РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Семенов Александр Сергеевич

старший преподаватель кафедры «Электрификация и автоматизация горного производства»,

Политехнический институт (филиал) ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»,

г. Мирный, Республика Саха (Якутия), Россия

E-mail:

WORKING TO MONITORING SYSTEM QUALITY OF ELECTRIC ENERGY MINING INDUSTRY

Alexander Semenov

sr. lecturer of pulpit “Electrification and automatization mining industry” Polytechnic institute (branch) of North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov, Mirny, Sakha, Russia

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена вопросам разработки системы мониторинга показателей качества электроэнергии горных предприятий путем установки современных цифровых анализаторов с возможностью сбора полученных данных в единой базе горного предприятия и доступа к ней по локальной или беспроводной сети.

ABSTRACT

This article is devoted on the working to monitoring system quality of electric energy mining industry through the installation of modern digital analyzer with the ability to collect the data in a single database of mining industry and access to local or wireless network.

Ключевые слова: качество электроэнергии; горное предприятие; система мониторинга; показатели качества электроэнергии; электромагнитная совместимость; база данных; передача информации.

Keywords: quality of electric energy; mining industry, monitoring system, power quality, electromagnetic compatibility, database, information transmission.

Нормы качества электроэнергии, устанавливаемые межгосударственным стандартом ГОСТ 13109-97 [1, c. 4—10], являются уровнями электромагнитной совместимости для всех видов электроприемников и электрооборудования, установленных на горном предприятии. Понятие качество электроэнергии (КЭ) отличается от понятия качества других видов продукции. Каждый электроприемник предназначен для работы при определенных параметрах электрической энергии: номинальных частоте, напряжении, токе и т. п., поэтому для нормальной его работы должно быть обеспечено требуемое качество. Известно, что КЭ влияет на работу электрооборудования, и в условиях, когда КЭ не соответствует установленным нормам, электрооборудование, подвергаясь воздействию электромагнитных помех, не может нормально функционировать, снижая срок службы и производительность, влияя тем самым на технологический процесс. Качество электроэнергии характеризуется одиннадцатью видами показателей качества электроэнергии (ПКЭ) (электромагнитных помех), восемь из которых нормируются. Проблема обостряется в тех случаях, когда в системе электроснабжения установлено электрооборудование способное в силу принципа действия создавать эти помехи. Таким оборудованием на горных предприятиях являются частотно-регулируемые электроприводы и двигатели постоянного тока. Создаваемые ими помехи оказывают отрицательное воздействие и на другое оборудование, которое нельзя отнести к столь типичному источнику помех как электропривод.

К основным задачам мониторинга ПКЭ относится: обнаружение помех и их оценка; регистрация измеренных числовых характеристик в целях обработки и отображения результатов; оценка измеренных значений показателей качества электроэнергии на соответствие установленным требованиям; определение источника помех; проведение коммерческих расчетов между поставщиком и потребителем электроэнергии. Для организации измерений необходимо определить вид контроля, точку осуществления измерений и виды контролируемых ПКЭ. В зависимости от длительности наблюдения можно выделить два вида организации контроля КЭ: периодический и постоянный. Отличие постоянного контроля от периодического заключается в непрерывности времени измерений и обработки результатов. Общие требования, предъявляемые к системе мониторинга ПКЭ, являются обязательными по причине того, что определяют те условия, при которых эти системы должны нормально функционировать в рамках основной погрешности, при обеспечении должного уровня безопасности от поражения электрическим током. Системы мониторинга ПКЭ должны в реальном масштабе времени обеспечивать непрерывное измерение ПКЭ и вспомогательных параметров электроэнергии, должны быть цифровыми программируемыми приборами, использующими высокоразрядные аналого-цифровые преобразователи и быстродействующие процессоры.

Планируется проводить измерения ПКЭ на объектах подземного рудника по добыче алмазоносной руды [2, с. 64—65]. В качестве средств измерения будут использоваться анализаторы качества электроэнергии G4400 BlackBox, являющиеся инновационными приборами производства компании Elspec (Израиль). Анализаторы предназначены для измерения параметров трехфазной трехпроводной или четырехпроводной, симметричной или несимметричной электрической сети, с одновременным отображением, сохранением, ведением архива текущих значений и их цифровой передачей данных. Анализаторы G4400 обеспечивают измерение следующих характеристик в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97: установившихся значений отклонения частоты переменного тока; установившихся значений отклонения напряжения основной частоты; коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения; коэффициента искажения несинусоидальности напряжения; глубину и длительность провала напряжения; коэффициент и длительность временного перенапряжения. Возможные схемы подключения анализаторов к трехфазной трехпроводной или четырехпроводной электрической сети приведены на рисунке 1.

Рис.1. Схемы подключения анализатора к трехфазной сети.

В состав особо мощных нелинейных электроприемников подземного рудника входят: регулируемый электропривод постоянного тока подъемной машины скипового подъема скипового ствола; регулируемый электропривод постоянного тока подъемной машины клетьевого ствола; частотно-регулируемый электропривод вентилятора главного проветривания. За период измерений будет осуществлен контроль напряжения на четырех секциях шин и измерены дополнительные характеристики качества электроэнергии по току и мощности на восьми присоединениях. В результате проделанных измерений будет выявлено соответствие либо несоответствие требованиям ГОСТ измеренных показателей качества электроэнергии.

Также в ходе проведения измерений, все полученные данные будут сохранены либо в память анализатора, либо при существующем подключении прибора к персональному компьютеру по средствам порта LAN непосредственно в базу данных реализуемую программным обеспечением PQSCADA. Это мощная программа анализа данных, позволяющая просматривать детализированные данные для широкого спектра параметров. Можно увеличить масштаб представления данных, начиная от данных за год и заканчивая миллисекундами, для идентификации деталей, связанных с качеством электроэнергии, включая изменения напряжения, тока, частоты, гармоники, суммарный коэффициент гармоник, пульсации мощности и энергии. Сервер PQSCADA формирует связь с устройствами серии BlackBox, число которых может быть неограниченно (рисунок 2). Каждое, отдельное устройство будет постоянно записывать форму сигналов, которые программа PQSCADA будет автоматически накапливать, сохранять и обрабатывать. После создания базы данных и записи в неё полученных измерений с помощью программы PQSCADA и связанного с ней приложения Elspec Investigator предоставляется широкий спектр возможностей для отображения записанных ранее данные в виде графиков и таблиц (рисунок 3).

На основании данных, измеренных анализаторами G4400, программное обеспечение Elspec Investigator осуществляет оценку соответствия ПКЭ установленным нормам с формированием протокола соответствия качества измеренной электроэнергии. В программе с левой стороны окна виден список из 26 параметров сети, каждый из которых «раскрывается» и назначается отдельно по каждой фазе. В правой стороне окна отображаются временные графики выбранных параметров. Ось времени позволяет сжимать ее до двух лет или растягивать до десятков микросекунд. Одновременно допускается вывод на дисплей нескольких параметров для сравнения и анализа синхронности и одновременности процессов.

Управление анализатором и его настройка возможна как по проводам, так и по беспроводному интерфейсу Wi-Fi . При этом, подключение к компьютеру необходимо только для считывания и анализа данных. Сбор и запись данных прибор может вести автономно. При наличии модема с фиксированным IP адресом возможно удаленное подключение к прибору, находящемуся за тысячи километров через обычную сеть интернет.

В данной статье была рассмотрена перспектива разработки системы мониторинга показателей качества электроэнергии на горных предприятиях. Для создания такой системы было представлено описание анализатора ПКЭ G4400 BlackBox и специализированных программ PQSCADA и Elspec Investigator. При установке такой системы мониторинга на горное предприятие, можно вести непосредственный контроль показателей качества электроэнергии энергослужбам горного предприятия с любого рабочего места, имеющего персональный компьютер.

Список литературы:

1.ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения / Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск: ИПК Изд-во стандартов, 1998.

2.Кузнецов Н.М., Егоров А.Н. Проблемы электромагнитной совместимости на горных предприятиях и пути их решения: материалы международной научно-практической конференции / Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений. – Мирный, 11—15 апреля 2011 г. Якутнипроалмаз. С. 64—65.

3.Управление качеством электроэнергии: учебное пособие для вузов И.И. Карташев, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов и др.; под ред. Ю.В. Шарова. – 2-e изд., перераб. и доп. – М. : Издательский дом МЭИ, 2008. – 354 с.