CC BY
31
естественнонаучное А. В. Виноградов, А. В. Виноградова
направление СПОСОБЫ ЗАПРЕТА СЕТЕВОГО АВР НА КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ...
УДК 621.3.078-047.645:621.3.027.4 0,38кВ:621.3.064.1
СПОСОБЫ ЗАПРЕТА СЕТЕВОГО АВР НА КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА РЕЗЕРВИРУЕМОМ УЧАСТКЕ ЛИНИИ 0,38 кВ
© 2014
А. В. Виноградов, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электроснабжение». А. В. Виноградова, старший преподаватель кафедры «Электроснабжение» Орловский государственный аграрный университет, Орел (Россия)
Аннотация: Характеристикой режимов работы электрических сетей в первую очередь являются значения тока и напряжения на различных участках данных сетей. Данные параметры зависят от характеристик оборудования и материалов, примененных при создании электрической сети. Это марка и сечение провода, тип, схема и мощность трансформатора и т. д. Режимы работы электрической сети зависят от работы используемого коммутационного оборудования и изменение его параметров. Так, к. з. в электрической сети приведет к резкому повышению тока, провалу напряжения. Обрыв провода влечет резкое увеличение несимметрии и появление напряжений обратной последовательности (как и двухфазное к. з.). Подключение мощного электродвигателя влечет за собой увеличение тока с последующим плавным его снижением. Другие режимы работы электрических сетей так же имеют характерные последовательности изменения таких параметров как ток и напряжение. Анализ данных последовательностей позволяет создать способы и затем технические средства совершенствования секционирования и резервирования электрических сетей 0,38 кВ, разрабатывать способы и средства контроля работы, автоматизации секционирующих пунктов и пунктов АВР, повышать эффективность их работы, правильно настраивать защиты, что направлено на повышение надежности электроснабжения потребителей электроэнергии. Контроль тока и напряжения в различных точках электрической сети необходим так же при создании умных сетей. В данной статье рассмотрены некоторые режимы работы секционированных замкнутых электрических сетей 0,38 кВ, получающих питание от двухтрансформаторных подстанций 10/0,38 кВ. Разработаны способы запрета выключателя автоматического включения резерва при коротком замыкании на резервируемом участке, основанные на контроле последовательностей изменения тока и напряжения в точках установки секционирующего пункта и пункта АВР.
Ключевые слова: автоматическое включение резерва, запрет включения, значения тока и напряжения, недоот-пуск электроэнергии потребителям, секционирование, трансформатор, электрическая сеть.
Режимы работы электрических сетей характеризуются в первую очередь значениями тока и напряжения на различных участках данных сетей. Значения этих параметров зависят от характеристик оборудования и материалов, примененных при создании электрической сети. Это марка и сечение провода, тип, схема и мощность трансформатора и т. д. Изменение параметров электрической сети зависит от режимов ее работы и от работы используемого коммутационного оборудования. Для снабжения сельскохозяйственных потребителей электроэнергией в требуемом количестве при надлежащем ее качестве необходимо обеспечение надежности электрической сети, к которой подключены их электроустановки [1]. Так, к. з. в электрической сети приведет к резкому повышению тока, провалу напряжения. Обрыв провода влечет резкое увеличение несимметрии и появление напряжений обратной последовательности (как и двухфазное к. з.). Подключение мощного электродвигателя влечет за собой увеличение тока с последующим плавным его снижением. Другие режимы работы электрических сетей так же имеют характерные последовательности изменения таких параметров как ток и напряжение [2, 3, 4, 6]. Анализ данных последовательностей позволяет создать способы и затем технические средства совершенствования секционирования и резервирования электрических сетей 0,38 кВ, разрабатывать способы и средства контроля работы, автоматизации секционирующих пунктов и пунктов АВР, повышать эффективность их работы, правильно настраивать защиты, что направлено на повышение надежности электроснабжения потребителей электроэнергии. Контроль тока и напряжения в различных точках электрической сети необходим так же при создании умных сетей [6]. Проблеме исследования надежности систем энергетики, оптимизации режимов электрических сетей, изучения структуры потерь ЭЭ, повышения достоверности расчета и разработке МСП, а также вопросам управления электропотреблением на основе дифференциации тарифов потребителей уделялось и уделяется пристальное внимание. Весомый вклад в ее решение внесли Арзамасцев Д. А., Бартоломей П. И., Волконский В. А., Воротницкий В. Э., Железко Ю. С., Keogh E., Chu S., Hart D., Pazzani M., Montgomery D. C., Overbye, T. J. [7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20] и др.
КТ6: Контроль тока и напряжения
Рисунок 1 - Схема контроля тока и напряжения в распределительной сети 0,38 кВ, питаемой от двух-трансформаторной ТП 10/0,4 кВ
На рисунке 1 представлен пример схемы замкнутой электрической сети, получающей питание от шин двух-трансформаторной подстанции, на ней показаны точки, в которых осуществляется контроль тока и напряжения
А. В. Виноградов, А. В. Виноградова
СПОСОБЫ ЗАПРЕТА СЕТЕВОГО АВР НА КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ .
(и их последовательностей). Представленная электрическая сеть содержит установленные в ней секционирующими пунктами СП1...СП4 и пунктами АВР1 (секционный) и АВР2 (сетевой). Совместное использование данных аппаратов позволяет значительно повысить надежность электроснабжения потребителей. Авторами и другими учеными проведено подробное исследование различных режимов такой сети, разработан ряд способов автоматизации электрических сетей [2, 3, 4, 6]. В основном это способы запрета АВР при к.з. на шинах трансформаторной подстанции или в отходящей линии. Сети 0,38 кВ в них подробно не рассмотрены.
При к. з. в точке К2 или К3, а так же при исчезновении напряжения на головном участке линии Л1 (вследствие отключения трансформатора или по другой причине), произойдет отключение секционирующего пункта СП2 и включится пункт АВР2. Это позволит потребителям участка 3 Л1 получить питание от трансформатора Т2.
В то же время, при к. з. в точке К1, то есть на участке 3 Л1, в точке контроля тока и напряжения КТ6 со стороны участка 3 Л1 исчезнет напряжение, что связано с отключением защитой секционирующего пункта СП2. Выключатель АВР2 включится на короткое замыкание и затем будет отключен установленной в нем токовой защитой. Эта ситуация негативно скажется на работе потребителей, подключенных к трансформатору Т2 и линии Л2. Вследствие включения пункта АВР2 на к. з. в линии Л2 будет наблюдаться провал напряжения, который приведет к отключению электроприемников, подключенных через магнитные пускатели, сбоям в работе компьютерной техники, автоматических устройств и т. п. Возникнет ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям. Этой ситуации можно избежать, введя запрет включения АВР при к. з. на резервируемом участке линии (уч 3 Л1).
секционирующим пунктом и пунктом АВР. Он заключается в следующем. Если к. з. произошло на резервируемом участке ЛЭП, например в точке К1 (рисунок 1), то необходимо вводить запрет на включение АВР2. Для этого необходимо отличить ситуацию к. з. на участке 3 Л1 от ситуаций отключения силового трансформатора, к. з. на другом участке Л1, обрыва провода. Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, приведена на рисунке 2, а диаграммы сигналов на выходе ее элементов - на рисунке 3.
Рисунок 3 - Диаграмма сигналов на выходах элементов структурной схемы устройства запрета АВР на к. з. на резервируемом участке линии с использованием канала связи между секционирующим пунктом и пунктом АВР
Согласно предлагаемому способу фиксируют ток короткого замыкания в точке подключения секционирующего пункта 02, с помощью элемента «датчик тока к. з.» ДТКЗ 4, контролируют напряжение на секции шин питающего трансформатора («датчик наличия напряжения» ДНН 8). Если ток короткого замыкания присутствует в контролируемой точке а после его отключения защитой отсутствует напряжение на участке ЛЭП после СП (02) (появляется сигнал на выходе НЕ 10), делают вывод, что произошло короткое замыкание на на участке ЛЭП после СП (02), смежном с АВР (03), в этом случае подают сигнал запрета АВР (с помощью элементов И 6 и Память 7).
<31Т 02
(ГГП/
Кш
лпрт
ДИФ[1-Л
У Ф1^
Рисунок 2 - Структурная схема реализации способа запрета АВР на к. з. на резервируемом участке линии с использованием канала связи между секционирующим пунктом и пунктом АВР
Согласно схемы: Т1, Т2 - силовые трансформаторы; Ш1, Ш2 - шины ТП 10/0,4 кВ; СП1...СП4 - секционирующие пункты; АВР1, АВР2 - пункты автоматического включения резерва; 81.86 - потребители; К1... К5 - точки короткого замыкания; КТ1.КТ10 - точки, в которых контролируются ток и напряжение.
Для введения запрета необходимо выявить характерные последовательности изменения тока и напряжения в контрольных точках КТ1 и КТ6 при к. з. в точке К1. Этот анализ позволяет разработать несколько способов запрета включения сетевого АВР на к.з. Первый из них - это способ запрета сетевого АВР на к. з. на резервируемом участке линии с использованием канала связи между
II"*
4
ДНФНб'
НЕЗТ
"V"
или-
НЫ1*
ЗвдесккаЭТ
\ V
И] 21
Память!,^
Рисунок 4 - Структурная схема реализации способа запрета АВР на несимметричное к.з. на резервируемом участке линии без использования канала связи между секционирующим пунктом и пунктом АВР.
А. В. Виноградов, А. В. Виноградова
СПОСОБЫ ЗАПРЕТА СЕТЕВОГО АВР НА КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ...
Сигнал запрета подается на АВР с помощью специального канала связи (витая пара, JPRS, радио, ГЛОНАСС и т. п.). Возврат схемы в исходное состояние осуществляется при восстановлении номинального уровня напряжения на резервируемом участке ЛЭП.
Второй способ - это способ запрета сетевого АВР без использования канала связи между секционирующим пунктом и пунктом АВР. Он применим при несимметричных к. з., в случае, когда организация специального канала связи невозможна по техническим или экономическим причинам и при настройке защит на СП1, СП2 и РР2 на различное время срабатывания.
Структурная схема устройства, реализующего способ, приведена на рисунке 4, а диаграммы сигналов на выходе ее элементов - на рисунке 5.
Рисунок 5 - Диаграмма сигналов на выходах элементов структурной схемы устройства запрета АВР на несимметричное к.з. на резервируемом участке линии без использования канала связи между секционирующим пунктом и пунктом АВР.
Согласно предлагаемому способу с помощью датчиков наличия фазного напряжения ДНФН4...ДНФН6 и элементов И7, НЕ8 фиксируют исчезновение одного (при однофазном) или двух (при двухфазном) фазных напряжений, начинают при этом отсчет времени с помощью элемента ЗАДЕРЖКА 9, несколько большего времени срабатывания защиты аппарата, защищающего резервируемый участок ЛЭП (в данном примере Р2), в момент окончания времени с помощью элементов ДНФН4.ДНФН6, ИЛИ10 и НЕ11 контролируют отсутствие всех фазных напряжений, если в момент окончания отсчета фазные напряжения отсутствуют, то с помощью элемента И 12 делают вывод о том, что произошло несимметричное к. з. на резервируемом участке ЛЭП и вводят запрет АВР с помощью элемента ПАМЯТЬ 13. Возврат схемы в исходное состояние осуществляется при восстановлении номинального уровня всех фазных напряжений на резервируемом участке ЛЭП.
Выводы.
Предлагаемые способы позволяют осуществить запрет АВР на к.з. на резервируемом участке ЛЭП. Их применение предотвращает развитие аварийной ситуации и позволяет избежать сокращения ресурса работы оборудования ЛЭП, связанного с включением его на к.з.. Данные способы применимы при к.з. в точке К1 и в точке К2 при условии оснащения СП2 функцией АВР (рисунок 1).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вуколов В. Ю., Осокин В. Л., Папков Б. В. Повышение надежности и эффективности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей // Техника в сельском хозяйстве. 2014. № 3. С. 26-29
2. Васильев В. Г., Виноградов А. В., Виноградова А.
B. Запрет автоматического включения резерва на двух-трансформаторной подстанции при коротком замыкании в отходящей линии. Энергообеспечение и безопасность: Сборник материалов Международной выставки-Интернет-конференции. Орел. : Изд-во ОрелГАУ, 2005. 294 с. С. 4-7.
3. Васильев В. Г., Виноградов А. В., Астахов С. М., Виноградова А.В. Способ запрета автоматического включения резерва на короткое замыкание в отходящей линии при отказе ее выключателя. Патент РФ N° 2292619 МПК7 Н 02 J 9/06, Н 02 J 13/00 заявитель и патентообладатель Орловс. Гос. Агр-й ун-т. Опубл. 27.01.2007, Бюл. № 3. 7 с.: ил.
4. Виноградов А. В. Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством совершенствования автоматического резервирования на двухтрансформаторных подстанциях. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Липецк, 2005. 208 с.
5. European SmartGrids Technology Platform. Vision and Strategy for Europe's Electricity Networks of the Future. - Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2006. 241 с.
6. Попов Н. М. Электроснабжение. Рабочие режимы сетей 0,38.. ,10кВ. Учебное пособие. Кострома: КГСХА, 2010. 202 с.
7. Арзамасцев Д. А., Бартоломей П. И., Холян А. М. АСУ и оптимизация режимов энергосистем. М. : Высшая школа, 1983. 234 с.
8. Арзамасцев, Д. А., Бартоломей П. И., Липес А. В. Расчёты и анализ установившихся режимов больших энергосистем. Ч. 1, Ч. 2. Изв. вузов СССР. Энергетика. 1974. № 10. С. 3-11, 1975. № 1. С. 3-9.
9. Бартоломей, П. И., Паниковская Т. Ю., Тихонов С.
A. Новые процедуры распределения потерь мощности и электроэнергии. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. № 11-12. С. 50-56.
10. Бартоломей, П. И. Об учете коэффициента трансформации при расчете режимов электрической сети методом узловых напряжений. Электричество, 1971. №10.
C. 88-89.
11. Бартоломей, П. И., Грудинин И. И., Пеуймин
B. Г. Определение оптимальных и допустимых режимов в задачах оперативного управления ЭЭС. Известия Академии наук СССР. Энергетика и транспорт. 1991. № 4. С. 62-70.
12. Волконский, В. А., Кузовкин А. И. О совершенствовании хозяйственного механизма в энергетике. Электрические станции. 1988. № 2. С. 7-14.
13. Воротницкий, В. Э., Заслонов С. В., Калинкина М. А. Методы и средства расчета, анализа и снижения потерь электрической энергии при ее передаче по электрическим сетям. М. : ДиалогЭлектро, 2006. 166 с.
14. Воротницкий В. Э. Норматив потерь электроэнергии в электрических сетях. Новости электротехники. 2003. № 6. С. 50-53.
15. Воротницкий, В. Э., Заслонов С. В., Калинкина М. А. Потери электроэнергии в электрических сетях. Ситуация в России. Зарубежный опыт анализа и снижения М. : ВНИИЭ, 2006. 124 с.
16. Воротницкий, В. Э., Заслонов С. В., Калинкина М. А. Учебное пособие для экспертов по нормированию потерь электрической энергии при ее передаче по электрическим сетям. М.: 2006. 99 с.
17. Железко, Ю. С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях: руководство для практических расчетов. М. : Энергоатомиздат, 1989. 172 с.
18. Keogh E., Chu S., Hart D., Pazzani M. An Online Algorithm for Segmenting Time Series. In Proceedings of IEEE International Conference on Data Mining. 2001. P. 289-296.
19. Montgomery D. C., Runger G. C. Applied Statistics and Probability for Engineers. 3rd ed. New York: John Wiley
А. В. Виноградов, А. В. Виноградова
СПОСОБЫ ЗАПРЕТА СЕТЕВОГО АВР НА КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ...
& Sons, Inc., 2003. 706 p.
of power system low-voltage solutions. IEEE PES Winter
20. Overbye T. J., R. P. Klump. Effective calculation Power Meeting, 1995. 312 р.
A. V. Vinogradov, the candidate of technical sciences, the associate professor, the manager of the chair «Electro supply», А. V. Vinogradova, the senior teacher of the chair «Electro supply»
Orlovskiy State Agrarian University, Orel (Russia)
Annotation: The characteristic of modes of operation of electric networks first of all are values of a current and a pressure on various sites of the given networks. The given parameters depend on characteristics of the equipment and the materials applied at creation of an electric network. It is mark and section of a wire, type, the diagram and capacity of the transformer, etc. Modes of operation of an electric network depend on work of the used switching equipment and variation of its parameters. So, to. 3. In an electric network will lead to sharp increase of a current, a failure of a pressure. Breakage of a wire attracts a sharp increase of asymmetry and occurrence of pressure of return sequence (as well as biphase to. 3.). Connection of the powerful electric motor entails an increase of a current with subsequent its smooth decrease. Other modes of operation of electric networks as have characteristic sequences of variation of such parameters as a current and a pressure. The analysis of the given sequences makes possible ways and then means of perfection of sectioning and reservation of electric networks 0,38 kV, to develop ways and means of the control of work, automation of partitioning items and items ABP, to raise efficiency of their work, properly to adjust protection that is directed on increase of reliability of electro supply of consumers of the electric power. The control of a current and pressure over various points of an electric network is necessary as at creation of clever networks. In given article some modes of operation of the partitioned closed electric networks 0,38 kV, receiving a feed from two-transformer substations 10/0,38 kV are considered. Ways of an interdiction of the switch of automatic inclusion of a reserve are developed at short circuit on the reserved site, based on the control of sequences of variation of a current and a pressure over points of installation of partitioning item and item ABP.
Keywords: Automatic inclusion of a reserve, interdiction of inclusion, value of a current and pressure, non-releasing the electric power to consumers, sectioning, the transformer, an electric network.
Д. В. Ганин, кандидат экономических наук, доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» П. Н. Романов, преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» И. А. Сорокин, кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» Нижегородский государственный инженерно-экономический институт, Княгинино (Россия)
Аннотация: В статье рассмотрено несколько основных типов «взаимодействия» экспериментального оборудования (датчиков/передатчиков) с ПК, а также продемонстрированы типовые методы автоматизации физических экспериментов на базе наиболее распространенного аппаратно программного комплекса (Laboratry Virtual Instrument Engineering Workbench) LabVIEW. С её помощью создается некий виртуальный инструмент, предназначенный для моделирования процессов и управления аппаратными средствами исследования физических объектов. Несомненно, преимуществом LabVIEW является реализация графического программирования, что дает возможность быстрого его изучения, не требующего знаний специальных команд, функций и операторов. При инсталляции специальных драйверов National Instument, LabVIEW получает возможность общаться со всеми LPT и COM портами ПК, а также с подключенными к нему устройствами.
С помощью LabVIEW выполняются следующие лабораторные работы:
1. Модули передачи Emona FOTEx - изучение работы передатчиков Emona FOTEx, используя сначала постоянное напряжение, затем низкочастотный треугольный сигнал.
2. Изучение работы модулей приема по извлечению аналоговой информации из оптоволоконной линии передачи.
3. Изучение работы приемников FOTEx при получении цифровой информации с оптоволоконной линии связи.
4. Настройка системы ИКМ-кодирования и декодирования - моделирование системы Bell «T1», настройка одно-канальной системы ИКМ-кодирования и декодирования.
5. Сборка двухканальной системы PCM-TDM - моделирование системы Bell «T1», преобразование собранной системы в двухканальную систему PCM-TDM.
6. Замена медного кабеля оптоволоконным - моделирование системы Bell «T1», переход с ранее используемого медного кабеля на оптоволоконный.
7. Восстановление сигнала битовой синхронизации - моделирование системы Bell «T1», восстановление локального сигнала битовой синхронизации для ИКМ-декодера при помощи модуля Восстановителя сигнала битовой синхронизации (PCM Bit-Clock Regenerator Module).
8. Использование WDM-фильтров Emona FOTEx для фильтрации оптических сигналов
9. Использование разветвителя FOTEx дляразделения оптических сигналов.
10. Использование разветвителей Emona FOTEx для объединения оптических сигналов.
После последовательного практического изучения методов и средств ведения физических экспериментов, будет предложено проведение полноценных экспериментов.
Ключевые слова: декодирование, кодирование, лабораторная работа, маршрут, оптоволоконные системы, световод, система сбора данных, физический эксперимент, LabVIEW, "FOTEx.
В настоящее время, любой физический эксперимент проводить эксперименты на новом, высокопроизводи-
управляется или контролируется при помощи персо- тельном уровне, с высокой точностью воспроизведения
нальных компьютеров (ПК). Такой симбиоз позволяет процессов. За счет увеличения производительности ПК,
УДК 681.51
ВНЕДРЕНИЕ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА LABVIEW ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ЛИНИЯМ СВЯЗИ
© 2014
