CC BY
22
УДК / UDK 621.316.542-51.008.6
АЛГОРИТМ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ головного ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
THE REMOTE CONTROL ALGORITHM OF THE FIRST SWITCH OF THE
POWER LIN Фомин И.H., инженер Fomin I.N., engineer Беликов Р.П., кандидат технических наук Belikov R.P., Candidate of Technical Sciences Орловский государственный аграрный университет, Орёл, Россия Orel State Agrarian University, Orel, Russia
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
дистанционный контроль, короткое замыкание, автоматическое повторное включение, выдержка времени, головной выключатель.
KEY WORDS
remote control, short circuit, automatic repeated inclusion, endurance of time, the head switch.
При автоматизации электрических сетей важно знать о положении выключателя ЛЭП (включен или отключен) и совершались ли им действия по восстановлению электроснабжения при возникновении устойчивого или неустойчивого короткого замыкания (КЗ) [1] и такую информацию необходимо получать на подстанции дистанционно [2]. Поэтому, чем быстрее обслуживающий персонал получит информацию о действиях выключателя, тем быстрее можно выявить причину отключения линии и устранить ее. При этом перерыв в электроснабжении потребителей можно свести к минимуму, а, следовательно, минимизировать ущерб от недоотпуска электроэнергии и повысить безопасность технологических процессов в АПК [3,8].
Исследования, проведенные в течение последних лет в ФГБОУ ВО «Орловский ГАУ» позволили выявить признаки, позволяющие осуществлять дистанционный контроль результатов работы выключателей распределительных сетей. Анализ статистических данных изменения бросков тока в характерных интервалах времени дал полную наглядность происходящих процессов и явился исходным необходимым материалом для разработки способов дистанционного контроля [7].
С этой целью были разработаны способы дистанционного контроля головного выключателя в линии электропередачи, оборудованного устройством автоматического повторного включения (АПВ) [4,5,6]. Согласно способа [5] с момента появления броска тока КЗ в начале линии электропередачи отсчитывают время, равное времени срабатывания защиты головного выключателя линии, и контролируют момент отключения броска тока КЗ. Если момент окончания отсчета времени совпадает с моментом отключения первого броска тока КЗ, то устанавливают факт отключения головного выключателя. А далее с момента отключения первого броска тока КЗ начинают отсчет времени выдержки АПВ головного выключателя. При этом контролируют появление второго броска тока и если в момент окончания отсчета времени выдержки АПВ появляется второй бросок тока значением больше нормального рабочего, но
меньше тока КЗ, то устанавливают факт успешного АПВ головного выключателя, или если появляется второй бросок тока КЗ в момент окончания отсчета времени выдержки АПВ, то устанавливают факт неуспешного АПВ головного выключателя линии [6]. На основании способов разработана структурная схема, представленная на рисунке 1.
13
запрет
дткз
задержка
повторитель -
9 и
10 память
Е.
задержка
11
I
12
14
Ц
15
отключение выключателя
повторитель
Ш
W2 W3
Б1
W1
Б2
16
т
одновибратор
неуспешное АПВ выключателя
РУ
успешное АПВ выключателя
17
Рисунок 1 - Упрощенная часть схемы подстанции распределительной сети и структурная схема контроля головного выключателя в линии
электропередачи
Т - силовой трансформатор; W1, W2, W3, W4 - линии электропередачи; О - головной выключатель линии электропередачи W1; Э1 и Э2 - нагрузки; К -точка КЗ, 1 - трансформатор тока (ТТ); 2- датчик тока короткого замыкания (ДТКЗ); 3 - элемент ЗАПРЕТ; 4,5 и 10 - элемент ПАМЯТЬ; 6 ,11- элемент ЗАДЕРЖКА; 7, 12 - элемент ПОВТОРИТЕЛЬ; 8 - элемент НЕ; 9,14 и 15 -элемент И; 13 элемент ИЛИ; 16 - ОДНОВИБРАТОР; 17 - регистрирующее устройство (РУ)
4
5
6
8
7
Структурная схема контроля изменений состояния головного выключателя Q, оборудованного устройством АПВ однократного действия, работает следующим образом. В нормальном режиме головной выключатель Q включен. На выходе трансформатора тока (ТТ) 1 есть некоторое значение выходного сигнала, обусловленное рабочим током, но недостаточная для срабатывания датчика тока КЗ (ДТКЗ) 2 и ОДНОВИБРАТОРА 16, срабатывающего только при броске рабочего тока (вызванный подключением нагрузок S1 иS2). Поэтому наличие на выходе элемента НЕ 8 сигнала который поступает на входы элементов схемы И 9 и И 14 недостаточно для их срабатывания. Схема не запускается и находится в состоянии контроля.
При КЗ в точке К (рис. 1) значение выходного сигнала ТТ 1 будет достаточно для срабатывания ДТКЗ 2, поэтому на его выходе появится сигнал, который поступит на входы элементов ЗАПРЕТ 3, НЕ 8. При этом на выходе элемента ЗАПРЕТ 3 появится сигнал, а с выхода элемента НЕ 8 сигнал исчезнет. Сигнал с элемента ЗАПРЕТ 3 запомнится элементом ПАМЯТЬ 5 и поступит на входы элемента ЗАДЕРЖКА 6. С выхода элемента ЗАДЕРЖКА 6 сигнал появится через время, равное времени срабатывания защиты головного выключателя Q. Он поступит на вход элемента ПОВТОРИТЕЛЬ 7, этот элемент выдаст однократный импульс, который поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 4 и на вход элемента И 9, а также «сбросит» память с элемента 5. Сигнал, поступивший на элемент ПАМЯТЬ 4, запомнится им и поступит на запрещающий вход элемента 3. На выходе элемента ЗАПРЕТ 3 сигнал исчезнет. В этот момент времени выключатель Q отключит первый бросок тока КЗ, поэтому с ДТКЗ 2 исчезнет выходной сигнал. При этом появится сигнал на выходе элемента НЕ 8, который поступит на входы элементов И 9, И 14. Сработает элемент И 9 и на его выходе появится сигнал, который поступит на входы элементов ПАМЯТЬ 10 и в РУ 17. Наличие только одного входного сигнала на элементе И 14 не приведет к его срабатыванию. Сигнал, поступивший в РУ 17, обеспечит появление информации в нем об отключении выключателя Q (см. рис. 1). Сигнал, поступивший на вход элемента ПАМЯТЬ 10, запомнится им и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 11, с выхода которого сигнал появится через время, равное времени выдержки АПВ головного выключателя Q. Сигнал с элемента 11, после этой выдержки времени, поступит на вход элемента ПОВТОРИТЕЛЬ 12. Этот элемент выдаст однократный импульс, который «сбросит» память с элемента 10 и поступит на вход элементов И 14 и И15. В этот момент времени произойдет включение выключателя Q и если оно будет успешным (КЗ в точке К устранилось), то на выходе ТТ 1 появится сигнал не достаточный для срабатывания ДТКЗ 2, но достаточный для срабатывания ОДНОВИБРАТОРА 16. Выходной сигнал ОДНОВИБРАТОРА 16 поступит на вход элемента И 15. Элемент И 15 сработает и на его выходе появится сигнал, который поступит на вход элемента ИЛИ 13 и в РУ 17. На выходе элемента ИЛИ 13 появится сигнал, который «сбросит» память с элемента 4 поэтому на запрещающем входе элемента 3 сигнал исчезнет и схема вернется в первоначальное состояние контроля. При этом в РУ 17 появится информация о том, что произошло успешное АПВ выключателя Q. Эта информация позволяет сделать вывод о том, что в линии W1 произошло неустойчивое КЗ.
Если же КЗ в точке К не устранилось, то после включения головного выключателя Q на выходе ТТ 1 появится сигнал достаточный для срабатывания ДТКЗ 2. На выходе ДТКЗ 2 появляется сигнал, который поступит
на вход элементов ЗАПРЕТ 3, НЕ 8. При этом на выходе элемента ЗАПРЕТ 3 сигнала не будет, т.к. существует сигнал на его запрещающем входе с элемента ПАМЯТЬ 4. С выхода элемента НЕ 8 сигнал исчезнет, а наличие только одного входного сигнала на входе элемента И 9 не приведет к его срабатыванию. Одновременное же наличие двух сигналов на элементе И 14 приведет к появлению сигнала на его выходе. Этот сигнал поступит на вход элемента ИЛИ 13 и в РУ 17. На выходе элемента ИЛИ 13 появится сигнал, который «сбросит» память с элемента 4 и на запрещающем входе элемента 3 сигнал исчезнет. Схема вернется в первоначальное состояние контроля, а в РУ 17 появится информация о том, что произошло неуспешное АПВ выключателя О. И это будет определять то, что в линии W1 имеет место устойчивое КЗ.
Контроль отключения, успешного и неуспешного АПВ головных выключателей линий W2, W3, W4 осуществляется аналогично.
Для реализации контроля успешного и неуспешного АПВ головного выключателя разработан алгоритм (рис. 2).
Алгоритм реализации дистанционного контроля работы головного выключателя ЛЭП составлен на основе анализа диаграмм, [4,5,6] отражающих различные варианты его работы. Начало алгоритма предусматривает наличие заложенных данных о величинах рабочего тока и минимального тока КЗ, скорости нарастания тока КЗ, времени выдержки АПВ выключателя. Начало работы алгоритма (рис. 2) обеспечивает контроль появления тока КЗ в ЛЭП, причем не только по его величине, но и по скорости нарастания.
При выполнении условия, заложенного в блоке 4 алгоритма делается вывод, что произошло КЗ и запускается счетчик времени, отсчитывая время равное времени срабатывания защиты головного выключателя ЛЭП. Это обеспечивается работой блоков 6 и 7. В момент окончания отсчета времени с помощью блоков 8 и 9 контролируется ток. При выполнении условия, заложенного в блоке 9 блоком 10 выдается сигнал об отключении головного выключателя ЛЭП. А далее, включатся счетчик времени блока 11, времени выдержки АПВ головного выключателя. Это обеспечивается работой блоков 12 и 13. В момент окончания отсчета времени с помощью блоков 14 и 15 контролируется ток. При выполнении условия, заложенного в блоке 15 блоком 16 выдается сигнал о неуспешном АПВ головного выключателя ЛЭП.
Так же, если не выполняется условие блока 15, блоком 18 контролируется появление рабочего тока ЛЭП . При выполнении условия заложенного в блоке 18, блоком 19 выдается сигнал о успешном АПВ головного выключателя ЛЭП.
Предложенный алгоритм реализован в устройстве дистанционного контроля АПВ выключателей на основе аналого-цифрового преобразователя, с последующей обработкой полученных данных программным способом на персональном компьютере. [7]
Реализация предложенного алгоритма контроля приведет к повышению надёжности электроснабжения потребителей за счёт принятия на основе полученной информации оперативным персоналом необходимых решений.
1кз, 1раб, ТАПВ
г
1
Контроль 1л
Вкл. счетчик времени
*
Считать 1=1сз гол
Выдать сигнал об отключ. гол. выключателя
10
Выдать сигнал о неуспешном АПВ гол. выключателя
16
Выдать сигнал о успешном АПВ гол. выключателя
конец
17
конец
18
19
20
Рисунок 2 - Алгоритм реализации способа дистанционного контроля головного выключателя ЛЭП
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Фомин, И.Н. Дистанционный контроль над действиями выключателей в кольцевой сети [Текст] / И.Н. Фомин, Л.Д. Суров // Вестник ОрелГАУ. - 2012. -№5(38). - С.163-166.
2. Фомин, И.Н. Алгоритм и структурная схема дистанционного контроля успешного автоматического повторного включения секционирующего выключателя ЛЭП [Текст] / И.Н. Фомин, Р.П. Беликов // Науковий вюник Нацюнального уыверситету бюресурав \ природокористування УкраТни. Серт "Технка та енергетика АПК"/ Редкол.: С.М. Н1колаенко (вщп. ред.) та ¡н. - К.: ВЦ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
НУБШ УкраТни, 2015.- Вип. 209, ч.2 - С. 100-105
3. Суров, Л.Д. Контроль изменений состояния головного выключателя в линии кольцевой сети [Текст] /Л.Д. Суров, И.Н. Фомин // Вестник ОрелГАУ. -2011. - №2(29). - С.112-118.
4. Патент № 2394331 Российская Федерация МПК Н02 J 13/00. Способ контроля отключения головного выключателя линии при отказе отключения секционирующего выключателя при его повторном включении на устойчивое короткое замыкание в кольцевой сети [Текст] / Суров Л.Д., Фомин И.Н., Фомин Д.Н. заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Орловский Государственный Аграрный Университет. - №2009118084/09, 12.05.2009,; заявл. 12.05.2009; опубл. 10.07.2010, бюл. №19. - 9 стр.:ил
5. Патент № 2410817 Российская Федерация МПК Н02 J 13/00. Способ контроля изменений состояния головного выключателя в линии кольцевой сети [Текст] / Суров Л.Д., Фомин И.Н., Махиянова Н.В, Лебедев Р.В. заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Орловский Государственный Аграрный Университет. - №2009146796/07,; заявл. 16.12.2009; опубл. 27.01.2011, бюл. №3. - 17 стр.: ил.
6. Патент № 2305356 Российская Федерация МПК Н02 J 13/00. Способ контроля успешного и неуспешного автоматического повторного включения выключателей в секционированной линии кольцевой сети [Текст] / Суров Л.Д., Фомин И.Н. заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Орловский Государственный Аграрный Университет. - №2006118486/09; заявл. 29.05.2006; опубл. 27.08.2007, бюл. №24. - 13 стр.:ил.
7. Кузнецов, Ю.А. Дистанционный контроль автоматического повторного включения секционирующих выключателей [Текст] / Ю.А. Кузнецов, Л.Д. Суров, И.Н. Фомин // Техника и оборудование для села. - 2015. - №7. - С.29-33.
8. Гавриченко, А.И. Разработка автоматизированной информационно -измерительной системы контроля и прогнозирования профессиональных рисков на электросетевых предприятиях агропромышленного комплекса [Текст] / А.И. Гавриченко, Р.П. Беликов // Науковий вюник НУБ1П УкраТни. Серт: Технка та енергетика АПК. - 2015. - № 209-2.- С. 80-86.
