RU188256U1 - Устройство управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции - Google Patents
Устройство управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции Download PDFInfo
- Publication number
- RU188256U1 RU188256U1 RU2018145706U RU2018145706U RU188256U1 RU 188256 U1 RU188256 U1 RU 188256U1 RU 2018145706 U RU2018145706 U RU 2018145706U RU 2018145706 U RU2018145706 U RU 2018145706U RU 188256 U1 RU188256 U1 RU 188256U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- section
- bus
- input
- outputs
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H02J13/0006—
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к автоматике систем электроснабжения, в частности систем электроснабжения промышленных потребителей с источниками распределенной генерации, и может быть использована для управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении быстродействия и надежности, достигается в устройстве, содержащем вводные выключатели первого и второго вводов, первую и вторую секции шин, секционный выключатель, с первого по шестой выключатели на отходящих линиях, первый и второй блоки контроля напряжения секций шин, первый и второй блоки контроля токов ввода, первый и второй блоки контроля мощностей выделенной нагрузки вводов, первый и второй блоки контроля резервов мощности подключаемого источника секций шин, звено сравнения данных, блок обработки параметров, первый и второй измерители частоты секций шин, с первого по четвертый блоки сравнения, а также первый и второй алгебраические сумматоры. 3 ил.
Description
Полезная модель относится к автоматике систем электроснабжения, в частности систем электроснабжения промышленных потребителей с источниками распределенной генерации, и может быть использована для управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции.
В нашей стране имеет место тенденция роста вводов источников распределенной генерации (РГ), которые, как правило, сооружаются собственниками промышленных предприятий нефтегазодобывающей, горнодобывающей, металлургической, целлюлозно-бумажной и химической отраслей промышленности, и подключаются к распределительным электрическим сетям или к сетям внутреннего электроснабжения этих предприятий.
Одновременно, в указанных сетях широко применяются устройства автоматического включения резервного питания (АВР), которые используются для восстановления питания электроприемников потребителей путем автоматического присоединения резервного источника питания при отключении рабочего источника питания, приводящего к обесточению электроустановок потребителей.
Подключение генерирующих установок (ГУ) малой и средней мощности источников РГ неизбежно приводит к существенному изменению схемно-режимных ситуаций в прилегающей сети, оказывая влияние на находящиеся в эксплуатации устройства АВР.
Решая вопросы совместимости устройств АВР, с одной стороны, и современных ГУ источников РГ, с другой стороны, необходимо принимать во внимание требования к безотказной работе ГУ/источника РГ при изменениях параметров режима электрической сети, а также значимость конкретной ГУ/источника РГ в обеспечении бесперебойного электроснабжения электроустановок потребителя.
Известен блок автоматического включения резерва электропитания устройств [RU №111364, H02J 9/06, Н02В 1/00, 14.09.2011], который содержит вводы фидеров электроснабжения, к каждому из них подключены внутренние устройства защиты от импульсных и коммутационных помех и перенапряжений, которые связаны с устройствами контроля качества электроэнергии для каждого ввода электроснабжения и устройством коммутации вводов, со схемой логики управления коммутацией вводов электроснабжения, которая, в свою очередь, управляет работой устройства коммутации вводов электроснабжения, схемой индикации состояния блока, которая подключена к устройству передачи диагностической информации в системы диспетчерского контроля.
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку известное устройство предназначено только для организации электропитания устройств низковольтных потребителей электроэнергии от однофазных источников переменного тока.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство автоматического включения резервного электропитания потребителей [RU 2447565, C1, H02J 9/06, 10.04.2012], содержащее вводные выключатели основного и резервного источников питания, секционный выключатель, трансформаторы напряжения на шинах основного и резервного источников, трансформаторы токов на вводах основного и резервного источников, аналого-цифровые преобразователи тока и напряжения, блоки определения минимального тока ввода каждой секции, быстродействующее пусковое устройство, выход которого подключен через блок управления к вводным и секционному выключателям, причем, быстродействующее пусковое устройство дополнительно снабжено блоком формирования линейных напряжений основного и резервного источника и блоком определения направления мощности в фазах ввода основного и резервного источника, три входа блока формирования линейных напряжений основного источника соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей напряжения на шинах основного источника, и четвертый вход соединен с соответствующим выходом блока формирования линейных напряжений резервного источника, а выходы связаны с тремя соответствующими входами блока определения направления мощности в фазах основного источника и входом блока формирования линейных напряжений резервного источника, три входа блока формирования линейных напряжений резервного источника соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей напряжения на шинах резервного источника, а выходы связаны с тремя соответствующими входами блока определения направления мощности в фазах резервного источника, три входа блока определения направления мощности в фазах основного источника соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей тока основного источника, а три выхода соединены с соответствующими входами трех логических элементов «И» основного источника, и три остальных выхода соединены с тремя соответствующими входами логических элементов «И» резервного источника, три входа блока определения направления мощности в фазах резервного источника соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей тока резервного источника, а три выхода соединены с соответствующими входами трех логических элементов «И» резервного источника, и три остальных выхода соединены с тремя соответствующими входами логических элементов «И» основного источника, выходы трех логических элементов «И» основного источника соединены с тремя входами первого логического элемента «ИЛИ» основного источника, а выходы соединены с соответствующим входом второго логического элемента «ИЛИ» основного источника, выходы трех логических элементов «И», резервного источника соединены с тремя входами первого логического элемента «ИЛИ» резервного источника, а выходы соединены с соответствующим входом второго логического элемента «ИЛИ» резервного источника, вход блока определения минимального тока ввода основного источника связан с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей тока основного источника, а один выход соединен с входом четвертого логического элемента «И» основного источника, и второй выход соединен с соответствующим входом четвертого логического элемента «И» резервного источника, вход блока определения минимального тока ввода резервного источника связан с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей тока резервного источника, а один выход соединен с входом четвертого логического элемента «И» резервного источника, и второй выход соединен с соответствующим входом четвертого логического элемента «И» основного источника, второй вход второго логического элемента «ИЛИ» основного источника соединен с соответствующим выходом четвертого логического элемента «И» основного источника, а выход соединен с соответствующим входом пятого логического элемента «И» основного источника, второй вход второго логического элемента «ИЛИ» резервного источника соединен с соответствующим выходом четвертого логического элемента «И» резервного источника, а выход соединен с соответствующим входом пятого логического элемента «И» резервного источника, на второй вход пятого логического элемента «И» основного и резервного источника подают блокирующие сигналы от релейной защиты, а выход соединен с входами блока управления.
Недостатком устройства является относительно низкое быстродействие и относительно низкая надежность, что повышает время восстановления технологического режима энергорайона (предприятия) при потере питания от основного источника электроснабжения.
Особенность реализации АВР при управлении электроснабжением промышленного энергорайона с источниками РГ при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции заключается в том, что параметры срабатывания АВР должны выбираться с учетом следующих условий:
- при понижении напряжения на шинах собственной секции (которая резервируется АВР от соседней секции) в случае КЗ на присоединениях (фидерах) за выключателем собственной секции или КЗ на присоединениях системы шин питающей данную секцию (глубокое снижение напряжения). КЗ в этих случаях ликвидируются быстродействующими защитами, время его ликвидации составляет около 0,09-0,11 с.
- при понижении напряжения на шинах собственной секции (которая резервируется АВР от соседней секции) в случае КЗ на присоединениях (фидерах) за выключателями и элементами с сосредоточенными параметрами (реакторами, трансформаторами) собственной секции или аналогичном КЗ на присоединениях системы шин питающей данную секцию (остаточное напряжение составляет 20-40% Uном). КЗ в этих случаях ликвидируются защитами с выдержкой времени, которые составляют около 1,1-1,6 с.
Для исключения действия устройства АВР в данном случае выбирается соответствующая выдержка времени. В расчетах применяют наибольшую выдержку времени защит присоединений, отходящих от шин данной секции (резервируемой АВР) и системы шин питающей данную секцию плюс время запаса (Δt), т.е. время срабатывания устройства АВР составит около 2-2,5 с.
- если в системе электроснабжения наряду с анализируемым устройством АВР есть еще и устройство АВР, расположенное ближе к источнику питания (например, когда установлено устройство АВР на стороне 110 кВ, а также установлено устройство АВР на стороне 6-10 кВ), то согласование между собой устройств АВР производится уставками по времени срабатывания. Следовательно, время срабатывания АВР на стороне 6-10 кВ должно быть больше времени АВР на стороне 110 кВ. Время запаса (Δt), в зависимости от применяемых типов выключателей и реле времени принимают равным 1-2 с, поэтому время срабатывания устройства АВР на стороне 6-10 кВ составит около 3-4,5 с.
- если на питающей воздушной линии (ВЛ) имеется устройство АПВ, то время действия АВР должно быть больше времени АПВ, чтобы АВР срабатывало только в случае неуспешного АПВ. Как правило, выдержки времени линейных АПВ по условию правильной работы защиты при повреждениях на линиях принимаются не менее 4-5 с, т.е. время работы устройства АВР будет составлять около 6,25-7,25 с.
Учитывая вышеприведенные особенности, встречаются случаи, когда включение резервного питания происходят через 2-7,25 с после возникновения аварийного возмущения, что создает значительные трудности в случае присоединения к сетям источников РГ.
Существующие устройства АВР выполняют автоматическое включение резервного питания без контроля разности фаз напряжений. При использовании ГУ на источниках РГ, которые не допускают включений с большой разностью фаз напряжений, очевидна необходимость повышения быстродействия АВР.
Оценим быстродействие АВР, которое является достаточным, чтобы предотвратить срабатывание устройства АВР при большой разности фаз напряжений. Для этого достаточно, чтобы синхронная динамическая устойчивость ГУ к моменту включения резервного питания не успевала нарушиться. В таком случае асинхронный режим ГУ не возникает даже кратковременно, а, следовательно, отсутствуют условия для возникновения большой разности фаз напряжений в момент включения.
Основной параметр, определяющий критическое время по динамической устойчивости ГУ, - механическая постоянная инерции ГУ, TJ, с. Значения TJ, например, близкие к 1 с, характерны для газопоршневых установок (ГПУ) и трехвальных газотурбинных установок (ГТУ), около 3 с -для мощных ГПУ и двухвальных ГТУ и др.
Как будет показано ниже, для схемы, приведенной на фиг. 1, рассчитаны два крайних случая: трехфазное КЗ вблизи шин и потеря основного питания без КЗ, поэтому все реальные случаи будут оказываться в этом диапазоне. Время отключения маломасляных выключателей принято 0,07 с, вакуумных - 0,04 с; время включения, соответственно, 0,14 и 0,08 с. Результаты расчетов показаны ниже на фиг. 2а.
Значения критического времени на фиг. 2а, в случаях отсутствия КЗ, при малых Ту резко снижаются. Это обусловлено тем, что малоинерционные ГУ не успевают в начале аварийного режима принять дополнительную нагрузку и их скорость вращения быстро увеличивается, приближая момент перехода в асинхронный режим. При близких КЗ взаимное влияние ГУ и асинхронных двигателей (АД) практически отсутствует.
Худшими, в отношении переходных процессов ГУ, являются случаи с возникновением многофазных КЗ. Таким образом, наличие в узле нагрузки таких ГУ, которые не допускают несинхронных включений с большой разностью фаз напряжений, не оставляет времени для отстройки АВР от возмущений, при которых действие АВР не требуется. Это практически не зависит от относительной мощности ГУ, как следует ниже из фиг. 2б.
Пример переходного процесса с трехфазным КЗ и АВР для схемы, приведенной на фиг. 1, с продолжительностью перерыва питания 0,3 с и параметрами, характерными для вакуумных или маломасляных выключателей, показан ниже на фиг. 3. Этот процесс был бы полностью благополучным и для ГУ источника РГ и для нагрузки, если бы несинхронное включение с большой разностью фаз было допустимо для ГУ. Но в данном случае разность фаз напряжений к моменту АВР составляет 155°, что может привести к механическому разрушению приводного двигателя ГУ источника РГ.
В связи с проиллюстрированными выше требованиями к быстродействию АВР применение пусковых органов, действующих только по факту снижения напряжения, в общем случае не всегда приемлемо.
В то же время, снижение частоты на резервируемой секции шин (по отношению к частоте резервного источника) является необходимым и достаточным признаком потери внешнего питания в случае пассивной нагрузки, в том числе содержащей синхронные двигатели. Присоединение ГУ источников РГ влияет на процессы изменения напряжения U(t) примерно таким же образом, как и в случае подключения синхронных электродвигателей, но процессы изменения частоты f(t) меняет радикально.
Таким образом, необходимость повышения быстродействия АВР в системах электроснабжения обусловлена присоединением источников РГ с современными ГУ. Поскольку возможны режимы, в которых ГУ могут быть отключены, то пусковые органы по напряжению в схемах АВР целесообразно сохранять. Применение пускового органа по частоте в схемах АВР промышленных энергорайонов с ГУ источников РГ эффективно и необходимо.
Задачей полезной модели является повышение быстродействия и надежности АВР с целью снижения времени восстановления технологического режима предприятия при потере питания от основного источника электроснабжения.
Такой положительный эффект достигается за счет придания устройству - прототипу дополнительных адаптивных свойств запрета для схем электроснабжения с источниками РГ, вследствие чего оптимизируется алгоритм формирования управляющих воздействий и АВР в целом.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается в устройстве, содержащем первый и второй вводные выключатели, выполненные с возможностью соединения, соответственно, через первый питающий трансформатор с первым вводом и через второй питающий трансформатор со вторым вводом, первую секцию шин, выполненную с возможностью подключения через первый выключатель на отходящих линиях генерирующих установок первой секции шин и через второй выключатель на отходящих линиях асинхронных двигателей первой секции шин, вторую секцию шин, выполненную с возможностью подключения через третий выключатель на отходящих линиях генерирующих установок второй секции шин и через четвертый выключатель на отходящих линиях асинхронных двигателей второй секции шин, секционный выключатель, первая и вторая входные клеммы которого соединены с выходными клеммами первой и второй секций шин, соответственно, первые блок контроля напряжения, блок контроля токов ввода, блок контроля мощностей выделенной нагрузки вводов подключаемого и блок контроля резервов мощности подключаемого источника секций шин, входы которых соединены с первой секционной шиной, выполненной с возможностью через пятый выключатель на отходящих линиях соединения с резистором шины заземления первой секции шин, вторые блок контроля напряжения, блок контроля токов ввода, блок контроля мощностей выделенной нагрузки вводов подключаемого и блок контроля резервов мощности подключаемого источника секций шин, входы которых соединены со второй секционной шиной, выполненной с возможностью через шестой выключатель на отходящих линиях соединения с резистором шины заземления второй секции шин, звено сравнения данных, соответствующие входы которого соединены с выходами первого и второго блоков контроля мощностей выделенной нагрузки вводов и первого и второго блоков контроля резервов мощности подключаемого источника секций шин, блок обработки параметров, первый вход которого выполнен с возможностью приема сигнала от оперативно-информационного блока, второй вход соединен с выходом звена сравнения данных, третий и четвертый входы соединены с первыми выходами, соответственно, первого и второго блоков контроля напряжения секций шин, пятый и шестой входы соединены с выходами, соответственно, первого и второго блоков контроля токов ввода, а выход соединен с управляющим входом секционного выключателя, первый и второй измерители частоты секций шин, входы которых соединены со вторыми выходами первого и второго блоков контроля напряжения секций шин, соответственно, первый и второй блоки сравнения, выполненные с возможностью соединения своих первых входов с соответствующими выходами оперативно-информационного блока и выходы которых соединены с шестым и седьмым входами блока обработки параметров, соответственно, третий и четвертый блоки сравнения, выполненные с возможностью соединения своих первых входов с соответствующими выходами оперативно-информационного блока и выходы которых соединены с восьмым и девятым входами блока обработки параметров, соответственно, а также первый и второй алгебраические сумматоры, первые входы которых соединены с выходом второго измерителя частоты секций шин, вторые входы соединены с выходом первого измерителя частоты секций шин, а выходы соединены со вторыми входами третьего и четвертого блоков сравнения, соответственно, при этом, выходы первого и второго измерителей частоты секций шин выполнены с возможностью соединения с соответствующими входами оперативно-информационного блока.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - функциональная схема устройства управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции совместно с вводами, питающими трансформаторами, вводными выключателями, генерирующими установками, асинхронными двигателями, выключателями на отходящих линиях и резисторами шин заземления;
на фиг. 2а и фиг. 2б - графики, поясняющие длительности перерыва питания, допустимые для генерирующих установок источников распределенной генерации в промышленном энергорайоне;
на фиг. 3 - осциллограмма рассчитанного переходного процесса с трехфазным КЗ и действием АВР (высокая вероятность механического разрушения приводного двигателя ГУ).
На фиг. 1 обозначены:
- первый 1 и второй 2 независимые вводы, работающие параллельно;
- первый 3 и второй 4 питающие трансформаторы;
- вводной выключатель 5 первого ввода;
- вводной выключатель 6 второго ввода;
- первая 7 и вторая 8 секции шин;
- секционный выключатель 9;
- первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13 выключатели на отходящих линиях;
- первый 14 и второй 15 блоки контроля напряжения секций шин;
- первый 16 и второй 17 блоки контроля токов ввода;
- первый 18 и второй 19 блоки контроля мощностей выделенной нагрузки вводов;
- первый 20 и второй 21 блоки контроля резервов мощности подключаемого источника секций шин;
- звено 22 сравнения данных (ЗСД);
- блок 23 обработки параметров (УОП);
- оперативно-информационный блок 24 (ОИК);
- первый 25 и второй 26 измерители частоты секций шин;
- первый 27, второй 28, третий 29 и четвертый 30 блоки сравнения;
- первый 31 и второй 32 алгебраические сумматоры;
- пятый 33 и шестой 34 выключатели на отходящих линиях;
- генерирующие установки (ГУ) 35 первой секции шин и генерирующие установки 36 второй секции шин;
- асинхронные двигатели (АД) 37 первой секции шин и асинхронные двигатели 38 второй секции шин;
- резистор 39 шины заземления первой секции и резистор 40 шины заземления второй секции.
Для устройства (фиг. 1) рассчитаны два крайних случая: трехфазное КЗ вблизи шин и потеря основного питания без КЗ, поэтому все реальные случаи окажутся в этом диапазоне. Время отключения маломасляных выключателей принято 0,07 с, вакуумных - 0,04 с; время включения, соответственно, 0,14 и 0,08 с. Результаты расчетов показаны на фиг. 2а.
Значения критического времени на фиг. 2а, в случаях отсутствия КЗ, при малых TJ резко снижаются. Это обусловлено тем, что малоинерционные ГУ не успевают в начале аварийного режима принять дополнительную нагрузку и их скорость вращения быстро увеличивается, приближая момент перехода в асинхронный режим. При близких КЗ взаимное влияние ГУ и асинхронных двигателей (АД) практически отсутствует.
Худшими, в отношении переходных процессов ГУ, являются случаи с возникновением многофазных КЗ. Таким образом, наличие в узле нагрузки таких ГУ, которые не допускают несинхронных включений с большой разностью фаз напряжений, не оставляет времени для отстройки АВР от возмущений, при которых действие АВР не требуется. Это практически не зависит от относительной мощности ГУ, как следует из фиг. 2б.
Пример переходного процесса с трехфазным КЗ и АВР для устройства, представленного на фиг. 1, с продолжительностью перерыва питания 0,3 с и параметрами, характерными для вакуумных или маломасляных выключателей, показан на фиг. 3. Этот процесс был бы полностью благополучным и для ГУ источника РГ и для нагрузки, если бы несинхронное включение с большой разностью фаз было допустимо для ГУ. Но в данном случае разность фаз напряжений к моменту АВР составляет 155°, что может привести к механическому разрушению приводного двигателя ГУ.
Устройство управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками РГ при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции работает следующим образом.
Устройство работает в двух основных режимах: при включенном и при отключенном положении ГУ источников РГ в промышленного энергорайоне с источниками РГ. Переключение режимов осуществляется на основе анализа состояния коммутационных аппаратов системы электроснабжения (телесигнализация) оперативно-информационным блоком 24, выполненным, например, с применением SCADA-системы. При этом, управляющий сигнал для переключения режимов с выхода блока 24 выдается на вход блока 23 (УОП).
Информация об отключении ГУ формируется на основе данных телесигнализации, а за счет подачи управляющего сигнала с выхода блока на вход блока 23 результаты функционирования элементов 25-32 устройства блокируются.
В нормальном режиме по вводам на секции шин 7 и 8 протекает рабочий ток. Так как величина рабочего тока значительно меньше величины тока короткого замыкания (КЗ), то релейная защита не срабатывает на отключение вводных выключателей 5 и 6, которые снабжены устройством автоматического повторного включения (АПВ), в результате чего АВР не запускается.
При коротком замыкании на первой секции шин 7 блок контроля тока 16 фиксирует значительное увеличение тока от первого питающего трансформатора 3 и выдает сигнал вида IC.Ш.7→∞ на вход блока 23 обработки параметров. Одновременно с ним блок 14 контроля напряжения фиксирует исчезновение (глубокое снижение) линейных напряжений на первой секции шин 7 и подает сигнал в блок 23 обработки параметров вида UC.Ш.7→0. Через заданную выдержку времени релейная защита отключает первый вводной выключатель 5, оснащенный устройством АПВ. При этом исчезают ток КЗ и линейные напряжения на первой секции шин 7. Эти события регистрируются соответствующими блоками контроля напряжения 14 и тока 16, которые выдают сигналы вида IC.Ш.7→0 и UC.Ш.7→0 в блок 23 обработки параметров, где проводится повторный анализ поступающей с блоков информации. Затем срабатывает устройство АПВ первого вводного выключателя 5 с заданной выдержкой tАПВ5. Блок 23 обработки параметров производит задержку по времени tУОП, равную бестоковой паузе АПВ: tУОП=tАПВ5, которое совпадает с моментом поступления повторных сигналов с блоков контроля напряжения 14 и тока 16 (UC.Ш.7→0; IC.Ш.7→∞). При этом блок 23 обработки параметров формирует и подает команду на запрет АВР и включение секционного выключателя 9. При восстановлении нормального режима работы на первой секции шин 7 появится напряжение, что будет зафиксировано логической частью АВР и схема вернется в исходное состояние.
При неустойчивом КЗ на первой секции шин 7 повторных сигналов из первого блока 14 контроля напряжения и первого блока 16 контроля тока не поступает в блок 23, поэтому вынужденной задержки времени не производится. В этот момент первый блок 18 контроля мощности фиксирует величину мощности на выделенной нагрузке и выдает это значение в звено 22 сравнения данных в виде Рраб.C.Ш.7=m7. Одновременно с этим второй блок 21 контроля резерва мощности определяет запас мощности в резервной системе и затем подает команду Ррез.С.Ш.8=n8 в звено 22, где реализуется проверка требования о соблюдении уровней мощности в узлах нагрузки: m7≈n8. Когда резерва недостаточно для подключения аварийного участка сети без посадки напряжения, звено 22 подает команду в блок 23 обработки параметров в виде сигнала: m7>>n8, что свидетельствует об опасности возникновения провала напряжения. Затем блок 23 обработки параметров производит задержку по времени tУОП, равную бестоковой паузе АПВ: tУОП=tАПВ5, которое совпадает с моментом поступления сигнала со звена сравнения данных. В силу чего блок 23 обработки параметров формирует и подает команду на запрет АВР и включение секционного выключателя 9. При восстановлении нормального режима на секции шин 7 появится напряжение и устройство вернется в исходное состояние.
В режиме, когда в устройстве (фиг. 1) ГУ источников РГ включены, оно работает следующим образом. В этом случае для повышения быстродействия задействуются блоки 25-32. Управляющий сигнал с выхода блока 24 на вход блока 23 обработки параметров не поступает и в этом режиме информация с выходов блоков контроля напряжения 14 и тока 16 в блоке 23 не используется.
Пуск АВР выполняется за счет использования соответствующих пусковых органов по частоте. Такие пусковые органы по частоте реализуются совокупным применением измерителей частоты секций шин 25 и 26 и блоков сравнения 27 и 28. Измерение частоты осуществляется на основе информации, поступающей от блоков контроля напряжения 14 и 15, например, на основе последовательных мгновенных значений напряжения, в соответствующие измерители частоты секций шин 25 и 26, которые производят расчет значений частоты. Значения частоты с выходов измерителей частоты 25 и 26 передаются на первые входы блоков сравнения 27 и 28, на вторые входы которых с выходов блока 24 поступают уставочные величины пусковых органов по частоте. При снижении частоты ниже уставочных значений, связанном с повреждением на питающей линии (или трансформаторе), и последующими действиями релейной защиты, на выходе соответствующей блоков сравнения 27 или 28 появляется управляющий сигнал для блока 23 обработки параметров, который затем осуществляет пуск АВР. В отличие от предыдущего режима применение пусковых органов по частоте позволяет обеспечить высокую оперативность предлагаемого способа за счет срабатывания без выдержки времени на АПВ, которое в рассматриваемом режиме не используется. Уставочные значения по частоте формируются исходя из состава и особенностей ГУ источников РГ, присоединенных к каждой секции шин, а также состава и особенностей двигательной нагрузки. При восстановлении нормального режима работы на резервируемой секции шин появится напряжение, что фиксируется логической частью АВР и устройство (фиг. 1) вернется в исходное состояние.
Дополнительно в условиях снижения частоты информация о ее значениях с выходов измерителей частоты 25 и 26 поступает на входы блока 24. По значениям частоты из памяти блока 24 выдаются данные уставочных значений на срабатывание пускового органа по разности частот, реализуемого на элементах 29 и 31 для секции шин 7 и на элементах 30 и 32 для секции шин 8. Уставочные значения разности частот также формируются, исходя из состава и особенностей ГУ источников РГ, присоединенных к каждой секции шин, а также состава и особенностей двигательной нагрузки. Определение текущих уставочных значений обеспечивается по данным телесигнализации, поступающим на вход ОИК 24. Разность частот напряжения для резервируемой секции шин 7 рассчитывается путем вычитания значений частоты напряжения на секции шин 8 и частоты напряжения на секции 7, реализуемая с помощью подачи информации с выходов измерителей частоты 25 и 26 на соответствующие суммирующие и вычитающие входы сумматора 31. Аналогичным образом выполняется расчет разности частот для секции шин 8. Сравнение текущих значений разности частот с соответствующими уставками осуществляется в блоках сравнения 29 и 30, а выходы блоков сравнения 29 и 30 подключены к блоку 23. Тем самым обеспечивается выдача управляющих сигналов в блок 23 при достижении разности частот между секциями шин больше уставочных значений и запрет АВР при существенном рассогласовании частот, колебаний напряжения между резервируемой и резервирующей секциями шин. Необходимость во введение запрета АВР при существенном отличии частот между секциями шин обусловлена тем, что подключение секции шин с ГУ источника РГ с низкой частотой и соответственно большим дефицитом мощности может послужить причиной дальнейшего развития аварийной ситуации и привести к значительным ущербам для промышленного потребителя.
В режиме, когда в схеме электроснабжения ГУ источников РГ включены, как и в режиме отключенных ГУ источников РГ, производится оценка достаточности запаса мощности в резервной системе. Применительно к АВР для секции шин 7 блок 18 контроля мощности фиксирует величину мощности на выделенной нагрузке и выдает это значение в звено 22 в виде сигнала Рраб.С.Ш.7=m7. Одновременно с этим блок 21 контроля резерва мощности определяет запас мощности в резервной системе и затем подает команду Ррез.С.Ш.8=n8 в звено 22, где реализуется проверка требования о соблюдении уровней мощности в узлах нагрузки: m7≈n8. Когда резерва недостаточно для подключения аварийного участка, звено 22 подаст команду в блок 23 в виде сигнала m7>>n8, что свидетельствует об опасности развития аварийной ситуации. В результате чего блок 23 формирует и подает команду на запрет АВР и включение выключателя 9.
Следует отметить, что необходимость введения запрета АВР исходя из результатов оценки достаточности запаса мощности в резервной системе и достижения существенной разности частот между секциями шин, обусловлена составом и особенностями ГУ источников РГ, а также двигательной нагрузки, подключенным в текущий момент времени к секциям шин. Указанные состав и особенности влияют на процесс развития аварийной ситуации и возможности восстановления нормального электроснабжения потребителей энергорайона.
Таким образом, в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении быстродействия и надежности управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции, вследствие того, что, оптимизируется алгоритм формирования управляющих воздействий и АВР.
Claims (1)
- Устройство управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции, содержащее первый и второй вводные выключатели, выполненные с возможностью соединения, соответственно, через первый питающий трансформатор с первым вводом и через второй питающий трансформатор со вторым вводом, первую секцию шин, выполненную с возможностью подключения через первый выключатель на отходящих линиях генерирующих установок первой секции шин и через второй выключатель на отходящих линиях асинхронных двигателей первой секции шин, вторую секцию шин, выполненную с возможностью подключения через третий выключатель на отходящих линиях генерирующих установок второй секции шин и через четвертый выключатель на отходящих линиях асинхронных двигателей второй секции шин, секционный выключатель, первая и вторая входные клеммы которого соединены с выходными клеммами первой и второй секций шин, соответственно, первые блок контроля напряжения, блок контроля токов ввода, блок контроля мощностей выделенной нагрузки вводов подключаемого и блок контроля резервов мощности подключаемого источника секций шин, входы которых соединены с первой секционной шиной, выполненной с возможностью через пятый выключатель на отходящих линиях соединения с резистором шины заземления первой секции шин, вторые блок контроля напряжения, блок контроля токов ввода, блок контроля мощностей выделенной нагрузки вводов подключаемого и блок контроля резервов мощности подключаемого источника секций шин, входы которых соединены со второй секционной шиной, выполненной с возможностью через шестой выключатель на отходящих линиях соединения с резистором шины заземления второй секции шин, звено сравнения данных, соответствующие входы которого соединены с выходами первого и второго блоков контроля мощностей выделенной нагрузки вводов и первого и второго блоков контроля резервов мощности подключаемого источника секций шин, блок обработки параметров, первый вход которого выполнен с возможностью приема сигнала от оперативно-информационного блока, второй вход соединен с выходом звена сравнения данных, третий и четвертый входы соединены с первыми выходами, соответственно, первого и второго блоков контроля напряжения секций шин, пятый и шестой входы соединены с выходами, соответственно, первого и второго блоков контроля токов ввода, а выход соединен с управляющим входом секционного выключателя, первый и второй измерители частоты секций шин, входы которых соединены со вторыми выходами первого и второго блоков контроля напряжения секций шин, соответственно, первый и второй блоки сравнения, выполненные с возможностью соединения своих первых входов с соответствующими выходами оперативно-информационного блока и выходы которых соединены с шестым и седьмым входами блока обработки параметров, соответственно, третий и четвертый блоки сравнения, выполненные с возможностью соединения своих первых входов с соответствующими выходами оперативно-информационного блока и выходы которых соединены с восьмым и девятым входами блока обработки параметров, соответственно, а также первый и второй алгебраические сумматоры, первые входы которых соединены с выходом второго измерителя частоты секций шин, вторые входы соединены с выходом первого измерителя частоты секций шин, а выходы соединены со вторыми входами третьего и четвертого блоков сравнения, соответственно, при этом выходы первого и второго измерителей частоты секций шин выполнены с возможностью соединения с соответствующими входами оперативно-информационного блока.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145706U RU188256U1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Устройство управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145706U RU188256U1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Устройство управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU188256U1 true RU188256U1 (ru) | 2019-04-04 |
Family
ID=66087810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145706U RU188256U1 (ru) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | Устройство управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU188256U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768787C1 (ru) * | 2021-07-05 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ и устройство дистанционного бесканального контроля работы источника генерации, подключенного к электрической сети, питающейся от однотрансформаторной подстанции |
| RU2769456C1 (ru) * | 2021-07-05 | 2022-03-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ и устройство дистанционного бесканального контроля работы источника генерации, подключенного к электрической сети, питающейся от двухтрансформаторной подстанции |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1744757A1 (ru) * | 1990-01-05 | 1992-06-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения | Способ автоматического включени резервного питани потребителей |
| US6560128B1 (en) * | 1999-02-12 | 2003-05-06 | Satcon Power Systems Canada Ltd. | Ferroresonance-suppressing static transfer switch |
| RU111364U1 (ru) * | 2011-09-14 | 2011-12-10 | Сергей Петрович Сергеев | Блок автоматического включения резерва электропитания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики |
| RU2447565C1 (ru) * | 2011-02-17 | 2012-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ автоматического включения резервного электропитания потребителей и устройство для его осуществления |
-
2018
- 2018-12-24 RU RU2018145706U patent/RU188256U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1744757A1 (ru) * | 1990-01-05 | 1992-06-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения | Способ автоматического включени резервного питани потребителей |
| US6560128B1 (en) * | 1999-02-12 | 2003-05-06 | Satcon Power Systems Canada Ltd. | Ferroresonance-suppressing static transfer switch |
| RU2447565C1 (ru) * | 2011-02-17 | 2012-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") | Способ автоматического включения резервного электропитания потребителей и устройство для его осуществления |
| RU111364U1 (ru) * | 2011-09-14 | 2011-12-10 | Сергей Петрович Сергеев | Блок автоматического включения резерва электропитания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768787C1 (ru) * | 2021-07-05 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ и устройство дистанционного бесканального контроля работы источника генерации, подключенного к электрической сети, питающейся от однотрансформаторной подстанции |
| RU2769456C1 (ru) * | 2021-07-05 | 2022-03-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ и устройство дистанционного бесканального контроля работы источника генерации, подключенного к электрической сети, питающейся от двухтрансформаторной подстанции |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Oudalov et al. | Adaptive network protection in microgrids | |
| KR102381846B1 (ko) | 직렬 보상기 및 제어 방법 | |
| EP2194656B1 (en) | Electrical power network management system | |
| Ilyushin et al. | Operation of automatic transfer switches in the networks with distributed generation | |
| Lai et al. | Comprehensive protection strategy for an islanded microgrid using intelligent relays | |
| Lagos et al. | Microgrid protection against internal faults: Challenges in islanded and interconnected operation | |
| Lee et al. | A study on wind-turbine generator system sizing considering overcurrent relay coordination with SFCL | |
| RU188256U1 (ru) | Устройство управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции | |
| Ilyushin | The analysis of dispersed generation influence on power system automatics settings and function algorithms | |
| Liu et al. | A simple multi agent system based adaptive relay setting strategy for distribution system with wind generation integration | |
| Memon et al. | Microgrid protection with conventional and adaptive protection schemes | |
| Haider et al. | Protection of DERs | |
| RU2692758C1 (ru) | Способ управления электроснабжением промышленного энергорайона с источниками распределенной генерации при коротком замыкании на резервируемой секции шин подстанции | |
| Nichols | The electrical considerations in cogeneration | |
| US11990760B2 (en) | Anti-islanding protection and non-exporting tariff support | |
| Oudalov et al. | Microgrid protection | |
| Khakimovich et al. | Problems of protection during the massive penetration of renewable energy sources in power systems | |
| CN209088533U (zh) | 燃气发电站两级小电流接地保护控制系统 | |
| Meng | China's protection technique in preventing power system blackout to world | |
| Laaksonen et al. | Grid code compatible protection scheme for smart grids | |
| Ciontea et al. | Review of network topologies and protection principles in marine and offshore applications | |
| Chen et al. | A coordinated strategy of protection and control based on wide-area information for distribution network with the DG | |
| Miller et al. | Fault contribution considerations for wind plant system design and power system protection issues | |
| Brewis et al. | Theory and practical performance of interlocked overcurrent busbar zone protection in distribution substations | |
| Rogers | Impact of embedded generation on design, operation and protection of distribution networks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191225 |