Повышение надежности работы электрических сетей напряжением 6-35 кв. с помощью системы контроля их параметров

Введение. Одной из основных задач, стоящих перед электросетевыми компаниями, является повышение надежности работы электрических сетей напряжением 6-35 кВ. Одним из наиболее важных показателей надежности является время восстановления электроснабжения. Для сокращения времени восстановления электроснабжения используются различные системы и устройства контроля работы электрических сетей напряжением 6-35 кВ.

Основная часть. При работе электрических сетей напряжением 6-35 кВ надежность характеризуют такие показатели как частота отключений, коэффициент готовности, вероятность безотказной работы в течение года и др., но одним из наиболее важных является продолжительность отключений электроснабжения (время восстановления) [1]. Она зависит от многих факторов, таких, как удаленность потребителя электроэнергии, наличие у него средств связи и т.д.

Для сокращения времени отключения электроснабжения потребителей электроэнергии, а также уменьшения зоны поиска поврежденного участка сети можно использовать различные системы и устройства контроля работы электрических сетей напряжением 6-35 кВ. Их можно условно разделить на две группы.

К первой из них относятся системы и устройства, предполагающие использование специальных передающих устройств и каналов связи, ко второй - средства, в которых нет необходимости их использования [2].

В первой группе систем и устройств, контролирующих параметры работы электрических сетей 6-35 кВ, в качестве каналов связи между передатчиками и пунктом сбора информации используются непосредственно провода линий электропередачи или специальные каналы (радиоканалы, каналы спутниковой связи и т.п.) [3].

Всем способам первой группы, в той или иной степени, присущи следующие недостатки, затрудняющие их использование в распределительных сетях 6-35 кВ [4]:

• -    большое число передающих устройств при значительном количестве контролируемых высоковольтных выключателей;

• -    снижение достоверности передаваемой информации в зависимости от метеорологических условий (снегопад, гололед и др.);

• -    необходимость применения кодирующих и декодирующих устройств;

• -    усложнение эксплуатации системы приема-передачи информации за счет значительной удаленности устройств друг от друга и от пункта сбора информации;

• -    необходимость в обслуживающем персонале с высокой степенью квалификации;

• -    высокие затраты на сооружение и эксплуатацию системы сбора информации.

Во второй группе относятся системы и устройства контроля параметров электрических сетей 6-35 кВ, принцип работы которых основан на анализе параметров режимов функционирования электрической сети. Сбор данных производится непосредственно с отходящих линиях напряжением 6-35 кВ. В использовании каналов связи нет необходимости.

Для анализа параметров режимов функционирования электрических сетей была разработана система контроля работы электрических сетей напряжением 6-35 кВ. Данная система состоит из двух блоков (блока подсоединения системы к линии электропередач и блока, необходимого для анализа и обработки данных), персонального компьютера и программного обеспечения.

В качестве первого блока можно использовать блок, присоединенный к измерительным трансформаторам тока отходящих линий 6-35 кВ, его внешний вид и характеристики описаны в [5]. Данный блок обладает следующими недостатками: необходимость разрыва токовых цепей при подключении, недостаточная защита от аварийных ситуаций и статического электричества, значительная мощность рассеивания.

Также в систему можно установить блок, выполненный на основе токоизмерительных клещей, внешний вид и параметры которого описаны в [6]. Он лишен выше приведенных недостатков и имеет ряд преимуществ: при подключении нет необходимости вмешательства в токовые цепи релейной защиты и автоматики, обладает большей надежностью и безопасностью, легко и оперативно устанавливается, имеет меньшие габариты и рассеивает значительно меньше мощности, имеет дополнительную защиту от аварийных ситуаций и статического электричества.

Для второго блока, который необходим для получения, обработки и дальнейшей передачи контролируемых параметров электрической сети на компьютер можно использовать устройство, описанное в [7].

Блок состоит из:

• 1.    Аналогово-цифровой преобразователя, служащего для получения и обработки полученных данных.

• 2.    Преобразователя USB-UART, необходимого для передачи данных в персональный компьютер.

На компьютере устанавливается специально разработанное программное обеспечение, служащее для анализа полученных данных и выводах о произошедших в электрической сети аварийных режимах.

Система контроля параметров работы электрических сетей 6-35 кВ устанавливается на узловых трансформаторных подстанциях с дежурным персоналом. Ее первый блок подключаются к отходящим от подстанции линиям электропередач напряжением 6-35 кВ.

Работа данной системы основана на контроле изменений тока и длительности бестоковой паузы автоматического повторного включения (АПВ). При коротком замыкании в распределительной сети 6-35 кВ присоединенной к узловой подстанции произойдет резкое увеличение тока. При этом сработает токовая защита высоковольтного выключателя ближайшего к месту возникновения короткого замыкания. После отключения этого выключателя ток в сети уменьшиться. Далее сработает устройство АПВ отключившегося выключателя, время выдержки которого является заданным в системе контроля. Если АПВ будет успешным, то вначале произойдет увеличение тока, а затем ток вернется к значению близкому к значению тока до короткого замыкания. Если АПВ не успешное, то снова резко увеличится ток и сработает токовая защита того же высоковольтного выключателя, что приведет к уменьшению тока в электрической сети.

Изменения тока фиксируется первым блоком системы контроля параметров электрической сети напряжением 6-35 кВ. Затем информация поступает во второй блок, который обрабатывает полученные данные и отправляет их на персональный компьютер. Персональный компьютер, используя установленное на нем программное обеспечение, проводит анализ полученных данных, выдает информацию о произошедших аварийных событиях и помогает определить номер сработавшего высоковольтного выключателя.

Признаком возникновения устойчивого короткого замыкания служит фиксация двух бросков тока, а признаком номера сработавшего высоковольтного выключателя является время бестоковой паузы АПВ, которое устанавливается заранее на высоковольтных выключателях и является известным.

Таким образом, измеряя время между бросками тока, и сравнивая его с установленным временем бестоковой паузы устройств АПВ высоковольтных выключателей, персональный компьютер при помощи специальной программы определяет номер отключившегося высоковольтного выключателя.

В том случае если произойдет отказ устройства АПВ выключателя или выключатель им не оборудован, то будет получена информация о факте отключения. Это позволит принять меры по восстановлению электроснабжения потребителей до поступления информации об аварийном режиме, что позволит сократить продолжительность отключения электроснабжения.

Описанная система контроля работы электрических сетей напряжением 6-35 кВ проста в исполнении и относительна дешева. Она позволяет контролировать параметры работы электрических сетей 6-35 кВ, что даст возможность начинать ликвидировать аварийные ситуации до поступления информации о них от потребителя. Это позволит сократить продолжительность отключений электроснабжения и увеличит надежность работы электрических сетей напряжением 6-35 кВ.

Выводы: Для сокращения времени восстановления электроснабжения потребителей предложено использовать систему контроля параметров работы электрических сетей 6-35 кВ. Она устанавливается на узловых трансформаторных подстанциях с дежурным персоналом. Работа системы основана на контроле изменений тока и длительности бестоковой паузы АПВ. Использование системы контроля параметров работы электрических сетей 6-35 кВ позволит снизить время восстановления электроснабжения за счет своевременного выявления аварийных отключений, что повысит надежность их работы.