Автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанций

Полезная модель относится к области энергетической электроники и может быть использована для автоматизации управления мощностью (количеством) потребителей, подключенных к шинам 6-10 (35) кВ подстанций напряжением 110-220 кВ за счет предотвращения опасного снижения напряжения на шинах электрических подстанций. Техническим результатом полезной модели является повышение надежности обеспечение возможности оперативного изменения конфигурации. Автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанций содержит два блока автоматики отключения потребителей, два блока разрешения автоматического повторного включения фидеров, коммутатор связи и выполняет функции автоматизации управления мощностью (количеством) потребителей, подключенных к шинам 6-10 (35) кВ подстанций напряжением 110-220 кВ, предотвращая опасное снижения напряжения на шинах электрических подстанций напряжением 110-220 кВ в аварийных и послеаварийных режимах, недопустимого по условиям устойчивости нагрузки, путем автоматического отключения потребителей. 2 з.п., Фиг.1, Лит.4.

Полезная модель относится к области энергетической электроники и может быть использовано для автоматизации управления мощностью (количеством) потребителей, подключенных к шинам 6-10 (35) кВ подстанций напряжением 110-220 кВ за счет предотвращения опасного снижения напряжения на шинах электрических подстанций.

Известно устройство для стабилизации напряжения трансформаторной подстанции со схемой соединения первичных и вторичных фазных обмоток главного трансформатора У/Ун и их выводами, предназначенными соответственно для подключения сети и нагрузки, содержащее трехфазный вольтодобавочный агрегат, представляющий собой один трехфазный трансформатор или три однофазных трансформатора с вторичными фазными обмотками, включенными между соответствующими фазными выходами двух трехфазных инверторов напряжения со 180-градусным алгоритмом управления, входы которых соединены параллельно и через фильтр и трехфазный реверсивный выпрямитель подключены к нагрузке, при этом для двух трехфазных инверторов напряжения применена общая система управления, которая выполнена трехканальной с возможностью регулирования фазы выходного напряжения первого трехфазного инвертора напряжения на угол и второго трехфазного инвертора напряжения на угол =- при изменении внутри полупериода сетевого напряжения, а ее синхронизирующие входы через блок синхронизации подключены к нагрузке, отличающееся тем, что в устройство введен блок датчиков отклонения фазных первичных напряжений главного трансформатора, датчик модуля среднего отклонения трехфазного напряжения сети и ограничитель нижнего заданного уровня напряжения, при этом система управления трехфазными инверторами напряжения выполнена с ограничением минимальных и максимальных значений углов управления и на 10-15о и управляющие входы ее фазных каналов подключены к соответствующим фазным выходам блока датчиков отклонения фазных первичных напряжений главного трансформатора, управляющий вход системы управления трехфазным реверсивным выпрямителем через ограничитель нижнего заданного уровня напряжения подключен к выходу датчика модуля среднего отклонения трехфазного напряжения сети и, кроме того, первичные фазные обмотки трехфазного вольтодобавочного агрегата и главного трансформатора подстанции соединены пофазно последовательно [1].

Недостатком этого устройства является то, что оно только обеспечивает стабилизацию трехфазного синусоидального напряжения на высокой стороне главного трансформатора.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является автоматика отключения нагрузки при снижении напряжения [2], состоящая из блока автоматики отключения потребителей и блока разрешения автоматического повторного включения фидеров, выход которого соединен с выходом автоматики, а вход - с выходом блока автоматики отключения потребителей, вход которого соединен с входом автоматики, причем, блок автоматики отключения потребителей содержит датчик напряжения, пусковой орган, выявительный орган, схему дозировки и схему управления и сигнализации, выход которой соединен с выходами блока на отключение потребителей, а входы - с выходами схемы дозировки, входы которой соединены с выходами выявительного органа, вход которого соединен с выходом пускового органа, вход которого соединен с выходом датчика напряжения, вход которого соединен с входом напряжения сети блока, блок разрешения автоматического повторного включения фидеров содержит схему фиксации срабатывания автоматики отключения потребителей, схему запрета автоматики повторного включения (АПВ), схему запрета многократного АПВ, схему сравнения напряжения, сумматор, схему задержки на время срабатывания АПВ (Т1) и схему на поочередное разрешение АПВ, выход которой соединен с выходом блока, вход которого соединен с входом схемы фиксации срабатывания автоматики отключения потребителей, первый выход которой соединен с входом схемы запрета АПВ, выход которой соединен с первым входом схемы задержки на срабатывания АПВ (Т1), второй вход которой соединен с выходом схемы на поочередное разрешение АПВ, первый вход которой соединен с выходом схему запрета многократного АПВ, вход которой соединен с вторым выходом схемы фиксации срабатывания автоматики отключения потребителей, третий выход которой соединен с третьим входом схемы задержки на срабатывания АПВ (Т1), выход которой соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения напряжения, а выход - с вторым входом схемы на поочередное разрешение АПВ.

Недостатком этой автоматики является низкая надежность и невозможность оперативного изменения конфигурации.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и обеспечения возможности оперативного изменения конфигурации.

Технический результат достигается тем, что в автоматике [2], содержащей блок автоматики отключения потребителей и блок разрешения автоматического повторного включения фидеров, вход которого соединен с выходом автоматики, вход блока автоматики отключения потребителей соединен с входом автоматики, дополнительно

введены второй блок автоматики отключения потребителей, коммутатор связи и второй блок разрешения автоматического повторного включения фидеров, выходы с первого по восьмой каждого блока автоматики отключения потребителей соединены с соответствующими входами коммутатора связи, а первый и второй входы соединены с соответствующими выходами коммутатора связи, десятый и одиннадцатый выходы и восьмой и девятый входы первого блока автоматики отключения потребителей соединены соответственно с девятым и десятым выходами и тридцатым и тридцать первым входами автоматики, третий и четвертый входы которой соединены соответственно с шестым и четвертым входами первого блока автоматики отключения потребителей седьмой вход которого соединен с вторым входом автоматики и пятым входом второго блока автоматики отключения потребителей, седьмой вход которого соединен с восьмым входом автоматики и пятым входом первого блока автоматики отключения потребителей, девятый выход и третий вход которого соединены соответственно с третьим входом и девятым выходом второго блока автоматики отключения потребителей, четвертый, шестой и десятый входы которого соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами автоматики, одиннадцатый и двенадцатый выходы которой соединены соответственно с десятым и одиннадцатым выходами второго блока автоматики отключения потребителей, восьмой и девятый входы которого соединены соответственно с тридцать вторым и тридцать третьим входами автоматики, с первого по девятый входы каждого блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены с соответствующими выходами коммутатора связи, а первый и второй выходы соединены с соответствующими входами коммутатора связи, с одиннадцатого по восемнадцатый входы первого блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены соответственно с тринадцатого по двадцатый входами автоматики, с первого по четвертый выходы которой соединены соответственно с третьего по шестой выходами первого блока разрешения автоматического повторного включения фидеров, с одиннадцатого по восемнадцатый входы второго блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены соответственно с двадцать первого по двадцать восьмой входы автоматики, двадцать девятый вход которой соединен с десятым входом второго блока разрешения автоматического повторного включения фидеров, пятый, шестой и седьмой входы и тринадцатый выход автоматики соединены с соответствующими входами коммутатора связи, причем блок автоматики отключения потребителей содержит узел определения направления мощности, узел контроля неисправностей трансформатора напряжения, исполнительный орган, узел контроля исправности блока и его цепей, узел сигнализации и осциллограф, с первого по четвертый входы которого соединены с одноименными выходами исполнительного органа и соответственно с десятого по

тринадцатый выходами блока, десятый вход которого соединен с первым входом измерительного органа и объединенными с ним шестыми входами узла определения направления мощности и узла контроля неисправностей цепей трансформатора напряжения, с первого по пятый входы которого соединены соответственно с первого по пятый входами узла определения направления мощности и одноименными входами блока, шестой и седьмой выходы узла определения направления мощности соединены с одноименными выходами блока, седьмой и восьмой входы которого соединены с одноименными входами узла определения направления мощности, восьмой выход которого соединен с третьим выходом блока, девятый вход и десятый выход которого соединены с одноименными входом и выходом узла определения направления мощности, десятый вход которого соединен с пятым выходом исполнительного органа, второй и третий входы которого соединены соответственно с девятым и одиннадцатым выходами узла определения направления мощности, шестой вход блока соединен с входом узла контроля исправности терминала и его цепей, выход которого соединен с первым входом узла сигнализации, третий выход которого соединен двенадцатым выходом блока, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами узла сигнализации, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы блока соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами исполнительного органа, с четырнадцатого по восемнадцатый входы блока соединены соответственно с одиннадцатого по пятнадцатый входами узла определения направления мощности, причем блок разрешения автоматического повторного включения фидеров содержит три узла управления присоединением, четыре элемента ИЛИ, группу элементов ИЛИ, два пусковых органа отключения, два пусковых органа включения, осциллограф, узел сигнализации и узел контроля неисправности терминала, на который поступают все сигналы блока, а его выход соединен с входом узла сигнализации, выход которого соединен с десятым выходом блока, пятнадцатый и шестнадцатый входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого пускового органа включения, вход которого объединен с входом первого пускового органа отключения и соединен с первым входом блока, второй вход которого соединен с объединенными входами второго пускового органа включения и второго пускового органа отключения, выход второго пускового органа отключения соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход первого пускового органа отключения соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго пускового органа включения, а выход - с объединенными седьмыми входами всех трех узлов управления присоединением, восьмые

входы которых объединены и соединены с выходом второго элемента ИЛИ, входы группы элементов ИЛИ соединены с третьего по четырнадцатый вход блока, а выходы соединены соответственно с первого по шестой входами объединенными для всех трех узлов управления присоединением, с девятого по десятый входы первого узла управления присоединением соединены соответственно с семнадцатым, восемнадцатым и девятнадцатым входами блока, двадцатый, двадцать первый и двадцать второй входы которого соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами второго узла управления присоединением, двадцать третий, двадцать четвертый и двадцать пятый входы блока соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами третьего узла управления присоединением, третьи выходы каждого узла управления присоединением соединены с двенадцатым входом данного блока, первый и второй выходы каждого узла управления присоединением соединены с входами осциллографа и соответственно с первого по шестой выходами блока, с седьмого по девятый выходы которого соединены с четвертым выходом соответственно каждого узла управления присоединением.

Введение указанных дополнительных элементов и последовательности их соединения позволяет повысить надежность и обеспечить возможность оперативного изменения конфигурации. В других известных технических решениях отсутствуют подобные признаки в их совокупности, что приводит к положительному эффекту, так как исключая любой из элементов, или нарушая порядок их соединения, невозможно достичь указанного технического результата.

На фиг.1 - представлена блок-схема автоматики.

На фиг.2 - представлена схема блока автоматики отключения потребителей.

На фиг.3 - представлена схема блока разрешения автоматического повторного включения фидеров.

На фиг.4 - представлена схема блока автоматики с элементами подстанции и предназначена для пояснения ее работы.

Автоматика содержит (фиг.1) два блока 1₁ и 1₂ автоматики отключения потребителей, два блока 2₁ и 2₂ разрешения автоматического повторного включения фидеров и коммутатор 3 связи. Блок 1 автоматики отключения потребителей содержит (фиг.2) содержит узел 4 определения направления мощности, узел 5 контроля неисправностей трансформатора напряжения, исполнительный орган 6, узел 7 контроля исправности блока и его цепей, узел 8 сигнализации и осциллограф 9₁ . Блок 2 разрешения автоматического повторного включения фидеров (фиг.2) содержит три узла 10₁...10 ₃ управления присоединением, четыре элемента ИЛИ 11 ₁...11₄, группу элементов ИЛИ 12, два пусковых органа отключения 13₁ и 13 ₂, два пусковых органа включения 14₁ и 14₂, узел 15 контроля неисправности терминала, узел 16 сигнализации и осциллограф 9 ₂.

Автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанций содержит два блока 1₁ и 1₂ автоматики отключения потребителей, два блока 2₁ и 2₂ разрешения автоматического повторного включения фидеров, коммутатор 3 связи, десятый вход первого 2₁ блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединен с двенадцатым входом автоматики, десятый вход первого 1 ₁ блока автоматики отключения потребителей соединен с первым входом автоматики, выходы с первого по восьмой каждого блока 1₁ и 1₂ автоматики отключения потребителей соединены с соответствующими входами коммутатора 3 связи, а первый и второй входы соединены с соответствующими выходами коммутатора связи 3, десятый и одиннадцатый выходы и восьмой и девятый входы первого 1₁ блока автоматики отключения потребителей соединены соответственно с девятым и десятым выходами и тридцатым и тридцать первым входами автоматики, третий и четвертый входы которой соединены соответственно с шестым и четвертым входами первого блока 1₁ автоматики отключения потребителей седьмой вход которого соединен с вторым входом автоматики и пятым входом второго 1 ₂ блока автоматики отключения потребителей, седьмой вход которого соединен с восьмым входом автоматики и пятым входом первого 1₁ блока автоматики отключения потребителей, девятый выход и третий вход которого соединены соответственно с третьим входом и девятым выходом второго 1 ₂ блока автоматики отключения потребителей, четвертый, шестой и десятый входы которого соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами автоматики, одиннадцатый и двенадцатый выходы которой соединены соответственно с десятым и одиннадцатым выходами второго 1₂ блока автоматики отключения потребителей, восьмой и девятый входы которого соединены соответственно с тридцать вторым и тридцать третьим входами автоматики, с первого по девятый входы каждого блока 2₁ и 2 ₂ разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены с соответствующими выходами коммутатора 3 связи, а первый и второй выходы соединены с соответствующими входами коммутатора 3 связи, с одиннадцатого по восемнадцатый входы первого 2 ₁ блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены соответственно с тринадцатого по двадцатый входами автоматики, с первого по четвертый выходы которой соединены соответственно с третьего по шестой выходами первого 2 ₁ блока разрешения автоматического повторного включения фидеров, с одиннадцатого по восемнадцатый входы второго 2 ₂ блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены соответственно с двадцать первого по двадцать восьмой входы автоматики, двадцать девятый вход которой соединен с десятым входом второго 2₂ блока разрешения автоматического повторного включения фидеров, пятый, шестой и седьмой входы и тринадцатый выход автоматики соединены с соответствующими входами коммутатора 3 связи, причем блок 1 автоматики отключения потребителей содержит узел 4

определения направления мощности, узел 5 контроля неисправностей трансформатора напряжения, исполнительный орган 6, узел 7 контроля исправности блока и его цепей, узел 8 сигнализации и осциллограф 9₁, с первого по четвертый входы которого соединены с одноименными выходами исполнительного органа 6 и соответственно с десятого по тринадцатый выходами блока, десятый вход которого соединен с первым входом измерительного органа 6 и объединенными с ним шестыми входами узла 4 определения направления мощности и узла 5 контроля неисправностей цепей трансформатора напряжения, с первого по пятый входы которого соединены соответственно с первого по пятый входами узла 4 определения направления мощности и одноименными входами блока, шестой и седьмой выходы узла 4 определения направления мощности соединены с одноименными выходами блока, седьмой и восьмой входы которого соединены с одноименными входами узла 4 определения направления мощности, восьмой выход которого соединен с третьим выходом блока, девятый вход и десятый выход которого соединены с одноименными входом и выходом узла 4 определения направления мощности, десятый вход которого соединен с пятым выходом исполнительного органа 6, второй и третий входы которого соединены соответственно с девятым и одиннадцатым выходами узла 4 определения направления мощности, шестой вход блока соединен с входом узла 5 контроля исправности терминала и его цепей, выход которого соединен с первым входом узла 8 сигнализации, третий выход которого соединен двенадцатым выходом блока, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами узла 8 сигнализации, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы блока соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами исполнительного органа 6, с четырнадцатого по восемнадцатый входы блока соединены соответственно с одиннадцатого по пятнадцатый входами узла 4 определения направления мощности, причем блок разрешения автоматического повторного включения фидеров содержит три узла 10₁...10 ₃ управления присоединением, четыре элемента ИЛИ 11 ₁...11₄, группу элементов ИЛИ 12, два пусковых органа отключения 13₁ и 13 ₂, два пусковых органа включения 14₁ и 14₂, осциллограф 9₂ , узел 16 сигнализации и узел 12 контроля неисправности терминала, на который поступают все сигналы блока 2, а его выход соединен с входом узла 16 сигнализации, выход которого соединен с десятым выходом блока, пятнадцатый и шестнадцатый входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго 11 ₁ элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего 11₃ элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого пускового органа включения 14₁, вход которого объединен с входом первого пускового органа отключения 13₁ и соединен с первым входом блока, второй вход которого соединен с объединенными входами второго пускового органа включения 14 ₂ и

второго пускового органа отключения 13 ₂, выход второго пускового органа отключения 13 ₂ соединен с вторым входом третьего 11₃ элемента ИЛИ, выход первого пускового органа отключения 13 ₁ соединен с вторым входом четвертого 11 ₄ элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго пускового органа включения 14₂, а выход - с объединенными седьмыми входами всех трех 10 ₁...10₃ узлов управления присоединением, восьмые входы которых объединены и соединены с выходом второго 11₂ элемента ИЛИ, входы группы элементов ИЛИ 12 соединены с третьего по четырнадцатый входы блока, а выходы соединены соответственно с первого по шестой входами объединенными для всех трех 10₁...10₃ узлов управления присоединением, с девятого по десятый входы первого 10₁ узла управления присоединением соединены соответственно с семнадцатым, восемнадцатым и девятнадцатым входами блока, двадцатый, двадцать первый и двадцать второй входы которого соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами второго 10₂ узла управления присоединением, двадцать третий, двадцать четвертый и двадцать пятый входы блока соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами третьего 10₃ узла управления присоединением, третьи выходы каждого 10₁...10 ₃ узла управления присоединением соединены с двенадцатым входом данного блока, первый и второй выходы каждого 10 ₁...10₃ узла управления присоединением соединены с входами осциллографа 9₂ и соответственно с первого по шестой выходами блока, с седьмого по девятый выходы которого соединены с четвертым выходом соответственно каждого 10₁...10₃ узла управления присоединением.

«Автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанций» выполняет функции автоматизации управления мощностью (количеством) потребителей, подключенных к шинам 6-10 (35) кВ подстанций напряжением 110-220 кВ и позволяет:

1) предотвратить опасное снижения напряжения на шинах электрических подстанций напряжением 110-220 кВ в аварийных и послеаварийных режимах, недопустимого по условиям устойчивости нагрузки, путем автоматического отключения потребителей;

2) предотвратить возникновение «лавины» напряжения;

3) обеспечить минимальный объем отключаемых потребителей путем автоматического отключения минимального количества потребителей (допускающих кратковременное отключение), необходимого для восстановления напряжения до допустимого уровня;

4) обеспечить минимальной по продолжительности перерыв электроснабжения потребителей путем автоматического повторного включения отключенных потребителей после восстановления напряжения до заданного уровня.

Автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанций разработана на базе микропроцессорных терминалов релейной защиты и автоматики серии Universal Relay (UR) производства компании General

Electric (GE) N60 [3] и F35 [4]. Терминалы серии UR выпускаются с 1997 года и хорошо себя зарекомендовали в области релейной защиты для объектов энергетики всех классов напряжения. Данная платформа представляет собой модульную конструкцию, как в аппаратной, так и в программной части, что делает терминалы серии UR гибкими и масштабируемыми. Широкие коммуникационные возможности обеспечивают легкость объединения терминалов в единый комплекс на базе современных стандартных протоколов связи (например, DNP 3.0, Modbus TCP/IP, МЭК 61850) с высокой надежностью и скоростью передачи данных. Все терминалы N60 и F35 объединены дублированной оптической цифровой сетью (коммутатор 3 связи - фиг.1), построенной с применением дублированного коммуникационного оборудования.

Автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанций обеспечивает два режима работы: автоматический и автоматизированный.

В автоматическом режиме все при возникновении аварийной ситуации, связанных с понижением напряжения на шинах 110 кВ какой-либо из подстанции, автоматика данной подстанции формирует и выдает команды на отключение соответствующих ситуации фидеров 10 кВ.

В этом режиме работы при аварийной ситуации если автоматика данной подстанции, не сможет восстановить нормальное напряжение на шинах подстанции, то формирует и выдает с использованием каналов цифровой связи управляющие сигналы в автоматику смежных подстанций (с учетом направления передачи энергии). Автоматика любой из подстанций, получая команду от автоматики смежной подстанции, обрабатывает эту команду по соответствующему алгоритму, и, если напряжение на шинах данной подстанции достигло соответствующего значения (незначительно выше аварийной), с выдержкой определенного времени запускает процедуру отключения фидеров 10 кВ. Если же напряжение на шинах подстанции выше этого значения, команда управления от смежной подстанции блокируется.

В автоматизированном режиме оперативный персонал имеет возможность формировать и выдавать с использованием автоматизированного рабочего места (АРМ) (на фиг.1 АРМ не приведен) следующие управляющие команды в автоматику выбранной подстанции:

- команду на разгрузку фидеров первой очереди;

- команду на разгрузку фидеров второй очереди;

- АПВ присоединений подстанций, отключенных автоматикой.

- команду квитирования сигналов сигнализации.

Элементы автоматики уровня подстанции обеспечивают реализацию следующих информационных технологических функций:

- сбор и обработку входных аналоговых и дискретных сигналов, характеризующих состояние объекта (подстанции);

- проверку достоверности дискретных сигналов, характеризующих состояние участвующих в алгоритме автоматики силовых коммутационных аппаратов;

- передачу информации о состоянии объекта (подстанции) на вышестоящие уровни системы;

- фиксацию управляющих команд, сформированных автоматикой в подстанции, и пересылку информации об этих командах на вышестоящие уровни системы;

- регистрацию аварийных ситуаций и пересылку накопленной информации на вышестоящие уровни системы;

- осциллографирование аварийных параметров и пересылку накопленной информации на вышестоящие уровни системы.

Автоматика на каждой из подстанций обеспечивает реализацию следующих управляющих технологических функций:

- автоматическое формирование и выдачу управляющих команд на отключение фидеров 6-10 (35) кВ;

- обработку команд оперативного персонала;

- обработку команд, поступивших от автоматики смежных подстанций;

- формирование и передачу управляющих команд в автоматику смежных подстанций.

Кроме того, автоматика каждой из подстанций обеспечивает реализацию следующих вспомогательных функций:

- непрерывный контроль и диагностику состояния терминалов и внутрисистемных связей автоматики подстанции;

- сигнализацию неисправностей аппаратно-программных средств автоматики подстанции;

- регистрацию сигналов неисправностей автоматики;

- пересылку сигналов неисправности на вышестоящие уровни системы;

- обеспечение единого времени с использованием сигналов GPS.

Обеспечение выполнения всех вышеперечисленных функций реализовано на базе микропроцессорного терминала N60 [3] и на базе микропроцессорного терминала F35 [4] (фиг.1).

При снижении напряжения на системе шин 110 (220) кВ подстанции (фиг.4), которое через трансформаторы подается на десятые входы блоков автоматики отключения потребителей (терминалов N60) (фиг.1), для его восстановления до нормального уровня формируется команда на отключение очередей нагрузки присоединений 6 (10) кВ, питающихся от данной системы шин 110 (220) кВ. Анализ напряжения на шинах 110 (220) кВ и формирование команды отключения очередей происходит в терминалах N60, каждый из которых закреплен за своей системой шин 110 (220) кВ (фиг.1). Для этого напряжение 110 (220) через трансформатор поступает десятый вход первого блока автоматики отключения потребителей 1₁ и далее на первый вход исполнительного органа 6 (фиг.2) и шестые входы узла 4 определения направления мощности, узла 5 контроля неисправностей трансформатора напряжения. В результате в

блоке автоматики отключения потребителей 1 ₁ (в терминале N60) реализуется следующее:

1) измерительные органы понижения напряжения, реагируют на понижение всех междуфазных напряжений контролируемой системы шин для пуска очередей автоматики;

2) дополнительная выдержка времени и образование очередей автоматики на базе измерительных органов понижения напряжения, формирование команд отключения очередей нагрузки на данной подстанции;

3) измерительный орган восстановления напряжения, реагирует на повышение всех междуфазных напряжений на контролируемой системе шин для пуска АПВ отключенных присоединений;

4) формирование команд на отключение присоединений на смежных подстанциях при недостаточном объеме нагрузки, отключаемой на данной подстанции, для восстановления напряжения на контролируемой системе шин;

5) измерительные органы контролируют направления мощности по линиям 110-220 кВ для определения направления передачи команд на отключение присоединений на смежных подстанциях;

6) принимаются и обрабатываются команды на отключение присоединений, поступающих со смежных подстанций;

7) принимаются и обрабатываются команды на отключение присоединений, поступающих из вышестоящего центра или систем противоаварийной автоматики;

8) производится непрерывный контроль и самодиагностика, обеспечения местной сигнализации о неисправности или срабатывании системы на данной подстанции, а так же сигнализации в вышестоящий центр.

Для выполнения указанных функций в терминалы N60 поступает следующая информация:

1) на вход 10 (фиг.1, фиг.2) напряжения трех фаз от вторичной обмотки трансформатора напряжения контролируемой системы шин, соединенной в «звезду» и напряжение «разомкнутого треугольника» - на аналоговые входы переменного напряжения терминала;

2) токи трех фаз от трансформаторов тока всех линий 110-220 кВ, подключенных к данной подстанции (до пяти линий) - на аналоговые входы переменного тока терминала (входы 1...5 фиг.2);

3) дискретные сигналы о положении шинных разъединителей контролируемой системы шин всех линий 110-220 кВ - на дискретные входы терминала (входы 14...18 фиг.2);

4) на входы 7...9 команды отключения нагрузки, принимаемые по отдельному каналу связи от терминалов N60 смежных подстанций - через специальный модуль связи с использованием интерфейса G.703 и специального протокола прямой связи между терминалами серии UR;

5) На 13 вход команды отключения нагрузки, принимаемые по каналу связи из вышестоящего центра или от систем противоаварийной автоматики через концентратор данных D20 по протоколу DNP 3.0 через дублированную оптическую сеть Ethernet;

6) дискретные сигналы неисправности терминалов управления нагрузкой типа F35, принимаемые по протоколу МЭК 61850 GOOSE через дублированную оптическую сеть Ethernet (вход 6, фиг.2).

Кроме того, на вход 11 поступает блокировка сброса АПВ от терминала F35, а на вход 13 - команда АПВ от вышестоящего центра.

С выходов терминала N60, в соответствии с заложенными алгоритмами, формируются и поступают следующие выходные сигналы и управляющие воздействия (фиг.2):

1) На выходы 6 и 7 команды отключения очередей нагрузки на данной подстанции, передаваемые в блок 2 (фиг.1, фиг.2) разрешения автоматического повторного включения фидеров по протоколу МЭК 61850 GOOSE через дублированную оптическую сеть Ethernet;

2) На выходы 8 и 9 команды на включения от АПВ, и АПВ от вышестоящего центра, для нагрузки отключенной от действия АОСН, которые поступают в блок 2 (фиг.1, фиг.2) разрешения автоматического повторного включения фидеров;

3) На выходы 1, 2, 3 и 9 команды отключения ступеней АОСН на смежных подстанциях, передаваемые в терминалы N60 на смежных подстанциях через специальный модуль связи с использованием интерфейса G.703 и специального протокола прямой связи между терминалами серии UR;

4) На выход 5 дискретные сигналы о срабатывании и неисправности автоматики в схему центральной сигнализации данной подстанции - через дискретные выходы терминала;

5) На выход 11 дискретные сигналы о срабатывании и неисправности системы автоматики в вышестоящий центр через концентратор данных D20 по протоколу DNP 3.0 через дублированную оптическую сеть Ethernet.

Сформированные в N60 команды на отключение очередей нагрузки поступают через коммутатор связи 3 (фиг.1) на входы микропроцессорного терминала F35, которые выполняют следующие функции:

1) отключение присоединений в соответствии с принимаемыми командами отключения очередей;

2) автоматическое повторное включение присоединений, отключенных ранее системой автоматикой, поочередно в заранее заданном порядке при восстановлении напряжения на системе шин 110-220 кВ с контролем заданного уровня напряжения после включения каждого присоединения;

3) обмен сигналами о включении присоединений с другими терминалами F35 для обеспечения согласованного поочередного включения присоединений;

4) непрерывный контроль состояния и самодиагностика;

5) непрерывный контроль состояния канала связи.

Для выполнения указанных функций в терминалы F35 поступает следующая информация:

1) на входы 3...14 команды отключения очередей нагрузки от обоих терминалов N60 по протоколу МЭК 61850 GOOSE через дублированную оптическую сеть Ethernet;

2) на входы 15...16 команды пуска АПВ, и пуска АПВ от вышестоящего центра присоединений от обоих терминалов N60 по протоколу МЭК 61850 GOOSE через дублированную оптическую сеть Ethernet;

3) на вход 1 и 2 напряжения трех фаз от вторичной обмотки трансформатора напряжения одной (или двух для схемы «две рабочие системы шин») системы шин (секции) 6-10 (35) кВ, соединенной в «звезду» и напряжение «разомкнутого треугольника»- на аналоговые входы переменного напряжения терминала;

4) на входы 19, 22 и 25 ток фазы А от трансформаторов тока контролируемых присоединений 6-10 (35) кВ, подключенных к данной системе шин (секции) - на аналоговые входы переменного тока терминала;

5) на входы 17, 20, 23 дискретные сигналы о положении шинных разъединителей обеих систем шин 6-10 (35) кВ всех контролируемых присоединений - на дискретные входы терминала;

6) на входы 18, 21, 24 дискретные сигналы о положении выключателей контролируемых присоединений 6-10 (35) кВ - на дискретные входы терминала (дополнительная информация);

Терминал F35 в соответствии с заложенными алгоритмами формирует следующие выходные сигналы и управляющие воздействия:

1) на выходы 1, 3, 5 команды отключения контролируемых присоединений - выходными реле терминала.

2) на выходы 2, 4, 6 команды повторного включения контролируемых присоединений - выходные реле терминала;

3) на выходы 7, 8, 9 команды блокировки автоматики контролируемых присоединений при работе автоматики - выходные реле терминала;

4) на выход 10 сигналы о срабатывании и неисправности контролера на оба терминала N60 по протоколу МЭК 61850 GOOSE с использованием цифровой, дублированной, оптической сети Ethernet.

Для обеспечения взаимодействия между терминалами системы организуется высоконадежный дублированный оптический канал связи по протоколу МЭК 61850 по сети Ethernet. Резервирование канала связи обеспечивается применением в терминалах карт связи с резервируемым

оптическим каналом связи, применением высоконадежных специализированных дублированных оптических сетевых коммутаторов.

Таким образом, заявляемая «автоматика ограничения снижения напряжения на шинах подстанций», разработанная на базе микропроцессорных терминалов релейной защиты, позволяет повысить надежность и обеспечить возможность оперативного изменения конфигурации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Устройство для стабилизации напряжения трансформаторной подстанции. Патент РФ N 2159004, МПК G05F 1/30, 09.07.1999.

2. Автоматика отключения нагрузки при снижении напряжения. - Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт «энергосетьпроект, Казахское отделение, - Алма-Ата, 1975 г. (Выписка копии).

3. Система измерения синхронных векторов и обеспечения устойчивости сети N60. Руководство по эксплуатации серии UR, N60 редакция: 4.9х

4. Реле управления несколькими фидерами F35. Руководство по эксплуатации серии UR, F35 редакция: 4.4х

1. Автоматика отключения нагрузки при снижении напряжения, содержащая блок автоматики отключения потребителей и блок разрешения автоматического повторного включения фидеров, вход которого соединен с выходом автоматики, вход блока автоматики отключения потребителей соединен с входом автоматики, дополнительно введены второй блок автоматики отключения потребителей, коммутатор связи и второй блок разрешения автоматического повторного включения фидеров, выходы с первого по восьмой каждого блока автоматики отключения потребителей соединены с соответствующими входами коммутатора связи, а первый и второй входы соединены с соответствующими выходами коммутатора связи, десятый и одиннадцатый выходы и восьмой и девятый входы первого блока автоматики отключения потребителей соединены соответственно с девятым и десятым выходами и тридцатым и тридцать первым входами автоматики, третий и четвертый входы которой соединены соответственно с шестым и четвертым входами первого блока автоматики отключения потребителей седьмой вход которого соединен с вторым входом автоматики и пятым входом второго блока автоматики отключения потребителей, седьмой вход которого соединен с восьмым входом автоматики и пятым входом первого блока автоматики отключения потребителей, девятый выход и третий вход которого соединены соответственно с третьим входом и девятым выходом второго блока автоматики отключения потребителей, четвертый, шестой и десятый входы которого соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами автоматики, одиннадцатый и двенадцатый выходы которой соединены соответственно с десятым и одиннадцатым выходами второго блока автоматики отключения потребителей, восьмой и девятый входы которого соединены соответственно с тридцать вторым и тридцать третьим входами автоматики, с первого по девятый входы каждого блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены с соответствующими выходами коммутатора связи, а первый и второй выходы соединены с соответствующими входами коммутатора связи, с одиннадцатого по восемнадцатый входы первого блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены соответственно с тринадцатого по двадцатый входами автоматики, с первого по четвертый выходы которой соединены соответственно с третьего по шестой выходами первого блока разрешения автоматического повторного включения фидеров, с одиннадцатого по восемнадцатый входы второго блока разрешения автоматического повторного включения фидеров соединены соответственно с двадцать первого по двадцать восьмой входы автоматики, двадцать девятый вход которой соединен с десятым входом второго блока разрешения автоматического повторного включения фидеров, пятый, шестой и седьмой входы и тринадцатый выход автоматики соединены с соответствующими входами коммутатора связи.

2. Автоматика по п.1, отличающаяся тем, что блок автоматики отключения потребителей содержит узел определения направления мощности, узел контроля неисправностей трансформатора напряжения, исполнительный орган, узел контроля исправности блока и его цепей, узел сигнализации и осциллограф, с первого по четвертый входы которого соединены с одноименными выходами исполнительного органа и соответственно с десятого по тринадцатый выходами блока, десятый вход которого соединен с первым входом измерительного органа и объединенными с ним шестыми входами узла определения направления мощности и узла контроля неисправностей цепей трансформатора напряжения, с первого по пятый входы которого соединены соответственно с первого по пятый входами узла определения направления мощности и одноименными входами блока, шестой и седьмой выходы узла определения направления мощности соединены с одноименными выходами блока, седьмой и восьмой входы которого соединены с одноименными входами узла определения направления мощности, восьмой выход которого соединен с третьим выходом блока, девятый вход и десятый выход которого соединены с одноименными входом и выходом узла определения направления мощности, десятый вход которого соединен с пятым выходом исполнительного органа, второй и третий входы которого соединены соответственно с девятым и одиннадцатым выходами узла определения направления мощности, шестой вход блока соединен с входом узла контроля исправности терминала и его цепей, выход которого соединен с первым входом узла сигнализации, третий выход которого соединен двенадцатым выходом блока, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами узла сигнализации, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый входы блока соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами исполнительного органа, с четырнадцатого по восемнадцатый входы блока соединены соответственно с одиннадцатого по пятнадцатый входами узла определения направления мощности.

3. Автоматика по п.1, отличающаяся тем, что блок разрешения автоматического повторного включения фидеров содержит три узла управления присоединением, четыре элемента ИЛИ, группу элементов ИЛИ, два пусковых органа отключения, два пусковых органа включения, осциллограф, узел сигнализации и узел контроля неисправности терминала, на который поступают все сигналы блока, а его выход соединен с входом узла сигнализации, выход которого соединен с десятым выходом блока, пятнадцатый и шестнадцатый входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого пускового органа включения, вход которого объединен с входом первого пускового органа отключения и соединен с первым входом блока, второй вход которого соединен с объединенными входами второго пускового органа включения и второго пускового органа отключения, выход второго пускового органа отключения соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход первого пускового органа отключения соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго пускового органа включения, а выход - с объединенными седьмыми входами всех трех узлов управления присоединением, восьмые входы которых объединены и соединены с выходом второго элемента ИЛИ, входы группы элементов ИЛИ соединены с третьего по четырнадцатый вход блока, а выходы соединены соответственно с первого по шестой входами объединенными для всех трех узлов управления присоединением, с девятого по десятый входы первого узла управления присоединением соединены соответственно с семнадцатым, восемнадцатым и девятнадцатым входами блока, двадцатый, двадцать первый и двадцать второй входы которого соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами второго узла управления присоединением, двадцать третий, двадцать четвертый и двадцать пятый входы блока соединены соответственно с девятым, десятым и одиннадцатым входами третьего узла управления присоединением, третьи выходы каждого узла управления присоединением соединены с двенадцатым входом данного блока, первый и второй выходы каждого узла управления присоединением соединены с входами осциллографа и соответственно с первого по шестой выходами блока, с седьмого по девятый выходы которого соединены с четвертым выходом соответственно каждого узла управления присоединением.