УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО РЕЖИМА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электроэнергетике, а именно к устройствам автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения напряжением до 35 кВ.
Известно устройство автоматического включения резервного электропитания потребителей (патент RU 2447565 авторов С.И. Гамазин, В.А. Жуков, А.И. Куликов, В.М. Пупин, С.А. Цырук, заявлен 17.02.2011, опубликован 10.04.2012), принятый в качестве прототипа по общим существенным признакам, содержащее модуль контроля и оценки состояния, вычислительный модуль, модуль логики реализации технологических функций управления, модуль выработки управляющих воздействий, модуль реализации управляющих воздействий.
Недостатком известного устройства автоматического включения резервного электропитания потребителей является отсутствие координации и связи с другими подобными устройствами соседних подстанций или центром управления электрической сетью, что не позволяет, перераспределить перетоки мощности по другим линиям для минимизации опасных последствий аварийного отключения линии и времени восстановления нормального режима сети.
Предлагаемое устройство автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения позволяет устранить указанные выше недостатки.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей устройств автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения за счет координации их работы друг с другом и с системой управления верхнего уровня (сети), а также другими регуляторами параметров режима.
Указанная цель достигается тем, что известное устройство автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения, содержащее модуль контроля и оценки состояния, вычислительный модуль, модуль логики реализации технологических функций управления, модуль 2
выработки управляющих воздействий, модуль реализации управляющих воздействий, дополнено модулем координации, при этом измерительно-коммуникативный модуль соединен с модулем контроля и оценки состояния и системой верхнего уровня (сети), вход вычислительного модуля соединен с выходом модуля контроля и оценки состояния, вход модуля логики реализации технологических функций управления соединен с выходом вычислительного модуля, вход модуля выработки управляющих воздействий соединен с выходами вычислительного модуля и модуля логики реализации технологических функций управления, вход модуля координации соединен с выходом модуля выработки управляющих воздействий, вход модуля реализации управляющих воздействий соединен с выходом модуля координации, при этом измерительно-коммуникативный модуль выполнен с возможностью непрерывного получения данных с измерительных преобразователей и датчиков положения коммутационных аппаратов, выход измерительно-коммуникативного модуля выполнен с возможностью соединения с системой управления верхнего уровня, вход модуля координации выполнен с возможностью соединения с системой управления верхнего уровня, модуль реализации управляющих воздействий выполнен с возможностью выдачи управляющих воздействий на вводные и секционные выключатели, выключатели отходящих фидеров и линейные регуляторы параметров режима.
На фиг. 1 показан участок системы электроснабжения 6(10), 35/0,4 кВ, на фиг. 2 - устройство автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения на одной из подстанций.
Список обозначений:
1 - информационная шина процесса (измерительно-коммуникативный модуль); 2 - модуль контроля и оценки состояния; 3 - вычислительный модуль; 4 - модуль логики реализации технологических функций управления; 5 - модуль выработки управляющих воздействий; 6 - модуль координации; 7 - система управления верхнего уровня (сети); 8 - модуль реализации управляющих воздействий; 9 - выключатели отходящих линий нагрузки подстанции; 10 - измерительные преобразователи и датчики положения коммутационных аппаратов; 11 - выключатели вводов; 12 - устройство компенсации реактивной мощности; 13 - секционный выключатель.
Устройство автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения работает следующим образом.
Данные с измерительных преобразователей и датчиков положения 3
коммутационных аппаратов 9, 10, 11, 13 непрерывно передаются в измерительно-коммуникативный модуль 1 устройства. Предпочтительным является использование системы векторных синхронных измерений и высокоскоростных каналов передачи данных. Как правило, для эффективной работы блоков релейной защиты и автоматики с измерительных преобразователей снимаются такие сигналы как напряжения и токи прямой, обратной, нулевой последовательности, фазовые углы между ними и другое с основных, резервных и прочих вводов и отходящих фидеров.
Полученный массив данных непрерывно подается в модуль контроля и оценки состояния 2, в котором выполняется анализ состояния и топологии сети, а также соответствия полученных данных установленным требованиям нормального режима (выявление аварийных ситуаций). Вычислительный модуль 3 предназначен для распределенных непрерывных вычислительных процедур оптимизации режима, расчета адаптивных уставок линейных регуляторов, микропроцессорной релейной защиты и автоматики и др. В основе расчета лежит линейная матрица чувствительности активных и реактивных мощностей, схемы сети (при небольших приращениях непрерывного управления) на параметры режима (матрица Якоби). Управляющие воздействия ранжируются по степени допустимости и коэффициентам матрицы влияния.
В модуле логики реализации технологических функций управления 4 заложены алгоритмы и логика работы релейной защиты и автоматики восстановления электроснабжения (автоматического повторного включения, частотной разгрузки, ввода резерва, контроля синхронизма и др.) с учетом данных вычислительного модуля 3.
На основании полученных данных по результатам вычислительных операций и логики реализации технологических функций управления в модуле выработки управляющих воздействий 5 формируются управляющие воздействия, которые передаются в модуль координации 6, связанный с системой управления верхнего уровня (сети) 7. Координация осуществляется в виде «запрос-ответ». При невозможности обеспечить нормальный режим электроснабжения потребителей, например, при срабатывании автоматического ввода резерва путем включения секционного выключателя и отключения одного из вводов, когда резервный ввод не сможет обеспечить нагрузку двум секциям подстанции, система управления верхнего уровня с учетом полученных данных от всех подстанций сети осуществляет координированную реализацию управляющих воздействий на участке сети через модуль реализации управляющих воздействий 8 с помощью выключателей 9, 11, 13: перераспределение мощности через другие линии, изменение параметров режима с помощью линейных регуляторов 12 для ограничения последствий нарушения и автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения. Отключение потребителей осуществляется только при невозможности обеспечить допустимые параметры режима.
Устройство автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения, выполненное на основе современного промышленного контроллера и элементной базы, осуществляет переключения для восстановления нормального режима в течение 50-80 мс (при наличии высокоскоростных каналов связи и современных быстродействующих выключателей).
Система управления верхнего уровня оперирует значительным объемом вычислений и данных, выполняет координированный контроль, оптимизацию установившихся (нормальных) режимов в течение около 1-2 с.
Использование предлагаемого устройства автоматического восстановления нормального режима системы электроснабжения позволит расширить его функциональные возможности за счет координации работы с системой управления верхнего уровня (участка сети), а также другими линейными регуляторами параметров режима, позволит повысить точность, избирательность решений и скорость действия по сравнению с оперативно-диспетчерским управлением.