Електронні компоненти і системи 
Сегодня перебои с подачей электроэнергии попрежнему обходятся предприятиям в миллионы долларов из-за остановки промышленного энергооборудования. Кроме того, оборудование электросетей в ряде регионов существенно изношено, при этом сильные ураганы в ряде стран становятся все более распространенным явлением, поэтому коммунальные компании направпяют все больше усилий и средств на снижение риска перебоев в подаче электроэнергии.
Это, прежде всего, модернизация распределительных сетей и увеличение количества дополнительных ремонтных бригад. Но, к сожалению, во многих частях света становится все труднее найти квалифицированную рабочую силу и заполнить вакансии в линейных бригадах. Столкнувшись с перспективой длительных перебоев в обслуживании электросетей, коммунальные компании стремятся применять более эффективные технические решения.
В частности, чтобы повысить эффективность работы линейной бригады, необходимо, чтобы они уделяли больше времени техническому обслуживанию и меньше времени тратили на поиск обрывов в сети электропередачи. Ключом к достижению этих результатов является обеспечение автоматического сбора данных в узлах электросети.
Известно, что продолжительные отключения электроэнергии происходят потому, что сложно определить за короткий промежуток времени источники неисправности сети и локализовать их. Решение этой проблемы заключается в использовании более совершенной технологии линейных датчиков, которая позволяет снизить стоимость системы обнаружения обрывов и других неисправностей в сети, и развертывать ее на большем количестве узлов электросети.
Рис. 1. Индикаторы неисправностей в узлах линии электропередачи
Эта технология отличается высокой степенью интеграции, помогает обеспечить большую точность локализации неисправностей сети, снизить потребление и уменьшить время обслуживания сети в целом.
Одним из наиболее распространенных вариантов использования новых линейных датчиков является система мониторинга состояния узлов, известная как индикатор неисправностей. Такая система обнаруживает и отправляет оператору сообщения при возникновении нарушений в работе электросети для того, чтобы линейные бригады могли обслуживать неисправное оборудование с минимальной задержкой. На схеме (рис. 1) показаны индикаторы неисправностей, используемые на линиях распределения электроэнергии. Отметим, что в описаниях одной и той же системы часто используются разные термины для индикаторов неисправности, включая «линейный монитор», «монитор неисправностей» или «индикатор неисправной цепи». В этой статье используется обобщенный термин «индикатор неисправностей» для системы и линейный датчик, которая служит для определения физического состояния линий электропередачи.
В подземных линиях электропередачи индикатор неисправностей размещается на концах вдоль каждого кабеля. Индикаторы при выявлении неисправностей срабатывают и бригада по обслуживанию подземных коммуникаций может легко определить неисправный подземный участок кабеля или оборудования, не прибегая к длительному отключению отдельных участков подземной электросети.
Отметим, что подземные коммуникации могут включать трансформаторы, распределительные устройства, шкафы, распределительные коробки и другое энергооборудование, что усложняет поиск неисправностей стандартными средствами.
На рис. 2 приведена схема установки линейных датчиков в составе индикаторов неисправностей. При использовании наземных работ мониторы в индикаторах неисправностей быстро информируют линейную бригаду о проблемном участке линии. Такие системы могут включать отводы без предохранителей, длинные фидеры с промежуточными устройствами повторного включения, распределительные устройства секционирования, фидеры и другие устройства.
Рис. 2. Линейные датчики в узлах линии электропередачи
Две основные проблемы, связанные с применением стандартных индикаторов неисправностей, заключаются в том, что они имеют высокую стоимость, а это ограничивает их применение, и, кроме того, они требуют периодического обслуживания для поддержания надежного функционирования. Совокупная стоимость индикаторов неисправностей и затрат на их периодическое обслуживание – это две основные причины, по которым коммунальные компании с ограниченными ресурсами не могут развернуть необходимое количество индикаторов неисправностей в своих электросетях.
Компания Analog Devices постаралась решить перечисленные проблемы за счет разработки новых линейных датчиков для индикаторов неисправностей (рис. 3), которые отличаются меньшим потреблением и большим интервалом обслуживания.
Несмотря на то, что основные функции линейного датчика в индикаторе неисправностей достаточно просты, конструкция индикатора неисправностей достаточно сложна, особенно комплексная схема источника питания такого датчика. В индикаторе предусмотрены не только независимые источники питания: линия электропередачи, аккумуляторная или накопительный суперконденсатор, но и в случае необходимости солнечная батарея. Кроме того, разработан специальный алгоритм управления, который обеспечивает необходимое потребление индикатора неисправностей в условиях изменяющейся нагрузки.
Рис. 3. Схема индикатора неисправностей с малым потреблением
Использование нескольких разнотипных источников питания повышает его надежность, обеспечивает ускоренный запуск и более низкое энергопотребление индикатора неисправностей в целом. За счет улучшенного управления питанием индикаторы неисправностей не нуждаются в частом обслуживании, т.к. линейные бригады могут реже менять батареи и реже выполнять проверку работоспособности системы мониторинга неисправностей в целом. В новых индикаторах неисправностей предусмотрены более полный сбор данных и более надежная беспроводная связь для повышения скорости обнаружения неисправностей благодаря использованию высокоскоростных прецизионных преобразователей для сбора информации о состоянии линий электропередачи. Применение беспроводной системы связи типа GSM увеличивает скорость доступа к индикаторам неисправностей, что позволяет линейным бригадам тратить меньше времени на поиск неисправностей и больше времени на их устранение. На рис. 4 приведена схема передачи данных о состоянии подземных линий электропередачи.
Рис. 4. Схема передачи данных о неисправностях подземных линий электросети
Новые линейные датчики, собирая в узле более детализированные данные о состоянии линии электропередачи, позволяют линейным бригадам быстрее и с большей точностью выявлять отключения и реагировать на них. Кроме того, анализ типовых сбоев и отказов в линиях электропередачи, полученных с помощью новых линейных датчиков компании Analog Devices, позволяет более эффективно готовить линейные бригады для ремонта сложного энергетического оборудования, включая сети электропередачи.
ВЫВОДЫ
Потребители электроэнергии продолжают сталкиваться с длительными перебоями в ее подаче из-за того, что трудно быстро локализовать и устранить неисправности, возникающие в электросети.
Один из способов преодоления проблемы состоит в широком внедрении новых автоматических индикаторов неисправностей электросети.
Новые линейные датчики компании Analog Devices для построения индикаторов неисправностей в электросетях при широком внедрении их в энергосистемы позволят повысить скорость и точность обнаружения неисправностей и, как следствие, снизить время аварийных отключений электроэнергии как на промышленных, так и гражданских объектах.
