Цифровые системы диагностики подстанций энергетического комплекса ОАО «РЖД»

Сташко Василий Иванович, diael@mail.ru

Пеняйкин Артём Леонидович, artempenaikin@gmail.com

Аннотация:

Одной из целей представленных в данной статье исследований, является повышения надежности электроснабжения объектов ОАО «РЖД». Данная цель обусловлена тем, что одной из важнейших задач программы инновационного развития ОАО «РЖД» является реализация комплексного проекта «Цифровая железная дорога», который направлен на повышение эффективности деятельности компании за счет применения передовых информационных технологий. В статье рассматриваются примеры реализации проектов по развитию железнодорожного транспорта с использование внедрения цифровых систем на подстанциях энергетического комплекса ОАО «РЖД», таких как, например, частотно-диспетчерский контроль. Особое внимание уделяется проблемам безопасности железнодорожного транспорта, что в немалой степени обеспечивается за счет повышения надежности электроснабжения за счет внедрения цифровых систем диагностики на трансформаторных подстанциях. В статье рассмотрена система мониторинга работоспособности, надежности и безопасности железнодорожных электрических сетей, и система АСКУЭ.

Ключевые слова: частотно-диспетчерский контроль, мониторинг, цифровизация, производительность труда, энергоэффективность.

В России на железные дороги приходится более 45 % общероссийского грузооборота и более 25 % пассажирооборота, и поэтому они остаются важнейшим видом транспорта в стране. Это связано с тем, что в нашей стране с суровыми погодными условиями именно этот вид транспорта в достаточной мере способен на удовлетворение потребностей экономики и населения. В условиях индустрии и высококонкурентного транспортного рынка устойчивое развитие этого значимого сектора транспортной отрасли во многом зависит от стремления к разработке и внедрению инновационных технологий. Ведь ОАО «РЖД»– это огромное предприятие, для контроля которого возможностей человека уже недостаточно, и в дело вступает цифровизация.

Одной из важнейших задач программы инновационного развития ОАО «РЖД-2020» является реализация комплексного проекта «Цифровая железная дорога», направленный на повышение эффективности деятельности компании за счет применения прорывных информационных технологий. Цель цифровизации энергетики состоит в создании условий для цифровой трансформации ТЭК России, внедрения цифровых технологий и платформенных решений. Для достижения системного эффекта от цифровизации необходимо объединить усилия всех сторон государства, компаний, инновационного сообщества, науки.

Энергообеспечение является важнейшей сферой деятельности в ОАО «РЖД». От бесперебойного снабжения электроэнергией зависит эксплуатация подвижного состава и надежная работа устройств автоматики и телемеханики, работу железнодорожных сооружений.

За последние десятилетия железная дорога постепенно ввела новые технологии. Примером может служить «Цифровой мониторинг», суть его работы заключается в отслеживании на компьютере положение напольных устройств СЦБ, а также контроль движения и местоположения подвижного состава. Также с помощью мониторинга производится контроль за правильностью выполнения графика технологического процесса и за качеством проведения различного рода работ, и проведения проверок после них, согласно технологическим картам и инструкциям. Вторым примером развития железнодорожного транспорта в области цифровизации, это «частотно-диспетчерский контроль» (ЧДК). С помощью ЧДК происходит значительная экономия средств. На каждой сигнальной точке перегона установлены генераторы ЧДК, которые в свою очередь контролируют наличие как основного питания (ПХ, ОХ), так и резервного (РПХ, РОХ), а также целостность ламп, исправность аппаратуры, установленной в релейном шкафу на сигнальной точке. Работа ЧДК позволяет выявить отказные и предотказные состояния. Еще одним доказательством успешной реализации проектов, связанных с цифровизацией, является автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ) ОАО «РЖД», включающая в себя более 250 тысяч пунктов учета электроэнергии.

Развитие АСКУЭ позволит ОАО «РЖД»:

– осуществлять автоматические действия во внештатных ситуациях;

– определять точное время конца жизнедеятельности оборудования;

– исключать человеческий фактор ошибок;

– автоматически прогнозировать продажу электроэнергии с помощью искусственного интеллекта и др.

С этой целью в ОАО «РЖД» предусмотрены значительные финансирования на внедрение АСКУЭ. (рисунок 1).

Существует система мониторинга работоспособности надежности и безопасности АСКУЭ, которая в свою очередь осуществляет наблюдение за приборами системы, формирует отчет об их состоянии, оптимизирует их работу, контролирует своевременную замену, объединятся в одно целое с системами телеизмерений и технологическими системами, которые располагаются на подстанции.

Начала реализовываться система центров планирования и контроля потребления электроэнергии ОАО «РЖД» (ЦПК). Данный проект помогает решить множество проблем:

– прогнозировать продажу электроэнергии;

– устанавливать причины отличия планового и фактического потребления;

– контролировать поставки электроэнергии;

– контролировать исправность работы всех видов АСКУЭ.

ЦПК включает в себя следующие основные составляющие:

raid-массивы – технология, позволяющая объединять устройства (жесткие диски) в единое целое, что способствует быстрой обработке информации и надежному ее хранению;

– автоматизированные рабочие места диспетчеров;

– систему контроля доступа и систему безопасности персонала;

– систему бесперебойного электроснабжения.

Для исправной работы ЦПК человек обязан проводить некоторые мероприятия:

– осуществлять контроль работоспособности оборудования систем электроснабжения на местах;

– обновлять программное обеспечение;

– по результатам отчетов системы осуществлять ремонт оборудования;

– вести документацию эксплуатации.

Внедрение цифровизации позволит произвести оптимизацию штата, что является плюсом для компании в целях экономии, но минусом для государства, т. к. повысится безработица. Для предотвращения этого можно работников, которые попали под оптимизацию, отправить на переобучение, и после эти работники будут проводить мероприятия, направленные на обеспечение исправной работы ЦПК.

Если рассматривать перемещение информации средствами цифровизации в системе электроснабжения, можно выделить три уровня:

– тяговые и трансформаторные подстанции, системы тягового электроснабжения, линейные устройства;

– дистанции электроснабжения, линейные устройства;

– дирекции по энергообеспечению.

На первом уровне сервер располагается на подстанции и собирает, обрабатывает данные с оборудования. Данная информация представляет из себя отчет с задачами, стоящими перед ремонтным персоналом, и отчет о техническом состоянии каждого элемента подстанции. Эта информация поступает на второй и третий уровни. Ее передача осуществляется следующим образом: если на первом уровне не приняты своевременные меры по решению проблемы, то информация передается на второй уровень, а при такой же ситуации на втором уровне- передается на третий. Такой подход позволяет избежать избыточности информации и дублирования функций.

Цифровизация в электроснабжении ОАО «РЖД» повышает производительность труда, снижает его стоимость, улучшает контроль и безопасность производства и является основой бесперебойного энергообеспечения транспортного процесса.

Список использованной литературы

1. Приложение № 4 к протоколу заседания совета директоров ОАО «РЖД».-2019. – С. 9.

2. Давыдов, Н. Цифровая подстанция/ Н. Давыдов // Евразия вести. – 2019. – С. 4.

3. Материалы VII всероссийской студенческой научной конференции с международным участием: В 4 ч. / Омской гос. Ун-т путей сообщения. Омск, 2020. Ч. 1. 472 с.

Информация об авторах

Сташко В. И. – к.т.н., доцент, Пеняйкин А. Л. – студент группы 4Э(с)-72, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.

Разработка комплекса мероприятий, направленных на модернизацию системы управления стабилизатора напряжения

Востриков Сергей Витальевич, nice.sergey23@mail.ru

Попов Андрей Николаевич, popov.a.n@mail.altstu.ru

Аннотация: Постоянная необходимость в снижении затрат на устройства, повышение эффективности и надежности, тенденция к постоянному росту энергопотребления в мире, требует от проектировщиков новых методов разработки с использованием более функциональных и гибких составляющих в своих устройствах. Поэтому в данной статье рассматривается разработка комплекса мероприятий по модернизации систем управления стабилизатором напряжения, а также проектирование устройства индикации и управления трехфазным стабилизатором напряжения. Актуальность проводимых исследований обусловлена цифровым переходом и необходимостью применения современных микропроцессорных систем управления для использования в их составе устройств стабилизации напряжения. Использование разработанной системы управления стабилизатором напряжения позволит повысить качество электроэнергии в электрических сетях напряжением до 1000 В, сократить экономические издержки на производстве, уменьшить размер брака выпускаемой продукции, модернизировать устаревшие устройства стабилизации напряжения на предприятии.

Ключевые слова: качество электроэнергии, устройства регулирования напряжения, микропроцессорные технологии, печатная плата, полупроводниковые элементы, микроконтроллер.

Надежность работы, технологического электрооборудования в промышленных сетях, непосредственно связана с качеством электроэнергии.

В случае несоответствия параметров качества электроэнергии (ПКЭ), установленных в [1], возможно возникновение нарушений в работе оборудования, снижение его срока службы и экономических показателей [3]. Основными причинами снижения качества электроэнергии является:

– – изношенность оборудования, систем управления и распределительных сетей;

– отсутствие контроля электроэнергии и защиты от помех, вносимых этими же устройствами;

– включение в сеть устройств с нелинейной вольтамперной характеристикой;

– недостаточный уровень использования устройств регулирования ПКЭ.

Большая часть технологического электрооборудования особо чувствительна к колебаниям и отклонениям напряжения. Так, например, вентильные выпрямительные агрегаты выходят из строя при размахе напряжения в 10–15 %, на металлургических заводах чувствительны к перепадам станы непрерывной прокатки, а у турбогенераторов возникают качания, особо высокие требования выдвигаются к точности поддержания частоты вращения приводов, в качестве которых используют асинхронные двигатели. Поскольку получить требуемое стабильное напряжение в современных разветвленных сетях очень сложно, а иногда и невозможно, в виду разброса в сети, который определяется колебаниями в сети, разностью напряжения при нагрузке и холостом ходе, возникает необходимость в регулировании напряжения.

Анализ устройств регулирования напряжения в сетях промышленных предприятий показал, что к основным техническим средствам регулирования напряжения относят:

– регулирование напряжения на электростанциях;

– регулирование напряжения на понижающих подстанциях;

– специальные регулирующие устройства;

– компенсирующие устройства.

В общем случае к регулированию напряжения на шинах электрической станции относят автоматическое регулирование с помощью быстродействующего автоматического регулятора возбуждения (АРВ) синхронных генераторов. В этом случае должно обеспечиваться автоматическое распределение реактивной мощности между генераторами и поддерживаться напряжение на шинах электростанции или в другой точке электроэнергетической системы (ЭЭС).