Predykcyjny system dozoru w energetyce

Co prawda w życiu potrzebne jest szczęście, ale bazowanie tylko na nim może przynieść katastrofalne skutki. Dlatego zaawansowane technologie ciągłego monitoringu szybko wkraczają w nasze techniczne otoczenie. Najlepiej jest to widoczne w motoryzacji, gdzie użyte do monitorowania środki są przeogromne.

Należy zauważyć, że oparte na informacjach z sensorów komputery pokładowe wykonują wiele czynności za kierowcę. Jednym z sensorów jest czujnik pomiaru ciśnienia w oponach samochodów. Czujnik ten oparty na technologii SAW (powierzchniowa fala akustyczna) przetwarza ciśnienie w wielkość elektryczną, a konkretnie piezoelektryczną, i drogą radiową przekazuje wyniki pomiarów z toczącego się koła do anteny umieszczonej w nadkolu. Motoryzacja wyznacza trendy w predykcyjnym utrzymaniu ruchu, którego celem nadrzędnym jest przewidywanie awarii. Zawsze lepiej jest wiedzieć o zagrożeniu godzinę wcześniej niż ułamek sekundy za późno.

Energetyka to bardzo konserwatywna dziedzina techniki, ale i tu pojawiają się iskierki innowacyjnego myślenia. Nowoczesne sterowanie powinno się stosować z umiarem i zawsze należy używać środków adekwatnych do aplikacji. Zupełnie inaczej przedstawia się sprawa dozoru, tu nie ma żadnych ograniczeń. Im więcej informacji o pracy obiektu, tym lepiej dla jego bezpieczeństwa. Ilość czujników zastosowanych do monitorowania obiektu nie ma znaczenia, oczywiście w granicach rozsądku. Dla zapewnienia wysokiej wiarygodności pomiarów stosuje się układy redundantne lub czujniki z funkcją „bicia serca”, czyli samokontrolą.

Na ubiegłorocznych Targach Energetics w Lublinie zostało zaprezentowane innowacyjne rozwiązanie wpisujące się w metodologię predykcyjnego utrzymania ruchu. Jest to otwarty system nadzoru zabudowanych obiektów energetycznych, których lokalizacja jest niejednokrotnie w szczerym polu. Planowy przegląd takich obiektów jest niezwykle istotny dla prawidłowej eksploatacji. Sygnalizacja i rejestracja otwartych drzwi stacji transformatorowej może być potwierdzeniem obecności konserwatorów lub pojawienia się intruza, co z racji bezpieczeństwa jest istotnym czynnikiem skutkującym wygenerowaniem alarmu. To rozwiązanie znalazło się w stacji transformatorowej typu STLmb 15/0,4 kV wyprodukowanej przez Elektromontaż–Lublin. Potencjał tej perełki innowacyjności docenił Prezes Polsko-Białoruskiej Izby Gospodarczej przyznając ufundowany przez siebie puchar dla nowoczesnej stacji transformatorowej.

Innowacyjność tego obiektu w prostej linii odwołuje się do motoryzacji, a zastosowane rozwiązanie bezprzewodowego pomiaru temperatury krytycznych punktów stacji transformatorowej, zarówno po stronie średniego, jak i niskiego napięcia, jest oparte na technologii SAW. Tak, to ta sama technologia co stosowana w kołach samochodowych. Inne zastosowane w tym obiekcie rozwiązania także wyznaczają kierunki rozwoju predykcyjnego dozoru obiektów energetycznych. Zaliczyć do nich można oprócz wspomnianego bezprzewodowego pomiaru temperatury IntelliSAW: pomiar wilgotności i temperatury w stacji i na zewnątrz, wykrywanie wody w stacji, czy system gaszenia pożaru „Pliszka”. W tej ostatniej aplikacji ważnym elementem systemu było zaprojektowanie przez inżynierów z Elektromontażu–Lublin specjalnych żaluzji zamykanych automatycznie przed wypuszczeniem gazu gaszącego pożar.

Oczywiście, aby spełnić warunki predykcyjnego utrzymania ruchu, oprócz sensorów potrzebne są jeszcze co najmniej dwa mózgi. Jeden to moduł telemetryczny MT-151 HMI, a drugi to inżynier do analizy danych. Do podstawowej aplikacji w energetyce nie jest wymagana tak zaawansowana jednostka jak MT-151 HMI, ale jej zalety sprawiają, że jest dedykowana do pomiaru temperatury w krytycznych punktach stacji transformatorowej, jak i w rozdzielniach wszystkich wielkości napięć, zarówno w obwodach AC jak i DC.

Na wyświetlaczu widoczne są wszystkie istotne parametry obiektu, a podczas rutynowej inspekcji w terenie istnieje możliwość weryfikacji tych parametrów z innymi źródłami pomiarowymi, na przykład kamerą termowizyjną, czy przyrządem pomiaru wilgotności. Kolejną zaletą modułu MT-151 HMI jest wbudowana opcja rejestratora, który na kacie pamięci SD zapisuje zdefiniowane parametry. W przypadku, gdy transmisja GPRS jest z jakiś powodów nieosiągalna, dane są zapisywane i możliwe do odczytania.

Duża ilość wejść i wyjść zarówno binarnych, jak i szybkich liczników oraz analogów, otwiera szerokie możliwości przed projektantami obiektów energetycznych. Protokół komunikacyjny MODBUS RTU zapewnia wymianę informacji pomiędzy poszczególnymi komponentami systemu nadzoru i sterowania. Jeżeli uwzględnimy fakt, że moduł telemetryczny MT-151 HMI jest w pełni funkcjonalnym sterownikiem swobodnie programowalnym, to mamy obraz potencjalnych możliwości tej jednostki w nadzorowaniu i sterowaniu obiektów, nie tylko w energetyce.

Prezentowana stacja transformatorowa typu STLmb jest dobrze zabezpieczonym obiektem przed potencjalną awarią. Wzrost temperatury wykryty przez bezprzewodowe czujniki temperatury IntelliSAW przekazywany jest do modułu telemetrycznego, w którym programowalne progi: ostrzegawczy i alarmowy, uruchamiają procedurę wysyłania SMS-ów do zdefiniowanych adresatów. Oczywiście hierarchia wysyłanych powiadomień jest dowolna. Przykładowo, przy poziomie ostrzegawczym powiadomienie otrzymuje dyżurna ekipa, a przy alarmie dodatkowo dozór i kierownictwo obiektu.

Dla właściwej predykcji niezbędna jest analiza przyrostów temperatur na wykresach historycznych. Dotyczy to w głównej mierze obiektów przemysłowych. Jeżeli wzrost temperatury na szynoprzewodach jest zbyt dynamiczny, a dzieje się tak, gdy włączymy wszystkie urządzenia jednocześnie (początek zmiany), to temperatura na przewodach podłączonych do tych szyn może być znacznie wyższa niż wskazują to czujniki. Podwyższona temperatura kabla, nawet krótkotrwała, ale cykliczna, powoduje degradację izolacji i może być przyczyną powstania łuku elektrycznego w szczególności, gdy wzrośnie wilgotność w danym obiekcie.