Определение местоположения аварии.
  • Свободно настраиваемые абсолютные и относительные измерительные курсоры.
  • Формулы и редактор формул для расчёта дополнительных параметров энергосетей.
  • Создание отдельного отчёта с использованием буфера обмена.
  • Автоматическое создание отчетов.

Рисунок 4. Векторный и гармонический анализ в ПО SHERLOG.

Примеры использования SHERLOG CRX
  • Цифровой регистратор аварийных процессов с высокой частотой дискретизации для детального анализа переходных аварий.
  • Определение местоположения аварии.
  • Мониторинг генераторов на электростанциях.
  • Запись и идентификация качаний мощности.
  • Регистрация динамических состояний энергосети.
  • Анализ качества электроэнергии, например, в соответствии с EN 50160.
  • Регистрация нагрузки и частоты.
  • Анализ энергопотребления.
  • Оценка использования мощностей и устойчивости систем энергоснабжения.
  • Регистрация воздействий, вызванных постоянно изменяющейся структурой генератора и нагрузки
  • Мониторинг индивидуально согласованных условий подключения для соблюдения предельных значений
  • Система документирования пусконаладочных и сервисных испытаний
  • Регистрация событий и запись двоичных сигналов состояния


© ООО «Евротест», 2020 г. Копирование, распространение или любое иное использование материалов настоящей статьи допускается только с разрешения правообладателя. Нарушители будут привлечены к ответственности в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Яндекс.Метрика