Monitorowanie obiektów elektroenergetycznych SN i SN/nN

Na jakość zaopatrywania odbiorców w energię elektryczną mają wpływ czynniki, które można podzielić na trzy grupy: jakość dostarczanej energii elektrycznej, niezawodność dostawy tejże energii oraz jakość obsługi odbiorców. Niezawodność dostaw energii zależy od niezawodności sieci dystrybucyjnej. Dostawca musi zapewnić taki poziom funkcjonowania elementów systemu, aby odbiorca otrzymał energię elektryczną w wymaganej ilości i o parametrach mieszczących się w granicach ustalonych standardów.

Wpływ zdalnego nadzoru sieci SN/nN na niezawodność dostaw energii

Czynnikiem decydującym o zachowaniu wysokiego poziomu niezawodności systemu jest stała kontrola pracy poszczególnych elementów sieci oraz szybka reakcja na zaistniałą awarię. Dlatego też coraz częściej spółki dystrybucyjne decydują się na zdalny nadzór stacji energetycznych przeznaczonych do zasilania sieci rozdzielczej niskiego napięcia (w tym stacji wnętrzowych i słupowych). Podstawowym problemem przy nadzorze tych obiektów jest brak trwałego łącza komunikacyjnego do zdalnego punktu dyspozytorskiego. Najnowsze rozwiązania łączności bezprzewodowej, a szczególnie łączności GPRS, umożliwiają zdalny nadzór najbardziej niedostępnych elementów sieci.

Nowe modele sterowników do nadzoru obiektów SN i SN/nN

Firma ELKOMTECH SA, specjalizująca się w produkcji urządzeń do zdalnego sterowania i nadzoru, wprowadziła w ostatnim czasie na rynek dwa nowe modele sterowników:

Ex-mBEL_S – przeznaczony do sterowania rozłącznikiem słupowym w sieciach SN, który zapewnia m.in.:

• zdalny nadzór obiektu,
• wykrywanie przepływu prądu zwarciowego po stronie średniego napięcia.

Ex-mBEL_LVC – przeznaczony do zdalnego nadzoru stacji elektroenergetycznej SN/nN, który jednocześnie integruje funkcje kilku urządzeń działających na tego typu obiektach. Zapewnia m.in.:

• zdalny dostęp do obiektu (synoptyka, telesterowanie) poprzez system SCADA,
• wykrywanie przepływu prądu zwarciowego po stronie średniego napięcia,
• pomiar prądów, napięć, mocy i energii po stronie niskiego napięcia,
• pomiar wybranych elementów jakości energii po stronie niskiego napięcia.

Rys. 2. Ex-mBEL_LVC – widok urządzenia

Zakres funkcjonalny sterowników

Oba modele wykonywane są na bazie modułu sterownika Ex-mBEL, który – pełniąc funkcję telemechaniki – zapewnia telesterowanie łącznikami, telekasowanie pobudzeń, wysyłanie do centrum zdarzeń oraz wartości pomiarów: prądów fazowych, prądu I0 i napięcia. Dodatkowo, po zadziałaniu zabezpieczenia, Ex-mBEL wysyła do centrum wartości prądów zwarciowych fazowych i prądu I0. Sterownik prowadzi również pomiar czasu, który jest synchronizowany ze zdalnego centrum. W związku z tym wszystkie pomiary, rejestracje, sterowania itp. są cechowane wiarygodnym czasem.

Nowe modele sterowników mogą również realizować funkcje zabezpieczeń: nadprądowego fazowego dwustopniowego oraz nadprądowego ziemnozwarciowego. Jest to możliwe dzięki dwutorowym pomiarom prądu w trzech fazach – w zakresie nominalnym i zwarciowym, co zapewnia wysoką dokładność pomiarów telemechanicznych oraz wysoką dynamikę toru zwarciowego. Rozwiązanie to zapewnia również dużą dokładność wyznaczania prądu zerowego (na podstawie próbek prądów fazowych) w całym zakresie pomiarowym. Dodatkowo sterowniki kontrolują zawartość drugiej harmonicznej w prądzie fazowym, co pozwala odróżnić udar prądu magnesującego w czasie załączania linii od prądu zwarciowego. W zależności od warunków zwarcia i wybranego trybu pracy, urządzenia wykonują odłączenie w przerwie SPZ, wyłączenie, wykonanie cyklu SPZ w przypadku doziemienia i odłączenie w przerwie SPZ przy zwarciu fazowym. Sterowniki mogą także współpracować z dodatkowymi, zewnętrznymi modułami wykrywającymi przepływ prądu zwarciowego (ExML_NBAS_D).

Moduły Ex-mBEL można wyposażyć w dodatkowy moduł programowy rejestratora zakłóceń szybkozmiennych oraz rejestratora przebiegów wolnozmiennych. W przypadku wykorzystywania do łączności GPRS lub TERTA, zdalny dostęp do rejestratorów zakłóceń i dziennika odbywa się poprzez podstawowy kanał łączności.

Funkcjonalność modułów Ex-mBEL można jeszcze poszerzyć o realizację blokad logicznych. Funkcja blokad umożliwia przypisanie do każdego polecenia sterowniczego warunków powodujących jego odrzucenie. Informacja o odrzuceniu polecenia i przyczynach, które je spowodowały, jest wysyłana do systemu nadzoru.

Dodatkowo moduł Ex-mBEL w wykonaniu _LVC może także realizować funkcje analizatora jakości energii (zgodnego z normą PN-EN 50160). Analizator mierzy m.in. zawartość harmonicznych napięcia i prądu (do 16. harmonicznej), wykrywa przerwy w zasilaniu, zapady i wzrosty oraz szybkie zmiany napięcia. Wybrane pomiary (harmoniczne, wartości skuteczne, częstotliwość itp.) są uśredniane w zadanym okresie i archiwizowane.

W każdym sterowniku Ex-mBEL jest prowadzony dziennik zdarzeń, do którego trafiają informacje o pobudzeniu i zadziałaniu zabezpieczeń, zmianie stanu wejść, sterowaniach, blokadach oraz alarmy systemowe. Wszystkie wpisy w dzienniku są opatrzone cechą czasu. Dziennik jest przechowywany w pamięci nieulotnej. Zdarzenia z poszczególnych dni, tygodni lub miesięcy są zapisywane w oddzielnych plikach.

Rys. 3. Ex-mBEL jako sterownik obiektowy SN/nN