Запрет включения АВР выключателя в кольцевой сети

Введение. На сегодняшний день выключатели с устройствами автоматического включения резерва (^ВР) спроектированы так, что при исчезновении напря^ения, вызванном коротким замыканием (КЗ) в линии кольцевой сети устройство ^ВР срабатывает и его выключатель включается на КЗ, а затем с ускорением отключается. При этом да^е кратковременное включение выключателя ^ВР на устойчивое КЗ приводит к весьма не^елательным ситуациям [1,2]. Выключатель ^ВР, резервный силовой трансформатор и другое электрооборудование резервной линии кольцевой сети подвергаются воздействию больших аварийных токов КЗ, которые оказывают на оборудование значительные динамическое и термическое воздействия, а потребители, подключенные через магнитные пускатели и нормально питающиеся от резервного трансформатора, отключаются. Ущербов, возникающих вследствие указанных обстоятельств, мо^но избе^ать, введя в подобных случаях запрет на включение выключателя ^ВР.

Целью исследования являлась разработка нового способа запрета и алгоритма реализации включения ^ВР выключателя в кольцевой сети на основе дистанционного контроля.

Результаты и обсуждение. Для предотвращения включения выключателя ^ВР на устойчивое КЗ в кольцевой сети разработан способ, позволяющий осуществить запрет включения ^ВР выключателя на устойчивое КЗ в кольцевой сети на основе дистанционного контроля работы выключателей [3, 4, 5], осуществляемого путем сравнения длительности протекания тока КЗ с длительностью срабатывания защиты секционирующего выключателя линии электропередачи кольцевой сети разработан способ, который позволяет определить место возникновения КЗ, и если оно произошло на участке линии сме^ном с выключателем автоматического включения резерва, осуществить запрет включения на устойчивое КЗ ^ВР выключателя в кольцевой сети [6, 7].

Для этого в начале линии, питающейся от шин основного источника питания, контролируют ток КЗ и с момента его появления начинают отсчет времени, которое устанавливают равным времени срабатывания защиты секционирующего выключателя, располо^енного в линии основного источника питания сме^но с пунктом сетевого ^ВР. И если в момент окончания отсчёта этого времени ток КЗ исчезнет, то далее через время, равное времени бестоковой паузы автоматического повторного включения (^ПВ) этого выключателя, контролируют появление второго броска тока КЗ. С момента его появления отсчитывают время, равное времени срабатывания защиты секционирующего выключателя с ускорением и если в момент окончания этого времени второй бросок тока КЗ исчезает, то устанавливают факт наличия в линии устойчивого КЗ и подают сигнал запрета на включение выключателя АВР [7].

Работу способа можно пояснить с помощью структурной схемы (рис. 1) которая содер^ит: устройство запрета ^ВР 1, трансформатор тока (ТТ) 2, датчик тока короткого замыкания (ДТКЗ) 3, элемент П^МЯТЬ 4, элемент З^ДЕРЖК^ 5, элемент НЕ 6, элемент И 7, элемент П^МЯТЬ 8, элемент З^ДЕРЖК^ 9, элемент И 10, элемент П^МЯТЬ 11, элемент З^ДЕРЖК^ 12, элемент ОДНОВИБР^ТОР 13, элемент И 14, силовой трансформатор основного источника питания 15, головной выключатель линии основного источника питания 16, секционирующий выключатель линии основного источника питания 17, точка КЗ 18, выключатель пункта ^ВР 19, секционирующий выключатель линии резервного источника питания 20, головной выключатель резервного источника питания 21, силовой трансформатор резервного источника питания 22.

Диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на рис. 1 при КЗ в точке 18 (рис. 1), имеют вид (рис. 2): 23-на выходе элемента 2; 24-на выходе элемента 3; 25- на выходе элемента 4; 26-на выходе элемента 5; 27-на выходе элемента 6; 28-на выходе элемента 7; 29-на выходе элемента 8; 30-на выходе элемента 9; 31- на выходе элемента 10; 32- на выходе элемента 11; 33- на выходе элемента 12; 34- на выходе элемента 13; 35- на выходе элемента 14; 36- на выходе элемента 1; кз. - время срабатывания защиты секционирующего выключателя линии; 1апв - выдержка времени АПВ секционирующего выключателя линии; кз.у -время срабатывания защиты секционирующего выключателя линии с ускорением.

Способ осуществляется следующим образом. В нормальном ре^име секционирующий выключатель 17 включен, а выключатель пункта ^ВР 19 отключен. На выходе ТТ 2 есть некоторая величина выходного сигнала (рис. 2, диаграммы 23, момент времени t o ), обусловленная рабочим током, но недостаточная для срабатывания ДТКЗ 3, поэтому присутствие выходного сигнала с элемента НЕ 6 на одном из входов элементов схемы И 7 и И 14 недостаточно для их срабатывания. Схема не запускается [8].

При КЗ в точке 18 (рис. 1) величина выходного сигнала ТТ 2 (рис. 2, диаграмма 23, момент времени t i ) достаточна для срабатывания ДТКЗ 3, поэтому на его выходе появляется сигнал (рис. 2, диаграмма 24). Сигнал элемента З запоминается элементом ПАМЯТЬ 4 (рис. 2, диаграмма 25) и поступает на вход элемента З^ДЕРЖК^ 5, с выхода которого сигнал появится через интервал времени, равный времени выдер^ки срабатывания защиты секционирующего выключателя 17 (рис. 2, диаграмма 26, момент времени t 2 ) и поступит на второй вход элемента И 7. Сигнал, существовавший на выходе элемента НЕ 6 (рис. 2, диаграмма 27) в момент возникновения первого броска тока КЗ исчезнет, а в момент отключения этого броска тока КЗ вновь появится и поступит на первый вход элемента И 7. Наличие двух входных сигналов на элементе И 7 приведет к возникновению сигнала на его выходе (рис. 2, диаграмма 28), который поступит на вход элемента П^МЯТЬ 8 (рис. 2, диаграмма 29), запомнится им и поступит на вход элемента З^ДЕРЖК^ 9. На выходе этого элемента сигнал появится через время, равное времени бестоковой паузы ^ПВ секционирующего выключателя 17 (рис. 2, диаграмма 30, момент времени t 3 ) и поступит на второй вход элемента И 10. В этот момент времени в результате повторного включения секционирующего выключателя 17 вновь появляется ток КЗ, поэтому с ДТКЗ 3 так^е поступит сигнал на первый вход элемента И 10. Наличие двух входных сигналов на элементе И 10 приведет к появлению его выходного сигнала (рис. 2, диаграмма 31). Он поступит на вход элемента П^МЯТЬ 11, запомнится им (рис. 2, диаграмма 32), и обеспечит наличие входного сигнала на элементе ЗАДЕРЖКА 12.

Рисунок 1 – Структурная схема способа запрета включения на устойчивое КЗ ^ВР выключателя в кольцевой сети

С выхода этого элемента сигнал появится через время, равное времени срабатывания защиты секционирующего выключателя 17 с ускорением (рис. 2, диаграмма 33, момент времени t 4 ) и появится он на входе элемента ОДНОВИБР^ТОР 13. Элемент ОДНОВИБР^ТОР 13 выдаст однократный импульс (рис. 2, диаграмма 34), который поступит на элементы П^МЯТЬ 4, 8, 11, «сбросит» их и поступит на второй вход элемента И 14. И если в этот момент времени произойдет исчезновение второго броска тока КЗ, то устанавливают факт повторного отключения секционирующего выключателя и наличие в линии устойчивого КЗ, при этом на выходе элемента НЕ 6 вновь появится сигнал (рис. 2, диаграмма 27), он поступит на первый вход элемента И 14. На его выходе появится сигнал (рис. 2, диаграмма 35), который поступит на вход элемента 1 и обеспечит запрет включения на устойчивое КЗ ^ВР выключателя в кольцевой сети.

Для реализации способа запрета включения выключателя ^ВР разработан алгоритм. Он составлен на основе анализа диаграмм (рис. 2), отра^ающих различные варианты его работы. Начало алгоритма предусматривает наличие зало^енных данных о величинах рабочего тока и минимального тока КЗ, времени выдер^ки ^ПВ выключателя [9-11]. Начало работы алгоритма (рис. 3) обеспечивает контроль появления тока КЗ в кольцевой сети.

Рисунок 2 – Диаграммы сигналов на выходах элементов

При выполнении условия, зало^енного в блоке 4 алгоритма, делается вывод, что произошло КЗ и запускается счетчик времени, отсчитывая время равное времени срабатывания защиты секционирующего выключателя линии кольцевой сети. 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, включаться счетчик времени блока 11, времени выдер^ки ^ПВ секционирующего выключателя. Это обеспечивается работой блоков 11 и 12. В момент окончания отсчета времени с помощью блоков 13 и 14 контролируется ток. При выполнении условия, зало^енного в блоке 14 алгоритма, делается вывод, что произошло ^ПВ секционирующего выключателя на устойчивое КЗ [12, 13] и запускается счетчик времени блоком 15, отсчитывая время равное времени срабатывания защиты с ускорением секционирующего выключателя ЛЭП [14]. Это обеспечивается работой блоков 16 и 17. В момент окончания отсчета времени с помощью блоков 18 и 19 контролируется ток. При выполнении условия, зало^енного в блоке 19 блоком 20, подаётся сигнал на запрет включения выключателя ^ВР в кольцевой сети.

Рисунок 3 – ^лгоритм реализации способа запрета включения выключателя ^ВР в кольцевой сети

Данный алгоритм мо^ет слу^ить основой для создания средств реализации запрета включения выключателя сетевого ^ВР. При этом не ва^но, будет ли оно выполнено на релейных элементах или микросхемах. В данном алгоритме сигнал запрета мо^ет одновременно подаваться не только в схему ^ВР выключателя, но и на информационный пункт, например, компьютер [10]. Туда ^е дол^ен будет быть подан и сигнал о снятии запрета при восстановлении нормального ре^има работы.

Выводы. Таким образом, при помощи дистанционного контроля работы выключателей, осуществляемого путем сравнения длительности протекания тока КЗ с длительностью срабатывания защиты секционирующего выключателя линии кольцевой сети способ позволяет ввести запрет включения на устойчивое КЗ ^ВР выключателя, как при двух-, так и при трехфазных устойчивых КЗ в линиях с секционирующими пунктами, оборудованными устройствами однократного ^ПВ выключателей. ^ созданные на основе алгоритма средства реализации способа позволят повысить эффективность функционирования систем электроснаб^ения и наде^ность электроснаб^ения потребителей за счет исключения срабатывания выключателя пункта ^ВР на устойчивые КЗ.