Работа №6. Изучение системы централизованного апв и авр подземной части системы электроснабжения угольной шахты

Цель работы. Освоение алгоритма централизованного АПВ и АВР подземной части системы электроснабжения угольной шахты, приобретение навыков анализа схемы с помощью графа и таблицы, составления алгоритма восстановления схемы после КЗ. Ознакомление со структурой и функциями системы централизованного АПВ и АВР, приемами работы на диспетчерском щите, мнемонической схемой, системой сигнализации и порядком оперативных переключений и операций, связанных с ликвидацией последствий КЗ.

Основные теоретические сведения. В составе АСУ ЭС угольной шахты действует подсистема централизо­ванного автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР). В системе подземного электроснабжения угольных шахт, опасных по газу и пыли, применяются устройства максимальной токовой защиты мгно­венного действия (МТЗ). Такие защиты действуют неселективно, и при возникнове­нии КЗ происходит массовое отключение выключателей. Одна часть выключателей отключается МТЗ, а другая часть – по причине исчезновения напряжения. Распредустройства системы подземного электроснабжения находятся на значительном расстоянии друг от друга, что затрудняет восстановление схе­мы после ее распада при КЗ путем осуществления местно­го включения дежурным электромонтером. Восстановление схемы по каналам телемеханики из энергодиспетчерской требует высокой квалификации диспетчера, т. к. определить место КЗ по мнемощиту достаточно слож­но.

В связи с этим появилась необходимость автоматизации процесса вос­становления схемы после КЗ путем исправления неселективной работы за­щит и, в некоторых случаях, путем включения резервного источника пита­ния.

Рассматривается алгоритм централизованного АПВ и АВР.

Поясним изложенное на примере участка распределительной сети 6 кВ подземной системы электроснабжения угольной шахты. Схема участка сети показана на рис.3.6.11. Участок сети состоит из трех распредустройств: ЦПП1, секция 1; ЦПП1, секция 2; РПП1. ЦПП1 – цен­тральная подземная подстанция №1, РПП1 – распределительный подземный пункт №1.

Рис. 3.6.11. Схема участка сети

Выключатели 1 всех распредустройств – вводные, на рис. 3.6.11 это отражается отсутствием отходящей снизу линии. Остальные выключатели линейные, за исключением выключателя n ЦПП1, секции 2. От этого выключателя питание подается прямо на шины РПП1.

Система централизованных АПВ и АВР должна в случае возникновения КЗ в любой точке данного участка сети обеспечить повторное включе­ние отключенных неселективно релейной защитой выключателей и, если это необходимо, включить питание от резервного источника (в нашем случае от питающих линий Ф1 и Ф2). Исходное состояние схемы показано на рисунке и характеризуется тем, что осуществляется раздельное питание потребителей, т. к. вводной выключатель 1 РПП1 нормально отключен – за­штрихован.

В системе централизованных АПВ и АВР предусмотрено формирование двух сигналов от каждого выключателя:

- сигнала срабатывания максимальной токовой защиты – отображается на мониторе красным цветом;

- сигнала положения выключателя: включенное положение – зеленый цвет; отключенное положение – голубой цвет; отключенное положение по причине исчезновения напряжения – желтый цвет.

Сигналы анализируются, результаты анализа формируются в виде ко­манд, которые поступают на выключатели.

Алгоритм централизованных АПВ и АВР – это процедура восстановления схемы по­сле ее распада при КЗ. Алгоритм записывается в графиче­ской и табличной форме, удобной для составления программы для реализа­ции на компьютере.

Суть алгоритма АПВ состоит в том, что следует включить все отключив­шиеся выключатели по цепи прохождения тока КЗ, за ис­ключением последнего перед точкой КЗ и, в некоторых случаях, под­ключить резервный источник действием АВР.

Для составления алгоритма следует выполнить декомпозицию исход­ной схемы распределительной сети путем разбивки ее на так называемые тупики, т.е. участки с двумя-тремя источниками и с одним-двумя тупиковы­ми потребителями. Затем схему каждого тупика следует представить графом и соответствующей ему таблицей, в столбцах которой и записываются ко­манды включения и отключения соответствующих выключателей.

Покажем на примере анализ схемы и составление алгоритма. Будем считать, что декомпозиция схемы сделана, и схема одного из тупиков пока­зана на рис. 3.6.11.

Первая операция – кодирование выключателей с тем расчетом, чтобы каждому выключателю всей схемы подземной распредсети соответствовал свой адрес. Код выключателя имеет вид А-В-С, где А – номер уровня распредустройства; В – номер секции; С – номер выключателя. Для схемы рис. 3.6.11 коды выключателей представлены в табл. 3.6.5, из которой видно, что номер уровня растет от источника к потребите­лю, шины РПП1 не секционированы, номер секции принимается равным 1.

Граф цепи – это магистраль и отходящие линии. Магистраль – это путь тока от одного источника до другого, отходящие линии присоединяются к соответствующим ветвям графа рис. 3.6.12. Вершины графа – это выключатели магистрали, ветви – это связи между выключателями.

Таблица 3.6.5

Обозначение на схеме	Код
ЦПП1, секция 1, выключатель 1	1-1-1
ЦПП1, секция 1, выключатель 2	1-1-2
ЦПП1, секция 1, выключатель k	1-1-k
ЦПП1, секция 1, выключатель l	1-1-l
ЦПП1, секция 2, выключатель 1	1-2-1
ЦПП1, секция 2, выключатель 2	1-2-2
ЦПП1, секция 2, выключатель n-1	1-2-(n-1)
ЦПП1, секция 2, выключатель n	1-2-n
РПП1, выключатель 1	2-1-1
РПП1, выключатель 2	2-1-2
РПП1, выключатель m-1	2-1-(m-1)
РПП1, выключатель m	2-1-m

Данный граф удобно представить формой 1, в которой используем номера ветвей и предусматриваем столбцы состояния выключателей после реализации КЗ и соответствующие команды на вы­ключатели для восстановления схемы. Выключатели 2-1-1 и l-2-n играют роль секционных, их исходные состояния отмечены на графе: 1 – включен; 0 – выключен. Таким образом, в форме 1 будет записан граф схе­мы и алгоритм централизованных АПВ и АВР.

В столбце "После КЗ" записываются состояния выключателей после КЗ:

- красный цвет (К) – выключатель отключился от МТЗ;

- желтый цвет (Ж) – выключатель отключился по причине исчезновения напряжения на ши­нах.

Рис. 3.6.12. Граф сети

В столбце "После восст." записываются результаты прохождения команд на выключатель:

1 – включить;

0 – отключить.

Количество точек КЗ равно числу выключателей l+m+n. В форме 1 могут быть записаны все варианты реализации КЗ (l+m+n) двойных столбцов по числу выключателей в схеме.

Работа выполняется на персональном компьютере.

Остановимся подробно на техническом обеспечении данной подсис­темы, которую в дальнейшем будем называть системой. Структура системы показана на рис. 3.6.13, где обозначено:

ПК - персональный компьютер;

К – контроллер;

БР – блок рабочих реле;

ДП – диспетчерский пункт системы телемеханики;

ДЩ – диспетчерский щит;

ЛС – линия связи системы телемеханики;

КП1...КПN – контролируемые пункты системы телемеханики;

СЭС – система электроснабжения.

Форма 1

Номер линии	Номер ветви графа	Код выклю-чателя	Варианты реализации КЗ и результаты востановления
			1		2		…	l+m+n
			После КЗ	После восст.	После КЗ	После восст.		После КЗ	После восст.
Ф1 Ф2	1 2 3 4	1-1-1					…
		1-1-k
		2-1-1
		1-2-n
		1-2-1
	1	1-1-2
		…
		1-1-(k-1)
		1-1-(k+1)
		…
		1-1-l
	3	2-1-2
		…
		2-1-m
	4	1-2-2
		…
		1-2-(n-1)
Код выключателя, за которым случилось КЗ							…

Энергодиспетчерская находится в здании на поверхности земли, дис­петчерский пункт связан через панели телемеханики с системой электро­снабжения подземного горизонта. К каждому из КП присоединяется группа выключателей, от которых поступают сигналы срабатывания релейной за­щиты и сигналы положения выключателей.

Главная часть системы - контроллер, который осуществляет управле­ние всей системой путем приема информации, передачи сигналов прерывания в компьютер, выбора нужного тупика, приема информации от компьютера, пе­редачи сигналов управления выключателями на блок рабочих реле и пр.

Персональный компьютер хранит схему подземного электроснабже­ния, разбитую на тупики. В компьютер записана программа, реализующая алгоритм централизо­ванного АПВ и АВР.

Рассмотрим работу системы. При возникновении КЗ в СЭС происходит массовое отключение выключателей релейной защитой, работающей без выдержки времени. Сигналы от выключателей через соответствующие КП передаются по линии связи на диспетчерский пункт в энергодиспетчерскую и далее на диспетчерский щит и на контроллер.

Рис. 3.6.13. Структура системы

Поступление сигналов на контроллер вызывает формирование сигнала прерывания, который поступает через порт на компьютер и по высшему приоритету останавливает любую программу, идущую в данный момент в компьютере. Затем вызывается на дисплей тот тупик, где случилось КЗ, и активизируется программа централизованного АПВ и АВР. В результате работы про­граммы на экране монитора сначала отображается картина отключений по­сле КЗ, а затем выдается решение.

Диспетчер оценивает правильность решения и, в случае согласия с ним, нажимает "кнопку диспетчера" на блоке рабочих реле, при этом команды на выключатели передадутся через каналы телемеханики в СЭС.

На рис. 3.6.13 стрелками показаны направления передачи сигналов. По ли­нии связи сигналы передаются в обе стороны.

Оборудование лабораторной установки состоит из диспетчерского щи­та, контроллера, блока рабочих реле и персонального компьютера, связан­ных между собой. Схема диспетчерского щита показана на рис. 3.6.14.

Рис. 3.6.14. Схема диспетчерского щита

В верхнем ряду 1 показана мнемосхема распредустройства подземной схемы электроснабжения и соответствующие КП системы телемеханики. Система шин секционирована, секционный выключатель В1/2 отключен, питание секций осуществляется от двух линий слева и справа (Ввод 1, Ввод2) через вводные выключатели В1/1 и В4/2. Ос­тальные выключатели линейные. В следующем ряду 2 расположены лампы сигнализации и ключи управления выключателями. Сигнализация выполнена по методу темного щита. Ниже в рядах 3 и 4 установлены кнопки связи с КП-1 и КП-2 и кнопки имитации КЗ (ДМЗ – датчик максимальной защиты).

С помощью ключей обеспечивается телемеханическое управление выключателями схемы электроснабжения.

На диспетчерский щит поступают также сигналы управления выключа­телями от контроллера через блок рабочих реле. Сигналы срабатывания ре­лейной защиты и сигналы положения выключателей поступают от диспет­черского щита на контроллер.

Структурная схема установки приведена на рис. 3.6.15.

Рис. 3.6.15. Структурная схема установки

Порядок работы

1. Ознакомиться со схемой тупика №1, показанного на рис. 3.6.16, и соот­- ветствующим графом (рис. 3.6.17).

Рис. 3.6.16. Схема тупика

2. Изучить картину реализации КЗ в точке К, показанной на рис. 3.6.16, и картину восстановления, представленную в двойном столбце 1 формы 2 (зеленый цвет (З) – включен; голубой цвет (Г) – отключен; красный цвет (К) – отключен релейной защитой; желтый цвет (Ж) – отключен по причине исчезновения напряжения).

3. По заданной преподавателем точке КЗ заполнить соответствующий двойной столбец формы 2.

4. Проверить на компьютере правильность заполнения столбца путем сравнения с формой 2. Построить граф и таблицу для тупика, номер которого укажет преподаватель.

5. Ознакомиться со структурной схемой лабораторной установки и схемой диспетчерского щита.

6. Для заданной преподавателем ситуации произвести оперативные переключения на диспетчерском щите с целью восстановления питания после КЗ.

7. Для той же ситуации реализовать на компьютере алгоритм централи­зованного АПВ и АВР и в случае правильного решения, нажав кнопку диспетчера, передать сигналы управления на диспетчерский щит. Оценить ре­зультаты.

8. Составить граф схемы электроснабжения и соответствующую ему таблицу, а также таблицу восстановления схемы после КЗ.

Рис. 3.6.17. Граф тупика

Содержание отчета:

- название и цель работы;

- схема участка сети, граф сети (рис. 6,7);

- заполненная форма 2;

- схема электроснабжения (по мнемонической схеме диспетчерского щита рис. 4);

- граф схемы электроснабжения и соответствующая ему форма 2;

- структурная схема системы централизованного АПВ и АВР (рис. 5);

- выводы по работе.

Форма 2

Номер линии	Номер ветви графа	Код выклю-чателя	Варианты реализации КЗ и результаты восстановления
			1		2		…	25
			После КЗ	После восст.	После КЗ	После восст.		После КЗ	После восст.
Ф1 Ф10	1 2 3 4 5 6	1-6-48	З	З			…
		1-6-50	З	З
		2-1-1	Г	Г
		1-2-9	К	З
		1-4-24	К	З
		1-3-20	К	З
		1-3-15	К	З
	1	1-6-49	З	З
		1-6-51	З	З
		1-6-52	З	З
	3	2-1-2	Ж	З
		2-1-3	Ж	З
		2-1-4	Ж	З
		2-1-5	Ж	З
		2-1-6	К	К
		2-1-7	Ж	З
		2-1-8	Ж	З
	5	1-4-22	Ж	З
		1-4-23	Ж	З
		1-4-25	Ж	З
		1-4-26	Ж	З
	6	1-3-16	Ж	З
		1-3-17	Ж	З
		1-3-18	Ж	З
		1-3-19	Ж	З
Код выключателя, за которым случилось КЗ			2-1-6				…