АПВ на микроэлементной базе

 

Промышленностью (ЧЭАЗ) длительное время выпускалось типовое релейно-контактное автоматическое устройство ‒ реле повторного включения однократного РПВ-58 и двукратного РПВ-258 действия. Находятся в эксплуатации релейно-контактные устройства БАПВ и ОАПВ линий напряжением 500 кВ. Современная автоматика повторного включения представляется ми­кросхемными реле повторного включения РПВ-01 и РПВ-02, панелями комплексных бесконтактных автоматических устройств ПДЭ 2004.01 и ПДЭ 2004.02, а также входят в состав микропроцессорных защит.

Микропроцессорные защиты, а также некоторые комплектные микроэлектронные устройства пускают АПВ непосредственно от тех защит, при действии которых должно работать АПВ. Это несколько упрощает схему, так как отсутствуют цепи запрета АПВ. Однако такая схема имеет недостаток, заключающийся в том, что АПВ не работает при самопроизвольном отключении выключателя, например при механическом расцеплении привода.

Взамен электромеханического реле РПВ-58 ЧЭАЗ (г.Чебоксары, Россия) выпускает микроэлектронное реле РПВ-01. Характеристики реле РПВ-01 существенно не отличаются от РПВ-58, но оно имеет меньшие габариты и вес.

СКБ «РИТМ» (г.Киев) разработало малогабаритное микроэлектронное реле однократного АПВ типа ВЛ-108, предназначенное для схем на постоянном и переменном оперативном токе. По логике работы и схеме подключения это реле существенно не отличается от РПВ-01.

“Энергомашвин” выпускает реле 2-х кратного АПВ типа АПВ2. Это реле также выполнено на интегральных микросхемах и может использоваться в тех же схемах, что и реле РПВ-58, 258, 01 производства ЧЭАЗ. Внешний вид и схема включения реле показана на рис. 1.30.

Реле РПВ-01 и РПВ-02 выполнены на интегральных микросхемах и на унифицированной конструкции. Для гальванического отделения цепей реле от источников входных сигналов и выходных цепей включения выключателя используются электромагнитные реле с герметизированными контактами (герконы) и выходное реле с двумя обычными контактами.

 

Рис. 1.30. Внешний вид схема включения реле АПВ-2

Рис. 1.29. Схема включения реле РПВ-01

 

 

В функциональной схеме автоматического устройства РПВ-01 (рис. 1.31) различаются элементы формирования (контактами) дискретных потенциальных сигналов, а именно: пуска ЭП контактом КL 1, запрета действия ЗД, разрешения подготовки к новому действию ‒ возврату в исходное состояние РВ, защитного сигнала, предотвращающего ложные действия РПВ при перерывах его питания от источника постоянного напряжения Е _п (элемент ЗП), элемент управления ЭУ с выходным реле КL2 и элемент информации о действии РПВ (сигнализации) ИЭ.

Схема РПВ-01 содержит элементы формирования сигналов включения выключателей без выдержки времени БАПВ и АПВ с выдержкой времени, элемент однократности действия (запрета) ЭОД, элемент подготовки к новому действию ПД и элемент выдержек времени ЭВ срабатывания t _c и подготовки к новому действию (возврата) t _в.

 

 

 

Рис. 1.31. Функциональная схема микросхемного устройства реле автоматического включения РПВ-01

 

Функции названных элементов, кроме контактных, выполняются вза­имодействующими дискретными интегральными микросхемами: DХ (И) серий К175, К176, реализующими логические операции совпадения сигналов (логических единиц) и их отрицания (И-НЕ), запрет . На функциональной схеме показан, например, синтезированный из двух микросхем 1 и DU (НЕ) элемент логического перемножения (конъюнкции) дискретных потенциальных сигналов DX1.

Элемент выдержки времени ЭВ выполнен на пассивных RС -интеграторах и активном элементе сравнения постоянного напряжения, получаемого от источника питания, с напряжением на заряжающемся конденсаторе релейного действия на основе интегрального операционного усилителя типа К553УД1 в дифференциальном включении, охваченного положительной обратной связью. Заряд конденсаторов от транзисторных источников токов обеспечивает линейное нарастание напряжений на них и, следовательно, более высокую, чем при экспоненциальном нарастании, четкость срабатывания бесконтактного реле времени. Источники токов включаются и отключаются дискретно из­меняющимися напряжениями на выходах логических интегральных ми­кросхем. Элемент запрета ЭОД, обеспечивающий однократность действия РПВ, содержит интегральные триггеры DS для запоминания сигнала.

В элемент управления ЭУ с выходным электромагнитным реле КL2 входит выходной транзистор VТ, переключаемый в открытое состояние дискретно изменяющимся током, возбуждаемым напряжением на выходе логической интегральной микросхемы . Реле КL2 имеет две обмотки, вторая из них (токовая) ‒ удерживающая ‒ включается последовательно в цепь управляющего воздействия УВ на возбуждение контактора электромагнита включения выключателя линии электропередачи, трансформатора, шин электростанции. Информационный элемент ИЭ выполнен на интегральных транзисторных переключателях и светодиодах.

Для удовлетворения требований, предъявляемых к устройствам АПВ, на вход РПВ-1 поступают дискретные потенциальные сигналы от цепей управления выключателем через соответствующие элементы (электромагнитные реле):

- при несоответствии положений ключа управления (включено) и выключателя (отключен) ‒ сигнал пускаСП, сформированный контактом КL1 элемента ЭП;

- при отключении выключателя оперативно или релейной защитой после включение его на КЗ дежурным персоналом или от устройств релейной защиты, срабатывающих только при внутренних повреждениях трансформатора, от дифференциальной защиты шин электростанции (кроме РПВ выключателя, предназначенного для их опробования) ‒ сигналы запрета СЗ, сформированный элементом запрета действия ЗД;

- при подготовке к новому действию АПВ (возврату в исходное состояние) ‒ сигнал на разрешение подготовки к включению СРВ, сформированный элементом РВ.

На вход элемента ЗП защиты от неправильного действия при перерывах питания схемы поступает напряжение Е_п от источника оперативного тока. При его наличии РПВ готово к действию, т.е. находится в состоянии ожидания (геркон ЗП разомкнут).

Рассмотрим взаимодействие элементов реле при его срабатывании.

Устройство БАПВ введено в действие (накладка SХ замкнута). При возникновении несоответствия положений выключателя и его ключа управления срабатывает реле КL1 элемента ЭП и подает сигнал на неинвертирующие входы D 1 и D 2 БАПВ и АПВ соответственно. На их инвертирующих входах сигналы отсутствуют, поэтому на выходе каждого элемента появляется дискретный выходной сигнал.

Проследим прохождение выходного сигнала БАПВ. Он поступает на один из входов синтезированного элемента DX1 и на один из входов 2 элемента управления ЭУ.

На втором входе этих элементов тоже имеются сигналы: на DX1 от АПВ; на 2 от ЭП. В связи с этим появляется сигнал на выходе DX1 и исчезает сигнал на выходе 2. Исчезновение сигнала на выходе 2 (выход принимает нулевой потенциал) сопровождается переключением транзистора VТ в открытое состояние и в связи с этим срабатыванием выходного реле КL2. Его контакт замыкает цепь второй удерживающей обмотки, которая включена последовательно с электромагнитом включения выключателя. Под действием БАПВ выключатель включается, одновременно сигналом с выхода DX1, поступающим на вход записи S триггера DS, триггер переключается. При этом напряжение на его входе появляется с некоторой задержкой t _з. Оно подается на инверсные входы БАПВ и АПВ, на других входах которых присутствует сигнал от элемента ЭП, поэтому выходные сигналы БАПВ и АПВ исчезают. Тем самым обеспечивается однократность действия БАПВ и его блокировка. Устройство БАПВ можно использовать только на линиях с воздушными выключателями.

Устройство БАПВ выведено из действия (накладка SХ разомкнута ). В этом случае, как и прежде, на один из входов DХ1 поступает сигнал от АПВ, этот же сигнал запускает реле времени ЭВ (с выдержкой срабатывания t _с= t _АПB1). После срабатывания реле ЭВ его сигнал поступает на второй вход DХ1 и на один из входов 2 элемента ЭУ. Далее устройство действует, как и в предыдущем случае, но включение выключателя происходит с выдержкой времени t _с= t _АПB1, а АПВ в связи с переключением триггера DS, как и БАПВ, остается заблокированным.

Для возвращения схемы в исходное состояние в нее включены элемент ПД, реле времени ЭВ с выдержкой времени t _в = t _АПB2 и элемент D 3. Взаимодействие этих элементов следующее. При пуске сигнал ЭП подводится также к инверсному входу D 3 элемента ПД. Поэтому на его выходе сигнал отсутствует и элемент времени с выдержкой t _в (t _АПB2) не запускается. После включения выключателя сигнал на входе ПД исчезает, и на выходе микросхемы D 3 появляется сигнал. Он запускает элемент времени и подводится к одному из входов микросхемы DX2. На его второй вход сигнал подается после срабатывания элемента ЭВ с выдержкой времени t _в (t _АПB2). В связи с этим на его выходе появляется сигнал, поступающий на вход считывания R триггера DS, который приходит в исходное состояние и снимает запрет повторного действия БАПВ и АПВ.

Функциональная схема РПВ-02 (рис. 1.32) не содержит БАПВ, но в ее состав входят два элемента АПВ1 и АПВ2 двукратного действия РПВ, элементы ЭОД1, ЭОД2 их однократности и два геркона элемента ЗД запрета действия АПВ1 и АПВ2 или только АПВ2. Соответственно реле РПВ-02 содержит более сложный элемент выдержки времени ЭВ, задерживающий сигналы пуска на время срабатывания t _c1, t _c2, и сигнал подготовки к новому действию (возврату) ‒ на время t _в.

Логическая часть состоит из трех микросхем DХ1-DХЗ и допол­нительных элементов координации действия и подготовки к исходному состоянию: на схеме показан элемент формирования сигнала о снятии запрета и разрешения возврата СЗРВ элемента АПВ2.

 

 

Рис. 1.32. Функциональная схема реле РПВ-02

 

При поступлении первого сигнала пуска СП срабатывает АПВ1 и запускает ЭВ для отсчета времени t _c1, по истечении которого через микросхемы DХ1, DW1 и 2 элемента ЭУ дискретный сигнал возбуждает выходное электромагнитное реле КL2, осуществляющее первое повторное включение выключателя.

Через DХ1 переключается триггер элемента однократности действия ЭОД1, который запрещает (через D 1) прохождение возможного второго сигнала пуска через АПВ1. При этом первое срабатывание ЭУ запоминается элементом СЗРВ (вход S) разрешения действия АПВ2 и возврата схемы в целом в исходное состояние. На вход S приходит дискретный сигнал от ЭУ, а выходной сигнал СЗРВ поступает на входы АПВ2 и элемента подготовки к новому действию ПД. При неуспешном первом АПВ выключателя и отключении его второй раз снова появляется сигнал пуска СП, который проходит через элемент запрета D 2 благодаря отсутствию сигнала на инверсном (верхнем) и наличию сигнала (от СЗРВ) на нижнем его входах, и АПВ2 срабатывает, запуская ЭВ с выдержкой времени t _c2 и подготавливая сигналом на верхнем входе схемы DХ2 возбуждение ЭУ.

По истечении времени t _c2 сигнал ЭВ проходит через микросхему DХ2 и поступает (через схему DW1) на второй (верхний) вход 2, транзистор VТ (см. рис. 1.29) переключается в открытое состояние и выходное реле КL2 срабатывает. Происходит АПВ выключателя второй раз. Выходным сигналом микросхемы DХ2 переключается ЭОД2, обеспечивающий однократность действия АПВ2: его логическая единица поступает на инверсный вход элемента D 2 (ЗАПРЕТ).

При успешном втором АПВ сигнал пуска СП, поступающий на ин­версный вход микросхемы D З, исчезает, элемент ПД подготовки РПВ к новым действиям запускает ЭВ, который сигналом, поступающим после выдержки времени возврата t _в через микросхему DХЗ на R -входы ЭОД1, ЭОД2, снимает запрет действия АПВ1 и АПВ2. Снятие запрета действия АПВ2 дублируется сигналом ЭВ, приходящим на R -вход триггера разрешения его действия СЗРВ.

При неуспешном АПВ выключатель отключается защитой третий раз. Снова появляется сигнал пуска, который, поступая на инверсный вход микросхемы D З запрещает подготовку РПВ к новому действию. Сигнал пуска не исчезает до квитирования его ключом управления выключателем (устранения несоответствия положений ключа управления и выключателя).

1.14. Микросхемный комплекс автоматических устройств повторного включения

Упрощенная и укрупненная функциональная схема панелей автоматики типа ПДЭ 2004, представляющей собой комплекс автоматических устройств повторного включения линий электропередач с двусторонним питанием 330 кВ и выше, приведена на рис. 1.33. На схеме условно показаны автоматические устройства АУЗ быстродействующей высокочастотной фильтровой направленной ФН и дифференциально-фазной ДФ, дистанционной Д защит и токовой направленной ступенчатой защиты нулевой последовательности ТНП. Они обеспечивают быстрое отключение линий электропередачи с двух сторон при возникновении на ней КЗ.

Отключение одной поврежденной фазы (выключателями с пофазным приводом) производится избирательными измерительными органами (ИИО) KZ_a, КZ_b, КZ_c, выполненными в виде направленных измерительных органов сопротивления релейного действия. К ним подводятся фазные напряжения _а, _b, _c суммы фазного тока _а, _b, _c соответственно и тока нулевой последовательности k ₀. Характеристики их срабатывания в виде пересекающихся двух окружностей или четырехугольников, расположенных в первом квадранте комплексной плоскости и охватывающих начало координат, обеспечивают четкое срабатывание ИИО только поврежденных фаз линии при однофазных и двухфазных КЗ на землю.

При указанных КЗ срабатывают пусковые измерительные органы тока (ПИОТ) КА и комбинированный орган тока и напряжения КАV нулевой последовательности с торможением от фазных токов I _ф. Быстродействующий комбинированный орган нулевой последовательности КАV воздействует на инверсный вход логического элемента D 1 и запрещает отключение указанными АУЗ всех трех фаз линии.

 

 

Рис. 1.33. Функциональная схема панели автоматики ПДЭ 2004

Пусковой орган тока нулевой последовательности КА через управляемые ключи SA вводит в действие ИИО сопротивления KZ _a, KZ _ь, KZ _c, которые при однофазных КЗ на землю через соответствующий логический элемент DХ2 - DХ4 при условии срабатывания одного или всех указанных АУЗ линий формируют управляющие воздействия на электромагнит отключения YАТ поврежденной фазы линии с двух сторон.

При двухфазном КЗ на землю срабатывают два ИИО сопротивления и через соответствующий логический элемент DХ5-DХ7 обеспечивают отключение всех трех фаз выключателей двух сторон линии электропередачи.

По цепи несоответствия положения ключа управления SА выключателем и его состояния (реле КQТ) после отключения однофазного КЗ запускается (сигналом пуска СП) автоматическое устройство повторного включения АКS и по цепи однофазного автоматического повторного включения ОАПВ производится включение выключателя поврежденной фазы.

Для надежного и быстрого повторного отключения линии при устой­чивом однофазном КЗ предусматривается кратковременный ввод ИИО для самостоятельного действия на отключение всех трех фаз линии через соответствующий логический элемент DХ8-DХ 10 и элементы DW1 и DX11. Для этого на третьи (средние на схеме) их входы и второй вход DХ 11 через элемент задержки при возврате D1 и элемент DW2 подводится единичный логический сигнал, например от реле положения КQТ выключателя отключившейся фазы.

После отключения трех фаз линии (при двухфазном КЗ на землю по указанной цепи через один из элементов DХ5-DХ7, а при двух- и трехфазных КЗ непосредственно АУЗ через D 1, на инверсном входе которого логический нуль, ‒ КАV не срабатывает) производится трехфазное повторное включение линии.

При условии срабатывания быстродействующей защиты осуществляется УТАПВ (ускоренное ТАПВ ‒ без выдержки времени): быстродействующее обеих сторон линии по цепи УТАПВ-БК (без контроля) ‒ БТАПВ при наличии сигналов от АКS и ФН ДФ или несинхронное ТАПВ ‒ выключателя одной стороны линии с контролем полного отсутствия напряжения ОН или с контролем наличия симметричного напряжения НСН на другом конце линии по цепи УТАПВ-ОН или НСН.

Это происходит при отсутствии логической единицы (сигнала) на инверсном входе указанной цепи, что имеет место при невозбужденных измерительных органах КV1 напряжения прямой U ₁ и КV2 напряжения обратной последовательности U ₂ (условие ОН) или соответственно при возбужденном КV1, но невозбужденном КV2 (условие НСН): при наличии на линии симметричного напряжения КV1 возбуждено, на одном входе DХ12 единица, а на втором ‒ логический нуль от невозбужденного КУ2, поэтому на его выходе логический нуль, разрешающий по инверсному входу цепи УТАПВ-ОН или НСН включение выключателя линии. Несинхронное ТАПВ запрещается при возбужденных KV 1, KV 2, т.е. при несимметричном напряжении линии, что может иметь место при неотключенном несимметричном КЗ.

При отключении КЗ на линии небыстродействующей защитой, например второй ступенью дистанционной Д или токовой направленной защиты нулевой последовательности ТНП, производится ТАПВ выключателя с одной стороны линии с выдержкой времени (элемент D2) и контролем отсутствия напряжения на линии по цепи ТАПВ-ОН при логическом нуле (KV1 невозбуждено) на ее инверсном входе.

После успешного ТАПВ одного конца линии выключатель второго ее конца включается устройством АКS с контролем синхронизма напряжения на линии U _л и шинах U _ш измерительными органами К 1 и К угла сдвига фаз между ними и частоты скольжения по цепи ТАПВ-С.

Указанный измерительный орган представляет собой простейший автоматический синхронизатор с постоянным углом опережения АСПУ. При недопустимом угле сдвига фаз или частоте скольжения логическая единица на его выходе через инверсный вход указанной цепи запрещает АПВ выключателя. При наступлении условий синхронизма ‒ при допустимых угле сдвига фаз δ и частоте скольжения логический нуль на выходе измерительных реле К 1 (контроля δ и _s) и К 2 (угла опережения δ _оп) синхронизатора через инверсный вход цепи ТАПВ-С разрешает включение выключателя. Измерительные реле углов сдвига фаз функционируют по времяимпульсному способу сравне­ния фаз.

Микропроцессорная реализация АПВ осуществляется также многофункциональными интегрированными микропроцессорными автоматическими устройствами противоаварийной автоматики, элементная база которых сочетается с ЭВМ и постоянно совершенствуется. При этом основные требования к АПВ и принципы их выполнения определяются физическими свойствами энергетической системы и остаются неизменными.

 

Вопросы по материалам главы 1

 

1. Назначение и применение АПВ.

2. Классификация АПВ. Основные требования к АПВ.

3. Электрическое АПВ однократного действия:

3.1 основные элементы схемы АПВ;

3.2 исходное положение схемы и оперативное включение выключателя;

3.3 пуск АПВ; признак, по которому осуществляется запуск АПВ;

3.4 работа АПВ при неустойчивом и при устойчивом КЗ;

3.5 за счет чего АПВ не работает при оперативных отключениях?

3.6 поясните поведение АПВ при оперативном включении на КЗ;

3.7 чем обеспечивается однократность работы АПВ?

3.8 зачем служат и как используются резисторы R1-R5?

3.9 зачем используется и как работает промежуточное реле KBS?

3.10 зачем нужен и как осуществляется запрет действия АПВ от РЗ?

3.11 зачем используется накладка SX?

4. Особенности выполнения АПВ на телемеханизированных ПС:

4.1 почему применение схемы АПВ с фиксированными ключами неприменимы на телемеханизированных ПС?

4.2 что используется вместо фиксированных ключей для запоминания предыдущей команды управления?

4.3 реле РП11, его включение в схема АПВ;

4.4 работа схемы АПВ при любом включении выключателя и отключении выключателя от ключа управления или устройства телеуправления;

4.5 работа схемы АПВ при схемы при отключении от РЗ; в чем отличие?

4.6 восстановление работы АПВ при устойчивом повреждении;

5. Особенности выполнения АПВ на воздушных выключателях.

5.1 Что в обязательном порядке должно учитываться при выполнении АПВ на воздушных выключателях?

5.2 Как осуществляется контроль давления в схеме с ожиданием восстановления давления?

5.3 Стабилизация работы АПВ при колебаниях давления в воздушной системе после отключения выключателя;

5.4 Зачем включен резистор R6?

5.5 Объясните цепочку SA(1-3)-R3.

5.6. Как работает реле от прыгания?

6. Выбор уставок однократных АПВ для линий с односторонним питанием

6.1 t _{1 АПВ;}

6.2 t _{2 АПВ.}

7. Ускорение действия релейной защиты при АПВ

7.1. Что такое и зачем используется ускорение защиты после АПВ?

7.2. Три схемы выполнения ускорения МТЗ после АПВ.

7.3 Зачем и как используется ускорение защиты до АПВ?

7.4. Схема выполнения ускорения МТЗ до АПВ.

7.5. В каких схемах сети и зачем используется поочередное АПВ?

7.6. Схема выполнения ускорения МТЗ до АПВ.

8. Выполнение АПВ на переменном оперативном токе

8.1. Особенности выполнения АПВ на переменном оперативном токе. Основные недостатки механические АПВ..?

8.2. Вспомогательные контакты, используемые в АПВ на переменном оперативном токе (3 группы).

8.3. Схема мгновенного действия и неавтоматической подготовкой АПВ. Ее недостатки.

8.4. Схема мгновенного действия и автоматической подготовкой АПВ. Ее недостатки.

8.5. Схема с вдержкой времени и автоматической подготовкой АПВ

9. Двукратное АПВ

9.1. На каких линиях и зачем применяется?

9.2. Схема двукратного АПВ.

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: