Алгоритм дистанционного контроля головного выключателя линии электропередачи

При автоматизации электрических сетей ва^но знать о поло^ении выключателя ЛЭП (включен или отключен) и совершались ли им действия по восстановлению электроснаб^ения при возникновении устойчивого или неустойчивого короткого замыкания (КЗ) [1] и такую информацию необходимо получать на подстанции дистанционно [2]. Поэтому, чем быстрее обслу^ивающий персонал получит информацию о действиях выключателя, тем быстрее мо^но выявить причину отключения линии и устранить ее. При этом перерыв в электроснаб^ении потребителей мо^но свести к минимуму, а, следовательно, минимизировать ущерб от недоотпуска электроэнергии и повысить безопасность технологических процессов в ^ПК [3,8].

Исследования, проведенные в течение последних лет в ФГБОУ ВО «Орловский Г^У» позволили выявить признаки, позволяющие осуществлять дистанционный контроль результатов работы выключателей распределительных сетей. ^нализ статистических данных изменения бросков тока в характерных интервалах времени дал полную наглядность происходящих процессов и явился исходным необходимым материалом для разработки способов дистанционного контроля [7].

С этой целью были разработаны способы дистанционного контроля головного выключателя в линии электропередачи, оборудованного устройством автоматического повторного включения (^ПВ) [4,5,6]. Согласно способа [5] с момента появления броска тока КЗ в начале линии электропередачи отсчитывают время, равное времени срабатывания защиты головного выключателя линии, и контролируют момент отключения броска тока КЗ. Если момент окончания отсчета времени совпадает с моментом отключения первого броска тока КЗ, то устанавливают факт отключения головного выключателя. ^ далее с момента отключения первого броска тока КЗ начинают отсчет времени выдер^ки ^ПВ головного выключателя. При этом контролируют появление второго броска тока и если в момент окончания отсчета времени выдер^ки ^ПВ появляется второй бросок тока значением больше нормального рабочего, но меньше тока КЗ, то устанавливают факт успешного ^ПВ головного выключателя, или если появляется второй бросок тока КЗ в момент окончания отсчета времени выдер^ки ^ПВ, то устанавливают факт неуспешного ^ПВ головного выключателя линии [6]. На основании способов разработана структурная схема, представленная на рисунке 1.

или

Рисунок 1 - Упрощенная часть схемы подстанции распределительной сети и структурная схема контроля головного выключателя в линии электропередачи

Т – силовой трансформатор; W1, W2, W3, W4 – линии электропередачи; Q – головной выключатель линии электропередачи W1; S1 и S2 – нагрузки; К – точка КЗ, 1 - трансформатор тока (ТТ); 2- датчик тока короткого замыкания (ДТКЗ); 3 - элемент З^ПРЕТ; 4,5 и 10 - элемент П^МЯТЬ; 6 ,11- элемент З^ДЕРЖК^; 7, 12 - элемент ПОВТОРИТЕЛЬ; 8 - элемент НЕ; 9,14 и 15 -элемент И; 13 элемент ИЛИ; 16 – ОДНОВИБР^ТОР; 17 - регистрирующее устройство (РУ)

Структурная схема контроля изменений состояния головного выключателя Q, оборудованного устройством ^ПВ однократного действия, работает следующим образом. В нормальном ре^име головной выключатель Q включен. На выходе трансформатора тока (ТТ) 1 есть некоторое значение выходного сигнала, обусловленное рабочим током, но недостаточная для срабатывания датчика тока КЗ (ДТКЗ) 2 и ОДНОВИБР^ТОР^ 16, срабатывающего только при броске рабочего тока (вызванный подключением нагрузок S1 иS2). Поэтому наличие на выходе элемента НЕ 8 сигнала который поступает на входы элементов схемы И 9 и И 14 недостаточно для их срабатывания. Схема не запускается и находится в состоянии контроля.

При КЗ в точке К (рис. 1) значение выходного сигнала ТТ 1 будет достаточно для срабатывания ДТКЗ 2, поэтому на его выходе появится сигнал, который поступит на входы элементов З^ПРЕТ 3, НЕ 8. При этом на выходе элемента З^ПРЕТ 3 появится сигнал, а с выхода элемента НЕ 8 сигнал исчезнет. Сигнал с элемента З^ПРЕТ 3 запомнится элементом П^МЯТЬ 5 и поступит на входы элемента З^ДЕРЖК^ 6. С выхода элемента З^ДЕРЖК^ 6 сигнал появится через время, равное времени срабатывания защиты головного выключателя Q. Он поступит на вход элемента ПОВТОРИТЕЛЬ 7, этот элемент выдаст однократный импульс, который поступит на вход элемента П^МЯТЬ 4 и на вход элемента И 9, а так^е «сбросит» память с элемента 5. Сигнал, поступивший на элемент П^МЯТЬ 4, запомнится им и поступит на запрещающий вход элемента 3. На выходе элемента З^ПРЕТ 3 сигнал исчезнет. В этот момент времени выключатель Q отключит первый бросок тока КЗ, поэтому с ДТКЗ 2 исчезнет выходной сигнал. При этом появится сигнал на выходе элемента НЕ 8, который поступит на входы элементов И 9, И 14. Сработает элемент И 9 и на его выходе появится сигнал, который поступит на входы элементов П^МЯТЬ 10 и в РУ 17. Наличие только одного входного сигнала на элементе И 14 не приведет к его срабатыванию. Сигнал, поступивший в РУ 17, обеспечит появление информации в нем об отключении выключателя Q (см. рис. 1). Сигнал, поступивший на вход элемента П^МЯТЬ 10, запомнится им и поступит на вход элемента З^ДЕРЖК^ 11, с выхода которого сигнал появится через время, равное времени выдер^ки ^ПВ головного выключателя Q. Сигнал с элемента 11, после этой выдер^ки времени, поступит на вход элемента ПОВТОРИТЕЛЬ 12. Этот элемент выдаст однократный импульс, который «сбросит» память с элемента 10 и поступит на вход элементов И 14 и И15. В этот момент времени произойдет включение выключателя Q и если оно будет успешным (КЗ в точке К устранилось), то на выходе ТТ 1 появится сигнал не достаточный для срабатывания ДТКЗ 2, но достаточный для срабатывания ОДНОВИБР^ТОР^ 16. Выходной сигнал ОДНОВИБР^ТОР^ 16 поступит на вход элемента И 15. Элемент И 15 сработает и на его выходе появится сигнал, который поступит на вход элемента ИЛИ 13 и в РУ 17. На выходе элемента ИЛИ 13 появится сигнал, который «сбросит» память с элемента 4 поэтому на запрещающем входе элемента 3 сигнал исчезнет и схема вернется в первоначальное состояние контроля. При этом в РУ 17 появится информация о том, что произошло успешное ^ПВ выключателя Q. Эта информация позволяет сделать вывод о том, что в линии W1 произошло неустойчивое КЗ.

Если ^е КЗ в точке К не устранилось, то после включения головного выключателя Q на выходе ТТ 1 появится сигнал достаточный для срабатывания ДТКЗ 2. На выходе ДТКЗ 2 появляется сигнал, который поступит на вход элементов З^ПРЕТ 3, НЕ 8. При этом на выходе элемента З^ПРЕТ 3 сигнала не будет, т.к. существует сигнал на его запрещающем входе с элемента П^МЯТЬ 4. С выхода элемента НЕ 8 сигнал исчезнет, а наличие только одного входного сигнала на входе элемента И 9 не приведет к его срабатыванию. Одновременное ^е наличие двух сигналов на элементе И 14 приведет к появлению сигнала на его выходе. Этот сигнал поступит на вход элемента ИЛИ 13 и в РУ 17. На выходе элемента ИЛИ 13 появится сигнал, который «сбросит» память с элемента 4 и на запрещающем входе элемента 3 сигнал исчезнет. Схема вернется в первоначальное состояние контроля, а в РУ 17 появится информация о том, что произошло неуспешное ^ПВ выключателя Q. И это будет определять то, что в линии W1 имеет место устойчивое КЗ.

Контроль отключения, успешного и неуспешного ^ПВ головных выключателей линий W2, W3, W4 осуществляется аналогично.

Для реализации контроля успешного и неуспешного ^ПВ головного выключателя разработан алгоритм (рис. 2).

^лгоритм реализации дистанционного контроля работы головного выключателя ЛЭП составлен на основе анализа диаграмм, [4,5,6] отра^ающих различные варианты его работы. Начало алгоритма предусматривает наличие зало^енных данных о величинах рабочего тока и минимального тока КЗ, скорости нарастания тока КЗ, времени выдер^ки ^ПВ выключателя. Начало работы алгоритма (рис. 2) обеспечивает контроль появления тока КЗ в ЛЭП, причем не только по его величине, но и по скорости нарастания.

При выполнении условия, зало^енного в блоке 4 алгоритма делается вывод, что произошло КЗ и запускается счетчик времени, отсчитывая время равное времени срабатывания защиты головного выключателя ЛЭП. Это обеспечивается работой блоков 6 и 7. В момент окончания отсчета времени с помощью блоков 8 и 9 контролируется ток. При выполнении условия, зало^енного в блоке 9 блоком 10 выдается сигнал об отключении головного выключателя ЛЭП. ^ далее, включатся счетчик времени блока 11, времени выдер^ки ^ПВ головного выключателя. Это обеспечивается работой блоков 12 и 13. В момент окончания отсчета времени с помощью блоков 14 и 15 контролируется ток. При выполнении условия, зало^енного в блоке 15 блоком 16 выдается сигнал о неуспешном ^ПВ головного выключателя ЛЭП.

Так ^е, если не выполняется условие блока 15, блоком 18 контролируется появление рабочего тока ЛЭП . При выполнении условия зало^енного в блоке 18, блоком 19 выдается сигнал о успешном ^ПВ головного выключателя ЛЭП.

Предло^енный алгоритм реализован в устройстве дистанционного контроля ^ПВ выключателей на основе аналого-цифрового преобразователя, с последующей обработкой полученных данных программным способом на персональном компьютере. [7]

Реализация предло^енного алгоритма контроля приведет к повышению надё^ности электроснаб^ения потребителей за счёт принятия на основе полученной информации оперативным персоналом необходимых решений.

Рисунок 2 - ^лгоритм реализации способа дистанционного контроля головного выключателя ЛЭП