Technologie

Monitorowanie stanu wyłączników przez sterownik polowy

W artykule przedstawiono wyniki prac badawczych dotyczących możliwości monitorowania przez sterownik polowy parametrów pracy wyłączników w celu oceny ich stanu technicznego. Przedstawiono metody pozwalające na weryfikację funkcjonalności wyłączników oraz parametry, które mogą podlegać monitorowaniu. Zaprezentowano też propozycję wymagań dla karty pomiarowej sterownika i algorytmu wnioskującego. Przedstawione wyniki zostały uzyskane w badaniach rozwojowych, do których użyto wyłączniki próżniowe typu e2BRAVO firmy ELEKTROMETAL ENERGETYKA SA.

1. Wprowadzenie

Monitorowanie stanu technicznego wyłączników wysokiego napięcia wydaje się być istotnym zagadnieniem w energetyce zawodowej, pozwalającym na zapewnienie wysokiej niezawodności tych kluczowych urządzeń. W tej dziedzinie istotne jest: diagnozowanie stanu komory gaszeniowej, ocena stanu mechanizmu napędowego oraz wyzwalaczy elektromagnetycznych [2]. Doświadczenia eksploatacyjne, zbierane głównie dla urządzeń najwyższych napięć, wskazują, że najbardziej zawodnymi elementami wyłączników są napędy oraz wyzwalacze [3-5]. Z punktu widzenia strategii monitorowania i diagnozowania, uszkodzenia można podzielić na sygnalizowane i niesygnalizowane w normalnym działaniu. Racjonalne przeciwdziałania można wskazać tylko wobec tych pierwszych. Uszkodzenia niespodziewane są wywołane albo katastrofalnymi czynnikami losowymi, albo błędami konstrukcyjno-technologicznymi. Te ostatnie powinny być eliminowane w procesie produkcji.

Rys. 1. Sterowniki polowe e2TANGO® -600, -800, -1000, -1200

Wykorzystanie sterownika polowego w diagnostyce rozdzielnicy i wyłączników wydaje się być dość naturalnym rozwiązaniem, gdyż urządzenie to może rejestrować pewne parametry w sposób ciągły oraz okresowo, przy każdej operacji łączeniowej, wykorzystując czujniki i przetworniki zainstalowane na stale. Przy czym system diagnostyczny nie może zakłócać pracy urządzeń rozdzielczych, pełniąc jedynie funkcje rozpoznawcze potencjalnych zagrożeń. Takie podejście stosowane jest z powodzeniem w istniejących urządzeniach do diagnostyki wyłączników i rozdzielnic wysokiego napięcia. Dane mogą być analizowane na poziomie pojedynczego sterownika polowego, ale mogą być również przesyłane dalej po wstępnej parametryzacji do systemu eksperckiego. Urządzenie kontrolno-pomiarowe (pełniące funkcje zabezpieczeniowe), współpracujące z wyłącznikiem, może rejestrować próbkowane sygnały diagnostyczne, a dane ze wszystkich wyłączników (lub innych aparatów) mogą być przesyłane w formacie zgodnym np. ze standardem IEC 61850 do koncentratora przez łącze Ethernet. Analiza danych na poziomie urządzenia kontrolno-pomiarowego ogranicza się do oceny parametrów pracy urządzeń rozdzielczych na podstawie zaimplementowanego algorytmu wnioskowania. Globalnie zbierane dane, umożliwiają głębszą analizę danych pomiarowych, pozwalając na modyfikację algorytmów wnioskowania. System ekspercki może dokonywać oceny stanu wyłącznika, biorąc pod uwagę charakterystyki wzorcowe, z prób wyrobu, historyczne dane diagnostyczne czy pomiary eksploatacyjne. Reguły wnioskowania określające stan techniczny urządzenia mogą być wzbogacone o porównanie rejestrowanych sygnałów nie tylko z historycznymi danymi diagnostycznymi konkretnego wyłącznika, ale także z pomiarami eksploatacyjnymi czy informacjami zbieranymi z innych wyłączników tego samego typu.

Rys. 2. Przebiegi czasowe prądów silnika zbrojenia napędu wyłącznika (a,c) oraz wózka wyłącznika w wersji wysuwnej (b,d), przy zasilaniu napięciem przemiennym (a,b)oraz stałym (c,d)

Realizowany w tej pracy pomysł na diagnostykę wyłącznika z wykorzystaniem sterownika polowego zakłada, że docelowo w sterowniku miałaby być zainstalowana dodatkowa karta rozszerzeń – karta diagnostyczna. Ze względu na stosowanie w sterownikach e2TANGO interfejsu SPI i sposobu odpytywania kart rozszerzeń przez jednostkę centralną, doprowadzone do karty sygnały prądowe i napięciowe powinny być poddane wstępnej analizie na poziomie procesora karty diagnostycznej, a do jednostki przesyłane powinny być jedynie parametry będące danymi wejściowymi układu logicznego diagnostyki. Kluczowe jest wyznaczenie sygnałów diagnostycznych, tak by niosły możliwie dużo informacji diagnostycznych, ale też, by zarówno ich rejestracja jak i analiza były stosunkowo proste i tanie. Naturalnymi sygnałami diagnostycznymi są:

  • prądy i napięcia w obwodach pierwotnych (już realizowane),
  • stan styków pomocniczych,
  • napięcia zasilania obwodów pomocniczych,
  • prądy cewek wyzwalaczy,
  • prąd silnika zbrojenia napędu,
  • prąd napędu wózka,
  • stany wejść i wyjść sterownika dotyczących powyższych sygnałów (już realizowane).
  • przemieszczenie styku ruchomego/wału napędowego

Wśród innych parametrów, które potencjalnie mogłyby być stosowane w diagnostyce wyłącznika, oraz pola rozdzielnicy warto wymienić:

  • czas łukowy (konieczne wyznaczenie chwili rozejścia się styków głównych) pozwalający na oszacowanie zużycia styków w czasie palenia się łuku,
  • zliczanie liczby operacji otwarcia w funkcji prądu wyłączalnego (już realizowane),
  • ciągłość elektryczna obwodów cewek wyzwalaczy (już realizowane),
  • temperatura mierzona np. w pobliżu styków tulipanowych i/lub w przedziale rozdzielnicy (już realizowane)
  • poziom wyładowań niezupełnych w rozdzielnicy
  • drgania wyłącznika, prędkość i przyspieszenie.

Oddzielny problem doboru środków monitorowania stanowi rejestracja przebiegów czasowych: częstość próbkowania i rozdzielczość przetwarzania A/C. Obecne doświadczenia badawcze nie dają podstaw do precyzyjnego doboru przedmiotu, środków i metod analizy monitorowania. Dalej przedstawione wyniki zostały uzyskane w badaniach, do których użyto wyłączniki próżniowe typu e2BRAVO firmy ELEKTROMETAL ENERGETYKA SA.

2. Pomiary napięć obwodów pomocniczych

Napięciami istotnymi z punktu widzenia szacowania parametrów pracy wyłączników są zarówno napięcie zasilania obwodów pomocniczych jak też napięcia, lub napięcie (w przypadku równolegle przyłączonych styków ‘a’ i ‘b’) wskazujące działanie styków pomocniczych.

Rys. 3. Przebieg prądu wyzwalacza
Rys. 4. Przebieg przemieszczenia styków głównych, mierzony na wale głównym podczas zamykania -a i otwierania -b

Napięcie zasilania obwodów pomocniczych świadczy bardziej o systemie zasilania podstacji czy rozdzielni, ale zbyt niskie (lub zbyt wysokie) napięcie zasilania może wpływać na pracę wyłącznika. Wydłużenie poszczególnych czasów własnych elementów wyłącznika (np. zbrojenia sprężyny, otwierania, wyłączania i zamykania) lub zmiana np. kształtu prądu cewki wyzwalacza mogą być spowodowane właśnie zmianą napięcia zasilającego. Zgodnie z normą 62271-1 [6], zasilanie obwodów pomocniczych może być realizowane zarówno napięciem stałym jak i przemiennym w zakresie od 24 VDC do 250 VDC oraz od 120 VAC do 347 VAC napięcia fazowego, oraz musi się mieścić w zakresie od 85%, do 110%, przy czym minimalne napięcie pracy wyzwalaczy otwierających wyłącznik przy zasilaniu napięciem stałym wynosi 70% Un.

Pomiar zmiany położenia styków pomocniczych, które w mechaniczny sposób sprzęgnięte są z napędem wyłącznika, może być wykorzystany do oszacowania chwili utraty lub uzyskania styczności styków głównych oraz pośrednio prędkości ruchu styków podczas operacji otwarcia lub zamknięcia wyłącznika. Należy pamiętać, że zmiana stanu łączników pomocniczych nie jest jednoczesna z utratą i uzyskaniem styczności styków głównych. W czasie otwierania zestyk „a” traci styczność chwilę po rozpoczęciu ruchu styku ruchomego, natomiast zestyk „b” uzyskuje styczność na chwilę przed lup po zejściu się styków głównych. Jednakże, czas między zmianą stanu tych styków zależy od prędkości ruchu styku ruchomego. Wydłużenie tego czasu (w odniesieniu do wartości normalnej, np. wyznaczonej przez producenta lub po oddaniu aparatu do eksploatacji) może wskazywać na zmniejszenie prędkości ruchu styków głównych, spowodowane np. uszkodzeniem systemu przenoszenia energii z zasobnika sprężynowego na cięgno w biegunie wyłącznika.

3. Pomiary prądów obwodów pomocniczych

Kolejnymi ważnymi parametrami pracy wyłącznika, które w prosty sposób, bez ingerencji w wyłącznik, mogą być monitorowane przez serownik polowy są prądy cewek wyzwalaczy oraz silników zbrojenia napędu i wózka. Istotna różnicą przy rejestracji tych prądów jest czas trwania- dla prądów wyzwalaczy wymagany jest na poziomie kilkudziesięciu milisekund, natomiast dla silników napędu czas ten liczony jest w sekundach. Przekłada się to również na częstość próbkowania. Do rejestracji prądów wyzwalaczy wydaje się, że istniejąca karta pomiarowa sterownika polowego e2TANGO z częstością próbkowania 3200 S/s i rozdzielczości 16 bitów jest wystarczająca. Jednakże rejestracja prądów silników z tą częstością jest zdecydowanie na wyrost- tu wystarczy pomiar wartości skutecznej z częstością nawet kilku próbek na sekundę.

Układ wyzwalania obejmuje zamek sprężyny napędowej oraz wyzwalacze – elektromagnesy wybijające zapadkę zamka. Pełna diagnostyka takiego układu obejmuje pomiar (zwykle statyczny) siły i skoku zapadki oraz pomiar siły wyzwalacza. Przy wyłączniku wyposażonym typowo i normalnie działającym takie pomiary nie są możliwe. Natomiast dzięki specyficznym właściwościom siłownika elektromagnesowego możliwe jest ujawnienie i monitorowanie bilansu energetycznego w układzie wyzwalającym na podstawie prostej rejestracji prądu wyzwalacza. Wspomniana cecha wyzwalacza elektromagnetycznego polega na tym, że strumień magnetyczny skojarzony z jego uzwojeniem Ψ zależy, przy danym prądzie, od położenia ruchomej części magnetowodu (zwory, nura) d: Ψ(iw,d). Funkcje powyższego typu określa się jako charakterystyki magnesowania elektromagnesu. Z zasad przetwarzania energii wynika, że z danym punktem płaszczyzny stanu elektromagnesu Ψ, iw wiążą się jego: indukcyjność i siła. Przy znanym, a najlepiej stałym, napięciu zasilającym, rejestracja przebiegu prądu wyzwalacza wystarcza do wyznaczenia przebiegu strumienia. W ten sposób, jeśli znane są charakterystyki elektromagnesu, to w każdej chwili przebiegu prądu można obliczyć położenie zwory i siłę elektromagnesu, a dalej pracę i energię wyzwalacza. Poza danymi do analizy pracy i energii prąd wyzwalacza pozwala na rozszerzenia informacji o parametrach czasowych procesu wyzwalania. Podstawą wyróżniania niektórych parametrów są charakterystyczne punkty przebiegu prądu:

  • lokalne szczyty prądu, które w przybliżeniu można interpretować jako chwile pokonania oporów statycznych,
  • skokowe zmiany stromości prądu, tożsame z zatrzymaniem ruchu nura.

4. Pomiary przemieszczenia styków głównych

Poprawne działanie wyłącznika zależy od ruchu jego styków, który to ruch jest definiowany przez specyficzne parametry przebiegu czasowego przemieszczenia styków (tzw. Charakterystyki ruchu). Najprostszym sposobem uzyskiwania informacji o ruchu styków wyłącznika jest wykorzystanie przetwornika drogi przymocowanego do elementów ruchomych napędu (cięgła poruszającego styk ruchomy, lub do wału napędowego). W tym celu wykorzystuje się głównie potencjometry lub enkodery, w wykonaniu liniowym lub obrotowym. Najlepsze odwzorowanie przemieszczenia uzyskuje się mocując przetwornik drogi najbliżej styku ruchomego, co nie zawsze jest możliwe. W miarę oddalania się z pomiarem od styku ruchomego, wprowadzane są zniekształcenia ruchu styków wynikające z charakteru przełożenia ruchu danego elementu mechanizmu napędowego na ruch styków. Pomiar bezpośrednio na cięgle napędowym również może nie w pełni odwzorowywać ruch styków, gdyż w cięgle może być wmontowana sprężyna dociskowa.

Zdecydowanie więcej informacji, zawierających symptomy degradacji w mechanizmie napędowym, można uzyskać w przebiegów przyspieszenia. Dostępne na rynku, stosunkowo niedrogie akcelerometry, otwierają ogromne możliwości na takie wnioskowanie o stanie napędu wyłącznika. Istotną barierą w takim podejściu może być potrzeba wyrafinowanej analizy rejestrowanych sygnałów, zarówno filtracji i przetwarzania sygnałów, jak i też uwzględniania wpływu warunków pracy wyłącznika [1,7].

5. Wytyczne dla karty monitorującej stan wyłącznika

Przyjmuje się, że przy obecnym stanie wiedzy i doświadczenia, w diagnostyce mechanicznej wyłączników, w sposób racjonalny można wykorzystać jedynie przebiegi:

  • przemieszczenia kątowego wału głównego,
  • przyspieszenia kątowego wału głównego,
  • przyspieszenia drgań obudowy lub wału,
  • prądu wyzwalaczy,
  • stanu styków pomocniczych
  • napięcia zasilania obwodów pomocniczych
  • prądów silników zbrojenia sprężyny zamykającej i napędu wózka.

Pierwszych 6 przebiegów musi być rejestrowanych jednocześnie. Tu określane wymagania dotyczą: częstości próbkowania, rozdzielczości przetwornika A/C oraz długości rekordu.

Częstotliwość próbkowania dyktowana jest przez górną granicę wykorzystywanego pasma częstotliwości oraz stopień nadpróbkowania dyktowany głównie przez filtrację zakłóceń. Przyjęto, że potrzebne pasmo zawiera się w przedziale 10 – 1 500 Hz dla przyspieszeń oraz 0 – 600 Hz dla przemieszczeń. Zwykle przyjmuje się, że przy braku nadzwyczajnych zakłóceń wystarczy nadpróbkowanie 10-krotne. Biorąc pod uwagę możliwość wyraźnych zakłóceń przyjmuje się, że minimalna częstotliwość próbkowania wynosi 30 kS/s. Tu zwraca się uwagę, że przy zakłóceniach, jakie wystąpiły w badaniach trwałości mechanicznej, próbkowanie z częstością 50 kS/s okazało się nieco zbyt wolne.

Rys. 5. Składowa szybkozmienna przyspieszenia kątowego wału przy zamykaniu- a i otwieraniu- b

Z wieloletnich doświadczeń Autorów wynika, że rozdzielczość 12-bitowa jest wystarczająca. Uzyskana była jednak dla pełnowartościowych akcelerometrów piezoelektrycznych. Współczesne tanie akcelerometry są bardzo wrażliwe na przeciążenia, więc konieczne jest znaczne przewymiarowanie zakresu pomiarowego. Pociąga to za sobą konieczność rozszerzenia dynamiki przetwarzania A/C do co najmniej 14-bitów. Długość rekordu powinna objąć 100 ms.

Rejestracja prądu zbrojenia może odbywać się z częstością 500 S/s, rozdzielczością 8 bitów i powinna objąć 5 s.

6. Przykład algorytmu funkcji diagnostycznej

Wykorzystanie sterownika polowego do diagnozowaniu stanu wyłącznika w praktyce oznacza zaimplementowanie w nim algorytmu, który na podstawie dostarczonych danych dokonuje ich oceny oraz w razie potrzeby informuje operatora o błędzie lub blokuje działanie aparatu. Całą procedurę można zatem opisać jako:

  • zarejestrowanie sygnałów diagnostycznych,
  • sparametryzowanie sygnałów diagnostycznych,
  • ocena parametrów (np. porównanie z wartością odniesienia),
  • podjęcie odpowiednich działań (sygnalizacja, zapis wyników, blokady).

W zależności od oprogramowania i topologii sterownika kod programu realizującego funkcję diagnostyczną może być zbudowany w różny sposób. Niniejsza praca nie ma na celu przedstawienia implementacji programu, ale raczej podejmuje próbę określenia schematu postępowania, a także wskazuje na zagadnienia związane z realizacją funkcji diagnostycznej, które należałoby uwzględnić przy konstruowaniu programu.

Rys. 6 Uproszczone zestawienie sygnałów używanych w funkcji diagnostycznej

Najprostsze w rejestracji sygnały, potwierdzone duża stabilnością wskazań podczas badań, są wskazania styków pomocniczych w odniesieniu do sygnałów sterujących. W celu lepszego zobrazowania wzajemnych zależności między ww. sygnałami oraz czasów używanych w dalszej części jako parametry diagnostyczne, na rysunku 6 przedstawiono ich uproszczone zestawienie, zarówno dla operacji otwarcia, jak i zamknięcia. Na liniach przedstawiających sygnały sterujące („otwórz” i „zamknij”) naszkicowano symboliczny przebieg prądu w cewce wyzwalacza, który wywoływany jest właśnie zboczem opadającym sygnału sterującego. Uwzględniono również stan łącznika krańcowego sygnalizującego zazbrojenie napędu wyłącznika. Zgodnie z tym rysunkiem wyznaczono następujące czasy:

  • t_sb – czas od podania sygnału na otwarcie do uzyskania styczności zestyku „b”; czas ten świadczy o działaniu wyzwalacza, układu wyzwolenia energii zgromadzonej w sprężynie oraz przeniesienia jej na cięgno poruszające styk ruchomy;
  • t_ba – czas między zmianą stanu zestyków „a” i „b” podczas otwierania wyłącznika; czas ten świadczy pośrednio o prędkości ruchu styku ruchomego
  • t_sa – czas od podania sygnału na zamknięcie do uzyskania styczności zestyku „a”; jego znaczenie jest analogiczne do czasu tsb;
  • t_ab – czas między zmianą stanu zestyków „a” i „b” podczas zamykania wyłącznika; jego znaczenie jest analogiczne do czasu tba; czas między zmianą stanu styków pomocniczych jest różny dla otwarcia i zamknięcia wyłącznika, stąd rozróżnienie na czasy t_ba oraz t_ab. Analiza zestawionych sygnałów diagnostycznych pozwoliła wyznaczyć następujące dane:
  • podanie sygnału jest równoczesne z rozpoczęciem przepływu prądu w cewce wyzwalacza;
  • czas od rozpoczęcia przepływu prądu do uzyskania styczności zestyku „b”.
  • czas przepływu prądu (wyznaczone na podstawie analizy prądu, przepływ prądu po zmienia stanu zestyku „b” wynika z energii zgromadzonej w cewce);
  • czas między zmianą stanu styków „a” i „b”.

Traktując przytoczone sygnały diagnostyczne jako dane typu boolowskiego, tzn. przyjmujące jedynie wartości logiczne 1 i 0 (obecność napięcia i brak napięcia), do wyznaczenia powyżej opisanych czasów z sygnałów może posłużyć układ logiczny w uproszczonej formie przedstawiony na rysunku 7. Bramki logiczne użyte w „pierwszym rzędzie”, tj. bramka XOR, NOR i NOT mają na wyjściu wartość 1 przez cały czas trwania odpowiednich wyżej opisanych czasów. Jednocześnie należy zaznaczyć, że konieczne jest uwzględnienie rodzaju operacji („otwórz” lub „zamknij”), gdyż np. na wyjściu pierwszej bramki XOR wartość 1 utrzymuje się nie tylko w czasie t_sb, ale również t_sa + t_ab. Sprawia to, że należy rozróżnić i zapisywać w inny sposób czasy dla otwierania i dla zamykania wyłącznika. Następnie bramka AND dokonuje koniunkcji sygnału zegara taktującego i sygnału wyjściowego danej bramki. Licznik ma za zadanie zliczać impulsy generowane przez zegar, a ich liczba odpowiada mierzonemu czasowi. Częstotliwość taktowania zegara ma wpływ na dokładność pomiaru – proponowana częstotliwość to 10 kHz (odpowiadająca długości cyklu zegara 100 μs) lub większa. W zależności od typu operacji, po jej zakończeniu czasy wyznaczone przez licznik należy zapisać w pamięci urządzenia, tak by możliwe było ich wywołanie przez funkcję diagnostyczną.

Rys. 7. Uproszczony układ do wyznaczania czasów używanych w funkcji diagnostycznej

Zgodnie z rysunkiem 7 zliczenie impulsów pozwala na wyznaczenie czasów:

  • czas_sb (tożsamy z wyżej opisanym t_sb) z pierwszego licznika,
  • czas_ab (tożsamy z t_ab) podczas zamykania wyłącznika lub czas_ba (tożsamy z t_ba) podczas otwierania wyłącznika z drugiego licznika,
  • czas_sa (tożsamy z t_sa) z trzeciego licznika,
  • czas_zbrojenia określający (zgodnie z nazwą) czas, w jakim następuje zazbrojenie napędu z czwartego licznika.

Kolejnym etapem (po zarejestrowaniu i sparametryzowaniu sygnałów diagnostycznych) jest ich ocena prowadząca do określenia dalszych działań. W przypadku tak wyznaczonych czasów ich ocena może ograniczyć się do porównania ich z zadanymi danymi odniesienia. W dalszej części rozdziału przyjęto nazewnictwo czas_odn_x, gdzie x to odpowiedni sufiks (sb, sa, ab, ba, zbrojenia) określający rozpatrywany sygnał. Wyznaczenie tych parametrów musi oczywiście nastąpić wcześniej, a ich poprawne wyznaczenie może stanowić znaczne wyzwanie z kilku względów:

  • wartość odniesienia, której osiągnięcie wskazuje na błędne działanie danego układu (np. 110% wartości nominalnej) powinna w rzeczywisty sposób odzwierciedlać pogorszenie stanu aparatu;
  • długość trwania pracy silników czy czas przepływu prądu przez cewkę są zależne od wartości napięcia zasilającego; poprawna identyfikacja uszkodzeń wymaga wyznaczenia relacji mierzonych czasów od poziomu napięcia;
  • wszystkie komponenty aparatu podlegają starzeniu, a wynikające z niego wydłużenie czasu danej operacji czy pogorszenie danego parametru wcale nie musi oznaczać nienormalnego działania urządzenia; należy rozróżniać uszkodzenia od chociażby nieznacznego, niegroźnego i niewymagającego działań naprawczych wytarcia łożysk.
  • czasy własne są zależne od napięcia zasilania obwodów pomocniczych.

Dla każdego z powyższych zagadnień można znaleźć rozwiązanie, może to jednak wymagać pogłębionej pracy badawczej (laboratoryjnej) czy podczas eksploatacji. W zależności od potrzeb, aplikacji, rodzaju aparatu i sterownika warto wziąć pod uwagę m.in.:

  • możliwość wyznaczenia kilku progów zadziałania, tj. kilku wartości odniesienia. Przykładowo: przy czasie zbrojenia sprężyny równym 3 sekundy i stałym (niezmiennym) napięciu zasilania, wydłużenie tego czasu o 5% (0,15 sekundy) uruchamia ostrzeżenie, które w praktyce oznacza zwrócenie większej uwagi na stan silnika i układu zbrojenia napędu podczas kolejnych oględzin lub przeglądu, ale wydłużenie tego czasu o 10% (0,3 sekundy) wskazuje na poważniejszy problem mechaniczny i wymaga kontroli działania silnika i układu napędowego;
  • możliwość wyznaczenia w laboratorium badawczym poszczególnych czasów działania w zależności od wartości napięcia zasilającego;
  • wyznaczenie kilku zestawów wartości odniesienia dla różnych etapów czasu życia aparatu, o ile wydłużenie poszczególnych czasów lub zmiana poszczególnych parametrów wynika z normalnych procesów starzeniowych i nie wpływa negatywnie na działanie aparatu

7. Podsumowanie

Monitorowanie stanu technicznego wyłączników wysokiego napięcia jest, co pokazano w niniejszym artykule, istotnym zagadnieniem w energetyce zawodowej. Dzięki temu udaje się lepiej zapewnić wysoką niezawodności tych kluczowych dla pracy systemu elektroenergetycznego i bezpieczeństwa urządzeń. Wykorzystanie sterownika polowego w diagnostyce rozdzielnicy i wyłączników jest niewątpliwie dość naturalnym i skutecznym rozwiązaniem, ponieważ dzięki niemu można rejestrować zadane parametry w dowolny sposób, przy każdej operacji łączeniowej, wykorzystując czujniki i przetworniki zainstalowane na stale. Praktyczne zaimplementowanie w sterowniku przedstawionego algorytmu, który na podstawie dostarczonych danych dokonuje ich oceny, pozwoli na np. przesłanie właściwej informacji do operatora o błędzie lub blokowania działania aparatu. Oczywiście w zależności od oprogramowania i topologii sterownika kod programu realizującego funkcję diagnostyczną może być zbudowany w różny sposób z wykorzystaniem różnych rodzajów czujników. Kolejnym krokiem w opisanych badaniach jest właściwa implementacja algorytmu w szeregu sterowników polowych oraz badania nad diagnostyką wibroakustyczną z wykorzystaniem odpowiednich akcelerometrów.

8. Podziękowania

Artykuł jest wynikiem prac badawczych prowadzonych przez firmę Elektrometal Energetyka S.A. w ramach projektu „Budowa zintegrowanych systemów wspomagających i optymalizujących prace oraz bezpieczeństwo rozdzielnicy SN” PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO W RAMACH Osi Priorytetowej I „Wykorzystanie działalności badawczo – rozwojowej w gospodarce” REGIONALNEGO PROGRAMU OPERACYJNEGO WOJEWÓDZTWA MAZOWIECKIEGO na lata 2014-2020”.

Literatura
[1] W. Chmielak, Z. Pochanke ‘Diagnostics of Circuit Breaker Drives and Mechanisms”, International Conference on Condition Monitoring, Diagnosis and Maintenance CMDM 2013, pp. 101-108, September, CIGRE
[2] CIGRÉ Technical Brochure 167 ‘User guide for the application of monitoring and diagnostic techniques for switching equipment for rated voltages of 72,5 kV and above’, 2000.
[3] CIGRÉ Technical Brochure 509 Final Report of the 2004 – 2007 International Enquiry on Reliability of High Voltage Equipment Part 1 – Summary and General Matters, 10.2012.
[4] CIGRÉ Technical Brochure 510 ‘Final Report of the 2004 – 2007 International Enquiry on Reliability of High Voltage Equipment. Part 2 – Reliability of High Voltage SF6 Circuit Breakers, 2012.
[5] CIGRÉ Technical Brochure 589’ The Impact of the Application of Vacuum Switchgear at Transmission Voltages’ 2014.
[6] PN-EN 62271-1:2018-02 Wysokonapięciowa aparatura rozdzielcza i sterownicza — Część 1: Postanowienia wspólne dla aparatury rozdzielczej i sterowniczej prądu przemiennego.
[7] Z. Pochanke, W. Chmielak, Monitorowanie i diagnozowanie mechaniczne wyłączników próżniowych średniego napięcia. Wiadomości elektrotechniczne 9/2018

dr inż. Waldemar Chmielak, Elektrometal Energetyka S.A.

dr inż. Tadeusz Daszczyński, Politechnika Warszawska, Instytut Elektroenergetyki

Click to comment

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

To Top