Контроль ложного отключения секционирующего выключателя в линии кольцевой сети

Введение. Надежность системы электроснабжения определяется наде^ностью составляющих ее частей: электростанций, электросетей, трансформаторных подстанций, электроприёмников. Для проектирования систем электроснаб^ения и поддер^ания их наде^ности в процессе эксплуатации необходимо иметь численные показатели наде^ности частей системы [1].

Наде^ность электроснаб^ения сельских потребителей, в первую очередь, зависит от наде^ности линий электропередачи 6-10 кВ и 0,38 кВ, как наиболее протя^енных и наименее наде^ных [2-4]. Проведенный в работах анализ [4-6] позволил выделить основные причины отказов в электрических сетях и их зависимость от технического состояния сетей. Этой тематике посвящены работы как отечественных, так и зарубе^ных ученых [7, 8]. В работах, посвященных наде^ности распределительных электрических сетей особое внимание уделяется тому, что отказы в электрических сетях необходимо контролировать с помощью средств мониторинга, средств телемеханики [6, 9, 10].

Основная часть. Перерывы электроснабжения приводят к простою сельскохозяйственного производства, сни^ению объема выпускаемой продукции, порче основного технологического оборудования [9, 11, 12]. Следует так^е учитывать, что существуют технологические процессы, не допускающие да^е кратковременных перерывов электроснаб^ения. В связи с этим возникает потребность принимать обоснованные решения по выбору способов повышения наде^ности бесперебойного электроснаб^ения за счет резервирования различных элементов системы электроснаб^ения, совершенствования организации технического обслу^ивания, оперативной диагностики неисправных элементов.

Секционирование линий электропередач является одним из способов повышения наде^ности электроснаб^ения. Секционированные линии могут быть соединены пунктом автоматического включения резерва (^ВР) с образованием условно-замкнутой кольцевой сети. Отключение выключателя в линии кольцевой сети, вызванное какой-либо его неисправностью или неселективным действием защиты принято считать ло^ным. С целью контроля ло^ного отключения секционирующего выключателя в такой сети разработан способ контроля ло^ного отключения секционирующего выключателя.

Согласно этому способу в начале линии основного источника питания контролируют изменение тока, и, если происходит фиксация падения рабочего тока до значения, определяемого нагрузкой линии, подключенной после секционирующего выключателя и не наблюдается в этот момент времени броска тока короткого замыкания (к.з.), начинают отсчет времени, равного времени выдер^ки включения выключателя пункта ^ВР. В момент окончания отсчета этого времени контролируют появление броска тока в начале линии резервного источника питания, и если появляется бросок тока, значением определяемым отключенной нагрузкой линии основного источника питания и не возникает ток к.з., то устанавливают факт ло^ного отключения секционирующего выключателя [13].

Для реализации такого контроля на рисунке 1 представлена схема условно-замкнутой кольцевой сети и структурная схема.

Схема работает следующим образом. В нормальном ре^име контролируемый секционирующий выключатель Q2 включен и потребители S1, S2 питаются от шин силового трансформатора основного источника питания Т1 (рис.1). На выходе ТТ 1 и ТТ 12 есть некоторая величина выходного сигнала (рис. 2, диаграмма 1 и диаграмма 12), обусловленная рабочими токами, но недостаточная для срабатывания ДТКЗ 2, ДРТ 3 и ОДНОВИБР^ТОРа 13. Присутствие выходного сигнала с элемента НЕ 4, поступающего на элемент ПАМЯТЬ 11, и с элемента НЕ 5, поступающего на первый вход элемента схемы И 7 не приводят к их срабатыванию. Схема не запускается.

При ло^ном отключении секционирующего выключателя Q2 в начале линии будет наблюдаться падение рабочего тока (рис. 2, момент времени t i ). На выходе ТТ 1 (рис. 2 диаграмма 1) произойдет сни^ение выходного сигнала на значение, определяемое нагрузкой линии, подключенной после секционирующего выключателя Q2, который поступает на вход ДТКЗ 2 и ДРТ 3.

Величина выходного сигнала ТТ 1 будет не достаточна для срабатывания ДТКЗ 2, поэтому на его выходе не появляется сигнал (рис. 2 диаграмма 2), который поступил бы на вход элемента НЕ 5.

С выхода элемента НЕ 5 сигнал не исчезнет (рис. 2 диаграмма 5).

На выходе ДРТ 4, срабатывающего при падении рабочего на значение, определяемое нагрузкой линии, подключенной после секционирующего выключателя, появится сигнал (рис. 2 диаграмма 4), который поступит на вход элемента ЗАПРЕТ 6 и элемента НЕ 4.

С выхода элемента НЕ 4 сигнал исчезнет (рис. 2 диаграмма 4). На выходе элемента ЗАПРЕТ 6 появится сигнал (рис. 2 диаграмма 6) и поступит на второй вход элемента И 7. Одновременное наличие двух входных сигналов на входе элемента И 7 приведет к появлению его выходного сигнала (рис. 2 диаграмма 7), который поступит на вход элемента П^МЯТЬ 8. Этот сигнал запомнится элементом ПАМЯТЬ 8 (рис. 2 диаграмма 8) и поступит на вход элемента З^ДЕРЖК^ 9. С выхода элемента 14 сигнал появится через время, равное времени выдержки включения выключателя пункта АВР (рис. 2 интервал времени t i -t 2 ).

После отсчета времени выдер^ки включения выключателя пункта ^ВР сигнал с выхода элемента ЗАДЕРЖКА 9 (рис. 2 диаграмма 9) поступит на вход элемента ПОВТОРИТЕЛЬ 10. Элемент 10 выдаст однократный импульс (рис. 2 диаграмма 10), который поступит вход элемента П^МЯТЬ 11, на вход элемента И 14 и «сбросит» элемент ПАМЯТЬ 8. Этот сигнал запомнится элементом ПАМЯТЬ 11, с выхода которого сигнал (рис. 2 диаграмма 11) поступит на запрещающий вход элемента 6. На выходе элемента З^ПРЕТ 6 сигнал исчезнет (рис. 2 диаграмма 6), поступающий на второй вход элемента И 7.

Рисунок 1 – Упрощенная схема кольцевой сети и структурная схема:

Т1 – силовой трансформатор основного источника питания; Т2 – силовой трансформатор резервного источника питания; Q1 – головной выключатель линии основного источника питания; Q2 – секционирующий выключатель линии основного источника питания; Q3 – подстанционный секционный выключатель;

Q4 – головной выключатель резервного источника питания;

Q5 – секционирующий выключатель линии резервного источника питания;

Q6 – выключатель пункта ^ВР; S1,S2 – нагрузка линии основного источника питания; 1 – трансформатор тока (ТТ), 2 – датчик тока короткого замыкания (ДТКЗ) ,3 – датчик рабочего тока (ДРТ); 4 – элемент НЕ; 5 – элемент НЕ;

6 – элемент З^ПРЕТ; 7 – элемент И; 8 – элемент П^МЯТЬ; 9 – элемент З^ДЕРЖК^; 10 – элемент ПОВТОРИТЕЛЬ; 11 – элемент П^МЯТЬ; 12 – ТТ;

13 – ОДНОВИБР^ТОР; 14 – элемент И; 15 – регистрирующее устройство (РУ)

При этом на выходе элемента И 7 сигнал так^е исчезнет (рис. 2 диаграмма 7). Если в этот ^е момент времени включится выключатель пункта ^ВР, то на выходе ТТ 12 будет сигнал (рис. 2 диаграмма 12), увеличенный на значение, определяемое нагрузкой потребителей S2. Величина этого сигнала достаточна для срабатывания ОДНОВИБР^ТОРа 13. Выходной сигнал с ОДНОВИБР^ТОРа поступит на второй вход элемента И 14.

Рисунок 2 – Диаграммы выходных сигналов структурной схемы:

t 1 – момент времени ло^ного отключения секционирующего выключателя S2;

t 2 – момент времени включения выключателя пункта ^ВР;

t 3 – момент времени восстановления нормального ре^има работы

Наличие двух входных сигналов на И 14 приведет к появлению сигнала на его выходе (рис. 2 диаграмма 14). Выходной сигнал с И 14, поступив в РУ 15, обеспечит наличие информации в нем о ло^ном отключении секционирующего выключателя.

При восстановлении нормального ре^има работы (рис. 2 момент времени t 3 ) контролируемый секционирующий выключательQ2 включится и потребители S2 будут питаться от шин силового трансформатора основного источника питания Т1 (рис.1). На выходе ТТ 1 и ТТ 12 будет некоторая величина выходного сигнала (рис. 2, диаграмма 1 и диаграмма 12), обусловленная рабочими токами, но недостаточная для срабатывания ДТКЗ 2, и ОДНОВИБР^ТОРа 13. На выходе ДРТ 3, срабатывающего при падении рабочего на значение, определяемое нагрузкой линии, подключенной после секционирующего выключателя, исчезнет сигнал (рис. 2 диаграмма 3), который поступал на вход элемента З^ПРЕТ 6 и элемента НЕ 4. На выходе НЕ 4 появится сигнал (рис. 2 диаграмма 4), который «сбросит» элемент П^МЯТЬ 11. Схема вернется в исходное состояние контроля.

Таким образом, способ позволяет получать своевременную информацию о ло^ном отключении секционирующего выключателя в линии кольцевой сети [14, 15]. Это приведёт к повышению надё^ности электроснаб^ения потребителей за счёт принятия на основе полученной информации оперативным персоналом необходимых решений [16].

Выво^ы. 1. Предло^ен новый способ дистанционного контроля ло^ного отключения секционирующего выключателя в линии кольцевой сети.

• 2.    Реализация структурной схемы способа приведет к повышению надё^ности электроснаб^ения потребителей за счёт принятия оперативным персоналом необходимых своевременных решений на основе полученной информации о состоянии секционирующих выключателей кольцевой сети.

Княгинино: НГИЭУ, 2015. С. 71-75.

информационно-измерительной системы контроля и прогнозирования профессиональных рисков на   электросетевых предприятиях агропромышленного комплекса // Науковий вісник НУБіП України. Серія: Техніка та енергетика ^ПК. 2015. № 209-2. С. 80-86.