Implementation of ATS of the consumer of the I category in the presence of two main inputs and one reserve input from the diesel power plant

Ochnev Petr Gennad'evich temporarily unemployed 353461, Russia, Krasnodarskii krai, g. Gelendzhik, ul. Zastavnaya, 10a ptr.ochnev@yandex.ru

Shchemeleva Yuliya Borisovna PhD in Technical Science Associate Professor of the Department of Natural Science and Humanities at the branch of the Southern Federal University in Gelendzhik 353460, Russia, Krasnodarskii Krai krai, g. Gelendzhik, ul. Zastavnaya, 10a da-yula@yandex.ru Other publications by this author

Наличие автоматического ввода резерва питания (АВР) для потребителей I категории является важным условием безаварийного функционирования предприятия. При этом при разработке АВР важно так рассчитать время срабатывания, чтобы оно было минимальным ^[1]. Оборудование для осуществления АВР выпускается серийно. Но применяется оно на разных предприятиях, с разными условиями эксплуатации. Ввиду того, что схемы АВР реализуются на разном оборудовании, в каждом конкретном случае следует разрабатывать свое схемотехническое и/или логическое решение уже на местах ^[2].

Актуальность исследования обуславливается необходимостью совершенствования практических решений для АВР потребителей I категории. К потребителям I категории относятся, как известно, предприятия и организации, перерыв в электрообеспечении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения ^{[3, п. 1.2.18]}. Именно к этой группе потребителей относятся предприятия нефтегазового комплекса. В ходе практической деятельности нами было выявлено, что на предприятии нефтегазового профиля (нефтеперекачивающей станции) схемы АВР в аварийном режиме при вводе резерва от дизельной электростанции (ДЭС) на класс напряжения 6/10 кВ запускаются в ручном режиме, что не обеспечивает допустимого времени. Авторы обосновывают возможность и предлагают решение для осуществления автоматического ввода резервного питания при наличии двух главных вводов и одного аварийного ввода от дизельной электростанции на основе устройства БМРЗ-15х серии фирмы «Механотроника». Пободное решение производители энергетического оборудования могут сделать типовым.

Целью нашей работы является разработка схемы АВР с ДЭС для сети 6/10 кВ для потребителей I категории.

Реализовать решение данной задачи предлагается на устройстве БМРЗ-15х серии фирмы «Механотроника» ^{[4, 5]}. Выбор устройства фирмы "Механотроника" обусловлен тем, что аналогичные устройства других отечественных производителелей, в частности устройства серии "Сириус" производства АО "РАДИУС Автоматика" ^{[6, 7]}, не позволяют прописывать свою программную логику. Тогда как устройства фирмы "Механотроника" имеют открытый программный код, позволяя адаптировать указанные устройства под нужды конкретного производства.

Нефтеперекачивающие станции по требованиям к надежности электроснабжения относятся к первой категории и получают питание от двух независимых взаимно резервирующих источников питания ^[8]. Кроме того, во избежание аварийных ситуаций, имеется резервный источник питания. Как правило, это - дизельная электростанция. Автоматическое включение резерва в устройстве может быть реализовано двумя способами:

1) когда устройство выдает сигнал включения резерва;

2) когда при АВР включается свой выключатель.

Выбор режима работы задается уставкой «Функция АВР – Вход/Выход/Откл».

С помощью программируемых входов в устройство могут поступать сигналы блокировки и разрешения работы АВР. Для этого уставка «Функция» выбранного входа (входов) переводится в положение «Блок.АВР» и выбирается активный уровень сигнала. ^[9]

При введенной уставке «Функция АВР» – «Выход» выходной сигнал на включение резервного источника питания будет формироваться в случае отключения своего выключателя от ЗМН, от основных защит трансформатора, от программируемого входа с функцией «Внешнее отключение» (при введенной уставке «АВР» – «Вкл» в соответствующей группе уставок), самопроизвольном отключении выключателя (при введенной уставке «АВР при несанкционированном отключении» – «Разрешено»).

АВР будет блокировано при работе МТЗ, ЛЗШ, ЗОФ, отключении по цепям УРОВ, дуговой защиты, внешнего отключения с запретом АВР, защиты шин. Это препятствует подключению поврежденной секции к исправному источнику питания и полному обесточиванию подстанции. АВР будет блокировано при наличии сигнала блокировки АВР от программируемых входов, а также при выведенной функции оперативного управления «АВР». АВР может быть заблокировано при наличии 3U0 в момент, предшествующий выдаче команды на отключение. Для этого должна быть задана уставка «АВР при 3U0» – «Блокировано». Если АВР блокировано, на передней панели будет гореть светодиод «АВР блокировано».

Выходной сигнал «Включение от АВР» формируется на время 2 с.

Предусмотрена возможность работы АВР при командном отключении вводного выключателя. Для этого необходимо перевести уставку «АВР при командном отключении» в положение «Разрешено».

Блок обеспечивает автоматическое включение резерва с выдержкой времени или без выдержки времени.

Функция АВР вводится программным ключом S50.

При включенном положении выключателя условием пуска АВР с выдержкой времени является:

- уровень напряжений UАВ и UВС ниже уставки "АВР РН1 Uл" и уровень напряжения UВС2 (программный ключ S57) ниже уставки "АВР РН2 Uл";

- напряжение U2 выше уставки "АВР РН U2" (программный ключ S506);

- снижение частоты ниже уставки "АВР РЧ" (программный ключ S505).

После отработки выдержки времени "АВР Т1", при наличии сигнала "АВР разрешен" от питающего присоединения соседней секции, выдается команда на отключение выключателя ввода. При появлении дискретного входа "РПО" выдается команда на включение секционного выключателя ("Реле вкл. СВ") длительностью 0,8 с.

Работа АВР блокируется при следующих условиях:

- наличии логического сигнала "АВР запрет" или "Откл. от УРОВ";

- срабатывании ДЗ, ТО, МТЗ на отключение, дуговой защиты, УМТЗ или ЛЗШ;

- выполнении АПВ;

- обнаружении системой диагностики неисправности выключателя;

- неисправности в цепях трансформатора напряжения (программный ключ S110).

Предусмотрена возможность выполнения АВР без выдержки времени (если нет условий блокировки АВР) при самопроизвольном отключении выключателя (программный ключ S58).

В блоке для выполнения АВР при отключении выключателя по алгоритмам пользователя предусмотрен сигнал "АВР от ВнЗ". АВР по сигналу "АВР от ВнЗ" выполняется с выдержкой времени "АВР Т2".

Предусмотрена возможность срабатывания АВР в течение времени, равного уставке "АВР Т3", после срабатывания ЗПП вне зависимости от состояния входа "РПВ" при введенном программном ключе S504.

Блок обеспечивает автоматическое восстановление схемы нормального режима (ВНР) после АВР. ВНР выполняется только при подключении к блоку напряжения UВС2. ВНР может быть введено программными ключами S50 (ввод АВР) и S51 (ввод ВНР). Выбор режима работы ВНР осуществляется программным ключом S511.

Блок обеспечивает однократность действия ВНР. Время контроля - 120 с. Если в течение контрольного времени происходит отключение выключателя, ВНР считается неуспешным.

Действие ВНР блокируется в тех же случаях, что и АВР, а также при срабатывании защит (контроль ЗПП вводится программным ключом S43).

В устройстве БМРЗ-15х входы и выходы назначаются в зависимости от того куда подключены входы и выходы. Это связанно с тем, что в БМРЗ разрешено программирование входов и выходов по привязке к базовому функциональному программному обеспечению (БФПО).

Преимуществом блоков БМРЗ является свободно программируемая логика. Также имеется базовое функциональное программное обеспечение (БФПО), которое защищено паролем для защиты основных функций блока от неправильных действий специалиста наладчика.

Нами было обнаружено, что ни на одном из серийно выпускаемых устройств нет базовой логики запуска дизельэлектростанции (ДЭС) в автоматическом режиме.

Для реализации АВР с ДЭС необходимо разработать логику запуска и остановки ДЭС.

В логике работы ДЭС должно соблюдаться три условия работы:

1) возможность запуска ДЭС для проверки работоспособности;

2) запуск в автоматическом режиме при исчезновении напряжения на обоих секциях РУ-6(10)кВ с отключением вводных выключателей от сети и включением вводного выключателя от ДЭС (АВР ДЭС);

3) остановка в автоматическом режиме при появлении напряжения до вводных выключателей с последующим отключением вводного выключателя от ДЭС и включением вводных выключателей от сети (ВНР ДЭС).

Для выполнения такой схемы работы необходимо в вводную ячейку подать необходимые сигналы блокировок и команд. Входы Я10 и Я11 назначим как отключенное положение вводных выключателей и срабатывание ЗМН, вход Я12 блокировка включения ДЭС по включенному состоянию вводных выключателей, вход Я15 ключ разрешения АВР ДЭС, вход Я18 блокировка при наличии напряжения до ввода, выход К16 назначаем как пуск/стоп ДЭС, выход К12 назначаем включение СВ по АВР ДЭС.

Условия проверки ДЭС:

1) запуск ДЭС с кнопки «F1» блока БМРЗ;

2) блокировка включения ввода с ДЭС.

Условия для запуска ДЭС:

1) отсутствие напряжения на обеих секциях;

2) выключенные положения вводных выключателей;

3) отсутствие напряжения до вводных выключателей;

4) разрешение АВР ДЭС от ключа;

5) отключенное положение ЗН заземляющих ножей на вводной ячейки ДЭС;

6) вкаченное положение ВЭ выкатного элемента вводной ячейки ДЭС.

Условия включения вводного выключателя ДЭС и СВ:

1) отсутствие напряжения на обеих секциях;

2) выключенные положения вводных выключателей;

3) отсутствие напряжения до вводных выключателей;

4) разрешение АВР ДЭС от ключа;

5) отключенное положение ЗН заземляющих ножей на вводной ячейки ДЭС;

6) вкаченное положение ВЭ выкатного элемента вводной ячейки ДЭС;

7) готовность ДЭС принять нагрузку.

Условия отключения вводной ячейки ДЭС и остановки ДЭС:

1) появление напряжения до вводных выключателей;

2) ошибочная команда включения вводного выключателя основной сети.

При таких условиях алгоритм работы ввода ДЭС показан на рисунке 1, а алгоритм работы ввода от сети показан на рисунке 2.

Данная схема работает в автоматическом режиме без участия человека и исключает возможные неправильные действия оперативного персонала.

Проанализировав данные схемотехнические решения можно предложить их как типовые для заводов производителей энергетического оборудования.

Рис. 1 Логическая схема проверки, запуска/остановки и блокировки ДЭС

Рис. 2 Логическая схема разрешения от вводного выключателя сети

Применяемые аббревиатуры:

АВР - автоматический ввод резерва

ЗМН - защита минимального напряжения

ЗПП - защита от потери питания

МТЗ - максимальная токовая защита

ЛЗШ - логическая защита шин

ЗОФ - защита от обрыва фаз

УРОВ - устройство резервирования отказа выключателя

УМТЗ - устройство максимальной токовой защиты

АПВ - автоматическое повторное включение

ДЭС - дизельная электрическая станция