Возможность управления КТП из АСУ (т.е. управление контроллером с АРМа оператора) возможно лишь при поступлении дискретного сигнала «1» «Положение переключателя "ДУ" включено».

Контроллер RTU-211 имеет модульную структуру. Представленный на рисунке 1.5 контроллер, расположенный в шкафу N2 АСУ-ЭС КТП цеха N4, состоит из следующих модулей:

§     Модуль 0 (23CM61) – главный модуль контроллера RTU-211 состоит из следующих плат:

A0-1 – 23CP61 – плата центрального процессора;

A0-2 – 23IO96 – интерфейсная плата ввода/вывода;

А0-3 – 23PU63 – стандартный внутренний источник питания.

§     Модуль 1 (23IO94) – модуль ввода/вывода контроллера RTU-211 состоит из 3-х плат (А1-1, А1-2, А1-3) 23BI60R5 – плата цифрового ввода.

§     Модуль 2 (23IO94) – модуль ввода/вывода контроллера RTU-211 состоит из следующих плат:

А2-1 – 23BO61 – предназначенных для управления функциями внешнего процесса;

А2-2, А2-3 – 23DP61 – плата измерительного преобразователя трехфазного переменного тока.

§     Модуль 3 (23IO93) – модуль состоит из 2-х плат (А3-1, А3-2) 23RL60 – плата выходных реле.

Связь между модулями осуществляется с помощью адаптеров 23AD62, которые последовательно соединяются друг с другом 20-и жильными ленточными кабелями (на рисунке 1.5 каб. 1,2). С помощью 10-ти жильных ленточных кабелей (каб. 3,4) осуществляется связь между платами выходных реле 23RL60 и платами с цифровыми выходами 23BO61, 23PU63.

23CP61 – это плата центрального процессора системы RTU211. На ней находятся следующие компоненты:

§     Центральный процессор - микропроцессор 80C186

§     512 кБ флэш-памяти для хранения программ и данных

§     256 кБ рабочего ОЗУ

§     Процессор внутренней шины в качестве процессора связи для плат ввода/вывода

§     4 коммуникационных RS232-порта

§     Интерфейс с платой интегрированного ввода/вывода 23IO96

Через адаптер последовательного порта 23RS61 контроллер подключается к шине SPA, через которую подключается к АРМу оператора.

23IO96 – это интерфейсная плата ввода/вывода, подключаемая непосредственно к плате центрального процессора 23CP61. Она имеет соединительные выводы для следующих входных и выходных сигналов:

§     16 цифровых входов

§     8 цифровых выходов

§     6 аналоговых входов

§     выход рабочего напряжения 24 В

§     вход основного питания (24 – 110 В постоянного тока)

Источник питания 23PU63, вставляется в разъем, расположенный сверху платы 23IO96. Питание платы 23PU63 осуществляется от преобразователя PS1 (преобразует =220 В в 110 В постоянного тока).

23BI60 – плата цифрового ввода имеет 16 каналов, осуществляющих контроль за активными сигналами напряжения, поступающими от процесса.

Плата имеет модификацию R5 это означает, что уровень входного дискретного сигнала 220 В постоянного тока. 23BI60 – интеллектуальная плата со своим микроконтроллером и памятью. Входные каналы сканируются с временным разрешением 1 мс.

Плата 23BI60 может обрабатывать следующие типы сигналов:

§     16 простых телесигналов с абсолютным временем (SI);

§     8 двойных телесигналов с абсолютным временем (DI);

§     2 цифровых измерения, каждое по 8 бит (DM8);

§     1 цифровое измерение, 16 бит (DM16);

§     8 счетчиков импульсов, по каналу на счетчик (PC).

Простые телесигналы представляются всего одним битом, характеризующим два определенных состояния входного сигнала. Всякий раз при изменении сигнала генерируется сообщение о событии, пересылаемое по последовательной шине плате центрального процессора.

В применяемой системе автоматизированного контроля и управления для более надежной сигнализации применяется двойная сигнализация. Двойные телесигналы представляются двумя битами, характеризующими четыре определенных состояния входного сигнала:

§     10 нормальный режим (Выкл);

§     01 нормальный режим (Вкл);

§     00 промежуточное состояние;

§     11 ошибочное состояние.

23RL60 – релейная плата имеет 8 реле большой мощности, которые для простоты проверки и устранения неисправностей устанавливаются на гнездах.

Коммутационная способность:

§     время срабатывания командных реле максимум) – 10 мс;

§     время отпускания командных реле (максимум) – 5 мс;

§     максимальная нагрузка на контакты 220 В постоянного тока – 1.0 A.

23DP61 – многоцелевой измерительный преобразователь, предназначенный для измерений величин трехфазного переменного тока на вводах в КТП. Ее назначение – заменить большое количество обыкновенных преобразователей измерений, используя RTU211, посредством чего общая стоимость системы значительно уменьшается.

23DP61 измеряет четыре сигнала напряжения и четыре сигнала тока. На базе этих измерений вычисляются несколько электрических величин.

Плата управляется микроконтроллером Intel 80C196KC и использует флэш-память для сохранения кода и параметров программы. NVRAM используется для обеспечения сохранности данных во время сбоя энергии.

Включение платы показано на выносном листе 1. На основании значений измеряемой выборки вычисляются следующие величины:

Все значения напряжения и тока вычисляются как значения RMS (квадратный корень выражения). Они вычисляются, используя стандартный алгоритм.

RMS периодического сигнала x(t) с периодом Т определяется

23DP61 сконструирован для прямого измерения четырех напряжений и четырех токов переменного тока. Измерения выполняются посредством 8 каналов, 10 битного аналогово-цифрового преобразователя. Все каналы имеют частоту выборки 3.2 кГц для 50Гц. Скорость обновления 2 с.

Сигналы измеряемого тока пропускаются через внутренние шунтирующие резисторы, сглаживающие фильтры и цепи защиты от перенапряжения. Входной диапазон – 0 – 5 А RMS (с трансформаторов тока) с возможностью 50% перегрузки.

Значения активной мощности Р и реактивной мощности Q вычисляются как сумма значений трех фаз. Вычисление реактивной мощности строится на базе обратных напряжений. Полная мощность вычисляется S как сумма результатов RMS фазных напряжений и токов.

Коэффициент мощности вычисляется как отношение между активной и полной мощностью,

Всплесками называют падение напряжения или помехи продолжительностью более 10 мс. В данном случае всплеск определяется как напряжение RMS во время одного периода, которое меньше константы k, определяющее номинальное RMS напряжение. Определение всплеска производится в каждом цикле напряжения.

Гармонический анализ производится для трех выбранных сигналов напряжения. Вычисляются все гармонические составляющие по 25-ую

включительно.

Накопленная активная и реактивная энергия вычисляются как временной интеграл активной Р и реактивной мощности Q. Каждая величина представлена двумя счетчиками, один – считает поставляемую энергию, второй – потребляемую энергию. Счетчики разработаны для непрерывной работы, так что значения сохраняются в энергонезависимой памяти, на случай если произойдет потеря напряжения. Сбросить счетчики можно только через локальный интерфейс компьютера или терминала.

1.6 Расчет защит и проверка электрических аппаратов для ЦРП-10 кВ

В дипломном проекте затрагивается автоматизация проектируемой ЦРП-10 кВ. В здании ЦРП предусматривается размещение распределительного устройства 10 кВ (РУ-10кВ) из ячеек типа MCset. Произведем проверку электрооборудования, которое необходимого установить в ячейках и произведем выбор уставок срабатывания защит. Для этого необходимо произвести расчет токов короткого замыкания. Для проверки кабелей и аппаратов ток к.з. следует находить максимальный, для этого сначала нужно определить максимальный режим работы сети электроснабжения. Для проверки чувствительности защит необходимо определить минимальны токи к.з.

Краткое описание системы электроснабжения КС-10

Главная схема внутреннего электроснабжения состоит из понизительной подстанции (ПС) 110/35/10 кВ и подстанций 10/0,4 кВ связанных электрической сетью. Понизительной подстанции 110/35/10 кВ находится на балансе АЭК «Комиэнерго», а граница обслуживания установлена на разъединителях между понижающими трансформаторами 110/10 и ЗРУ-10 кВ.

На промплощадке КС «Ухтинская» находится электростанция собственных нужд (ЭСН). В состав ЭСН входит комплекс сооружений, подстанций связи с энергосистемой, ЗРУ-10 кВ, КТП собственных нужд, блоки турбогенераторов, система постоянного оперативного тока.

ЗРУ-10кВ и ЦРП-10 кВ укомплектованы вакуумными выключателями серии LF1 и устройствами цифровой релейной защиты Sepam 2000, установленные в шкафах MCset.

Подстанции КТП-10/0,4 кВ предназначены для питания собственных нужд объектных электроприемников и вспомогательных электроустановок. Для особо ответственных электроустановок КТП-10/0,4 кВ выполняют с тремя источниками питания, два от трансформаторов, работающих в режиме неявного резерва, и один – от аварийного дизель-генератора. Эти подстанции оборудованы местными устройствами защиты и автоматики.

Щит постоянного тока (ЩПТ) состоит из набора распределительных панелей оперативного тока, аккумуляторной батареи, зарядных агрегатов, устройств защиты, автоматики и сигнализации.

Источником оперативного тока для питания цепей защиты, автоматики, управления и приводов выключателей являются аккумуляторные батареи =220В, оснащенные устройствами подзаряда от сети переменного тока 0,4 кВ. В некоторых случаях для защиты и автоматики применяется переменный и выпрямленный оперативный ток, получаемый от комбинированных устройств питания от трансформаторов тока, напряжения и других источников.

По территории КС кабельные сети прокладываются в траншее на глубине 1 м. В местах пересечения с подземными инженерными коммуникациями и автопроездами кабели прокладываются в асбоцементных трубах. Существующие кабели в местах пересечения с проектируемыми кабелями защищаются стальными кожухами из труб Æ80 мм.

Для повышения надежности электроснабжения все схемы внутреннего электроснабжения делятся на две независимые подсистемы, взаиморезервируемые на разных ступенях напряжения с помощью устройств АВР. Ответственные электродвигатели и электроприемники, имеющие технологическое резервирование, подключаются к разным подсистемам и также снабжаются технологическими АВР. Ответственные электроприемники, не имеющие технологического резервирования, имеют два ввода питания от разных подсистем и также снабжены устройствами АВР. Для повышения надежности системы электроснабжения предусматривается параллельная работа ЭСН с сетью.

Характеристики ЦРП-10 кВ

ЦРП-10 кВ представляет собой сборку из шкафов следующего назначения:

§     ввод от энергосистемы - 2 шкафа;

§     ввод от ЦРП-10 кВ КС “Ухтинская” - 2 шкафа;

§     секционный выключатель;

§     секционный разъединитель;

§     шинный трансформатор напряжения - 2 шкафа;

§     отходящие линии к КТП 10/0,4 кВ и ВЛ-10 кВ (38 шкафов)

Ячейка MCset представляет собой КРУ в металлическом корпусе, предназначенное для внутренней установки. Устройство MCset объединяет в себе множество технических решений, реализованных на основе испытанных технологий: КРУ с высокими эксплуатационными характеристиками, цифровую защиту, системы контроля и управления, корпуса, устойчивые к воздействию внутренней дуги.

В ЦРП-10 кВ предусматривается установка ячеек MCset c блоками Sepam 2000. Блоки терминалов Sepam 2000 осуществляют защиту, контроль и управление соединений между подстанциями (вводы или отходящие линии, кабели, линии), а также связей между сборными шинами, осуществляют измерения, защиту, управление и контроль, необходимых для их нормальной эксплуатации.

Преимущества ячеек MCset:

Надежность – разработка, изготовление и испытание серии MCset проводились в соответствии со стандартом качества ISO 9000.

Простота

§     устройство снабжено общедоступным пользовательским интерфейсом;

§     ошибочные действия оператора предотвращаются системой встроенных блокировок и навесных замков;

§     блоки защиты типа Sepam обеспечивают доступ к информации без применения дополнительных устройств; техническое обслуживание сводится к простой текущей проверке работоспособности, смазке и чистке аппаратов с периодичностью 5 - 10 лет.

Безопасность

§     все операции с оборудованием, включая доступ в отсек кабельной сборки и отсек сборных шин, осуществляются с передней панели;

§     вкатывание и выкатывание возможно только при закрытой дверце;

§     на передних панелях ячеек расположены стационарные указатели напряжения;

§     заземляющий разъединитель обладает стойкостью к включению на короткое замыкание;

§     для всех операций на MCset используется одна рукоятка с анти-рефлексным устройством;

§     все ячейки обладают стойкостью к воздействию внутренней дуги.

Включение ячеек MCset в АСУ ЭС позволит решать задачи оптимизации системы электроснабжения. Это означает поиск путей для снижения прямых и косвенных эксплуатационных расходов и для обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии. Для достижения этой цели ячейки MCset предоставляют необходимую информацию о работе ЦРП-10 кВ.

Определение максимального режима работы сети электроснабжения

Так как планируется строительство электростанции собственных нужд на КС «Ухтинская» на базе газотурбогенераторов ГТГ-1800 с трехфазными синхронными генераторами с выходным напряжением 10,5 кВ, то можно предложить следующий режим работы сети представленный на рисунке 1.6. ЭСН будет основным источником питания как для потребителей на КС «Ухтинская», так и потребителей КС-10, то есть два основных ввода на ЦРП-10 кВ будет от ЗРУ-10 кВ расположенного в здании ЭСН. В качестве третьего ввода будет использоваться один ввод от энергосистемы, который будет работать в параллель с ЭСН, второй ввод от энергосистемы отключен, и будет использоваться в качестве резервного. Таким образом, необходимо определить количество постоянно работающих генераторов на ЭСН, при этом примем, что генераторы будут брать на себя всю нагрузку, располагающуюся на территории двух КС. Известно, что в среднем за год КС-10 потребляет , тогда расчетная мощность потребителей составит

где  – потребляемая электроэнергия,  за год;

 – число часов в году.

 кВт.

Мощность, потребляемая электроустановками КС «Ухтинская» , составляет . Таим образом, полная мощность, которую должны обеспечить генераторы ЭСН, составит

 кВт.

При работе генераторов с сетью с нулевым перетоком мощности возможны следующие варианты (номинальная мощность 1-го турбогенератора ):

§     3 турбогенератора в работе, тогда каждый работает с загрузкой 1122,5 кВт, при аварии (выходе одного генератора из строя) будет работать два генератора с загрузкой 1683,8 кВт, генераторы близки к перегрузке.

§     4 турбогенератора в работе, тогда каждый работает с загрузкой 841,9 кВт, при аварии (выходе одного генератора из строя) будет работать три генератора с загрузкой 1122,5 кВт (на 62%).

Таким образом, для обеспечения нормальной надежной работы системы необходимо, чтобы в работе постоянно находилось 4 турбогенератора.

Расчет токов короткого замыкания

Рассчитаем ток трехфазного короткого замыкания на шинах ЦРП-10 кВ. Для этого составим схему замещения прямой последовательности (рисунок 1.7). Определим сопротивления элементов входящих в схему замещения.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11