Беспроводная диагностика в современной энергетике

Беспроводной регистратор срабатыванийООО «ПО СЗВИ» – компания, которая трудится в сфере разработки приборов, предназначенных для контроля в использовании ограничителя перенапряжения (далее – ОПН). Продукция – современная, специализация – диагностирование.


2019 год: для условий серийного производства был проработан беспроводный регистратор срабатываний ОПН «ОПН-Визор-II», беспроводного типа. Он рассчитан на фиксирование количества срабатываний ОПН и контроля за его током в удаленном режиме. Информация с датчиков, которые монтируются в электроцепь заземления, передается к базовому модулю посредством радиоволн. Экранчик модуля отображает данные, поступающие от отдельных ОПН, которые размещены на устройстве.

«ОПН-Визор-II» отлично показал свою эффективность на территории таких энергетических компаний:

  • ПАО «Центрэнерго»;
  • завод «БетонМаш»;
  • ПАО «ДонбассЭнерго»;
  • ООО «Славянский электро-технический завод»;
  • АО «ДТЭК».

В процессе ввода этого прибора в эксплуатацию выполнялась объемная работа в направлении аккумулирования сведений по недостаткам и преимуществам продукта.

В качестве одного из основных преимуществ было единогласно показано функционирование без технической поддержки датчиков беспроводного типа, которые монтируются в разрыв сети заземления, а также комфорт в получении данных с датчиков.

Прибор включает в свою конструкцию датчики, не имеющие аккумуляторов или каких-либо батарей. Запитывание прибора осуществляется посредством электрического тока утечки, постоянно проходящего через сеть заземления. Это кардинально влияет на срок работоспособности, поскольку не требуется плановая замена аккумуляторов.

В качестве пожеланий всех компаний, на территории которых эксплуатировался прибор, было заявлено увеличение рабочей дальности радиопередачи считывающего модуля. Необходимое значение – несколько километров. Также пожелания включали эксплуатационное требование в виде снятия сведений датчиков в среде плотной застройки и вне прямой видимости. Прямая проработка данных пожеланий привела к их воплощению, после чего появилась обновленная версия регистратора срабатывания с беспроводной передачей данных, который фиксирует ток утечки и имеет дальность обмена данными в 30 раз большую изначальной. Новая модель регистратора имеет буквы в наименовании LR (от англ. long range – большая дистанция).

Изменения в конструкции прибора произошли в основном по обновленным модулям приемо-передачи, а точнее – их подбора и установки, как в базовый модуль, так и датчики. В вопросе подбора приемо-передающих датчиков решением стал LoRaWan – специальный протокол (2015 г.). Расшифровывается аббревиатура так: long range wide area network. Разработка выполнена специалистами компании Semtech Corporation и центра исследований IBM Research. Причем в данном вопросе наиболее интересным был не сам протокол обмена данными (который предназначен для параллельной работы многих датчиков одного типа, которые сведены в единую сеть), а сами датчики для приемо-передачи плюс технология обмена данными LoRa.

Этот процесс модуляции, LoRa – аббревиатура от Long Range, является способом модуляции, выдающим существенно увеличенное расстояние связи. Покрытие оказывается много большим, нежели у аналогичных устройств от других производителей.

Метод базируется на модуляции с применением уширенного спектра, усиленной вариацией задействуемой частотной модуляции линейного типа (обозначение – CSS, Chirp Spread Spectrum) с встроенной в систему функцией прямой коррекции ошибок (обозначение – FEC, Forward Error Connection). Известный теперь метод существенно увеличивает чувствительность приемодатчиков ввиду использования полного канала обмена данными. Это характеризует технологию как устойчивой к шумам в каналах и индифферентной к неточностям настраивания частот и их смещениям, которые могут иметь место при задействовании не очень дорогих опорных резонаторов кварцевого типа. LoRa открывает возможность демодуляции получаемых сигналов на уровне в 19,5 децибел ниже шумового уровня с учетом того, что при корректной демодуляции основная часть систем FSK (Frequency Shift Keying, имеющие частотную настройку) требует мощности сигнала в районе 8-10 децибел выше от шумового уровня.

Другими преимуществами приемо-передатчиков технологии LoRa являются невысокая стоимость радиомодулей и низкое энергопотребление на фоне высокой дальности радиообмена.

Доработанная модель «ОПН-Визор-II LR» получила модули радиосвязи, функционирующие посредством изменения сигнала LoRa. При этом разработчики решили не задействовать протокол обмена данными LoRaWan полностью. Было решено скорректировать протокол для более узкого применения – в сборе сведений с ограниченного объема датчиков (не более сотни), которые смонтированы на территории одного объекта. Таким образом, улучшение протокола обмена данными открыло путь к значительному уменьшению прошивки (управляющая программа) самих датчиков. Это привело к таким эффектам как увеличение быстродействия системы измерительных датчиков и снижение потребления энергии.

Проведенная работа закономерно привела к внедрению в производство «ОПН-Визор-II LR», которые способны передавать сведения про срабатывание устройства и появлению тока утечки на собирающий модуль. Последний может находиться при этом на дальности: до 3 км – с препятствиями, до 10 км – по прямой без препятствий. Такая величина между модулей-базой и выдающими информацию приемодатчиками открывает возможности для персонала к получению сведений без покидания дежурной комнаты либо с пульта управления, расположенного в диспетчерской.

Устройство «ОПН-Визор-II» и его улучшенная версия «ОПН-Визор-II LR» были проверены на предмет эксплуатации на территории реально действующих энергообъектах Украины.

ОПН Визор

Лаборатория «Південтест» (аккредитована в Госстандарте Украины) успешно провела испытания на предмет электромагнитной совместимости. Проверки выполнялись без отклонений от стандартов ДСТУ EN 61000-6-4:2019 и ДСТУ EN 61000-6-5:2018. Особое внимание уделялось следующим направлениям: устойчивость от помех электрической станции, а также электромагнитная эмиссия. С учетом должным образом запротоколированных и зафиксированных результатов испытаний (в условиях как лаборатории, так и «полевой» эксплуатации) устройства «ОПН-Визор» были одобрены Госстандартом Украины. Была выдана сертифицирующая документация, подтверждающая соответствие современным документам, которые регламентируют применение приборов такого класса в энергетической сфере Украины. Также сертификаты подтверждают соответствие требования ТУ по изготовлению на серийном уровне.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *