Опыт комплексной диспетчеризации трансформаторной подстанции

1. Краткое описание объекта и системы.

Проект АСДУ был разработан в 2005 году для ТП-84 10/0,4 кВ Щёлковского РРС в составе Восточных электрических сетей ОАО «МОЭсК». Автоматизированная система представляет собой структурированную систему, состоящую из унифицированных программно-аппаратных компонентов (модулей), базирующихся на принципах сетевых технологий и состоит из нижнего и верхнего уровней. Однолинейная схема подстанции и структурная схема АСДУ представлена на Рис.1

Рис. 1. Однолинейная схема подстанции и структурная схема АСДУ.

На нижнем уровне для организации сбора данных на объекте, телеуправления, выполнения задач микропроцессорных защит и учёта электроэнергии используются интеллектуальные контролируемые устройства КП:

• Интеллектуальный контроллер - Decont-182;
• Микропроцессорное устройство релейной защиты (РЗА) - RZA–33;
• Модуль для измерения активной и реактивной энергии переменного тока - ЕМ3;
• Модули дискретного ввода/вывода DIN16-220 и DOUT8-R07.

КП обеспечивает следующие функции:

• Сбор информации о состоянии ТС, ТИТ, ТИИ на ТП-84 с привязкой к астрономическому времени (Полный перечень сигналов, которые контролирует КП, приведён в Приложении №1);
• Первичная математическая обработка сигналов (суммирование, фильтрация, обнаружение фактов выходов за предельно допустимые границы, и формирование по факту выхода событийного псевдосигнала типа ТС);
• Корректирование значений уставок, а также астрономического времени КП по командам с верхнего уровня;
• Управление маслеными выключателями;
• Формирование циклического архива ТС, ТИТ, ТИИ, ТУ с привязкой к астрономическому времени с точностью 1,25мс;
• Выполнение релейных защит трансформаторов.

На верхнем уровне АСДУ используется устройство пункта управления (ПУ) (интеллектуальный контроллер) и автоматизированное рабочее место (АРМ) Диспетчера, установленные на диспетчерском пункте ЩРРС. АРМ Диспетчера и ПУ оснащаются источником бесперебойного питания (UPS), что гарантирует бесперебойную работу при кратковременных сбоях в питающей сети. ПУ выполняет функции маршрутизации потоков данных, поступающих от КП. В качестве каналов связи от КП установленное на ТП-84 до ПУ используется радиоканал, построенный на базе радиомодемов СПЕКТР 433 (ООО «РАТЕОС» г. Зеленоград).

Устройство ПУ обеспечивает:

• Прием информации ТС, ТИТ, ТИИ от устройства КП;
• Прием команд телеуправления от АРМ Диспетчера и трансляцию их на устройства КП;

АРМ Диспетчера построен на базе ЭВМ под управлением операционной системы Windows ХР, с установленным специализированным программным обеспечением (ПО). АРМ Диспетчера обеспечивает:

• Автоматический сбор всей информации (ТС, ТИТ, ТИИ) поступающей от КП;
• Выполнение контроля достоверности информации и контроль доступа к ней;
• Отображение информации в виде мнемосхем иерархической структуры;
• Отображение текущего состояния объекта, представления оперативной, архивной и справочной информации в виде графиков и таблиц;
• Принудительный запрос данных ТС, ТИТ, ТИИ по команде диспетчера и в автоматическом режиме;
• Выдача цветовой и звуковой сигнализации при изменении состояния контролируемых сигналов или при появлении недостоверных сигналов
• Квитирование событий диспетчером;
• Управление оборудованием по команде диспетчера (включение/отключение масленых выключателей);
• Отображение состояний всех устройств телемеханики, релейной защиты и учёта электроэнергии;
• Отображение состояния каналов связи:
  • АРМ Диспетчера – ПУ;
  • ПУ - КП;
  • Состояние каналов связи между интеллектуальными контролируемыми устройствами на объекте.
• Архивирование всей служебной информации и просмотр ее за любой промежуток времени.

Специализированное программное обеспечение установленное на АРМ Диспетчера имеет дружественный интерфейс по отношению к пользователю и обеспечивает:

• Отображение электрической однолинейной схемы контролируемого объекта;
• Отображение состояния масляных выключателей ТП;
• Включение/отключение масляных выключателей;
• Отображение служебной информации в общем окне в виде иерархической структуры;
• Цветовое выделение объектов, требующих внимания диспетчера и аварийных событий, и многое другое.

2. Релейная защита, телеуправление. Модуль релейной защиты (РЗА-33) (Краткое описание).

Релейная защита автоматики на объекте осуществляется с помощью специализированного микропроцессорного устройства РЗА.

Устройство РЗА выполнено на микропроцессорной элементной базе и предназначено для комплексного решения задач защит, автоматики, измерения электроэнергии и электрических параметров, диспетчерского контроля и управления (телемеханики) на подстанции. В таком устройстве максимально реализуется микропроцессорная технология. Устройство получает информацию по цепям тока и напряжения, анализирует состояние дискретных входов и, математически обработав эту информацию, выдаёт её на дисплей, а также формирует команды для дискретных выходов.

Внешний вид устройства приведены на Рис.2.

Рис. 2. Внешний вид устройства РЗА-33.

На лицевой панели исполнительного устройства расположены клеммы внешних подключений (Рис.3). На Рис. 4 и 5 приведены схемы подключения к клеммам модуля РЗА-33 цепей тока и напряжения.

Рис. 3. РЗА-33 - расположение клемм.

Рис. 4. РЗА-33 - схема подключения токовых цепей.

Рис. 5. РЗА-33 - схема подключения цепей напряжения.

Для управления ячейкой устройство подключается к катушкам управления «включить» и «отключить». Устройство позволяет коммутировать постоянное или переменное напряжение 250 В до 5 А. Дополнительно встроена диагностика слабым током целостности управляющих цепей. Схема подключения РЗА к катушкам управления приведена на Рис. 6.

Рис. 6. РЗА-33 - схема подключения к катушкам управления.

Устройство содержит 8 сигналов ТС и 8 сигналов ТУ для ввода/вывода дискретных сигналов. С помощью этих сигналов можно организовать дистанционный пульт управления/индикации, ввести дополнительные сигналы в телемеханику, подключить дополнительную защиту.

Схема подключения сигналов ТС (используемых на ТП-84) к РЗА приведена на Рис.7.

Рис. 7. РЗА-33 - схема подключения сигналов ТС.

Программное наполнение устройства таково, что оно позволяет реализовать все возможно-необходимые виды защит для сетей 6 – 35 кВ, а также МТЗ вводов 110 кВ.

На описываемой ТП используются следующие защиты:

• Максимально Токовая Защита (МТЗ) по всем фазам;
• Защита по току 3I0;
• Защита по минимальному напряжению (Umin) по всем фазам;
• Защита по максимальному напряжению (Umax) по всем фазам.

2.1. Алгоритмы работы защит.

2.1.1. МТЗ и 3I0

Алгоритм защит начинает работать только после превышения порога Iпор. по любой из фаз. Если до достижения момента защитного отключения, значение величины стало меньше порога Iвозвр., то вычисление времени прекращается. Расчеты зависимости время-ток проводятся относительно порога Iвозвр. и времени до отключения, задаваемого при настройке защиты. Параметр времени для зависимостей время-ток – это время до отключения при десятикратном превышении током порогового значения. Устройство позволяет назначить одну из четырех зависимостей время-ток:

Номер зависимости	Описание	Формула
0	Независимая с временем уставки Туст
1	Очень обратнозависимая
2	Чрезвычайно обратнозависимая
3	Типа RI

Для ячеек на ТП-84 устанавливаются следующие уставки:

1. По току (№ ячейки – параметр):
   • Яч.3 – 100А
   • Яч.4 – 140А
2. Зависимость время ток (№ ячейки - № зависимости – Туст.):
   • Яч.3 – 0 – 0,15с
   • Яч.4 – 0 – 0,15с

2.1.2. Защиты по Umin и Umax

Кроме того, для Яч.4 также используется защиты по минимальному и максимальному напряжению. Защиты работают аналогично максимальным токовым защитам только с независимой выдержкой времени, и без поддержки ускорения, логической селективности и АПВ. Для защиты Umin знак сравнения противоположен, а коэффициент возврата больше 1.

3. Учёт электроэнергии.

На ТП-84 ведется учёт электроэнергии с использованием модуля для измерения активной и реактивной энергии переменного тока. Этот модуль позволяет вести учет прямой и обратной активной и реактивной электроэнергии, а также контролировать электрические параметры – токи и напряжения по всем фазам, при этом обеспечивает более высокую точность измерения, чем модули релейной защиты РЗА – поэтому предусмотрено дублирование измерения этих параметров с помощью модулей измерения энергии и передача их на ДП ЩРРС

Модули учета установлены вместе с устройствами РЗА непосредственно внутри трансформаторных ячеек.

Приложение 1

Перечень сигналов ТС, контролируемых КП

Перечень аналоговых сигналов (ТИ), контролируемых КП