Utilizarea LabVIEW pentru urmrirea variaiei în timp a ... 2006/PDFs/01 Traian CHIULAN… · –...

4
CONFERINA NAIONAL DE INSTRUMENTAIE VIRTUAL, EDIIA A III-A, BUCURETI, 29 MAI 2006 5 Utilizarea LabVIEW pentru urmrirea variaiei în timp a parametrilor unei uniti de transformare Traian Chiulan, ICEMENERG Bucureti, Membru IEEE Abstract – Articolul prezint o aplicaie informatic ce reprezint un modul din pachetul de aplicaii ce deservesc un astfel de sistem de monitorizare. Aplicaia este realizat cu ajutorul instrumentaiei virtuale i permite înregistrarea parametrilor monitorizai pentru o unitate de transformare. Datele sunt stocate în fiiere i pot fi analizate ulterior cu ajutorul modulului de analiz i vizualizare, sau pot fi salvate într-un fiier compatibil Excel. Astfel, se faciliteaz preluarea datelor de ctre alte aplicaii, cum ar fi sistemele expert, sau includerea lor în diverse rapoarte. Keywords: transformer monitoring, data logging, virtual instrumentation I. INTRODUCERE Vârsta înaintat a echipamentelor primare din staiile de transformare, corelat cu restructurarea sectorului energetic, cu reducerea personalului, cu creterea competiiei pe piaa serviciilor, determin necesitatea introducerii unor soluii i criterii noi pentru evaluarea corect a strii tehnice momentane a echipamentelor din staiile de transformare, pentru o diagnosticare corect, pentru stabilirea necesarului de lucrri de mentenan i a eficienei acestora, pentru evaluarea riscului de defectare. Pentru a mri disponibilitatea i pentru a se ajunge la o gestionare optim a exploatrii echipamentelor primare din staiile de transformare, introducerea sistemelor de monitorizare în timp real este absolut necesar. Aceste sisteme sunt indispensabile în cazul conducerii de la distan a staiilor electrice. Sistemele moderne de monitorizare sunt realizate pe baza arhitecturii sistemelor distribuite de msurare, incluzând interfeele cu procesul fizic, care ofer mrimile primare, blocurile de control i prelucrare numeric a informaiilor, inclusiv componentele de elaborare a deciziilor de acionare asupra unor echipamente i interfaa cu utilizatorul. Datele preluate de la sistemele de monitorizare trebuie transmise în camera de comand a staiei electrice i apoi, mai departe, la dispecerul teritorial i la cel naional, precum i la organismul care asigur mentenana acestora. Pe baza datelor furnizate de ctre sistemele de monitorizare, cu ajutorul modelrii matematice, se poate face o evaluare a strii echipamentelor monitorizate, iar prin înregistrarea acestora într-o baz de date se poate urmri evoluia lor în timp, ambele aspecte fiind foarte utile în cadrul activitilor de mentenan desfurate asupra respectivelor echipamente. II. PREZENTAREA ECHIPAMENTULUI DE MONITORIZARE Echipamentul de monitorizare este realizat de ctre compania Qualitrol Corporation din SUA i face parte din seria 509 – 100. Acest sistem este deja montat în staii aparinând CN Transelectrica SA, cum ar fi: Slatina, Gutina, Dumbrava, Lacul Srat, Reia, Pesti, Stuprei, Piteti Sud, Brazi Vest, precum i în staii de evacuare a energiei electrice aparinând Termoelectrica din termocentralele Turceni, Rovinari i Mintia. Panoul frontal al sistemului de monitorizare este prezentat în figura 1, iar schema de interconectare în sistem este prezentat în figura 2. Acest sistem este un IED (Intelligent Electronic Device) care monitorizeaz în special temperaturile înfurrilor unitilor de transformare, semnalizând prin comutarea unor relee depirea unor praguri impuse de utilizator. Sistemul dispune de 8 intrri analogice, la care se pot conecta diveri senzori precum: termorezistene de tip PT100 pentru msurarea temperaturii uleiului, transformatoare de curent pentru msurarea intensitii curentului de sarcin, transformatoare de tensiune, pentru msurarea tensiunii atât pe partea de înalt tensiune, cât i pe partea de joas tensiune, senzori pentru msurarea nivelului de ulei din conservator, etc. Fig. 1. Panoul frontal al sistemului de monitorizare

Transcript of Utilizarea LabVIEW pentru urmrirea variaiei în timp a ... 2006/PDFs/01 Traian CHIULAN… · –...

Page 1: Utilizarea LabVIEW pentru urmrirea variaiei în timp a ... 2006/PDFs/01 Traian CHIULAN… · – 509-100 – Software Manual, Qualitrol Corporation, September 2002 [4] LabVIEW User

CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL�, EDI�IA A III-A, BUCURE�TI, 29 MAI 2006 5

Utilizarea LabVIEW pentru urm�rirea varia�iei în timp a parametrilor unei unit��i de transformare

Traian Chiulan, ICEMENERG Bucure�ti, Membru IEEE Abstract – Articolul prezint� o aplica�ie informatic� ce reprezint� un modul din pachetul de aplica�ii ce deservesc un astfel de sistem de monitorizare. Aplica�ia este realizat� cu ajutorul instrumenta�iei virtuale �i permite înregistrarea parametrilor monitoriza�i pentru o unitate de transformare. Datele sunt stocate în fi�iere �i pot fi analizate ulterior cu ajutorul modulului de analiz� �i vizualizare, sau pot fi salvate într-un fi�ier compatibil Excel. Astfel, se faciliteaz� preluarea datelor de c�tre alte aplica�ii, cum ar fi sistemele expert, sau includerea lor în diverse rapoarte. Keywords: transformer monitoring, data logging, virtual instrumentation

I. INTRODUCERE Vârsta înaintat� a echipamentelor primare din sta�iile de transformare, corelat� cu restructurarea sectorului energetic, cu reducerea personalului, cu cre�terea competi�iei pe pia�a serviciilor, determin� necesitatea introducerii unor solu�ii �i criterii noi pentru evaluarea corect� a st�rii tehnice momentane a echipamentelor din sta�iile de transformare, pentru o diagnosticare corect�, pentru stabilirea necesarului de lucr�ri de mentenan�� �i a eficien�ei acestora, pentru evaluarea riscului de defectare.

Pentru a m�ri disponibilitatea �i pentru a se ajunge la o gestionare optim� a exploat�rii echipamentelor primare din sta�iile de transformare, introducerea sistemelor de monitorizare în timp real este absolut necesar�. Aceste sisteme sunt indispensabile în cazul conducerii de la distan�� a sta�iilor electrice.

Sistemele moderne de monitorizare sunt realizate pe baza arhitecturii sistemelor distribuite de m�surare, incluzând interfe�ele cu procesul fizic, care ofer� m�rimile primare, blocurile de control �i prelucrare numeric� a informa�iilor, inclusiv componentele de elaborare a deciziilor de ac�ionare asupra unor echipamente �i interfa�a cu utilizatorul.

Datele preluate de la sistemele de monitorizare trebuie transmise în camera de comand� a sta�iei electrice �i apoi, mai departe, la dispecerul teritorial �i la cel na�ional, precum �i la organismul care asigur� mentenan�a acestora. Pe baza datelor furnizate de c�tre sistemele de monitorizare, cu ajutorul model�rii matematice, se poate face o evaluare a st�rii echipamentelor monitorizate, iar prin înregistrarea acestora într-o baz� de date se poate urm�ri evolu�ia lor în timp, ambele aspecte fiind foarte utile în cadrul activit��ilor de mentenan�� desf��urate asupra respectivelor echipamente.

II. PREZENTAREA ECHIPAMENTULUI DE MONITORIZARE

Echipamentul de monitorizare este realizat de c�tre compania Qualitrol Corporation din SUA �i face parte din seria 509 – 100. Acest sistem este deja montat în sta�ii apar�inând CN Transelectrica SA, cum ar fi: Slatina, Gutina�, Dumbrava, Lacul S�rat, Re�i�a, Pesti�, Stup�rei, Pite�ti Sud, Brazi Vest, precum �i în sta�ii de evacuare a energiei electrice apar�inând Termoelectrica din termocentralele Turceni, Rovinari �i Mintia.

Panoul frontal al sistemului de monitorizare este prezentat în figura 1, iar schema de interconectare în sistem este prezentat� în figura 2.

Acest sistem este un IED (Intelligent Electronic Device) care monitorizeaz� în special temperaturile înf��ur�rilor unit��ilor de transformare, semnalizând prin comutarea unor relee dep��irea unor praguri impuse de utilizator.

Sistemul dispune de 8 intr�ri analogice, la care se pot conecta diver�i senzori precum: termorezisten�e de tip PT100 pentru m�surarea temperaturii uleiului, transformatoare de curent pentru m�surarea intensit��ii curentului de sarcin�, transformatoare de tensiune, pentru m�surarea tensiunii atât pe partea de înalt� tensiune, cât �i pe partea de joas� tensiune, senzori pentru m�surarea nivelului de ulei din conservator, etc.

Fig. 1. Panoul frontal al sistemului de monitorizare

Page 2: Utilizarea LabVIEW pentru urmrirea variaiei în timp a ... 2006/PDFs/01 Traian CHIULAN… · – 509-100 – Software Manual, Qualitrol Corporation, September 2002 [4] LabVIEW User

6 CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL�, EDI�IA A III-A, BUCURE�TI, 29 MAI 2006

Se mai pot monta �i blocuri de intrare în curent (4 – 20mA) compatibile cu echipamentele SCADA. Prin aceste intr�ri se pot prelua informa�ii de la alte sisteme de monitorizare cum ar fi cele destinate monitoriz�rii con�inutului de gaze din ulei cum este spre exemplu Hydran, sau al con�inutului de apa, cum ar fi Waisalla.

Pe baza informa�iilor provenite de la senzorii de temperatur� �i de curent, echipamentul calculeaz�, conform modelului termic, temperaturile înf��ur�rilor, precum �i consumul duratei de via��. Parametrii modelului termic se seteaz� de c�tre utilizator, pe baza datelor furnizate de c�tre fabricant. Utilizatorul poate seta diverse praguri pentru temperatura punctului cald. La atingerea pragurilor, comut� unul dintre cele 8 relee cu care este prev�zut sistemul de monitorizare. Astfel, se poate comanda pornirea bateriilor de r�cire, se pot da avertiz�ri, sau se poate chiar comanda decuplarea de la re�ea a unit��ii de transformare. Se poate seta �i un histerezis, astfel încât s� se previn� comutarea repetat� a releelor, datorit� varia�iilor mici ale m�rimilor, în jurul valorii de prag.

Sistemul mai dispune de un releu suplimentar destinat comenzii sistemului de înc�lzire.

Dup� cum se poate observa din figura 2, sistemul dispune de posibilit��i de transmitere la distan�� a parametrilor monitoriza�i. Pentru aceasta sunt disponibile 4 ie�iri în semnal unificat (4 – 20mA) compatibile cu sistemul SCADA (intr�rile RTU), dar �i un port serial de tip RS-485 (în bucl� de curent), care poate transmite datele la distan�e mari (pân� la 1,5 km).

Portul RS-232 de pe panoul frontal este prev�zut doar pentru configurarea sistemului de monitorizare, nu �i pentru transmiterea datelor la distan��. Configurarea sistemului se realizeaz� cu un software furnizat de c�tre produc�tor, numit Remotes.

III. PREZENTAREA SOFTWARE-ULUI

Echipamentul este înso�it de o aplica�ie care „aduce” pe monitorul utilizatorului panoul frontal al sistemului de monitorizare, a�a cum se vede în figura 3. Prin intermediul acestei aplica�ii utilizatorul poate „ap�sa” butoanele de pe panoul frontal al sistemului de monitorizare. În acela�i timp se poate vizualiza ceea ce se afi�eaz� pe afi�ajul sistemului. Principalul dezavantaj al acestei aplica�ii const� în imposibilitatea înregistr�rii evolu�iei în timp a parametrilor monitoriza�i.

Pentru a elimina acest dezavantaj a fost dezvoltat� o aplica�ie ce permite înregistrarea evolu�iei în timp a parametrilor monitoriza�i. Interfa�a cu utilizatorul este prezentat� în figura 4. Aplica�ia a fost dezvoltat�, cu ajutorul instrumenta�iei virtuale, utilizând mediul LabVIEW.

În fereastra principal� a aplica�iei este reprezentat� evolu�ia în timp a celor 8 m�rimi de intrare, pe un interval de 30 minute. M�rimile sunt apoi „defilate” spre stânga, astfel pe ecran se poate vedea în permanen�� evolu�ia acestor m�rimi monitorizate într-un interval de o jum�tate de or�. Datele sunt actualizate la fiecare 15 secunde, aceast� valoare fiind limitat� inferior de viteza de comunica�ie a portului serial. Pentru fiecare parametru dintre cei 8 fiind necesare câte 3 secven�e solicitare / recep�ionare date.

Aplica�ia permite exportarea în format grafic a celor 8 grafice. Exportarea se poate face:

� în memoria clipboard, în vederea includerii directe în diverse rapoarte realizate spre exemplu în Ms Word;

Fig. 2. Schema de conexiuni a sistemului de monitorizare

Fig. 3. Aplica�ia cu care este livrat sistemul Qualitrol

Page 3: Utilizarea LabVIEW pentru urmrirea variaiei în timp a ... 2006/PDFs/01 Traian CHIULAN… · – 509-100 – Software Manual, Qualitrol Corporation, September 2002 [4] LabVIEW User

T. CHIULAN – UTILIZAREA LABVIEW PT. URM�RIREA VARIA�IEI ÎN TIMP A PARAMETRILOR UNEI UNIT��I DE TRANSFORMARE 7

� în fi�iere grafice, fiind disponibile formatele: bitmap (bmp), Encapsulated Postscript (eps) �i Enhanced Metafile (emf).

Un astfel de exemplu, de exportare în format grafic este ilustrat în figura 5.

În exemplul prezentat au fost înregistra�i doar 3 parametrii �i anume:

� temperatura uleiului (input 1);

� curentul de sarcin� (input 2);

� nivelul uleiului din conservator (input 7).

Parametrii portului de comunica�ie, adresa echipamentului de monitorizare (întru-cât portul RS-485 permite conectarea mai multor echipamente la aceea�i cale de comunica�ie, este necesar ca fiecare echipament s� de�in� o adres� proprie, prin intermediul c�reia s� fie identificat), precum �i calea unde se va stoca fi�ierul cu date se seteaz� cu ajutorul

ferestrei Options prezentat� în figura 6.

Fereastra Options permite �i configurarea m�rimilor înregistrate, a�a cum se poate observa în figura 7. Se pot seta:

� denumirea parametrului monitorizat;

� stocarea sa în fi�ier;

� dac� m�rimea de intrare reprezint� intensitatea curentului electric.

Datele sunt înregistrate într-un fi�ier compatibil Microsoft Excel (figura 8), ceea ce permite preluarea datelor de c�tre sistemele expert, sau alte aplica�ii

informatice EMS – SCADA, precum �i realizarea de grafice în vederea introducerii lor în diverse rapoarte. În acest fi�ier se înregistreaz� atât valoarea instantanee a parametrului, cât �i valoarea maxim� �i valoarea minim� a acestuia. Astfel se pot cunoa�te �i limitele între care a variat parametrul respectiv. Aceste limite pot fi anulate prin resetarea sistemului de monitorizare prin intermediul unui buton de pe panoul sau central.

În cazul în care, din diverse motive, cum ar fi de exemplu: întreruperea aliment�rii cu energie electric� a calculatorului pe care ruleaz� aplica�ia, se întrerupe temporar procesul de înregistrare a varia�iei parametrilor, în momentul relu�rii înregistr�rii, datele sunt stocate în acela�i fi�ier, în continuarea celor precedente.

Fig. 4. Fereastra principal� a aplica�iei de înregistrare a parametrilor monitoriza�i

Fig. 6. Fereastra de configurare a optiunilor pentru portul de comunicatie �i pentru fi�ier

Fig. 5. Exportarea datelor în format grafic

Fig. 7. Fereastra de configurare a m�rimilor monitorizate

Page 4: Utilizarea LabVIEW pentru urmrirea variaiei în timp a ... 2006/PDFs/01 Traian CHIULAN… · – 509-100 – Software Manual, Qualitrol Corporation, September 2002 [4] LabVIEW User

8 CONFERIN�A NA�IONAL� DE INSTRUMENTA�IE VIRTUAL�, EDI�IA A III-A, BUCURE�TI, 29 MAI 2006

V. CONCLUZII

Prezentul articol prezint� o aplica�ie informatic� care permite înregistrarea varia�iei în timp a parametrilor monitoriza�i pentru o unitate de transformare.

Pentru dezvoltarea aplica�iei s-a recurs la instrumenta�ia virtual�, datorit� flexibilit��ii pe care o ofer� precum �i datorit� rapidit��ii oferite în dezvoltarea aplica�iilor. Mediul de dezvoltare folosit este LabVIEW.

Aplica�ia permite atât stocarea sub form� grafic� a varia�iei m�rimilor monitorizate, precum �i stocarea datelor într-un fi�ier având formatul compatibil cu Ms Excel, acest lucru facilitând preluarea datelor de c�tre alte aplica�ii cum ar fi sistemele expert, EMS – SCADA, sau cele de generare a rapoartelor.

Aceast� aplica�ie reprezint� un modul dintr-un pachet mai larg de aplica�ii ce deservesc un astfel de sistem de monitorizare.

În viitor se are în vedere dezvoltarea altor module, cum ar fi:

� modul pentru gestionarea înregistr�rilor;

� modul destinat analiz�rii înregistr�rilor;

� modul pentru generarea automat� a rapoartelor.

BIBLIOGRAFIE [1] DNP v3.00, Modbus & ASCII Communications for the Electronic Temperature Monitors – 509 Series – Protocol Manual, Qualitrol Corporation, April 2002 [2] Electronic Transformer Monitor for Liquid-Filled Transformers – 509-100 – Operations Manual, Qualitrol Corporation, September 2002 [3] Electronic Transformer Monitor for Liquid-Filled Transformers – 509-100 – Software Manual, Qualitrol Corporation, September 2002 [4] LabVIEW User Manual, National Instruments, April 2003 [5] LabVIEW Development Guidelines, National Instruments, April 2003 [6] LabVIEW Analysis Concepts, National Instruments, March 2004 [7] LabVIEW Measurements Manual, National Instruments, April 2003 [8] LabVIEW Using External Code in LabVIEW, National Instruments, April 2003

Fig. 8. Vizualizaea datelor înregistrate în Ms Excel