The article is devoted to a new method of obtaining information remotely in the real-time mode, control of the state change of the conditional closed ringed network. Rural distributive networks of 10 kV are extended, with the connection of their all categories consumers. To ensure the power supply from the second independent source for the consumers of the 1st category, in some cases, two lines supplied from the different sources are connected with the network unit of the automatic transfer switch. The switch of this unit is switched-off in the normal operating mode, and at emergence on the first sites of the lines, it switches on and such information should be received in the real-time mode. It will allow to increase the reliability of power supply, the economic efficiency of agricultural production due to the reduction of the losses from the undersupply of the electric energy.
Keywords: head switch, sectionalizing switch, short-circuit, the sensor operating current, switch-reserve information processing unit, a recording device.
В отдельных случаях, с целью повышения надежности электроснабжения, две воздушные линии, питающиеся от разных шин одной двухтрансформаторной подстанции или от разных источников питания, соединяют с помощью сетевого пункта автоматического включения резерва (АВР). При этом линии секционированы и имеется возможность отключения отдельных участков на которых могут происходить одно или двухфазные короткие замыкания (КЗ). Выключатель сетевого пункта АВР в нормальном режиме работы сети находится в отключенном состоянии, а при возникновении аварийных ситуаций он может успешно или неуспешно включиться. Сетевые пункты АВР находятся на значительном расстоянии от трансформаторной подстанции и обслуживающий персонал информацию об изменении схемы кольцевой сети получает по косвенным признакам (например, по телефонным звонкам об отсутствии напряжения у отключенных потребителей). Для получения информации об изменении схемы кольцевой сети необходимо проверить состояния секционирующих выключателей и выключателя пункта АВР путем выезда на места их установки. С целью своевременного получения информации об изменении состояния линии кольцевой сети разработан способ контроля успешного или неуспешного включения выключателя сетевого резерва с определением отключившихся выключателей и поврежденного участка линии кольцевой сети [1].
Известен способ контроля успешного включения пункта АВР в кольцевой сети, заключающийся в том, что начинают отсчет с момента появления первого броска тока КЗ на шинах трансформатора основного источника питания, равного выдержки времени включения пункта АВР. При этом в момент окончания отсчета времени контролируют появление второго броска тока на шинах трансформатора резервного источника питания. И, если он больше нормального рабочего тока, но меньше тока КЗ, то при его появлении устанавливают факт успешного включения пункта АВР [2].
Недостатком известного способа является невозможность осуществления с его помощью контроля успешного или неуспешного включения выключателя сетевого резерва с определением отключившихся выключателей и поврежденного участка линии кольцевой сети.
Задачей рассматриваемого способа является расширение функциональных возможностей, путем получения информации об успешном или неуспешном включении выключателя сетевого резерва с определением отключившихся выключателей и поврежденного участка линии кольцевой сети.
Согласно разработанному способу, при появлении в линии основного источника питания первого броска тока КЗ, измеряют время его протекания. С момента отключения тока КЗ отсчитывают время выдержки включения выключателя сетевого резерва, при этом в линии резервного источника питания контролируют появление второго броска тока. И, если в момент окончания отсчитываемого времени появляется бросок рабочего тока значением, определяемым нагрузкой резервируемого участка линии основного источника питания, а время протекания первого броска тока КЗ было равно времени выдержки срабатывания защиты головного выключателя (ГВ) линии основного источника питания, то делают вывод об отключении головного и секционирующего выключателей (СВ) и успешном включении выключателя сетевого резерва при повреждении участка линии, расположенного между отключившимися выключателями. А если появляется второй бросок тока КЗ, который через время выдержки срабатывания защиты с ускорением выключателя сетевого резерва отключится, а время протекания первого броска тока КЗ было равно времени выдержки срабатывания защиты СВ, то делают вывод об отключении СВ и неуспешном включении выключателя сетевого резерва при повреждении участка линии основного источника питания, расположенного смежно с выключателем сетевого резерва.
Для реализации такого контроля разработана структурная схема, изображенная на рис.1.
Рис. 1. Упрощенная однолинейная схема двухтрансформаторной подстанции и структурная схема контроля: Т1 и Т2 — силовые трансформаторы; Q1 и Q2 головные выключатели, Q2 и Q4 — секционирующие выключатели; Q5 — выключатель сетевого пункта АВР, К1 и К2 — точки короткого замыкания
Структурная схема, изображенная на рис.1, состоит из: датчиков тока короткого замыкания (ДТКЗ) 1 и 9; датчика рабочего тока (ДРТ) 8, элементов НЕ 2 и 11; ПАМЯТЬ 3 и 12; ЗАДЕРЖКА 4 и 13; ОДНОВИБРАТОР 5 и 14: И 7, 10, 15; блока обработки информации (БОИ) 6 и регистрирующего устройства (РУ) 16.
Диаграммы выходных сигналов структурной схемы при КЗ в точках К1 и К2 имеют вид (см. рис.2): 17 — на выходе элемента 1; 18 — на выходе элемента 2; 19 — на выходе элемента 3; 20 — на выходе элемента 4; 21 — на выходе элемента 5; 22 — на выходе элемента 6; 23 — на выходе элемента 7; 24 — на выходе элемента 8; 25 — на выходе элемента 9; 26 — на выходе элемента 10; 27 — на выходе элемента 11; 28 — на выходе элемента 12; 29 — на выходе элемента 13; 30 — на выходе элемента 14; 31 — на выходе элемента 15; 32 — в РУ 16.
Работа структурной схемы осуществляется следующим способом.
В нормальном режиме работы выключатели Q1, Q5, Q2 и Q4 включены, а выключатели Q6 и Q3 отключены. На выходах ДТКЗ 1 и 9 сигналов нет (рис.2, диаграмма 17 и 25), поэтому схема находится в режиме контроля.
При возникновении устойчивого КЗ, например, в точке К1, на выходе ДТКЗ 1 появится сигнал (рис.2, диаграмма 17, момент времени t1), который поступит на первый вход БОИ 6, где запомнится момент его поступления, также этот сигнал поступит на вход элемента НЕ 2. При этом сигнал с его выхода исчезнет (рис.2, диаграмма 18).
Рис. 2. Диаграммы выходных сигналов структурной схемы: t1 — момент времени возникновения тока КЗ; t2 — момент времени отключения тока КЗ; t3 — момент времени включения выключателя Q3; t4 — момент времени отключения с ускорением выключателя Q3, после его включения на КЗ в точке К2
По истечении времени выдержки срабатывания защиты ГВ 1 он отключится, при этом ток КЗ исчезнет (рис.2, диагр. 17, момент времени t3) и сигнал на выходе элемента НЕ 2 появится вновь (рис.2, диагр. 18). Этот сигнал поступит на второй вход БОИ 6 и на вход элемента ПАМЯТЬ 3. БОИ 6 вычислит время протекания тока КЗ, сравнит его с временем выдержек срабатывания защит ГВ 1 и СВ 2 и определит отключившийся выключатель. В данном случае им будет ГВ 1. При этом с первого выхода БОИ 6 пойдет сигнал (рис.2, диаграмма 22), который поступит на третий вход элемента И 7 и будет сохраняться в нем до момента поступления сигнала на первый и второй входы этого элемента. Сигнал, поступивший на элемент ПАМЯТЬ 3, запомнится им (рис.2, диаграмма 19) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 4. С выхода этого элемента сигнал появится через время выдержки включения выключателя 3 (рис.2, диаграмма 20, момент времени t3) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 5. Он совершит одно колебание (рис.2. диаграмма 21), этот сигнал «сбросит» память с элемента 3 (рис.2. диаграмма 19) и поступит на первые входы элементов И 7 и 10. В этот момент времени (t4) выключатель Q3 включится и подключит часть неповрежденной линии основного источника питания к линии резервного источника питания, при этом в последней возникнет бросок рабочего тока, обусловленный подключенной нагрузкой, и на выходе ДРТ 8 появится сигнал (рис.2, диаграмма 24), который поступит на второй вход элемента И 7. И 7 сработает, появится его выходной сигнал (рис.2, диаграмма 23), он поступит в РУ 16, и там появится информация о том, что выключатели Q1 и Q2 отключились, успешно включился выключатель Q3 и поврежден участок линии, расположенной между выключателями Q1 и Q2.
Рис. 3. Диаграммы выходных сигналов элементов структурной схемы контроля: t1 — момент возникновения тока КЗ в точке К2; t2 — время выдержки срабатывания защиты выключателя Q2; t4 — момент времени отключения выключателя Q3
Если устойчивое КЗ произойдет в точке К2, то сработает защита выключателя Q2 и он отключится. При этом в момент времени возникновения КЗ t1 на выходе ДТКЗ 1 появится сигнал (рис.3, диаграмма 17). Он поступит на первый вход БОИ 6 и запомнится им. Также он поступит на вход элемента НЕ 2, при этом с его выхода сигнал исчезнет (рис.3, диаграмма 18, момент времени t1). В момент окончания времени выдержки срабатывания защиты выключателя Q2 (t2) сигнал на выходе элемента НЕ 2 появится вновь (рис.3, диаграмма 18) и поступит на второй вход БОИ 6 и на вход элемента ПАМЯТЬ 3. БОИ 6 вычислит время протекания тока КЗ и так, как в данном случае оно будет равно времени выдержки срабатывания защиты выключателя Q2, то со второго выхода БОИ 6 на первый вход элемента И 15 поступит сигнал и сохраниться в нем до момента поступления сигналов на второй и третий входы этого элемента. Сигнал, поступивший на элемент ПАМЯТЬ 3, запомнится им (рис.3, диаграмма 19) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 4, с выхода которого сигнал появится через время выдержки включения выключателя Q3 (рис.3, диаграмма 20) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 5. Он произведет одно колебание (рис.3, диаграмма 21), этим сигналом «сбросит» память с элемента 3 (рис.3, диаграмма 19) и поступит на первый вход элемента И 10. В этот момент времени (t4) выключатель Q3 включится, причем включится на КЗ, поэтому в линии резервного источника питания появится ток КЗ и появится выходной сигнал на ДТКЗ 9 (рис.3, диаграмма 25). Этот сигнал поступит на второй вход элемента И 10, и он сработает (рис.3, диаграмма 26). Сигнал элемента И 10 поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 12, запомнится им (рис.3, диаграмма 28) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 13. С выхода этого элемента сигнал появится через время выдержки срабатывания защиты с ускорением выключателя Q3 (рис.3, диаграмма 29) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 14. Он произведет одно колебание (рис.3, диаграмма 30), этот сигнал «сбросит» память с элемента 12 (рис.3, диаграмма 28) и поступит на второй вход элемента И 15. В этот момент времени (t4) выключатель Q3 отключится. Ток КЗ исчезнет (рис.3, диаграмма 25, момент времени t4), и появится сигнал на выходе элемента НЕ 11 (рис.3, диаграмма 27). Он поступит на третий вход элемента И 15, и этот элемент сработает (рис.3, диаграмма 31). Его выходной сигнал поступит в РУ 16 и там появится информация о том, что выключатель Q2 отключился, неуспешно включился выключатель Q3 и поврежден участок линии, расположенный между выключателями Q2 и Q3.
Таким образом, при использовании разработанного способа можно в режиме реального времени получать информацию об изменении состояния линии кольцевой сети при успешном или неуспешном включении выключателя сетевого резерва с определением отключившихся выключателей и поврежденного участка. Это позволит уменьшить ущерб за счет сокращения времени недоотпуска электроэнергии сельскохозяйственным предприятиям.
Литература:
- Патент РФ № 2543067 С1, опубл. 27.02.2015г. Бюл.№ 6.
- Патент РФ № 2214667, опубл.20.10.2003 г. Бюл.№ 20.
