html{display:none} История модернизации компании PNM | Schweitzer Engineering Laboratories
Video Player is loading.
Current Time 0:00
Duration 0:17
Loaded: 0.00%
Stream Type LIVE
Remaining Time 0:17
 
1x

Новая технология защиты линий электропередачи

История модернизации компании PNM

На второй день тестирования он знал. Генри Моради увидел не только решение для своей энергосистемы, но и заглянул в будущее защиты электроэнергетических систем. Оно называется SEL-T400L - реле защиты линии на базе технологии анализа сигнала во временной области. 7 мая 2018 года PNM стала первой в мире энергосетью, которая использовала реле SEL-T400L с технологией анализа сигнала во временной области для отключения линейных выключателей — важный переход на следующий уровень защиты систем передачи электроэнергии.

Моради работает в компании Public Service Company of New Mexico (PNM) менеджером по системному проектированию. Он и его руководство решили реализовать крупный проект модернизации системы защиты своей энергосистемы и столкнулись с трудностями уже на одной из первых линий электропередачи.

Это была линия напряжением 345 кВ с последовательной компенсацией, которая соединяла северную часть штата Нью-Мексико с городом Альбукерке и его пригородами. Для одного из пользователей линии передачи компания PNM устанавливала на этой линии межсоединение. Однако метод разделения линии, который ей пришлось использовать, привел к чрезмерной компенсации, примерно на 150 процентов, на первом участке линии. С электрической точки зрения эта часть линии выглядела намного короче, что приводило к неправильной координации и пробелам в релейной защите.

Схемы дифференциальной токовой защиты линии с традиционными защитными реле могли бы стать решением, но в случае потери связи с реле схемы дистанционной защиты на основе сопротивления и векторных измерений создали бы трудности. Эти схемы не могли обеспечить надлежащую координацию и быстродействующую защиту.

Но PNM узнала о новом нетрадиционном защитное реле, разработанное компанией Schweitzer Engineering Laboratories (SEL).

12 марта 2018 года Моради и его коллеги прибыли в штаб-квартиру SEL в городе Пулмен, штат Вашингтон, для проведения длившихся неделю заводских приемочных испытаний реле SEL-T400L. В этих тестах использовалось цифровое моделирование энергосистемы PNM, что до ввода в эксплуатацию дало возможность инженерам протестировать любой реальный сценарий с любым количеством переменных.

Вместо использования векторных измерений это новое реле работает на базе технологии анализа сигнала во временной области, используя приращения сигнала и принципы бегущей волны. Это первое и единственное в мире реле такого типа. 

Компания Public Service Company of New Mexico (PNM) — крупнейший поставщик электроэнергии в штате Нью-Мексико, обслуживающий более 500 000 жителей Нью-Мексико и бизнес-клиентов. Компания уделяет большое внимание защите окружающей среды и с намерением улучшить качество жизни будущих поколений использует новейшие технологии в масштабах всей системы электропередачи.

Video Player is loading.
Current Time 0:00
Duration 1:09
Loaded: 0%
Stream Type LIVE
Remaining Time 1:09
 
1x

«Сначала речь шла об использовании реле в режиме мониторинга, — говорит Моради. —Затем мы провели тестирование на смоделированной системе».

Моради позвонил своему руководителю Алвину Вандервальту, директору PNM по системам передачи и распределения энергии, и рассказал о результатах испытаний. Реле SEL-T400L было настолько быстрым, что даже не заметило сверхкомпенсации. Сверхкомпенсация не являлась проблемой.  

«Когда мы провели тестирование методом моделирования, мы поняли, что, по меньшей мере, это реле предназначено в особенности для обеспечения безопасности, — сказал Моради. — Мы увидели, что оно закроет бреши традиционной защиты, но без ложных срабатываний. Развертывание этой передовой технологии для защиты нашей системы было логичным выбором».

Вандервальт добавляет: «Принять решение об использовании реле в рабочем режиме было легко». 

«Я уже давно работаю в этой сфере, и в моем опыте это были первые кардинальные изменения функциональности реле с момента появления цифровых реле».
—Тодд Фридли
Вице-президент по операциям в Нью-Мексико, PNM

Нет двух одинаковых схем

Решение PNM использовать SEL-T400L также затрагивает еще более глубокую отраслевую проблему: необходимость модернизации сети.

«Этот проект касается большинства проблем, стоящих сегодня перед отраслью, — говорит Тодд Фридли, вице-президент PNM по операциям в Нью-Мексико. — Его цель – найти способ внести более интеллектуальную и эффективную технологию для улучшения нашей инфраструктуры для поддержки максимально высокой степени надежности энергосистемы и уровня обслуживания наших клиентов».

По существу, обслуживание потребителей лежит в основе деятельности всех коммунальных предприятий. Люди хотят, чтобы электричество поступало к ним в дома, и они не задумывались об этом; им нужны низкие счета за коммунальные услуги и бесперебойная подача электроэнергии.

Обязанность предоставления такого непрерывного, круглосуточного обслуживания лежит на коммунальных предприятиях. Они должны поддерживать работоспособность своей энергосистемы днем и ночью, и часто на фоне устаревшего оборудования, разношерстных схем защиты и постоянно меняющихся отраслевых стандартов.

«Мы должны подходить стратегически к инвестициям в модернизацию нашей сети и думать о том, как новые технологии интегрируются в наши краткосрочные и долгосрочные цели в контексте поддержания высокого уровня обслуживания клиентов, — объясняет Фридли. — Это те факторы, которые наша отрасль должна учитывать, чтобы иметь возможность удовлетворять потребность наших клиентов в электроэнергии в будущем».

Моради, Вандервальт и Фридли видят эту ситуацию больше как источник вдохновения, чем как препятствие, которое необходимо преодолеть. Их объединяет интерес к современным технологиям и склонность к решительным действиям. Посмотрев на энергосистему PNM в ракурсе долгосрочной перспективы, они увидели необходимость в модернизации.

«На протяжении десятилетий прилагалось очень мало усилий для обеспечения стандартизованной схемы защиты системы электропередачи PNM, — говорит Вандервальт. — В нашей системе нет двух одинаковых схем защиты, и это привело к сложной схеме с точки зрения обслуживания и эксплуатации».

Подстанция в Кабезоне — здесь были установлены первые реле SEL-T400L.

Это ловушка, в которую легко попасться. В разные периоды развития инфраструктуры инженеры создают и разрабатывают новые схемы защиты и вводят в эксплуатацию новые реле. По мере смены персонала каждая схема немного видоизменяется или в чем-то корректируется.

Бремя ответственности ложится на техников, обслуживающих эти схемы защиты и реле. При отсутствии стандартизованной структуры им приходится заново вникать и повторно изучать каждую схему, конфигурацию, логику отключения и конфигурацию настроек. Вдобавок ко всему, многие электроэнергетические компании, в том числе PNM, по-прежнему эксплуатируют большой процент электромеханических реле.

«На мой взгляд, эксплуатационный возраст и ограниченная информация о неисправностях, получаемая от электромеханических реле, являются очень вескими основаниями для быстрого перехода к более точным и современным элементам защиты системы, — объясняет Вандервальт. — Если при отключении подачи электроэнергии задействованы электромеханические реле, гораздо сложнее выполнить надлежащий анализ, поиск и устранение неисправностей».

Он говорит, что некоторые перебои в энергоснабжении были более серьезны, чем необходимо, из-за ошибок в применении реле и отсутствия надлежащей функциональности.

«Одно такое отключение электроэнергии может затрагивать десятки тысяч клиентов, — говорит Вандервальт. — Очевидно, что это не тот путь, который можно назвать перспективным. Мы решили, что нам нужна более целостная система защиты, и, соответственно, модернизация».

«Достаточно» функционально — не вариант

«Этот переход даст нашим инженерам и техникам релейной защиты единообразное оборудование и более эффективную схему, чтобы они могли лучше управлятьнашими системами защиты сети», — говорит Моради.

Этот проект включал не только реле защиты, но и проектирование схем защиты, разработку шаблонов, составление документации, расчеты настроек и оборудование.

«Мы сократим количество ложных срабатываний и отключений, а когда отключение все же произойдет, у наших бригад будет улучшенная логика, чтобы быстрее обнаружить и определить причину сбоя, — говорит Моради. — Они уже знают схему, они знают логику, они могут выполнять более качественный анализ неисправностей, а мы сможем сократить количество часов, необходимых на проведение технического обслуживания, и снизим расходы наших клиентов».

Загляните на подстанцию в Кабезоне, где были установлены первые реле SEL-T400L компании PNM.

View Gallery

Обновление инфраструктуры — это серьезное дело, не говоря уже о значительных инвестициях. Некоторым оно может показаться рутинным. Но эти проекты и планы модернизации вдохнули новую жизнь и энергию в компанию PNM, особенно в отдел систем передачи и распределения энергии. Это захватывающе и заразительно энтузиазмом.

«Наша отрасль иногда склонна выжидать и надеяться, что ничего страшного не произойдет, — говорит Фридли. — Что мы должны делать, так это смотреть в будущее и делать стратегические инвестиции, нацеленные на предоставление услуг, которые нужны нашим клиентам. Сейчас мы меняем сложившее в отрасли положение дел, и нас не должно обескураживать то, что это непросто или требует определенных усилий и инвестиций».

Несмотря на то, что энергосистема состоит отнюдь не из одного реле, SEL-T400L лучше всего отражает прогрессивное мышление PNM.

«Мы не хотели выбирать в качестве стандарта то, что "достаточно" функционально, — говорит Моради. — Мы решили, что, если мы собираемся потратить время и усилия на стандартизацию, мы развернем новейшую и наиболее надежную схему защиты и интегрируем ее в качестве стандарта в нашу текущую систему».

Все гениальное просто

Первоначально PNM подходила к внедрению SEL-T400L так же, как и другие компании, купившие реле. Да, она хотела использовать его. Но только в режиме мониторинга, что означало что реле не будет использоваться для устранения неисправностей.

Это безопасный путь. Основной причиной неуверенности многих энергоснабжающих компаний являлась скорость срабатывания реле — они опасались, что оно не будет работать надежно, в частности, будет без необходимости срабатывать из-за повреждений, возникающих вне зоны. В дополнение к этому в отрасли присутствует общая недооценка значения скорости отключения. Многие не думали, что срабатывание реле за несколько миллисекунд дает преимущества.

Если энергосистема все равно должна ждать, пока выключатель разомкнется, имеет ли значение скорость? PNM отвечает лаконично: «да».

Video Player is loading.
Current Time 0:00
Duration 0:58
Loaded: 0%
Stream Type LIVE
Remaining Time 0:58
 
1x

«Технология, применяемая в этих новых реле, просто поражает с точки зрения времени устранения неисправностей, — говорит Фридли. — И дело не только в небольшом выигрыше в скорости; оно во много раз увеличивает быстродействие. Отказы оборудования и ухудшение его характеристик имеют непосредственное отношение ко времени, в течение которого в системе остаются сильные и разрушительные токи короткого замыкания. Уменьшение времени устранения неисправностей и снижение токов короткого замыкания приводят к снижению износа оборудования и увеличению его жизненного цикла и, в конечном итоге, к снижению затрат на техническое обслуживание и инвестиции».

Однако у новых технологий есть и обратная сторона. Это похоже на утомительную игру в догонялки, когда каждый день или каждую неделю выпускается что-то новое, которое в чем-то лучше старого.

Но время от времени появляется что-то настолько полезное, что оно вызывает сдвиг или адаптацию поведения по всей отрасли. Такое завораживающее качество продукта во многом — результат конструкции. Реле SEL-T400L является таким продуктом в области электроэнергетики. 

«Когда я смотрю на SEL-T400L, я вижу подтверждение того, что все гениальное просто, — говорит Фридли. — Трудно объяснить это людям, которые не разбираются в релейной защите, но это красивое и простое в конструкторском и функциональном отношении решение, и именно эта функциональная простота отличает его от традиционных устройств защиты системы».

Одной из функций реле является обнаружение неисправностей по бегущей волне, которая при поиске неисправностей может сэкономить энергокомпаниям многие часы. Реализованная в SEL-T400L технология обнаружения неисправностей по бегущей волне определяет местоположение неисправности с точностью до одного пролета между опорами.

«Эта функция невероятно точна, а здесь, на западе США, она незаменима, — объясняет Фридли. — У нас протяженные линии электропередачи, проходящие по огромным безлюдным территориям. Их патрулирование отнимает много времени и усилий, поэтому точность определения места неисправности для нас крайне важна».

Увидев возможности SEL-T400L по поиску неисправностей в лаборатории моделирования, компания PNM решила объединить это реле с реле дифференциальной защиты линии с расширенными функциями защиты, автоматизации и управления SEL-411L и превратить эту комбинацию в стандарт для всех своих линий электропередачи напряжением 345 кВ. В настоящее время компания анализирует возможности использования такого дуэта в качестве стандарта для других линий своей системы электропередачи.

Благодаря передовым технологиям Time-Domain, SEL-T400L обеспечивает безопасное отключение в течение 1 мс, записывает сведения о событиях с частотой выборки до 1 МГц, и локализует повреждения с точностью до ближайшей опоры.

Наша ответственность перед будущим

Независимо от отрасли, в которой вы работаете, в ответ на предлагаемое изменение вам наверняка приходилось слышать фразу, подобную этой: «Но мы же всегда так делали» .

Люди привыкают к тому, что есть. Кроме того, их может волновать, смогут ли они адаптироваться к изменениям. Изменения означают работу. И в них есть элемент неизвестности.


«Здесь мне приходят в голову времена, когда энергосети впервые рассматривали возможность строительства более крупных линий электропередачи напряжением 345 кВ и 500 кВ, — говорит Фридли. — Я гарантирую, что скептики говорили: "Зачем нам нужны такие высокие напряжения? Это безумие. Выключатели стоят дорого, а уж трансформаторы..." Я практически слышу эти разговоры как вживую.

Но это, без преувеличения, и есть основа той системы, которой мы пользуемся сегодня. Если бы не видение прогрессивно мыслящих людей, которые взяли на себя ответственность за строительство высоковольтных линий и инвестиции в более крупные структуры и более дорогое оборудование, у нас бы не было той системы, которая у нас есть сегодня.

Это образ мышления, о котором мы всегда должны помнить. Мы инвестируем в будущее — это хорошо, это модернизация, и это то, что мы должны делать. В том, чтобы инвестировать сейчас в создание системы, которая будет удовлетворять наши потребности впоследствии, лежит наша ответственность перед будущим».


Такой подход PNM дает возможность взглянуть на деятельность энергоснабжающего предприятия с нового ракурса. Такие организации первыми внедряют в свои энергосистемы современное оборудование, адаптируют новые технологии и воплощают свежие идеи.

По мере того, как они продолжают модернизацию сети передачи и системы защиты, их конечная цель остается все той же: предлагать своим клиентам в Нью-Мексико надежное обслуживание высокого качества.

—Конец—

PNM включает защиту по временной области в проект модернизации


«Нейрохирургическая» операция, проведенная на работающей подстанции

ЧИТАТЬ ИСТОРИЮ
«Нейрохирургическая» операция, проведенная на работающей подстанции

Инновации, упорство и новое начало

ЧИТАТЬ ИСТОРИЮ
Инновации, упорство и новое начало