До 2005 года на щитах управления электрических станций и подстанций практически повсеместно господствовали стрелочные электроизмерительные приборы. Неоспоримые преимущества таких приборов — дешевизна и возможность быстро оценить измеряемую величину по положению стрелки — казалось, не оставляли перспективы для замены даже некоторых из них на цифровые. Однако в последние 2 года проявился и стал быстро нарастать интерес предприятий энергетики к цифровым электроизмерительным приборам.
Одной из причин этого стало внедрение ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», который предусматривает, как минимум, жесткое нормирование напряжения и частоты. Стрелочные вольтметры и частотомеры современным требованиям ГОСТ к точности измерения этих параметров не соответствуют.
Когда напряжение приближается к границе допустимого для нормального режима значения, то класс 1.5, присущий стрелочным вольтметрам и киловольтметрам, становится явно недостаточным.
Не лучше обстоит дело и с измерением силы тока. Как правило, коэффициенты трансформации трансформаторов тока выбираются так, что при нормальном режиме стрелочные амперметры работают в начальной половине шкалы. Это необходимо для обеспечения их термической устойчивости к перегрузкам. Точность отсчетов при этом получается неприемлемо низкая.
В результате цифровые приборы медленно, но неуклонно находят разумную область применения как в электросетевых предприятиях, так и в энергогенерирующих.
В электросетях цифровые приборы начали вытеснять стрелочные аналоги на щитах управления обслуживаемых подстанций. Они устанавливаются:
- На входящих линиях, где нужны точные амперметры, киловольтметры, мегаваттметры и мегаварметры.
- На сборных шинах всех уровней: (6, 10, 35, 110 и 220 кВ), поскольку оператору необходимо знать точное значение напряжения, не включая фантазию и не напрягая зрение.
- На отходящих фидерах, где точность измерения 1.5% недостаточна, прежде всего на тех, по которым ведется коммерческий учет отпускаемой энергии.
Во всех перечисленных случаях цифровые приборы, имеющие класс точности 0.5 и обеспечивающие цифровое отображение измеряемой величины, принципиально повышают точность отсчетов, объективность и удобство съема показаний.
Представитель отдела метрологии Южных электросетей Мосэнерго так прокомментировал появившийся опыт применения цифровых приборов: «Операторы, проработавшие месяц с цифровыми приборами, на стрелки уже не хотят смотреть».
Расширяется обоснованная область применения цифровых электроизмерительных приборов и на энергогенерирующих предприятиях. Это вновь те случаи применения, где стрелочные приборы не обеспечивают современных требований к точности измерения параметров, в частности:
- Ток и напряжение в цепях возбуждения генераторов. Например, при переходе с основного возбуждения на резервное, согласно руководства по эксплуатации, напряжение возбуждения должно выставляться с точностью, превышающей возможности стрелочных приборов.
- Напряжение статора генераторов и напряжение сети. Высокая точность измерения нужна для безударного ввода генератора в синхронизм при подключении к энергосистеме. Естественно, в этом случае высокая точность нужна и для измерения значений частоты.
- Измерение напряжения статора с высокой точностью актуально и в тех случаях, когда генератор работает непосредственно на шины (питает непосредственно потребителей).
- Контроль напряжения на шинных секциях всех уровней: (6, 10, 35, 110 и 220 кВ).
- Высокая точность измерений целесообразна также для тока статора и суммарной отдаваемой мощности, например, для контроля перегрузки генератора.
На генерирующих предприятиях ряд параметров систематически регистрируются операторами в ведомостях. Это могут быть:
- напряжение, ток, активная и реактивная мощности на каждой из сторон трансформаторов связи;
- токи в линиях собственного расхода, например, потребление крупных электродвигателей;
- токи на отходящих фидерах от шин 6 кВ (10 кВ).
Применение цифровых приборов в таких цепях повышает объективность измерений регистрируемых параметров и позволяет с приемлемой точностью сводить баланс.
К положительным результатам приводит также применение цифровых приборов для измерения напряжения на шинах собственных нужд. Повышение точности измерений в этих цепях повышает безударность при переключении шин с одного КРУ на другое.
По инициативе службы метрологии МОЭСК были разработаны и в 2006 году начали серийно выпускаться цифровые щитовые приборы ЩП02.04, которые имеют габариты лицевой панели 120×120 мм и, без доработки щитовых конструкций, устанавливаются взамен стрелочных приборов Э365 и ЭА0702.
Для подстанций, на которых нет высоконадежных сетей собственных нужд, освоен вариант таких приборов, допускающий питание от измерительных трансформаторов напряжения (~100 В). Для энергообъектов, оснащенных сетями питания собственных нужд выпускаются цифровые приборы с питанием непосредственно от сети 220 В переменного или постоянного тока. Есть и более экономичное исполнение — с групповым — на 10 приборов — блоком питания 220 В/5В.
Все это позволяет уже сейчас, не дожидаясь радикальных реконструкций энергообъектов и без существенных капиталовложений, проводить постепенную модернизацию существующих щитов управления в направлении повышения точности измерения и надежности эксплуатации.
Кроме того, перевод щитов управления на цифровые приборы открывает еще одну возможность, которая присутствует в приборах, но пока активно не используется — возможность вывода информации в цифровую сеть для целей сбора, отображения на дисплеях (SCADA) и архивирования.
Е. А. БУЧКИНА, гл. метролог МОЭСК, г. Москва.
В. В. ЛЕНСКИЙ, директор предприятия «Комплект-Сервис», г. Москва.
Д. В. СОВУКОВ, зам. начальника электроцеха ТЭЦ-20, г. Москва.
В. Л. АЛЕКСЕЕВ, зам. директора ОАО «Электроприбор», г. Чебоксары.
