CC BY
2
Марголис Борис Иосифович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected]. Россия, Тверь, Тверской государственный технический университет
APPROBATION OF THE TECHNOLOGICAL MODE OF THE CHARGING-DESULFATE STATION
M.B. Mankov, B.I. Margolis
The article substantiates the need to conduct research confirming the effectiveness of the technological modes of the developed charging-desulfate station. A research program was proposed and a selection of technical means for measuring the controlled parameters of a lead-acid battery was carried out. A block diagram of the test bench is shown. The results of experimental studies of the operation of the device in the mode of desulfation of batteries with asymmetric current are demonstrated. Oscillograms of voltage and current at the moment the threshold device is triggered, graphs of changes in capacity and internal resistance of batteries during testing are presented. The research results are analyzed and the prospect offurther stages of experimental research is proposed.
Key words: lead-acid battery, asymmetrical current, desulfation efficiency, research program, controlled parameters.
Mankov Matvey Borisovich, postgraduate, [email protected]. Russia, Tver, Tver State Technical University,
Margolis Boris Iosifovich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, [email protected]. Russia, Tver, Tver State Technical University
УДК 621.3
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-11-379-380 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ЗАЩИТ НА ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЯХ
О.В. Табаков, Т.В. Харитонова
В работе рассмотрен основные преимущества цифровой релейной защиты, выполнен реальный расчет затрат на реализацию такой защиты в условиях реальной тягой подстанции.
Ключевые слова: цифровая релейная защита, микропроцессоры, тяговая подстанция, затраты.
Релейная защита начала свое существование с развитием мировой энергетики, когда первые аварии приводили к полному выходу из эксплуатации электроустановок в силу отсутствия защиты. В настоящий момент без релейной защиты не обходится ни одна электроустановка, она способна отделить аварийный участок. В начале 2000-х начался период повсеместной цифровизации, которая коснулась и устройств релейной защиты. Скептические настроения ведущих специалистов тормозили внедрение микропроцессоров, однако на сегодняшний день все мировое энергетическое сообщество признало право на существование цифровой релейной защиты.
В условиях кризиса, вызванного пандемией короновируса, замедлилась модернизация устройств электроснабжения. Предписаниями было установлено продление срока службы существующих устройств за счет периодических плановых ремонтов и регулярной диагностики. Однако, это не решает проблему, техническое состояние постепенно ухудшается, что может привести к отказу релейной защиты и повреждению дорогостоящего оборудования подстанций.
Поэтому необходимы более радикальные шаги, в том числе замена устройств РЗА на более современные.
К недостаткам электромеханической и электронной релейной защиты можно отнести:
1) большие габариты оборудования;
2) низкая скорость срабатывания реле;
3) за счёт большого количества проводов от ТТ и ТН до РЗА, уменьшается удобство обслуживания.
С внедрением цифровых систем можно в несколько раз повысить быстродействие защиты. Что в свою очередь влияет на ресурс коммутационных аппаратов. У микропроцессорных защит отсутствуют контакты, от которых в реле зависит его ресурс. Терминалы имеют высокую чувствительность и селективность, что является важным при модернизации подстанций.
В системе энергетики в качестве контролируемого параметра выступает величина тока или величина напряжения в электрической сети. Механическая релейная защита настраивается таким образом, что она просто реагирует на отклонение измеряемого параметра. Такие устройства были внедрены повсеместно на предприятиях и в жилых объектах недвижимости. Данные устройства имеют простое устройство, что дает им высокую надежность. Однако необходимо развиваться в ногу со временем и на смену пришли микропроцессорные устройства. Такие устройства не просто сравнивают ток и напряжение в сети, они способны создавать целый протокол или журнал наблюдений, в котором отражается причина отказа, дата и время отказа. Возможна даже визуализация процесса в виде векторной диаграммы. Но главная функция сохранилась прежней - быстрое отключение электрической цепи.
Применение ЦРЗ имеет множество преимуществ, основные из них заключаются в:
1) увеличение удобства обслуживания;
2) повышение надёжности системы;
3) уменьшение габаритов устройств, за счёт уменьшения количества используемых блоков;
4) регистрации процессов в энергосистеме;
5) оптимизации системы управления сетями;
6) возможности анализа повреждений, возникших внутри энергосети;
7) возможности сокращения обслуживающего персонала.
Структурная схема ЦЗ разного назначения схожи и имеют общие черты (рис. 1). Основным элементом цифрового устройства (ЦУ) является микропроцессор, который передаёт информацию с периферийных элементов. Периферийные устройства связывают микропроцессор с объектом управления, измерительными устройствами, обслуживающим персоналом и т.д.
Обязательными элементами любого ЦУ РЗА являются: входные (и.. .№) и выходные (КЬ1.. .К^) преобразователи сигналов, аналого-цифровой преобразователь(Сб, и?), блок управления и ввода информации^В1, SB2), дисплей(Н), блок питания^) и порт для соединения с другими цифровыми устройствами.
Рис. 1. Структурная схема ЦЗ
Гальваническую развязку обеспечивают входные преобразователи, приводят контролируемые сигналы к единому виду и нормированному уровню. Сигналы проходят через частотную фильтрацию перед аналого-цифровым преобразованием.
Г1
Сервер
V
П. 5\\ТГСН 4824Е Станционная шина . П. 5\итсн Ш4Е
щ щ
I БМРЗ 1
Шнна процесса П. ЗиТГСН 48МЕ И- ВЮТГСН 4800Е
Их&крятепыше транс форматоры
ОРУ-ИОьВ
Рис. 2. Структурная схема взаимодействия оборудования
380
Выходные преобразователи также обеспечивают гальваническую развязку коммутируемых цепей и должны обладать соответствующей коммутационной способностью.
Путь аналого-цифрового преобразования включает в себя мультиплексор (Се) и АЦП (и?). Мультиплексор работает как коммутатор, поочередно опрашивающий входные преобразователи и передает сигнал в АЦП. Это позволяет использовать один АЦП, но уменьшает быстродействие защиты. Для увеличения быстродействия применяют отдельные АЦП.
БП обеспечивает стабильное питание устройства, не зависимо от возможных просадок напряжения в питающей сети.
Дисплей и кнопки управления позволяют персоналу получать и вводить информацию, также изменять режимы работы устройства.
Коммуникационный порт служит для связи с внешними цифровыми устройствами, подключения устройства к АСУ ТП и т.д., данный порт необходим для удаленной работы с цифровым терминалом.
Устройства релейной защиты объединяются в общую шину процесса станционной шиной. Такая централизация позволяет собирать всю информацию и передавать ее выше. Также терминалы способны обмениваться информацией между собой на уровне присоединения. Применение информационных шин значительно уменьшает количество медных проводов, упрощает настройку и эксплуатацию системы, что сказывается на надежности системы в целом. Также при использовании оптоволоконных кабелей в десять раз увеличивается скорость передачи данных по сравнению с медью. Помимо высокой скорости передачи сигнала, уход от медных проводов позволяет сократить случаи вандализма и удешевить эксплуатационные расходы.
Данные от терминалов РЗА по станционной шине передаются на верхний уровень, где персонал в соответствии со своим уровнем доступа может получить оперативные данные с любого терминала.
Для создания цифровой релейной защиты и автоматики в РУ-10/35кВ на трансформаторных подстанциях необходимо:
- Устройство ЕММи (10шт);
- Интеллектуальные терминалы:
Защита, автоматика и управление вводных выключателей ВВ - 10/6кВ - терминал БМРЗ-ТПВВ-01 (2шт). Защита отходящих линий районных потребителей - терминал БМРЗ-ТПКЛ-01 (6 шт). Защита отходящих линий продольного электроснабжения (ПЭ) - терминал БМРЗ-АБПЭ-01 (6 шт).
_Внедряемое оборудование (согласно схеме типовой трансформаторной подстанции)_
Оборудование
Количество, шт
Устройство сопряжения с шиной ENMU
10
Цифровые терминалы защиты: БМРЗ-ТПВВ-01 БМРЗ-ТПКЛ-01 БМРЗ-АБПЭ-01
Устройство синхронизации времени ЭНКС-2
Шина процесса — коммутаторы FL SWITCH 4800Е
Станционная шина — коммутаторы FL SWITCH 4824Е
1
1
1
Капитальные вложения и затраты на пуско-наладочные работы составят порядка 3.8 млн.руб. (с учётом
НДС 20%).
Работы производят бригада из двух человек электромеханик и электромонтер.
Применение действующей системы релейной защиты приводит к ложным срабатываниям от 6 до 26 раз в год на одну отходящую линию. На определение причин срабатывания и восстановление системы в работу требуется до двух часов, что приводит к недополученной прибили за переработанную электроэнергию.
Экономический эффект достигается разницей в потребности средств на обслуживание этой защиты, а также высокой надежности срабатывания по сравнению со старой. На обслуживание микропроцессорной защиты требуется меньше рабочей силы (меньший штат сотрудников).
Основным преимуществом микропроцессорных защит является более высокая надежность срабатывания, а также меньше вероятности ложных срабатываний, существенно меньше текущие затраты, нет перерывов в электроснабжении оборудования. Ориентировочная экономия применения цифровой защиты составит 2566,364 тыс. рублей (с учетом НДС 20%) в год. При этом срок окупаемости составит 1,5 года.
Таким образом, если заменить релейную защиту на всей трансформаторной подстанции, возможности системы электроснабжения данного участка увеличатся. Станет доступно управление защитой и передачи от неё информации на географически удалённые уровни управления. При принятии стандарта МЭК61850 будет доступна функциональная совместимость оборудования разных производителей. С учётом выше сказанного мы получим полностью цифровую систему от уровня процесса подстанции до центра управления сетью.
Список литературы
1. Бошкарева Т.В. Адекватность результатов моделирования процессов в упругих элементах / Т. В. Бош-карева, Е. В. Добрынин, О. В. Табаков // Вестник транспорта Поволжья. 2019. № 4(76). С. 7-13.
2. Учет распределения тока в тяговой сети при проектировании и усилении контактной подвески / Е. В. Добрынин, О. В. Табаков, И. П. Гордеев, Е. М. Плохов // Вестник транспорта Поволжья. 2020. № 2(80). С. 16-21.
3. Система визуального контроля коммутационных аппаратов / Е. В. Добрынин, Т. В. Бошкарева, С. А. Митрофанов [и др.] // Электротехника. 2017. № 3. С. 50-54.
4. Добрынин Е. В. Система контроля напряжения в контактной сети / Е. В. Добрынин, Т. В. Бошкарева, О. В. Табаков // Электротехника. 2020. № 3. С. 46-49.
5. Измерительные трансформаторы СЭЩ [Электронный ресурс] URL: https://www.electroshield.ru/catalog/transformatory-izmeritelnie (дата обращения: 10.05.2023).
6. Устройство сопряжения с шиной процесса ENMU. Руководство по эксплуатации [Электронный ресурс] ГКД: https://enip2.ru/documentation/re enmu.422100.001.pdf (дата обращения: 10.05.2023).
Табаков Олег Валентинович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Харитонова Татьяна Владимировна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
THE RELEVANCE OF THE APPLICATION OF DIGITAL PROTECTIONS AT TRANSFORMER SUBSTATIONS
O.V. Tabakov, T. V. Kharitonova
The paper considers the main advantages of digital relay protection, and makes a real calculation of the costs of implementing such protection in a real traction substation.
Key words: digital relay protection, microprocessors, traction substation, costs.
Tabakov Oleg Valentinovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Samara, Samara State University of Railway Engineering,
Kharitonova Tatyana Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Samara, Samara State University of Railway Engineering
УДК 621.3
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-11-382-383
ВИЗУАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПОДСТАНЦИЯХ
О.В. Табаков, Т.В. Харитонова
Внедрение в систему бесконтактной диагностики видеокамер и тепловизионных камер позволит получать достоверную информацию в режиме реального времени. Использование беспроводных систем значительно упрощает процесс. В статье приводятся результаты опытов по установке видеокамер совместно с датчиками и тепловизионными камерами в целях диагностики состояния разъединителей.
Ключевые слова: диагностика, видеокамера, датчики, тепловизор, визуальный контроль.
Электрические подстанции являются важным звеном в энергетической системе, обеспечивая перенос электроэнергии от генерирующих объектов к потребителям. Для эффективной работы подстанции, необходимо правильно установить и контролировать положение коммутационных аппаратов, таких как выключатели, разъединители и контакторы.
Коммутационные аппараты являются основными элементами подстанции, предназначенными для управления электрическими цепями. Они переключают и разъединяют электрические цепи при необходимости, такой как ремонт оборудования или настройка схемы подключения. Неправильное положение коммутационных аппаратов может привести к авариям на подстанции, повреждению оборудования и даже прерыванию электроснабжения.
Один из способов контроля положения коммутационных аппаратов - это визуальный контроль. Этот метод заключается в проверке положения коммутационных аппаратов визуально с помощью специальных инструментов, таких как зеркала и телескопы. Визуальный контроль является неотъемлемой частью регулярного технического обслуживания подстанции.
Визуальный контроль позволяет операторам подстанции проверить положение коммутационных аппаратов на всех уровнях, включая верхние и нижние ярусы. Он также позволяет операторам обнаружить любые неисправности в работе коммутационных аппаратов, такие как коррозия, износ или повреждения. Визуальный контроль позволяет операторам принимать необходимые меры по устранению этих проблем до того, как они приведут к серьезным авариям.
Одним из важных аспектов визуального контроля является обучение операторов правильному проведению этой процедуры. Операторы должны быть обучены использованию специальных инструментов и методик, которые обеспечивают правильную оценку положения коммутационных аппаратов. Это позволяет операторам быстро и эффективно обнаруживать любые неисправности и сразу же предпринимать необходимые меры.
Визуальный контроль также имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами контроля положения коммутационных аппаратов. Например, он не требует выключения электрооборудования для проведения проверки, что позволяет сократить время простоя и увеличить эффективность работы подстанции. Он также может быть проведен быстро и легко, что делает его доступным для регулярного использования.
Однако, как и любой другой метод контроля, визуальный контроль имеет свои ограничения. Он может быть затруднен в случаях, когда коммутационные аппараты находятся в труднодоступных местах или плохо освещенных зонах. Кроме того, визуальный контроль не всегда может обнаружить скрытые дефекты, такие как трещины и повреждения внутренних деталей коммутационных аппаратов.
382
