«Разработка синхронного регистратора и обработчика глитчей в цепях обмоток силовых трансформаторов». Так называется инновационный проект, над реализацией которого по заказу НП «ИНВЭЛ» трудится творческий коллектив, объединивший специалистов сразу нескольких московских предприятий и организаций. Всего в подготовке проекта задействовано свыше 20 человек – ученых, специалистов-практиков.Как и в любом коллективе, здесь есть свои лидеры. Это Сергей СИДОРУК и Сергей КРАСНЫШОВ. Они и рассказывают нам о том, в чем суть проекта, какие перспективы открывает для российских электроэнергетических компаний его реализация.
Источник: портал "Управление производством"
«Разработка синхронного регистратора и обработчика глитчей в цепях обмоток силовых трансформаторов».
Так называется инновационный проект, над реализацией которого по заказу НП «ИНВЭЛ» трудится творческий коллектив, объединивший специалистов сразу нескольких московских предприятий и организаций. Всего в подготовке проекта задействовано свыше 20 человек – ученых, специалистов-практиков.
Как и в любом коллективе, здесь есть свои лидеры. Это Сергей СИДОРУК и Сергей КРАСНЫШОВ. Они и рассказывают нам о том, в чем суть проекта, какие перспективы открывает для российских электроэнергетических компаний его реализация.
Постановка проблемы
Наша активная позиция в вопросах надежности эксплуатации электрооборудования не случайна. Сегодня эта проблема стоит особенно остро. Дело в том, что за последнее время значительно изменились условия эксплуатации электрооборудования. Очень широко стала применяться самая современная цифровая техника, появились частотно регулируемые электроприводы, изменились источники питания.
Новая техника появилась и на самих линиях электропередачи. Прежде всего, речь может идти, например, о вакуумных выключателях. Ни в коем случае не подвергая сомнению их преимущества, нужно сказать, что при переключении электрическая дуга, которая в любом случае появляется между контактами, дает серию очень коротких высокочастотных импульсов перенапряжений. Они, в свою очередь, часто «прошивают» изоляцию даже новых трансформаторов. Соответственно ухудшаются их характеристики по стойкости к перенапряжениям, прежде всего – импульсным. Поэтому техника довольно быстро выходит из строя. Бывали случаи, когда это происходило практически сразу после включения нового трансформатора.
О чем это говорит? Сегодня даже проектировщики новых подстанций не обладают всей необходимой информацией для того, чтобы подключать новую технику, прокладывать шины и кабели между коммутационной аппаратурой и трансформаторами.
Отсюда появляется целый комплекс проблем, которые сводятся к необходимости повышения надежности, «стойкости» аппаратуры в разных условиях эксплуатации. Обладая определенным запасом собственных идей и понимая, как решить проблемы, мы вплотную занялись подготовкой проекта.
Шаг первый – охота за «фантомами»
Была поставлена задача – провести мониторинг процессов, которые происходят при использовании вакуумных выключателей, когда «пробивается» обмотка трансформаторов.
Наш коллектив создал высокоскоростной регистратор перенапряжений, предназначенный для фиксации очень коротких импульсов. Еще несколько лет назад мы не могли бы этого сделать в принципе, потому что техники такой просто не было. Сейчас появились высокоскоростные модули, найден алгоритм – «математическое понимание» того, как именно выделить этот коммутационный импульс.
Тем не менее сделать это оказалось совсем не так просто. Долгое время импульс оставался для нас неуловимым по причине своей кратковременности. И это притом, что его амплитуда в десять и более раз превышает номинальное напряжение.
До сих пор, насколько нам известно, вычленить этот импульс на фоне синусоиды удавалось только американцам. Они тщательно записывали сигнал, потом долго пытались выделить из него искомый импульс.
Нам удалось сделать такой прибор, который способен выделить его буквально «на лету». Причем не только единичный импульс, но даже их группу. При этом применяется очень сложный алгоритм обработки сигнала.
То есть на сегодняшний день мы имеем возможность выделения подобных высокочастотных импульсов перенапряжений и их записи на диск для последующего анализа. Существующие программные средства позволяют этот импульс должным образом обработать. «Фантом» пойман. Он выделен, записан, просчитан. А новизна нашего метода – в подходе, совмещении измерительных технологий с методами обработки сигнала.
Но самое главное – возможности практического применения разработки. Наш регистратор, если его поставить на оборудование подстанции, будет исправно фиксировать возникающие высокочастотные перенапряжения, измерять их, обрабатывать. Если количество и амплитуда перенапряжений с течением времени постепенно увеличивается, мы можем с уверенностью говорить, что следствием этого будет ускоренная деградация оборудования с последующем выходом его из строя. Для этого необходимо воспользоваться современными статистическими и иными методами обработки данных мониторинга. Можно достаточно точно определить, когда у владельца оборудования могут возникнуть проблемы с его дальнейшей эксплуатацией.
Согласно правилам эксплуатации электроустановок, трансформаторы и другое оборудование подстанций рассчитано на определенное количество перенапряжений определенного типа. Все они в этих правилах перечислены. Когда их количество становится критическим, владелец оборудования должен произвести его ремонт или совсем снять с эксплуатации. Соответственно, если те кратковременные перенапряжения, которые мы научились регистрировать, никто не сможет зафиксировать и измерить, нет возможности точно определить, насколько безопасно оборудование, можно ли его вообще эксплуатировать.
То есть сделанный нами первый шаг дает в перспективе возможность электроэнергетическим компаниям определить приоритеты технического обслуживания трансформаторов. Если учитывать, что ресурсы, выделяемые на ремонт оборудования, в компаниях достаточно скромны, то практическое использование разработки может стать хорошим подспорьем для эксплуатационщиков.
Шаг второй – увидеть всё
Мы уже научились «ловить» высокочастотные импульсы, но точно определить природу их возникновения пока не можем. Дело в том, что их первопричиной совсем не обязательно является работа вакуумных выключателей. Высокочастотные перенапряжения могут быть следствием и грозовых разрядов, и аварийных отключений оборудования у потребителей.
Как можно «рассортировать» эти сигналы, мы в принципе уже представляем. Однако речь здесь идет не только об усовершенствованиях наших измерителей. Для получения объективной картины по конкретной подстанции нужны, например, системы грозопеленгации с длительным мониторингом атмосферных явлений.
Если, предположим, большое количество высокочастотных перенапряжений, зафиксированных нашими приборами, совпадет с периодом грозовой активности в данной местности, то это ясно указывает на то, что первопричиной возникновения проблем с трансформаторным оборудованием являются именно грозовые разряды. Соответственно, у владельцев объекта появляется возможность принять нужные меры: усовершенствовать систему грозозащиты, или переложить кабель или шинопровод так, чтобы минимизировать влияние негативных явлений на электрооборудование.
С другой стороны, необходимо собирать информацию и обо всех значительных неполадках у потребителей электроэнергии, сопоставлять время их возникновения с данными наших измерительных приборов.
Для того чтобы сказать, что нужно сделать внутри подстанции, какова должна быть схема, нужно получать данные с разного оборудования, проводить мониторинг явлений различной физической природы. Помимо мониторинга напряжения и тока, нужно, конечно, следить и за составом растворённых в трансформаторном масле газов. Известно, что хромотографический анализ газов, растворенных в нем, является достаточно объективным показателем состояния масла и изоляции трансформатора в частности. Однако, этот метод носит эпизодический характер, а негативные процессы, как правило, развиваются быстрее. В этот смысле необходим он-лайн мониторинг, который сможет выявить негативную динамику раньше, чем хромотографический метод. К сожалению, на сегодняшний день систем непрерывного он-лайн мониторинга состава растворенных газов не так много.
То есть речь идет о необходимости создания системы непрерывного мониторинга. В принципе она существует и сейчас, но направлена на соблюдение неких средних параметров. Она не фиксирует появление тех самых «фантомов» и не выявляют причин их возникновения, о которых мы говорили. Поэтому нередко получается так: никаких вредных воздействий на оборудование не зафиксировано, но при этом оно выходит из строя.
Мы уже сейчас работаем над созданием системы, которая «видит» все. Получая с ее помощью объективную информацию о состоянии объекта, в перспективе можно будет делать выводы, принимать меры и вырабатывать решения для эффективной защиты объекта от вредных воздействий.
Направления дальнейшего движения
Впрочем, это – уже перспектива. Вполне реальная и, возможно, не такая уж дальняя.
Пока же изготовлен опытный образец, состоящий из сервера сбора и обработки данных, и из трех регистраторов, которые вскоре будут установлен на нескольких подстанциях. Причем, что очень важно, следить за показаниями этих приборов можно будет не только на самих подстанциях, но и в самой компании. В натуральном, рабочем варианте создан защищенный канал передачи данных в Интернете, предусмотрено рабочее место оператора. Осталось решить только некоторые юридические и организационные вопросы.
Учитывая, что на территории России находятся тысячи электроподстанций, возможность на расстоянии следить за показаниями регистраторов крайне важна. В перспективе, опять же, оптимальным и вполне реальным может быть создание региональных центров, куда будет поступать вся информация с подстанций. Но начинать, конечно, необходимо с наиболее значимых и крупных объектов.
Сейчас мы занимаемся экспериментальной работой, чтобы получить достоверные результаты, на основании которых можно будет проводить внедрение наших приборов. Чтобы говорить о недорогом устройстве, серийное производство которого предстоит наладить в России, необходимо четко определиться с техническим заданием, решить, в каких условиях это устройство должно работать. Здесь мы очень надеемся на помощь эксплуатационщиков, на их замечания по работе опытных образцов и предложения.
Сегодня в целом нам понятны дальнейшие перспективы работы. Мы двигаемся вперед быстро. Хотя и не без трудностей…
P.S.
О трудностях, которые стоят на пути практической реализации проекта, Сергей Сидорук и Сергей Краснышов говорили много и подробно.
Если резюмировать, то речь шла о дефиците кадров. Дело не только в том, что объемы работы самих проектантов возрастают и трудно найти нужных специалистов для усиления команды. Главное, что на самих подстанциях осталось немного специалистов, которые в состоянии работать с достаточно сложными приборами, каковыми являются разработанные регистраторы.
Есть организационные трудности. Очень непросто получить разрешение на установку опытных образцов приборов на подстанциях. Впрочем, это – понятно. Регистраторы – именно опытные, они не сертифицированы, а речь идет, по сути, об их установке на стратегических объектах.
Об объемах финансирования работ – тоже упоминали, поясняя при этом, что для любого разработчика не сказать про это – как бы признак дурного тона.
Характерно: обо всех трудностях говорили очень спокойно, явно отдавая себе отчет, что дальше будет еще сложнее. По нашему мнению, они к этому готовы.
И самое главное субъективное впечатление. Люди поставили перед собой цель не просто сделать нужный прибор, чтобы он был «не хуже, чем у других». Этого мало. Он должен быть самым лучшим. И по конструкции, и по комплектующим, и по эффективности, надежности работы. Желание превзойти зарубежных коллег присутствует у наших разработчиков совершенно очевидно. И в этом, и в других проектах, над которым сейчас работает команда, но говорить о которых пока рано.
Думается, одна из причин того, что с инновациями у нас в стране «не густо», заключается именно в отсутствии в последние годы стремления стать в чем-то «впереди планеты всей». Привыкли довольствоваться малым.
Сидорук, Краснышев и члены их команды явно хотят большего. И если всерьез заниматься инновациями, подход должен быть только таким.
