Как мониторинг качества электроэнергии PQ помогает обеспечить непрерывность технологического процесса

Предпосылки и тенденции

Работа практически любого оборудования сегодня зависит от бесперебойного и качественного электроснабжения. Даже если один из участков конвейера или производственной установки отключается из-за прерывания, провала напряжения или гармонических искажений, которые длятся всего лишь несколько миллисекунд, это приводит к внезапной остановке всего технологического процесса, созданию предаварийной ситуации, выходу из строя оборудования, а о потере сырья и невыпущенной продукции и говорить не приходится.
Чтобы обеспечить надежность работы энергосистемы необходимо предвидеть возникновение нештатных ситуаций и случайностей. Но в большинстве случаев проблемы становятся очевидны только задним числом. При использовании сложного точного и высокопроизводительного технологического оборудования, энергоэффективных преобразователей энергии, комплексных систем управления и IT-оборудования непрерывный мониторинг качества электроэнергии становится необходимым инструментом надежного и точного выявления проблем в системе электроснабжения.
Системы технического и коммерческого учета электроэнергии собирают основные параметры о количестве потребленной электроэнергии в 15-минутные или часовые интервалы. События PQ являются многогранными и часто происходят в очень короткий промежуток времени, от микросекунды до нескольких секунд.

Традиционно измерение параметров PQ выполняется с использованием портативных анализаторов или щитовых многофункциональных измерителей в составе систем технического учета энергоресурсов предприятия. Но данные решения либо не обеспечивают непрерывность измерений, либо не дают достаточного количества данных.
Большинство автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) имеют функцию мониторинга ряда ключевых параметров. Однако отслеживание и оценка критических для качества электроэнергии PQ данных остается за пределами технологической и функциональности АСУ ТП.

Современные стационарные анализаторы качества электроэнергии класса А со встроенной памятью созданы для постоянного мониторинга PQ на частоте от 20 килогерц. Специализированное программное обеспечение позволяет отслеживать случайные быстрые события и переходные процессы, контролировать текущие параметры в режиме реального времени и накапливать архивные данные для дальнейшего анализа. Такие системы, объединенные с АСУ ТП, помогают соотнести очевидные проблемы электрической сети с возможными причинами. В таком виде непрерывный мониторинг PQ — единственный способ фиксации и анализа проблем, возникающих из-за плохого качества энергии.

Ощутимые преимущества

Непрерывный мониторинг PQ для фиксации наиболее критических угроз надежности энергосистемы позволяет:

— выявлять тенденции и легко экстраполировать угрозы безопасности и надежности в определенных точках электрической сети, при этом благодаря наличию аналитических функций и интеллектуальных триггеров о необходимости принятия активных мер становится известно заблаговременно;

— эффективно планировать проведение профилактических мероприятий и предотвращать возможные сбои;

— сравнивать параметры PQ, характерные для сети, идентифицировать и отправлять оповещения, когда условия начинают ухудшаться, и выявлять проблемы, которые могут возникать из-за плохого PQ, на ранней стадии, до того, как они приведут к реальному ущербу;

— анализировать влияние плохого PQ на уровень энергопотребления для создания внутреннего стандарта реализации программ энергоэффективности;

— точно планировать объем капитальных вложений в улучшение PQ — будь то добавление, обновление критически важного оборудования или решений для защиты от низкого качества PQ, в том числе за счет анализа «до» и «после» и точной оценки эффективности инвестиций в повышение PQ;

— обеспечивать соответствие параметров PQ нормативным требованиям, программам внутреннего контроля качества, а также отраслевым и международным стандартам.

Как технология «измеряй-анализируй-действуй» работает на практике

Технологи и энергетики одного из нефтехимических предприятий столкнулись со случайными остановками линии переработки природного газа. Так как производство каждый раз замирало на шесть-восемь часов, потери измерялись сотнями миллионов рублей. Кроме того, всякое такое событие на опасных объектах, к которым относятся НПЗ, чревато дополнительными рисками.
Оборудование подстанции получало питание от подстанции мощностью два мегавольтампера. При отсутствии достаточных данных о характере PQ-событий и четкой картины механизма влияния на производственную линию очевидным решением казалось обеспечить защиту всей подстанции. Проект предусматривал реконструкцию электрощитовой, что было технически сложно реализуемо, к тому же срок его окупаемости был неоправданно велик, а операционные затраты превышали установленные лимиты.
Однако благодаря установленной на предприятии системе мониторинга PQ и анализаторам электроэнергии удалось:

собрать статистику длительности и глубины провалов напряжения;
определить, что из-за провала напряжения останавливались только частотные приводы насосной установки мощностью 300 киловольтампер и подавали сигнал в систему управления, а вся технологическая линия мощностью два мегавольтампера останавливалась уже по сигналу АСУ ТП.
Опираясь на полученные данные, специалисты предложили заменить ИБП с двойным преобразованием мощностью два мегавольтампера на динамический компенсатор искажения напряжения мощностью 300 киловольтампер. Стоимость данного решения по сравнению с проектом глобальной реконструкции подстанции оказалась ниже в 15 раз, при этом операционные затраты сократились до нуля, а для его реализации даже не пришлось надолго останавливать производство.

 Непрерывный мониторинг качества электроэнергии PQ позволяет контролировать работоспособность энергосистемы в режиме реального времени, и должен рассматриваться как жизненно важная интегрированная часть энергосистемы, поддерживающая ее надежность. При этом стоимость внедрения такой системы на производстве гораздо ниже, чем потери от простоя оборудования или от ошибки при выборе неверного решения для защиты от проблем PQ.

Виталий Пономарев, директор лаборатории качества электроэнергии «ЗЕВСЭЛЕКТРО»

(адресный блок)
109428, г. Москва, ул. Стахановская, д. 22
Телефон (495) 118‑31-59
Е‑mail: vnp@zeuselectro.com
www.zeuselectro.com
www.profenergy.pro