Глаза и уши энергосистемы
Аккумулятор Challenger G12-200H
Датчики — незаменимый инструмент для информирования руководителей коммунальных служб о состоянии электросети и возникновении любых сбоев. МЭК устанавливает стандарты и проводит оценку соответствия, которые позволяют датчикам работать безопасно и эффективно.
По мере того как электрические сети становятся «умными», датчики приобретают всё большее значение для сбора данных и информирования о состоянии и производительности энергосистемы. Однако производительность датчиков также необходимо оценивать и измерять, и в этом важную роль играют стандарты и системы оценки соответствия Международной электротехнической комиссии.
Множество датчиков для решения различных задач
В сети можно использовать самые разные датчики. Стандарт IEC 61724-1, который регулирует работу фотоэлектрических (PV) солнечных систем, определяет, как собирать точные и надёжные данные с различных компонентов системы, включая датчики окружающей среды. Этот стандарт применим только к фотоэлектрическим системам, и список используемых датчиков очень обширен. Он включает пиранометры, датчики освещённости, датчики температуры модулей и окружающей среды, датчики скорости и направления ветра, а также устройства для измерения относительной влажности и многое другое. На самом деле датчики можно использовать для мониторинга и измерения всех параметров окружающей среды в фотоэлектрических солнечных системах. То же самое можно сказать о любом электрическом устройстве, используемом для производства, передачи и распределения электроэнергии, — от электрических кабелей и линий до подстанций и трансформаторов.
Некоторые эксперты проводят различие между датчиками окружающей среды и датчиками электроэнергии. Последние, по мнению этих специалистов, используются для контроля уровня мощности в сети, в том числе уровня напряжения и силы тока, а также качества электроэнергии. Они становятся всё более важными по мере интеграции в электрическую сеть таких непостоянных источников энергии, как энергия ветра и солнечная энергия.
Умные датчики для умных сетей
Одним из ключевых достижений в области интеллектуальных сетей являются подключённые датчики и, в частности, так называемые интеллектуальные датчики. По данным TechTarget, редакционной сети, специализирующейся на информации об Интернете вещей (IoT), «технология интеллектуальных датчиков содержит встроенные средства связи, которые позволяют подключаться к частной облачной вычислительной среде или к Интернету. Это позволяет датчикам взаимодействовать с внешними устройствами».
Далее TechTarget описывает, как интеллектуальные датчики могут стать частью беспроводной сети датчиков и исполнительных механизмов. В таких сетях могут быть тысячи узлов, каждый из которых подключен к одному или нескольким другим датчикам и сенсорным концентраторам, а также к отдельным исполнительным механизмам.
Сенсорные сети позволяют различным элементам энергосистемы взаимодействовать друг с другом и с управляющей компанией, а также с потребителями электроэнергии. В качестве примера можно привести использование датчиков в цифровых подстанциях. Дастин Тессье, участвующий в работе по стандартизации в рамках технического комитета Международной электротехнической комиссии, который готовит стандарты для интеллектуальных энергосистем, IEC TC 57, в частности серию IEC 61850, находится в авангарде стандартизации требований к цифровым подстанциям. Он также является системным интегратором IEC 61850 и консультантом по модернизации сетей в компании Tesco Automation. «Цифровые датчики на подстанциях обычно представляют собой блоки объединения (MU) или блоки технологического интерфейса (PIU), которые оцифровывают аналоговые или дискретные сигналы от измерительных трансформаторов, автоматических выключателей или силовых трансформаторов и передают эти значения на цифровые подстанции, обеспечивая безопасные, гибкие и эффективные цифровые сети связи, соединяющие полевые устройства с устройствами управления и защиты в диспетчерской», — объясняет он.
Другими словами, эти датчики не только собирают информацию, но и оцифровывают её и передают в цифровом формате управляющему предприятию. Сбои в энергосистеме происходят всё чаще, поскольку, помимо нестабильной интеграции энергосистем, интеллектуальным энергосистемам приходится сталкиваться с растущим числом кибератак (подробнее об этом читайте: Кибербезопасность для интеллектуальных энергосистем | IEC e-tech) и увеличением количества экстремальных погодных явлений. (Подробнее об этом читайте: Повышение устойчивости энергосистемы | IEC e-tech).
Согласно отчету IEC societal and trend Интеллектуальное зондирование для электросетей будущего, “Датчики могут быть установлены для обнаружения и измерения расхода электроэнергии, уровня напряжения, качества электроэнергии и состояния оборудования во всей системе генерации, передачи и распределения, вплоть до конечных нагрузок включительно. Датчики могут своевременно и точно обнаруживать, защищать и контролировать сеть. Таким образом, становится возможным оценивать рабочее состояние электросети в режиме реального времени, прогнозировать ее поведение и потенциальные сбои, а также быстро реагировать на события ”.
Стандарты для сетевых датчиков
Оценка производительности этих датчиков имеет первостепенное значение, поскольку информация, которую они собирают, оцифровывают и передают, позволяет осуществлять мониторинг сети в режиме реального времени. Различные группы внутри МЭК опубликовали стандарты, которые позволяют определять и контролировать работу датчиков в сети. Один из стандартов IEC TC 57, IEC 61850-9-2, позволяет MU оцифровывать и передавать первичные токи и / или напряжения для защиты, управления и мониторинга. По словам Дастина Тессье, «последние поправки к стандарту IEC 61869-9 касаются точности синхронизации и выравнивания по времени, что обеспечивает надёжную интеграцию в энергосистему. Это способствует совместимости цифровых подстанций».
ISO/IEC 27019, который устанавливает требования к информационной безопасности в сфере энергоснабжения, охватывает очень широкий спектр технологий, связанных с интеллектуальными сетями, включая датчики и исполнительные механизмы для мониторинга и автоматизации. Совместный технический комитет, созданный МЭК и ИСО для стандартизации Интернета вещей (ISO / IEC JTC 1 / SC 41), также опубликовал стандарт ISO / IEC 30101, который определяет требования к сенсорным сетям для поддержки технологий интеллектуальных сетей для производства электроэнергии, распределения, сетей, хранения энергии, эффективности нагрузки, управления и связи, а также связанных с этим экологических проблем.
Распределённое оптоволоконное акустическое зондирование (DAS) — перспективная технология для удалённого мониторинга критически важной инфраструктуры, например энергосистемы. Она становится всё более популярной, поскольку оптоволоконные датчики невосприимчивы к электромагнитным помехам, что делает их идеальными для использования в высоковольтных электрических средах — например, внутри трансформаторов. IEC TC 86 разработал несколько стандартов серии IEC 61757, определяющих характеристики оптоволоконных датчиков. К ним относится МЭК 61757-3-2, в котором определена терминология, характерные параметры производительности, соответствующие методы испытаний и расчётов, а также конкретное испытательное оборудование для блоков опроса, используемых в распределённых оптоволоконных системах акустического зондирования и измерения вибрации. (Подробнее об этом читайте: Оптоволоконные датчики и критически важная инфраструктура | IEC e-tech).
Оценка соответствия датчиков и сети
Кроме того, система оценки качества IEC IECQ, одна из четырёх систем оценки соответствия (CA) IEC, предлагает одобренную сертификацию компонентов, которая применима к различным электронным компонентам, в том числе к датчикам, соответствующим техническим стандартам или спецификациям клиентов, принятым в рамках системы IECQ. Сертификация компонентов IoT по системе IECQ — это специальная программа сертификации, которая позволяет оценить и сертифицировать функциональность и производительность, распознавание голоса и устойчивость к нагрузкам при подключении компонентов, используемых в устройствах IoT, в том числе датчиков.
Другая система сертификации, IECRE, система сертификации МЭК по стандартам, относящимся к оборудованию для использования в возобновляемых источниках энергии, является международно признанной системой оценки соответствия для всех электростанций, производящих, накапливающих или преобразующих энергию из возобновляемых источников. Система сертификации гарантирует соблюдение основных стандартов качества и безопасности, что позволяет рассчитывать на надёжную работу.
Международная электротехническая комиссия (МЭК) — это глобальная некоммерческая организация, объединяющая 174 страны и координирующая работу 30 000 экспертов по всему миру. Международные стандарты МЭК и оценка соответствия им лежат в основе международной торговли электрическими и электронными товарами. Они облегчают доступ к электроэнергии и обеспечивают безопасность, производительность и совместимость электрических и электронных устройств и систем, в том числе потребительских устройств, таких как мобильные телефоны или холодильники, офисного и медицинского оборудования, информационных технологий, производства электроэнергии и многого другого.