Описан способ контроля успешного или неуспешного включения выключателя сетевого резерва с определением отключившихся выключателей и поврежденного участка линии кольцевой сети, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.
Ключевые слова: головной выключатель, секционирующий выключатель, короткое замыкание, датчик рабочего тока, автоматическое включение резерва, блок обработки информации, регистрирующее устройство
A method for monitoring the success or failure of the circuit breaker to the definition of a reserve network Turn off the damaged section of line and ring network, the structural scheme and described her work with the image of the outputs.
Keywords: head switch, sectionalizing switch, short-circuit, the sensor operating current, switch-reserve information processing unit, a recording device.
Для повышения надежности электроснабжения сельских потребителей, две воздушные линии, питающиеся от разных шин одной двухтрансформаторной подстанции или от разных источников питания, соединяют с помощью сетевого пункта автоматического включения резерва (АВР). При этом линии секционированы и имеется возможность отключения отдельных участков на которых могут происходить короткие замыкания (КЗ). Выключатель сетевого пункта АВР в нормальном режиме работы сети находится в отключенном состоянии, а при возникновении аварийных ситуаций он может успешно или неуспешно включиться. Сетевые пункты АВР находятся на значительном расстоянии от трансформаторной подстанции и обслуживающий персонал информацию об изменении схемы условно-замкнутой кольцевой сети получает по косвенным признакам (например, по телефонным звонкам об отсутствии напряжения у потребителей). Для получения информации об изменении схемы кольцевой сети необходимо проверить состояния секционирующих выключателей и выключателя пункта АВР путем выезда на места их установки. С целью своевременного получения информации об успешном включении выключателя сетевого пункта АВР разработан способ. [1].
Согласно этому способу с момента появления первого броска тока КЗ на шинах трансформатора основного источника питания начинают отсчет времени, равный выдержки времени включения выключателя пункта АВР. И в момент окончания отсчета этого времени контролируют появление второго броска тока на шинах трансформатора резервного источника питания. И, если он больше нормального рабочего тока, но меньше тока КЗ, то при его появлении устанавливают факт успешного включения выключателя пункта АВР.
Недостатком этого способа является невозможность осуществления с его помощью контроля изменения состояния выключателей линии условно-замкнутой кольцевой сети и определения поврежденного участка.
Для решения такой задачи разработан способ контроля об успешном или неуспешном включении выключателя сетевого резерва с определением отключившихся выключателей и поврежденного участка линии кольцевой сети [2].
Согласно этому способу, при появлении в линии основного источника питания первого броска тока КЗ, измеряют время его протекания. С момента отключения тока КЗ отсчитывают время выдержки включения выключателя сетевого резерва, при этом в линии резервного источника питания контролируют появление второго броска тока. И, если в момент окончания отсчитываемого времени появляется бросок рабочего тока значением, определяемым нагрузкой резервируемого участка линии основного источника питания, а время протекания первого броска тока КЗ было равно времени выдержки срабатывания защиты головного выключателя (ГВ) линии основного источника питания, то делают вывод об отключении головного и секционирующего выключателей (СВ) и успешном включении выключателя сетевого резерва при повреждении участка линии, расположенного между отключившимися выключателями. А если появляется второй бросок тока КЗ, который через время выдержки срабатывания защиты с ускорением выключателя сетевого резерва отключится, а время протекания первого броска тока КЗ было равно времени выдержки срабатывания защиты СВ, то делают вывод об отключении СВ и неуспешном включении выключателя сетевого резерва при повреждении участка линии основного источника питания, расположенного смежно с выключателем сетевого резерва.
Для реализации такого контроля разработана структурная схема, изображенная на рис.1.Она состоит из: датчиков тока короткого замыкания (ДТКЗ) 1 и 9; датчика рабочего тока (ДРТ) 8, элементов НЕ 2 и 11; ПАМЯТЬ 3 и 12; ЗАДЕРЖКА 4 и 13; ОДНОВИБРАТОР 5 и 14: И 7,10, 15; блока обработки информации (БОИ) 6 и регистрирующего устройства (РУ) 16.
Рис. 1. Упрощенная однолинейная схема двухтрансформаторной подстанции и структурная схема контроля: Т1 и Т2– силовые трансформаторы; W1 и W2 — линия основного источника питания и линия резервного источника питания соответственно; Q1 и Q2 головные выключатели, Q2 и Q4 — секционирующие выключатели; Q5 — выключатель сетевого пункта АВР, К1, К2, К3 и К4 — точки короткого замыкания
Диаграммы выходных сигналов структурной схемы при КЗ в точках К1,К2 имеют вид (см. рис.2и рис.3 соответственно): 17 — на выходе элемента 1;18 — на выходе элемента 2; 19 — на выходе элемента 3; 20 — на выходе элемента 4; 21 — на выходе элемента 5; 22 — на выходе элемента 6; 23 — на выходе элемента 7;24 — на выходе элемента 8; 25 — на выходе элемента 9; 26 — на выходе элемента 10; 27 — на выходе элемента 11;28 — на выходе элемента 12; 29 — на выходе элемента 13; 30 — на выходе элемента 14; 31 — на выходе элемента 15; 32 — в РУ 16.
Работа структурной схемы осуществляется следующим способом.
В нормальном режиме работы выключателиQ1, Q5,Q2 иQ4 включены, а выключатели Q6 и Q3отключены. На выходах ДТКЗ 1 и 9 сигналов нет (рис.2, диагр. 17 и 25), поэтому схема находится в режиме контроля.
При возникновении устойчивого КЗ, например, в точке К1, на выходе ДТКЗ 1 появится сигнал (рис.2, диагр. 17, момент времени t1), который поступит на первый вход БОИ 6, где запомнится момент его поступления, также этот сигнал поступит на вход элемента НЕ 2. При этом сигнал с его выхода исчезнет (рис.2, диагр. 18).
Рис. 2. Диаграммы выходных сигналов структурной схемы: t1 — момент времени возникновения тока КЗ в точке К1; t2 — момент времени отключения тока КЗ; t3 — момент времени включения выключателя Q3; t4 — момент времени отключения с ускорением выключателя Q3, после его включения на КЗ в точке К2
По истечении времени выдержки срабатывания защиты ГВ 1 он отключится, при этом ток КЗ исчезнет (рис.2, диагр. 17, момент времени t3) и сигнал на выходе элемента НЕ 2появится вновь (рис.2, диагр. 18). Этот сигнал поступит на второй вход БОИ 6 и на вход элемента ПАМЯТЬ 3. БОИ 6 вычислит время протекания тока КЗ, сравнит его с временем выдержек срабатывания защит ГВ 1 и СВ 2 и определит отключившийся выключатель. В данном случае им будет ГВ 1. При этом с первого выхода БОИ 6 пойдет сигнал (рис.2, диагр. 22), который поступит на третий вход элемента И 7 и будет сохраняться в нем до момента поступления сигнала на первый и второй входы этого элемента. Сигнал, поступивший на элемент ПАМЯТЬ 3, запомнится им (рис.2, диагр.19) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 4. С выхода этого элемента сигнал появится через время выдержки включения выключателя 3 (рис.2, диагр.20, момент времени t3) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 5. Он совершит одно колебание (рис.2. диагр. 21), этот сигнал «сбросит» память с элемента 3 (рис.2. диаграмма 19) и поступит на первые входы элементов И7 и 10. В этот момент времени (t4) выключатель Q3 включится и подключит часть неповрежденной линии основного источника питания к линии резервного источника питания, при этом в последней возникнет бросок рабочего тока, обусловленный подключенной нагрузкой, и на выходе ДРТ 8 появится сигнал (рис.2, диаграмма 24), который поступит на второй вход элемента И7. И 7 сработает, появится его выходной сигнал (рис.2, диагр.23), он поступит в РУ 16, и там появится информация о том, что выключатели Q1 и Q2 отключились, успешно включился выключатель Q3 и поврежден участок линии, расположенной между выключателями Q1 и Q2.
Рис. 3. Диаграммы выходных сигналов элементов структурной схемы контроля: t1 — момент возникновения тока КЗ в точке К2; t2 — время выдержки срабатывания защиты выключателя Q2; t4 — момент времени отключения выключателя Q3
Если устойчивое КЗ произойдет в точке К2, то сработает защита выключателя Q2 и он отключится. При этом в момент времени возникновения КЗt1 на выходе ДТКЗ 1появится сигнал (рис.3, диагр.17). Он поступит на первый вход БОИ 6 и запомнится им. Также он поступит на вход элемента НЕ 2, при этом с его выхода сигнал исчезнет (рис.3, диагр. 18, момент времени t1). В момент окончания времени выдержки срабатывания защиты выключателяQ2 (t2) сигнал на выходе элемента НЕ 2появится вновь (рис.3, диагр. 18) и поступит на второй вход БОИ 6 и на вход элемента ПАМЯТЬ 3. БОИ 6 вычислит время протекания тока КЗ и так, как в данном случае оно будет равно времени выдержки срабатывания защиты выключателя Q2, то со второго выхода БОИ 6 на первый вход элемента И 15 поступит сигнал и сохраниться в нем до момента поступления сигналов на второй и третий входы этого элемента. Сигнал, поступивший на элемент ПАМЯТЬ 3, запомнится им (рис.3, диагр.19) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 4, с выхода которого сигнал появится через время выдержки включения выключателя Q3 (рис.3, диаграмма 20) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 5. Он произведет одно колебание (рис.3, диагр.21), этим сигналом «сбросит» память с элемента 3 (рис.3, диагр. 19) и поступит на первый вход элемента И 10. В этот момент времени (t4) выключатель Q3 включится, причем включится на КЗ, поэтому в линии резервного источника питания появится ток КЗ и появится выходной сигнал на ДТКЗ 9 (рис.3, диагр. 25). Этот сигнал поступит на второй вход элемента И10, и он сработает (рис.3, диагр.26). Сигнал элемента И10 поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 12, запомнится им (рис.3, диагр.28) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 13. С выхода этого элемента сигнал появится через время выдержки срабатывания защиты с ускорением выключателя Q3 (рис.3, диагр. 29) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 14. Он произведет одно колебание (рис.3, диагр.30), этот сигнал «сбросит» память с элемента 12 (рис.3, диагр.28) и поступит на второй вход элемента И15. В этот момент времени (t4) выключатель Q3 отключится. Ток КЗ исчезнет (рис.3, диаграмма 25, момент времени t4), и появится сигнал на выходе элемента НЕ 11 (рис.3, диагр. 27). Он поступит на третий вход элемента И15, и этот элемент сработает (рис.3, диагр.31). Его выходной сигнал поступит в РУ 16 и там появится информация о том, что выключатель Q2 отключился, неуспешно включился выключатель Q3 и поврежден участок линии, расположенный между выключателями Q2 и Q3.
Контроль по определению поврежденного участка линии W2 при КЗ в точке К3 и К4 можно осуществить по структурной схеме, аналогичной выше рассмотренной, где основным источником питания будет являться линия W2, а резервным — W1.
Таким образом, при использовании разработанного способа можно в режиме реального времени получать информацию об изменении состояния линии кольцевой сети при успешном или неуспешном включении выключателя сетевого резерва с определением отключившихся выключателей и поврежденного участка. Это позволит уменьшить ущерб за счет сокращения времени недоотпуска электроэнергии сельскохозяйственным предприятиям.
Литература:
- Патент РФ № 2543067 С1, опубл. 27.02.2015г. Бюл.№ 6.
- Патент РФ № 2214667, опубл.20.10.2003 г. Бюл.№ 20.
