Zdalny system kontroli stanu wkładek bezpiecznikowych jest wspólnym rozwiązaniem firm Apator i Elkomtech. System nadzoruje pracę oraz zdalnie informuje o stanie zainstalowanych zabezpieczeń w rozdzielnicach niskich napięć. Jest narzędziem optymalizacji istniejących sieci elektroenergetycznych i tworzenia inteligentnych systemów dostaw energii.

Rozłącznik izolacyjny bezpiecznikowy listwowy Apatora – ARS pro (rys. 1) posiada możliwość zamontowania modułu sygnalizującego aktualny stan wkładek bezpiecznikowych. Informacja o poprawnej pracy lub przepaleniu wkładki oraz zaniku napięcia sygnalizowana jest na zamontowanych w urządzeniu diodach.

Rys. 1. Rozłącznik izolacyjny bezpiecznikowy listwowy ARS pro firmy Apator

System kontroli stanu wkładek bezpiecznikowych

Moduł kontroli stanu wkładek bezpiecznikowych (rys. 2) posiada również port komunikacyjny podłączony do magistrali RS-485. Informacja ze wszystkich modułów kontroli wkładek bezpiecznikowych zamontowanych w rozdzielni jest zbierana w koncentratorze danych o oznaczeniu Ex-BRG2_SMR (rys. 3), oferowanym przez Elkomtech. Urządzenie zbiera informacje o stanie wkładek bezpiecznikowych i zaniku napięcia z dokładnością do fazy, a także o położeniu rozłącznika bezpiecznikowego (zamknięty/otwarty) w każdym z odpływów.

Rys. 2. Moduł kontroli stanu wkładek bezpiecznikowych

Rys. 3. Koncentrator danych Ex-BRG2_SMR

Ex-BRG2_SMR pełni funkcję bramy GPRS. Jest wyposażony w zintegrowany modem GSM lub UMTS, który pozwala na komunikację z nadrzędnymi systemami sterowania i nadzoru, z wykorzystaniem pakietowej transmisji danych GPRS/EDGE lub HSDPA/HSUPA. W prezentowanym rozwiązaniu do komunikacji z systemem SCADA został użyty protokół DNP3.0. W przypadku, gdy wymagane jest dostosowanie się do działającej struktury łączności z systemem nadrzędnym, możliwe jest rozwiązanie korzystające z innego protokołu komunikacyjnego, na przykład IEC60870-5-104. Jeżeli na danym obszarze istnieje możliwość skorzystania z cyfrowego systemu radiowej łączności rankingowej, oferowane urządzenie może być wyposażone we wbudowany lub zewnętrzny modem Tetra. W przypadku zewnętrznego modemu rozwiązanie jest oferowane z kanałem szeregowym RS232 / RS422 / RS485.
W koncentratorze zainstalowany jest serwis SMS, który umożliwia rozsyłanie do konfigurowanej listy użytkowników informacji o wykrytym uszkodzeniu wkładki bezpiecznikowej lub zaniku fazy. Serwis zapewnia także możliwość odczytu bieżącego stanu przez wysłanie odpowiedniej komendy w wiadomości SMS. Usługa może zostać zdalnie zablokowana i odblokowana dla wszystkich użytkowników lub dla wybranego użytkownika poprzez wysłanie specjalnego komunikatu SMS.

Rys. 4. Schemat łączności systemu kontroli wkładek bezpiecznikowych z systemem SCADA

Rys. 5. Prezentacja systemu kontroli wkładek bezpiecznikowych z systemem SCADA

Transfer informacji

Urządzenie jest seryjnie wyposażone w kanał diagnostyczny RS232 oraz interfejs sieci Ethernet z gniazdem RJ45, umożliwiający jego podłączenie do sieci lokalnej. Ex-BRG2_SMR jest parametryzowany za pomocą przeglądarki internetowej lub programu narzędziowego Bel_Navi zainstalowanego na komputerze PC podłączonym do urządzenia przez kanał diagnostyczny z interfejsem RS232, gniazdo sieciowe Ethernet lub z wykorzystaniem pakietowej transmisji danych GPRS/EDGE lub HSDPA/HSUPA. Zarówno przeglądarka internetowa, jak i oprogramowanie Bel_Navi umożliwia ponadto wizualizację stanu systemu (synoptyka), diagnostykę urządzenia oraz odczyt dzienników zdarzeń.

Rys. 6. Prezentacja stanu wkładek bezpiecznikowych w programie narzędziowym Bel_Navi

Koncentrator Ex-BRG2_SMR można dodatkowo wyposażyć w moduł sygnalizacyjno-optyczny. Dzięki dodatkowym wejściom sygnalizacyjnym oraz wyjściom sterowniczym może on pełnić funkcję prostej telemechaniki w rozdzielni. Przykładowo – moduł pozwala na wprowadzenie do systemu sygnalizacji otwarcia drzwi. Diody sygnalizacyjne ogólnego przeznaczenia informują o poziomie sygnału GSM oraz stanie łączności.
Rozbudowując koncentrator Ex-BRG2_SMR o dodatkową płytkę komunikacyjną (z interfejsem komunikacyjnym RS232 / RS422 / RS485 lub z kanałami światłowodowymi), otrzymuje się w rozdzielni koncentrator urządzeń komunikacyjnych z dowolnym protokołem komunikacyjnym DNP3, MST, Modbus, MAP27, Tetra-PEI, IEC-60870-5-101/104.

Rys. 7. Prezentacja statystyki uszkodzeń wkładek bezpiecznikowych w programie narzędziowym Bel_Navi

Rys. 8. Prezentacja stanu wkładek bezpiecznikowych w przeglądarce internetowej

Pomiar prądu fazowego

Przedstawione rozwiązanie można rozwinąć o pomiar prądu fazowego w polach odpływowych. W tym celu na każdym odpływie należy zastosować przetwornik Ex CNI 5A mierzący trzy prądy fazowe za pośrednictwem przekładników prądowych, umieszczonych w podstawie rozłącznika bezpiecznikowego. Moduły pomiarowe komunikują się po magistrali RS485 w protokole Modbus. Koncentrator przetwarza wartości chwilowe odebranych prądów i może na ich podstawie rejestrować pomiary zamrożone. Pomiary mogą być retransmitowane i przedstawione w systemie SCADA. Mierniki prądu można zastąpić prostymi analizatorami parametrów sieci podłączonymi w analogiczny sposób do koncentratora. Dzięki takiemu rozwiązaniu zyskuje się możliwość zaprezentowania w systemie SCADA pomiarów parametrów sieci elektrycznej wraz ze współczynnikiem zawartości harmonicznych THD oraz pomiaru energii.

Rys. 9. Prezentacja statystyki uszkodzeń wkładek bezpiecznikowych w przeglądarce internetowej

Wizualizacja

Przedstawione na rys. 5 zrzuty z ekranu systemu nadzoru SCADA prezentują w czasie rzeczywistym stan rozdzielni nn w postaci schematów geograficznych na podkładach mapowych oraz schematów ideowych o różnym stopniu szczegółowości.
Dostarczane wraz z Ex-BRG2_SMR oprogramowanie narzędziowe Bel_Navi oprócz parametryzacji pozwala użytkownikowi na edycję dowolnych plansz synoptycznych umożliwiających monitorowanie rozdzielni nn. Zbudowane w edytorze schematy semigraficzne wizualizują stan wkładek w rozłącznikach bezpiecznikowych, stan modemu GSM oraz przedstawiają statystykę uszkodzeń bezpieczników lub zaniku faz. Pokazane na rys. 6-9 zrzuty z programu inżynierskiego Bel_Navi oraz przeglądarki internetowej pochodzą z dostarczanej fabrycznie konfiguracji koncentratora Ex-BRG2_SMR.

Podsumowanie

Przedstawione rozwiązanie jest w pełni zintegrowane z systemem zdalnego nadzoru WindEx lub dowolnym innym systemem SCADA. Dzięki informacji przesłanej z urządzeń Ex zainstalowanych w rozdzielniach nn użytkownik systemu otrzymuje możliwość zdalnej kontroli stanu wkładek bezpiecznikowych, kontrolę rozpływu prądu w poszczególnych odpływach oraz dostęp do wszystkich informacji, jakie można przesłać w kanale komunikacyjnym z urządzeń innych producentów.
Produkt umożliwia tworzenie inteligentnych systemów dostaw energii, określanych powszechnie jako „smart grid”. Rozwiązanie pozwala na dystrybucję usług energetycznych z wykorzystaniem środków IT opracowanych pod kątem spełnienia wymagań stawianych przez zliberalizowany rynek energii.

Krzysztof Kluszczyński
Autor jest kierownikiem działu projektowania sprzętu
w firmie Elkomtech