Система моніторингу високовольтного електротехнічного обладнання

Реферат: Винахід належить до електротехніки. Система моніторингу високовольтного електротехнічного обладнання (ВЕО) містить блок обробки, збору та архівування даних, блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж, блок розрахунку математичних моделей, блок ведення журналів стану ВЕО, блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, та блок оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО. Згідно з винаходом, в неї додатково введені блок керування, який містить засоби для керування підсистемами власних потреб системи моніторингу ВЕО та/або виконуючими механізмами підсистем та пристроїв ВЕО в автоматичному та/або ручному режимі керування, та блок передачі даних та інтеграції системи моніторингу ВЕО в автоматизовану систему диспетчерського управління та/або автоматизовану систему обліку електроенергії, та/або автоматизовану систему керування технологічним процесом, та/або автоматизовану систему керування плануванням виробництва, та/або автоматизовану систему керування технічного обслуговування та ремонтів, та/або в додаткові автоматизовані системи керування та планування тощо. При цьому блок обробки, збору та архівування даних обладнаний програмними та/або апаратними засобами для обміну інформацією та зв′язаний з блоком керування, з блоком прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або UA 106309 C2 (12) UA 106309 C2 інформаційних мереж, який виконаний з можливістю його конфігурації в залежності від типу та/або кількості джерел інформації, з блоком розрахунку математичних моделей, виконаним з можливістю його конфігурації в залежності від типу, конструкції та кількості одиниць ВЕО, від конфігурації первинних датчиків та пристроїв та взаємодії з іншими блоками обробки інформації про зміни в стані обладнання, з блоком ведення журналів стану ВЕО, з блоком візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, та з блоком оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО, який зв′язаний з блоком керування та містить програмні засоби для оповіщення та/або засоби оповіщення, та/або виконуючі механізми для керування засобами оповіщення. Система забезпечує підвищення ефективності роботи та контролю і діагностування стану ВЕО. UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області електротехніки та може бути використаний для неперервного контролю основних робочих параметрів високовольтного електротехнічного обладнання (далі по тексту ВЕО) наприклад, трансформаторів (автотрансформаторів, реакторів), вимірювальних трансформаторів струму та напруги, високовольтних вводів, вимикачів, кабелів, роз'єднувачів, комплектних розподільчих пристроїв, нелінійних обмежувачів перенапруги тощо у різних режимах роботи у реальному масштабі часу в процесі його експлуатації і управління його основними системами. Під неперервним контролем (моніторингом) мається на увазі контроль з періодичністю хоча б на порядок вищою ніж швидкість досягнення аварійних значень діагностичними параметрами, що контролюються системою. Заявнику відомо багато систем для моніторингу ВЕО, серед яких найближчими за сукупністю суттєвих ознак є наступні. Відома система, яку обрано за прототип, що містить блок обробки, збору та архівування даних, блок прийому інформації від первинних датчиків та пристроїв, блок розрахунку математичних моделей у реальному масштабі часу, блок ведення журналів стану ВЕО, блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, у вигляді таблиць та/або графіків та/або мнемосхем та блок оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО (патент України № 61173 на винахід, опублікований 17.11.2003р., бюл. № 11, 2003 р.). Недоліком відомої системи є відносне зниження універсальності її застосування, обумовлене неможливістю безпосередньо контролювати найважливіші характеристики основної ізоляції вводів, зокрема, такі як тангенс кута діелектричних втрат і ємність основної ізоляції, характеристики часткових розрядів у ізоляції ВЕО, температуру обмоток, неможливістю контролю показників якості електричної енергії та надання даних віддаленим користувачам, що додатково не дозволяє проводити повноцінну діагностику трансформаторного обладнання у безперервному режимі. До недоліків також можна віднести відсутність можливості контролювання стану іншого високовольтного електротехнічного обладнання окрім трансформаторів (автотрансформаторів, реакторів), що обмежує можливості контролю та створення підстанцій без постійного обслуговуючого персоналу та інтелектуальних електроенергетичних систем. В основу винаходу поставлене завдання підвищення універсальності застосування системи та ефективності її роботи шляхом зміни введення нових складових блоків системи та зв'язків між ними, а також введення нових функцій для існуючих блоків системи, що дозволяє забезпечити, крім контролю усіх основних робочих параметрів та іншої інформації у реальному режимі часу, інтеграцію системи в існуючі автоматизовані системи управління, обліку та контролю, настроювання засобів прийому інформації та контролю відповідно до типу, конструкції, кількості одиниць ВЕО та конфігурації первинних датчиків та пристроїв, а також надання будь-якої інформації про роботу системи віддаленим користувачам у реальному режимі часу. Поставлене завдання вирішується таким чином, що у системі моніторингу високовольтного електротехнічного обладнання (ВЕО), що містить блок обробки, збору та архівування даних, блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж, блок розрахунку математичних моделей, блок ведення журналів стану ВЕО, блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, та блок оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО, відповідно до винаходу, додатково введені блок передачі даних та інтеграції системи моніторингу ВЕО в автоматизовану систему диспетчерського управління та/або автоматизовану систему обліку електроенергії, та/або автоматизовану систему керування технологічним процесом, та/або автоматизовану систему керування плануванням виробництва, та/або автоматизовану систему керування технічного обслуговування та ремонтів, та/або в додаткові автоматизовані системи керування та планування тощо, та блок керування, який містить засоби для керування підсистемами власних потреб системи моніторингу ВЕО та/або виконуючими механізмами підсистем та пристроїв ВЕО в автоматичному та/або ручному режимі керування, при цьому блок обробки, збору та архівування даних обладнаний програмними та/або апаратними засобами для обміну інформацією та зв'язаний з блоком керування, з блоком прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж, який виконаний з можливістю його конфігурації в залежності від типу та/або кількості джерел інформації, з блоком розрахунку математичних моделей, виконаним з можливістю конфігурації блоку в залежності від типу, конструкції та кількості одиниць ВЕО, від конфігурації первинних датчиків та пристроїв та взаємодії з іншими блоками обробки інформації про зміни в стані обладнання, з блоком ведення журналів стану ВЕО, з блоком візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, з блоком передачі даних та інтеграції системи моніторингу ВЕО та з блоком оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО, який зв'язаний з блоком 1 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 керування та з блоком візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, та містить програмні засоби для оповіщення та/або засоби оповіщення, та/або виконуючі механізми для керування засобами оповіщення. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел додатково може містити блок вимірювання величини струму, який включає засоби для вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень струму. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок вимірювання величини напруги, який включає засоби для вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень напруги. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок вимірювання температури та/або блок вимірювання вологості навколишнього середовища. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок контролю системи охолодження ВЕО, який включає засоби для контролю сигналів від датчиків температури на вході і виході охолоджувачів, засоби для реєстрації релейних сигналів від виконуючих механізмів і пристроїв системи охолодження, засоби для контролю сигналів від датчиків струму в обмотках або датчиків потужності двигунів насосів та вентиляторів. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок вимірювання струмів витоку ізоляції або струмів комплексної провідності. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містить блок контролю сигналів від датчиків тиску оливи та/або елегазу та/або щільності елегазу. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок контролю температурного стану обладнання, що включає засоби для контролю температури верхніх та ніжних шарів ізоляції та/або засоби для контролю температур обмоток, контактів, виконуючих механізмів, елементів конструкції обладнання та/або засіб для контролю сигналів від оптичних датчиків прямого вимірювання температури. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок контролю стану трансформаторного масла, що включає засоби для контролю сигналів від пристроїв та датчиків вимірювання концентрації вологи та діагностичних газів у маслі. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел додатково містити блок контролю стану релейних сигналів від пристроїв захисту та керування підсистемами та пристроями ВЕО. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок контролю стану пристрою РПН, виконаний з можливістю одержання інформації про струм у момент переключення пристрою РПН у кожній з фаз А, В, С та/або температуру в контакторі, та/або поточне положення, та/або про час роботи по кожній спайці та/або про величину потужності або струму приводу РПН та/або про стан приводу РПН та/або його ресурс та/або стан виконуючих механізмів. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок контролю характеристик часткових розрядів. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок контролю струму наскрізного короткого замикання. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок контролю, який включає блок контролю імпульсних напруг. При цьому блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або інформаційних джерел може додатково містити блок контролю вібрації ВЕО. При цьому блок керування може додатково містити блок управління системою охолодження ВЕО. При цьому блок керування додатково може містити блок автоматичного та/або дистанційного керування виконуючими механізмами пристрою РПН. При цьому блок керування може додатково містити блок керування виконуючими механізмами системи захисту ВЕО та/або виконуючими механізмами ВЕО. 2 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку електричних параметрів та/або параметрів якості електроенергії. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку характеристик перенапруг. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку температури найбільш нагрітої точки обмотки та/або інших частин конструкції ВЕО. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку навантажувальної можливості ВЕО. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку вмісту вологи в ізоляції ВЕО та/або температури утворення пухирців пару. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку старіння ізоляції та/або залишкового ресурсу ВЕО. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку внутрішніх втрат у ВЕО. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку стану обмоток. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку стану та ефективності системи охолодження. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку стану пристрою РПН. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку розрядної активності (характеристик часткових розрядів). При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку стану вводів та/або інших апаратів, пристроїв та підсистем ВЕО. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку комплексної оцінки стану ВЕО. При цьому блок розрахункових моделей може додатково містити блок розрахунку аварійних та передаварійних станів ВЕО. Між сукупністю суттєвих ознак та технічним результатом, що досягається, є наступний причинно-наслідковий зв'язок. На відміну від відомих систем моніторингу (неперервного контролю), що забезпечують контроль конкретного виду обладнання, заявлена система моніторингу ВЕО забезпечує моніторинг як одного виду ВЕО, так і комплексний контроль різних видів ВЕО енергетичних об'єктів та/або енергетичних систем з одночасним контролем стану одного або декількох одиниць ВЕО єдиним програмним та/або апаратним комплексом, за діагностичними параметрами, критеріями та математичними моделями, що характеризують стан конкретного виду ВЕО. Наявність блоку передачі даних та інтеграції системи моніторингу в автоматизовану систему диспетчерського управління (АСДУ) та/або автоматизовану систему обліку електроенергії (АСОЕ) та/або автоматизовану систему керування технологічним процесом (АСК ТП) та/або автоматизовану систему керування плануванням виробництва (АСК ПВ) та/або автоматизовану систему керування технічного обслуговування та ремонтів та/або в додаткові види автоматизованих систем керування та планування та/або до обчислювальних ресурсів з можливістю використання технологій хмарних обчислень дозволяє підвищити ефективність використання результатів контролю, віддалений збір інформації, оцінку стану та підвищення ефективності керування та діагностування ВЕО. При цьому можливо гнучке підключення системи до вже існуючих систем вищого рівня підстанцій за відомими протоколами, наприклад, як серверу за протоколами ОРС, МЕК-60870-5-104 тощо, що також додатково підвищує універсальність застосування системи. Зазначені вище ознаки у поєднанні з застосуванням у системі блоку керування, який містить засоби для керування підсистемами власних потреб системи моніторингу та/або виконуючими механізмами систем та пристроїв ВЕО в автоматичному та ручному режимі керування, а також застосування блоку оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО з програмним засобом для оповіщення та/або виконуючими механізмами для керування пристроями оповіщення дозволяє забезпечити додаткові засоби для попередження передаварійних або аварійних станів роботи ВЕО та автоматизувати роботу оператору по їх припиненню. При цьому блок обробки, збору та архівування даних обладнаний програмними та апаратними засобами для обміну інформацією з іншими блоками для можливості встановлення технічного стану ВЕО у неперервному режимі в процесі його експлуатації дозволяє здійснювати роботу системи моніторингу автономно протягом тривалого часового періоду, навіть при 3 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відключеному автоматизованому місці оператора, наприклад, за рахунок зберігання архівів на твердотільній енергонезалежній пам'яті. При цьому будуть забезпечуватися усі функції по збору, обробці та накопиченню інформації з контрольованого об'єкту, зокрема по реєстрації штатних, передаварійних та аварійних станів ВЕО. За запитанням користувача або автоматично усі бази зібраних даних можуть передаватися блоком моніторингу на автоматизоване робоче місце оператора та/або інші пристрої для обробки та зберігання даних. Також виконання складових системи, таких як блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв та/або джерел інформації, блок розрахунку математичних моделей та блок керування, з можливістю встановлення конфігурації блоку в залежності від типу, конструкції, кількості одиниць ВЕО та конфігурації первинних датчиків та пристроїв, також додатково дозволяє здійснити гнучке налаштовування параметрів системи та підвищити її універсальність з одночасним збереженням ефективності діагностики ВЕО. Виконання блоку розрахунку математичних моделей з можливостями: встановлення конфігурації блоку в залежності від типу, конструкції, кількості одиниць ВЕО та конфігурації первинних датчиків та пристроїв; взаємодії з іншими блоками; обробки інформації про зміни в стані обладнання; дозволяє підвищити ефективність роботи системи та виключити вплив людського фактору у системі за рахунок застосування математичних алгоритмів, за допомогою яких на основі первинних даних від блоку прийому інформації від первинних датчиків та пристроїв вимірювання та/або засобів контролю розраховується ряд параметрів, дозволяючий більш точно визначити наявність неполадок та дефектів, а також забезпечує час для прийняття заходів по їх попередженню, зокрема електричні параметри та/або параметри якості електроенергії, характеристики перенапруг, температура найбільш нагрітої точки обмотки та/або інших частин конструкції ВЕО, навантажувальна можливості ВЕО, вміст вологи в ізоляції ВЕО та/або температуру утворення пухирців пару, старіння ізоляції та/або залишковий ресурс ВЕО, внутрішні втрати у ВЕО, стан обмоток, стан та ефективність системи охолодження, стан пристрою РПН, розрядна активність (характеристики часткових розрядів), стан вводів та/або інших апаратів, пристроїв та підсистем ВЕО, комплексна оцінка стану ВЕО, аварійні та передаварійні стани ВЕО. Заявлений винахід ілюструється наступним прикладом здійснення системи та відповідною блок-схемою системи. Зображувальні матеріали, що ілюструють заявлений винахід, а також наведений приклад конкретного виконання системи ніяким чином не обмежують обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснюють суть винаходу. Система для моніторингу високовольтного електротехнічного обладнання (ВЕО) містить блок обробки, збору та архівування даних 1, блок прийому інформації від первинних датчиків та 2, блок розрахунку математичних моделей 3, блок ведення журналів стану ВЕО 4, блок керування 5, блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, у вигляді таблиць та/або графіків та/або мнемосхем 6, блок оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО 7, блок передачі даних та інтеграції системи моніторингу 8. Блок прийому інформації від первинних датчиків та пристроїв вимірювання та/або засобів контролю 2 містить блок вимірювання величини струму 9, блок вимірювання величини напруги 10, блок вимірювання температури та блок вимірювання вологості навколишнього середовища, які можуть бути об'єднані у одному блоці 11, блок контролю системи охолодження ВЕО 12, блок вимірювання струмів витоку ізоляції або струмів комплексної провідності 13, блок контролю сигналів від датчиків тиску оливи та/або елегазу та/або щільності елегазу 14, блок контролю температурного стану обладнання 15, блок контролю стану трансформаторної оливи 16, блок контролю стану релейних сигналів від пристроїв захисту та керування системами та пристроями ВЕО 17, блок контролю стану пристрою РПН 18, блок контролю характеристик часткових розрядів 19, блок контролю струму скрізного короткого замикання 20, блок контролю імпульсних напруг 21, блок контролю вібрації ВЕО 22. Блок вимірювання величини струму 9 містить засоби для вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень струму, блок вимірювання величини напруги 10 містить засоби для вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень напруги. Блок контролю системи охолодження ВЕО 12 містить засоби для контролю сигналів від датчиків температури на вході і виході охолоджувачів, засоби для реєстрації релейних сигналів від виконуючих механізмів і пристроїв системи охолодження, засоби для контролю сигналів від датчиків струму в обмотках або датчиків потужності двигунів насосів та вентиляторів. Блок контролю температурного стану обладнання 15 містить засоби для контролю температури верхніх та ніжних шарів ізоляції та/або засоби для контролю температур обмоток, контактів, виконуючих механізмів, елементів конструкції 4 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обладнання та/або засіб для контролю сигналів від оптичних датчиків прямого вимірювання температури. Блок контролю стану трансформаторної оливи 16 містить засоби для контролю сигналів від пристроїв та датчиків вимірювання концентрації вологи та діагностичних газів у маслі. Блок розрахунку математичних моделей у реальному масштабі часу 3 містить блок розрахунку електричних параметрів та/або параметрів якості електроенергії 23, блок розрахунку характеристик перенапруг 24, блок розрахунку температури найбільш нагрітої точки обмотки 25, блок розрахунку навантажувальної можливості 26, блок розрахунку вмісту вологи в ізоляції трансформаторного обладнання та/або температури утворення пухирців пару 27, блок розрахунку старіння ізоляції 28, блок розрахунку внутрішніх втрат у ВЕО 29, блок розрахунку стану обмоток 30, блок розрахунку стану та ефективності системи охолодження 31, блок розрахунку стану пристрою РПН 32, блок розрахунку розрядної активності (характеристик часткових розрядів) 33, блок розрахунку стану вводів 34, блок розрахунку комплексної оцінки стану обладнання 35, блок розрахунку аварійних та передаварійних станів ВЕО 36. Блок керування 5 містить блок керування системою охолодження ВЕО 37, блок автоматичного та/або дистанційного управління виконуючими механізмами пристрою РПН 38, блок керування виконуючими механізмами системи захисту ВЕО 39. Вихід блоку обробки, збору та архівування даних 1 зв'язаний з входами блоку ведення журналів стану ВЕО 4, блоку візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, у вигляді таблиць та/або графіків та/або мнемосхем 6, блоку оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО 7 та блоку передачі даних та інтеграції системи моніторингу 8. Вхід блоку обробки, збору та архівування даних 1 зв'язаний з виходом блоку прийому інформації від первинних датчиків та пристроїв вимірювання та/або засобів контролю 2. Вихід блоку оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО 7 зв'язаний з блоком керування 5. Також блок обробки, збору та архівування даних 1 містить засоби для обміну даними з блоком керування 5 та блоком розрахунку математичних моделей 3. Конструктивно система може бути виконана як блок моніторінгу, елементи якого можуть бути розміщені в одній або декількох шафах, при цьому одна система може містити кілька блоків моніторингу. Блок візуалізації 6 може виконуватися у вигляді системної шафи, що містить електронно-обчислювальну машину з монітором, панелі візуалізації або ЕОМ настільного типу. Блок візуалізації також може бути суміщений з блоком моніторингу. Використовують систему для моніторингу високовольтного електротехнічного обладнання (ВЕО) наступним чином. Всі основні робочі параметри високовольтного електротехнічного обладнання (ВЕО), наприклад, силового трансформатора, вимірюються і контролюються за допомогою складових блоків 9-22 блоку прийому інформації від первинних датчиків та пристроїв вимірювання та/або засобів контролю 2. Так, блок вимірювання величини струму 9 здійснює вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень струму в обмотках високої, середньої і низької напруги у фазах А, В, С, що забезпечує постійний контроль усіх значень струму і спостереження за наявністю або відсутністю перевантажень по струму. Блок вимірювання величини напруги 10 здійснює вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень напруги в обмотках високої, середньої і низької напруги у фазах А, В, С, що забезпечує постійний контроль усіх значень напруги і спостереження за наявністю або відсутністю перевантажень по напрузі та показниками якості електроенергії. Блок вимірювання температури та блок вимірювання вологості навколишнього середовища (блок 11) здійснює постійний контроль за значенням зазначеної температури та/або вологості, які необхідні як допоміжні параметри при контролі ВЕО. Блок контролю системи охолодження ВЕО 12 здійснює вимірювання температури верхніх шарів трансформаторного масла, вимірювання температури трансформаторного масла на вході і виході охолоджувачів, контроль рівня масла і контроль тиску масла в баку трансформатора і баку пристрою РПН, що дозволяє цілком контролювати систему масляного охолодження трансформатора і вчасно попереджати аварійні ситуації, які можуть виникнути при підвищенні або зниженні рівня масла в баку трансформатора або в баку пристрою РПН, при різкому підвищенні тиску масла в баку трансформатора або баку пристрою РПН, при підвищенні температури масла в баку трансформатора або в баку пристрою РПН вище припустимої. Блок вимірювання струмів витоку ізоляції або струмів комплексної провідності 13 здійснює вимірювання струмів витоку в ізоляції та забезпечує можливість контролю діелектричних характеристик головної ізоляції. Блок контролю сигналів від датчиків тиску оливи та/або елегазу та/або щільності елегазу 14 здійснює вимірювання тиску оливи у вводах та/або елегазу та/або щільності елегазу (електротехнічного газу, який є основним ізолятором у ВЕО з елегазовою 5 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ізоляцією). Блок контролю температурного стану обладнання 15 здійснює вимірювання температури верхніх та ніжних слоїв масла, обмоток, та/або інших частин конструкції. Блок контролю стану трансформаторної оливи 16 здійснює вимірювання вологості і концентрації розчинених газів в маслі у баку трансформатора та/або баку пристрою РПН. Блок контролю стану релейних сигналів від пристроїв захисту та керування системами та пристроями ВЕО 17 призначено для реєстрації стану релейних сигналів і передачі поточних станів релейних сигналів і архівів подій. Блок контролю стану пристрою РПН 18 забезпечує одержання інформації про положення пристрою РПН у фазах А, В і С, про час початку і завершення переключень пристрою РПН у кожній з фаз, про кількість переключень пристрою РПН, що дозволяє здійснювати оперативний контроль за роботою пристрою РПН. Блок контролю характеристик часткових розрядів 19 здійснює прийом від електричних, акустичних та ультразвукових датчиків часткових розрядів, що забезпечує виявлення дефектів високовольтної ізоляції усіх видів та усіх типів ВЕО на ранніх стадіях їх появи. Блок контролю струму скрізного короткого замикання 20 додатково дозволяє реєструвати кількість та характеристики аварійних струмів та прогнозувати терміни обслуговування ВЕО або його ресурс. Блок контролю імпульсних напруг 21 здійснює реєстрацію кількості та характеристик імпульсних напруг для прогнозування залишкового ресурсу ВЕО, та розрахунку статистики якості електроенергії. контроль унеможливлення імпульсних перенапруг ВЕО. Блок контролю вібрації ВЕО 22 дозволяє виявити характерні зони підвищено вібрації ВЕО для діагностування стану підсистем та елементів конструкції ВЕО. Інформація від блоку 2 надходить через блок 1 до блоку розрахунку математичних моделей 3, який забезпечує обробку первинних параметрів від первинних датчиків та пристроїв та здійснює розрахунок усіх необхідних електричних і неелектричних характеристик. Також у блоці 1 здійснюється автоматичний запис осцилограм при перевищенні припустимих миттєвих, середніх і діючих значень кожного з вимірюваних параметрів на основі інформації, що надходить від блоку 2 і з урахуванням інтегральних характеристик, що розраховуються блоком 3. Блок розрахунку математичних моделей 3 на основі інформації, що надходить від блоку 1, здійснює обчислення терміну служби трансформатора (ВЕО) з урахуванням величини температури найбільш нагрітої точки обмотки, якості енергії, середніх значень струму і напруги в трифазній мережі, позитивних і негативних послідовностей струму і напруги, небалансу струмів і напруг у трифазній мережі, коефіцієнта потужності, відношення амплітуди нульової гармоніки струму до суми усіх гармонік струму, косинуса різниці фаз гармонік струму і напруги, споживання електроенергії (активної і реактивної), загального відсотка гармонійних викривлень, коефіцієнта трансформації, припустимого коефіцієнта навантаження, терміну служби трансформатора, терміну служби пристрою РПН, швидкості старіння ізоляції тощо. При виникненні аварійної ситуації в одній або декількох системах трансформатора спрацьовує система захисту, що викликає включення звукової та світлової сигналізації блоку оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО 7. Аварійна сигналізація вимикається тільки після прийняття обслуговуючим персоналом заходів по усуненню аварійної ситуації. Блок 37 управління системою охолодження ВЕО використовує інформацію, яка надходить від блока 12 контролю системи масляного охолодження, блоку вимірювання струму 9, блоку контролю температурного стану 15, блоку контролю стану релейних сигналів 17, блока 3 розрахункових моделей за даними вимірювань. Управління системою масляного охолодження ВЕО дозволяє забезпечити мінімальні коливання температури масла в системі масляного охолодження, збільшити ресурс приводів системи охолодження. Блок автоматичного та/або дистанційного управління виконуючими механізмами пристрою РПН 38 здійснює переключення пристрою РПН по команді оператора або диспетчера з віддаленого диспетчерського пункту через блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, у вигляді таблиць та/або графіків та/або мнемосхем 6. Блок 38 автоматичного та/або дистанційного управління виконуючими механізмами пристрою РПН може блокувати його переключення при одержанні інформації від блоку 9 та блоку 15 про перевантаження ВЕО по струму та про низьку температуру масла у баку контактору РПН. Автоматичне керування можливе за інформацією, яка надходить від блоку вимірювання струму 9, блоку вимірювання напруги 10, блоку контролю стану релейних сигналів 17 та блоку математичних моделей 3. Блок ведення журналів стану ВЕО 4 здійснює безперервну реєстрацію усіх поточних параметрів, вимірюваних блоком 2, розрахованих блоком 3 і контрольованих блоком 5. Також блок ведення журналів стану ВЕО 4 реєструє інформацію про спрацювання блоку 7 оповіщення обслуговуючого персоналу про стан системи захисту. 6 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Блок обробки, збору та архівування даних 1, що обладнаний системою, запрограмованою відповідно до основних припустимих параметрів роботи трансформатора у режимі експлуатації, здійснює обробку і ведення архівів усіх вимірюваних, контрольованих і розрахункових параметрів, а також усіх подій, що відбуваються у процесі експлуатації ВЕО, порівнює дані, що надходять до нього, із припустимими параметрами роботи ВЕО. Також обробка блоком 1 інформації про зміни, що відбуваються в процесі експлуатації ВЕО, які називаються ще історичними трендами, дозволяє на підставі архівних даних у будь-який момент часу відновити інформацію про процеси, що відбулися і відбуваються за час експлуатації трансформатора і про зміни в стані його найважливіших систем, а також прогнозувати його стан на основі наявних тенденцій. Блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, у вигляді таблиць та/або графіків та/або мнемосхем 6 забезпечує оператору можливість зручної роботи з поточними, архівними і отриманими розрахунковим шляхом значеннями робочих параметрів у виді таблиць та/або графіків, що дозволяє аналізувати данні, виконувати діалог с системою та вчасно відстежувати виникнення передаварійної або аварійної ситуації і вжити заходів по запобіганню та/або усуненню такої ситуації. Блок передачі даних та інтеграції системи моніторингу 8 дозволяє здійснювати на відстані контроль усіх значень поточних параметрів, виконувати аналіз архівних даних, аналізувати інформацію про зміни, що відбуваються в процесі експлуатації ВЕО. Інформація про значення заміряних робочих параметрів, про параметри, одержані розрахунковим шляхом, і про події, що відбуваються у процесі експлуатації ВЕО, надходить у блок 18 через блок 1 від блоку 2, блоку 3, блоку 4 та блоку 5, це дозволяє не тільки здійснювати дистанційне управління роботою найважливіших систем трансформатора і постійне спостереження за режимами його роботи, але і автоматичну обробку інформації системами верхнього рівня. Блок передачі даних та інтеграції системи моніторингу 8 додатково може бути обладнано веб-сервером (програмним та апаратним устаткуванням) з можливістю надання поточної і архівної інформації про стан устаткування локальним та/або віддаленим користувачам. Виходячі з цього, система, що заявляється, забезпечує можливість здійснення контролю усіх основних робочих параметрів трансформатора (та/або іншого ВЕО) у реальному масштабі часу і одержання інформації про абсолютні значення основних робочих параметрів у виді таблиць та/або графіків у будь-який момент часу в процесі, експлуатації ВЕО не тільки обслуговуючим персоналом, але віддаленим користувачам. У системі для моніторингу високовольтного електротехнічного обладнання (ВЕО) в якості засобів для вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень струму або напруги в обмотках високої, середньої і низької напруги у фазах А, В, С в блоці 9 та блоці 10 можуть використовувати стандартні засоби, призначені для вимірювання струму або напруги відповідно, зокрема, прилади Power Monitor 3000, Power Monitor 1000 виробництва фірми Allen Bradley, PM075-Satec, Z203-Seneca або інші аналогічні прибори з цифровими вихідними інтерфейсами. Для вимірювання температури навколишнього середовища система містить стандартні, призначені для цього засоби, наприклад, прилади РТ100. У блоці 12 контролю системи масляного охолодження ВЕО для вимірювання температури верхніх шарів трансформаторного масла, для вимірювання температури трансформаторного масла на вході і виході охолоджувачів, для контролю рівня масла і для контролю тиску масла в баку трансформатора і баку пристрою РПН використовуються відомі, призначені для цього засоби, наприклад, прилади контролю температури РТ100, індикатори температури масла ОТІ виробництва АВ QUALITROL, прилад для вимірювання тиску масла АКМ oil level Series 67/69. У блоці контролю сигналів від датчиків тиску оливи та/або елегазу та/або щільності елегазу 14 також використовуються відомі, призначені для цього засоби, наприклад, прилад для вимірювання тиску масла АКМ oil level Series 67/69, у блоці а реєстрації струмів провідності ізоляції уводів 13 використовуються спеціалізовані датчики серії АІВ ООО "Енергоавтоматизація" або аналогічні. У блоці температурного стану обладнання 15 для вимірювання температури в обмотках високої, середньої і низької напруги в фазах А, В, С використовуються також призначені для цього відомі засоби, наприклад, індикатор температури у обмотці WTI Series 35 виробництва АВ QUALITROL або оптичні датчики прямого вимірювання температурі LumaSense або аналогічні. У блоці 16 контролю стану трансформаторного масла для вимірювання температури масла, його вологості і концентрації розчинених в маслі газів у баку трансформатора і баку пристрою РПН використовуються також призначені для цього відомі засоби, длявимірювання вологості оливи та вмісту газу, наприклад, прилади серії Calisto Morgan Schaffer або аналогічні. Складові блоку прийому інформації від первинних датчиків та пристроїв вимірювання та/або засобів контролю 2, блоку розрахунку математичних моделей у 7 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 реальному масштабі часу 3, блок ведення журналів стану ВЕО 4, блок управляння 5, блок 4 ведення журналів стану ВЕО, блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, у вигляді таблиць та/або графіків та/або мнемосхем, блок передачі даних та інтеграції системи моніторингу 8, блок обробки, збору та архівування даних 1 виконані на основі відомої комп'ютерної та мікропроцесорної техніки, аналогово-цифрових та електромагнітних перетворювачів, електромеханічних та напівпровідникових апаратів автоматики, пристроїв захисту і обладнані призначеним для виконання необхідних дій програмним забезпеченням. Блок керування системою охолодження 37 виконує включення та відключення насосів і вентиляторів охолоджувачів в залежності від інформації яка надходить від блока 12 контролю системи масляного охолодження, блоку вимірювання струму 9, блоку контролю температурного стану 15, блоку контролю стану релейних сигналів 17, блока 3 розрахункових моделей за даними вимірювань зокрема температури найбільш нагрітої точки обмотки. Блок 38 контролю пристрою РПН аналізує величини струму і напруги та визначає положення перемикача РПН, а також дозволяє виконувати переключення пристрою РПН з віддаленого терміналу. Блок розрахунку математичних моделей у реальному масштабі часу 3 виконує розрахунки за заданими методиками, використовуючи як вихідні дані виміряні у процесі робота величини. Блок ведення журналів стану ВЕО 4 здійснює реєстрацію усіх спрацювань контрольної апаратури, а також усіх дій обслуговуючого персоналу. Блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, у вигляді таблиць та/або графіків та/або мнемосхем 6 дозволяє виводити на екран монітора як дані поточних вимірювань, так і дані архівів для їх аналізу. Блок передачі даних та інтеграції системи моніторингу в автоматизовану систему диспетчерського управління (АСДУ) та/або автоматизовану систему обліку електроенергії (АСОЕ) та/або автоматизовану систему керування (АСК ТП) та/або автоматизовану систему керування плануванням виробництва (АСК ПВ) та/або автоматизовану систему керування технічного обслуговування та ремонтів та/або інші види автоматизованих систем керування та планування 8 організує передачу даних, необхідних для інтеграції в існуючі на підстанції (станції) системи автоматизованого управління технологічними процесами та автоматизовані системи керування і планування, що діють на підприємстві. Блок 1 також виконує порівняння та аналіз зміни параметрів ВЕО в процесі експлуатації по заданому алгоритму. Таким чином, застосування заявленого винаходу дозволяє отримати підвищення універсальності застосування системи для моніторингу високовольтного електротехнічного обладнання (ВЕО), забезпечити контроль усіх основних робочих параметрів та іншої інформації у реальному режимі часу, інтеграцію системи в існуючі автоматизовані системи управління, обліку та контролю, забезпечую адаптивність системи моніторингу відповідно до типу, конструкції, кількості одиниць ВЕО та конфігурації первинних датчиків та пристроїв, а також підвищує ефективність діагностування енергооб'єкту за рахунок використання єдиного програмно-апаратного комплексу з одним блоком журналів, візуалізації, оповіщення та за рахунок діагностування усіх потенційно аварійно небезпечних одиниць ВЕО з наданням будьякої інформації про роботу ВЕО віддаленим користувачам у реальному режимі часу. Система дозволяє підвищити ефективність контролю та діагностування, за рахунок використання значень діагностичних параметрів, що поступають від датчиків та пристроїв інших типів ВЕО, знизити витрати на первинні датчики, пристрої та кабелі, що дублюються для декількох одиниць та типів ВЕО, що забезпечує автоматизацію діагностування технічного стану ВЕО для створення підстанцій без постійного обслуговуючого персоналу та інтелектуальних електроенергетичних систем. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Система моніторингу високовольтного електротехнічного обладнання (ВЕО), що містить блок обробки, збору та архівування даних, блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж, блок розрахунку математичних моделей, блок ведення журналів стану ВЕО, блок візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, та блок оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО, яка відрізняється тим, що в неї додатково введені блок передачі даних та інтеграції системи моніторингу ВЕО в автоматизовану систему диспетчерського управління та/або автоматизовану систему обліку електроенергії, та/або автоматизовану систему керування технологічним процесом, та/або автоматизовану систему керування плануванням виробництва, та/або автоматизовану систему керування технічного обслуговування та ремонтів, та/або в додаткові автоматизовані системи керування та планування тощо, та блок керування, який містить засоби для керування підсистемами власних потреб системи моніторингу ВЕО та/або виконуючими механізмами 8 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 підсистем та пристроїв ВЕО в автоматичному та/або ручному режимі керування, при цьому блок обробки, збору та архівування даних обладнаний програмними та/або апаратними засобами для обміну інформацією та зв’язаний з блоком керування, з блоком прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж, який виконаний з можливістю його конфігурації в залежності від типу та/або кількості джерел інформації, з блоком розрахунку математичних моделей, виконаним з можливістю його конфігурації в залежності від типу, конструкції та кількості одиниць ВЕО, від конфігурації первинних датчиків та пристроїв та взаємодії з іншими блоками обробки інформації про зміни в стані обладнання, з блоком ведення журналів стану ВЕО, з блоком візуалізації параметрів, що характеризують стан ВЕО, та з блоком оповіщення обслуговуючого персоналу про стан ВЕО, який зв’язаний з блоком керування та містить програмні засоби для оповіщення та/або засоби оповіщення, та/або виконуючі механізми для керування засобами оповіщення. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж містить блок вимірювання величини струму, який включає засоби для вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень струму. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок вимірювання величини напруги, який включає засоби для вимірювання миттєвих, середніх і діючих значень напруги. 4. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок вимірювання температури та/або блок вимірювання вологості навколишнього середовища. 5. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю системи охолодження ВЕО, який включає засоби для контролю сигналів від датчиків температури на вході і виході охолоджувачів, засоби для реєстрації релейних сигналів від виконуючих механізмів і пристроїв системи охолодження, засоби для контролю сигналів від датчиків струму в обмотках або датчиків потужності двигунів насосів та вентиляторів. 6. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок вимірювання струмів витоку ізоляції або струмів комплексної провідності. 7. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю сигналів від датчиків тиску масла та/або елегазу, та/або щільності елегазу. 8. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю температурного стану обладнання, що включає засоби для контролю температури верхніх та нижніх шарів ізоляції та/або засоби для контролю температур обмоток, контактів, виконуючих механізмів, елементів конструкції обладнання, та/або засіб для контролю сигналів від оптичних датчиків прямого вимірювання температури. 9. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю стану трансформаторного масла, що включає засоби для контролю сигналів від пристроїв та датчиків вимірювання концентрації вологи та діагностичних газів у маслі. 10. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю стану релейних сигналів від пристроїв захисту та керування підсистемами та пристроями ВЕО. 11. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю стану пристрою регулювання напруги під навантаженням (РПН), виконаний з можливістю одержання інформації про струм у момент переключення пристрою РПН у кожній з фаз А, В, С та/або температуру в контакторі, та/або поточне положення, та/або про час роботи по кожній спайці, та/або про величину потужності або струму приводу РПН, та/або про стан приводу РПН, та/або його ресурс, та/або стан виконуючих механізмів. 12. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю характеристик часткових розрядів. 13. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю наскрізного струму короткого замикання. 9 UA 106309 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 14. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю імпульсних напруг. 15. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок прийому інформації від первинних датчиків та/або пристроїв, та/або інформаційних мереж додатково містить блок контролю вібрації ВЕО. 16. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок керування містить блок управління системою охолодження ВЕО. 17. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок керування додатково містить блок автоматичного та/або дистанційного керування виконуючими механізмами пристрою РПН. 18. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок керування додатково містить блок керування виконуючими механізмами системи захисту ВЕО та/або виконуючими механізмами ВЕО. 19. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей містить блок розрахунку електричних параметрів та/або параметрів якості електроенергії. 20. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку характеристик перенапруг. 21. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку температури найбільш нагрітої точки обмотки та/або інших частин конструкції ВЕО. 22. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку навантажувальної можливості ВЕО. 23. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку вмісту вологи в ізоляції ВЕО та/або температури утворення пухирців пари. 24. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку старіння ізоляції та/або залишкового ресурсу ВЕО. 25. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку внутрішніх втрат у ВЕО. 26. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку стану обмоток. 27. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку стану та ефективності системи охолодження. 28. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку стану пристрою РПН. 29. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку розрядної активності, такої як характеристики часткових розрядів. 30. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку стану вводів та/або додаткових апаратів, пристроїв та підсистем ВЕО. 31. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку комплексної оцінки стану ВЕО. 32. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок розрахунку математичних моделей додатково містить блок розрахунку аварійних та передаварійних станів ВЕО. 10 UA 106309 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11