Автоматизация распределительной сети

Размещение устройств АПВ и АВР в схемах распределительной сети рассмотрены в [1] и [3]. На рис.7 приведен фрагмент распределительной сети согласно [1]. На схеме представлена головная подстанция С, получающая двухстороннее питание по линиям 110 кВ от подстанций А и В. Выключатель Q3 предназначен для обеспечения раздела связи подстанций А и В при коротком замыкании на одной из линии W1 или W2. При этом подстанция С будет получать питание по работоспособной линии. Устройства АПВ выключателей Q1, Q2 и Q3 предназначены для восстановления нормальной схемы питания при неустойчивых повреждениях на линиях W1 и W2.

Рассмотрим сторону 10 кВ подстанции С. Предполагается, что шины 10 кВ оборудованы логической защитой шин, поэтому установлены АПВ на вводах (выключатели Q4 и Q5). Работа устройств АПВ разрешается при срабатывании защит от внешних повреждения трансформатора (максимальная токовая защита), но блокируется при срабатывании защит от внутренних повреждений (дифференциальная и газовая защиты трансформатора). Наличие логической защиты шин вследствие ее быстродействия позволяет не опасаться последствий для трансформатора при неуспешном АПВ при коротком замыкания на шинах.

Низкая сторона данной подстанции оборудована местной симметричной АВР. Траснформаторы Т1 и Т2 в нормальном режиме включены каждый на свою секцию. При потере напряжения на одной из секции шин (при отключении работающего трансформатора или одной из питающих линий W1 или W2) срабатывает АВР. При этом отключается выключатель ввода той секции, на которой исчезло напряжение (Q4 или Q5) и включается секционный выключатель Q8 (при наличии напряжения на оставшейся в работе секции). Пусковой орган для АВР может получать информацию о напряжениях с трансформаторов TV1, TV2.

Местная несимметричная АВР применена на подстанции D. Рабочим источником для этой подстанции служит линия W3, а резервным линия W6. Обычно рассматриваемая подстанция имеет два трансформатора напряжения, на шинах TV5 и на вводе резервного источника TV4. Это вполне достаточно для действия АВР. Но восстановление нормальной работы схемы при успешной работе АПВ линии W3 требует установки трансформатора напряжения на рабочем вводе (TV3). Восстановление питания линии W3 при неустойчивом коротком замыкании на этой линии производится либо АПВ выключателя Q7 (при нормальной работе сети W3, W4, W5, W6) либо, при послеаварийной схеме (при срабатывании АВР выключателя Q12), АПВ выключателя Q11.

Рис.7 Фрагмент распределительной сети с устройствами релейных защит и автоматики

На подстанции Е установлена местная симметричная АВР на стороне 0.4 кВ. Предполагается, что автоматы QF1, QF2, QF3 имеют дистанционное управление. Действие АВР этой подстанции аналогично рассмотренному алгоритму для подстанции С.

Сетевая АВР установлена в сети, состоящей из линий W3…W6. Настройка сетевых АВР сложнее, поскольку необходимо учитывать действие релейной защиты и автоматики на смежных элементах. Предполагается, что на каждом из выключателей этой сети установлена делительная защита (ДЗ) [1]. Срабатывание этой защиты на головном участке отключает поврежденный участок от источника питания (например, при повреждении на 1-й или 2-й секциях шин подстанции С). Срабатывание делительной защиты на выключателях Q7 (Q9) происходит раньше, чем срабатывает АВР выключателя Q12. Таким образом, делительная защита уменьшает вероятность включения АВР на поврежденную линию. После срабатывания сетевого АВР производится перенастройка уставок защит (переход на второй набор уставок), поскольку конфигурация сети изменяется. Команда на перенастройку защит может быть выдана либо в бестоковую паузу, либо по сигналу реле направления мощности. Для исключения неселективного отключений ускорение защит при срабатывании сетевого АВР не производится. Последующие действия АВР восстановят питание на всех участках, кроме того, на котором появилось устойчивое повреждение.

Рассмотрим принцип формирования автоматического включения резерва (АВР) и автоматического восстановления нормального режима (АВНР) на примере серии СИРИУС ЗАО «Радиус-автоматика» (г. Зеленоград). Эта серия предназначена для применения на подстанциях с высшим напряжением 110 кВ и для линий 6-110 кВ. Информационное взаимодействие терминалов между собой и средствам управления подстанцией может осуществляться по протоколу MODBUS или по фирменному протоколу СТАРТ.

Принцип формирования АВР и АВНР показан на рис 8. Алгоритм работы АВР зависит от нормальной схемы главных соединений подстанции. Предположим, что при нормальной работе оба ввода включены, а секционный выключатель отключен. В этом случае, для организации работы АВР достаточно иметь трансформаторы напряжения на каждой секции. При исчезновении напряжения на одной из секций система АВР отключит выключатель ввода, питающего эту секцию, и включит секционный выключатель. При этом будет введено ускорение его релейных защит.

Работа автоматики восстановления нормального режима (АВНР) возможна при наличии контроля напряжений на вводах. В этом случае, при появлении рабочего напряжения на отключенном вводе, производится включение его выключателя, а затем отключение секционного выключателя.

При нормальном режиме питания по одному вводу, секционный выключатель находится во включенном положении. При исчезновении напряжения на шинах АВР и, при наличии напряжения на резервном вводе, производит отключение рабочего ввода и включение резервного. Для организации работы АВР потребуется трансформатор напряжения на резервном вводе. Если имеется трансформатор напряжения также и на рабочем вводе, то возможна организация АВНР. После восстановления напряжения на рабочем вводе производится его включение, а затем отключение резервного ввода.

С описанием конкретных реализаций рассмотренных принципов можно ознакомиться в документации предприятий изготовителей. Например, в [8] имеется раздел «Функции автоматики и управления выключателем», в котором рассматриваются особенности использования терминалов БМРЗ-0,4 для целей автоматизации комплексных трансформаторных подстанций.

Рис. 8. Схем информационных связей для организации АВР и АВНР на терминалах серии «Сириус 2»

Рассмотрим пример выполнения автоматического включения резерва на стороне 0,4 кВ комплексной трансформаторной подстанции, имеющей два трансформатора с помощью терминалов БМРЗ-0,4 [8]. Схема такой подстанции будет аналогичной схеме, показнной на рис.8.

Местная симметричная АВР. В нормальном режиме каждая секция питается от своего ввода, секционный выключатель отключен. Автоматическое включение резервного питания обеспечивается при исчезновении напряжения на одном из вводов путем включения секционного выключателя.

Схема АВР контролирует напряжения на секции и напряжение ввода, состояние вводного и секционного выключателей. При наличии напряжения на вводе схема формирует сигнал "Разрешение АВР". Схема АВР выдает команды управления вводным и секционным выключателем.

Рассмотрим алгоритм работы схемы при понижении напряжения на первом вводе. Если АВР введено, то его схема начинает работать. При этом проверяется положение выключателя первого ввода (должен быть включен), секционного выключателя (должен быть отключен), а с другого ввода должен поступать разрешающий сигнал (наличие напряжения на втором вводе). После выдержки времени Т_АВР выдается команда на отключение выключателя первого ввода. Команда на включение секционного выключателя выдается с задержкой по отношению к отключению выключателя ввода (порядка 50 мс), при условии, если напряжение на секции отсутствует.

Работа АВР блокируется при отключении вводного выключателя защитами трансформатора и при отключении выключателя по команде оператора.

Автоматическое восстановление нормального режима работы. Пуск АВНР происходит после восстановления напряжения на отключенном вводе. С выдержкой времени Т_АВНР выдается команда на отключение секционного выключателя. Затем с задержкой по отношению к отключению секционного выключателя (порядка 0.5 с) подается команда на включение ввода.