Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"

§ общестанционное оборудование технологических и инженерных систем ЭСН, система вентиляции производственных и административно-хозяйственных помещений, система заполнения маслобаков ГТГ, пожарная сигнализация, система контроля загазованности помещений, система коммерческого учета расхода газа,

§ ЗРУ-10кВ.

§ КТП-10/0.4 кВ ЭСН.

§ КТП-10/0.4 кВ ПЭБ.

§ КТП-10/0,4 кВ АВО газа.

§ КТП-10/0,4 кВ зоны СПК.

§ Аварийный дизель-генератор КТП ЭСН.

§ Аварийный дизель-генератор КТП ПЭБ.

§ Щит постоянного тока (ЩПТ).

АСУ ТП должна обеспечивать передачу на ДП КС "Ухтинская" сигналов аварийной и предупредительной сигнализации от объектов электроснабжения.

Вся аппаратура верхнего уровня должна располагаться в помещении ГЩУ электростанции (диспетчерская N3).

1.2.3 Основные функции АСУ-ЭС

1. Управление выключателями ЗРУ-10 кВ, за исключением выключателей, на которых производится синхронизация. Синхронизация выполнена на выключателях генераторов, секционном и вводных и управление ими осуществляется с панелей управления, расположенных на главном щите управления. Предусмотрены два вида синхронизации: точная ручная синхронизация с блокировкой от несинхронных включении и автоматическая синхронизация.

2. Управление главными выключателями 0,4 кВ (вводными, секционным, аварийного ввода). КТП ЭСН, КТП ПЭБ, КТП АВО газа, КТП зоны СПК, аварийными дизель-генераторами 0,4 кВ.

3. Отображение текущего состояния электрической части (мнемосхемы ЭСН, ЗРУ, КТП аварийных дизель-генераторов) с непрерывным указанием наиболее важных параметров.

4. Предупредительная и аварийная сигнализация.

5. Обработка информации, получаемой от цифровых защит Sepam 2000 по протоколу Modbus и блоков УСО.

6. Контроль ЩПТ, режима аккумуляторной батареи, состояния подзарядных агрегатов.

7. Коммерческий и технический учет электроэнергии.

8. Обработка и вывод на экран дисплея информации о событиях в текстовой (табличной) и графической формах.

9. Формирование базы данных, ведение суточной ведомости, сменной ведомости, ведомости событий, архива.

10. Связь с технологической АСУ. В технологическую АСУ предается информация о состоянии электрической части, о выработке и расходе электроэнергии.

11. Передача информации о выработке и расходе электроэнергии в энергоучетную организацию.

1.2.4 Разработка верхнего уровня АСУ-ЭС

На верхнем уровне АСУ предусмотрено пять рабочих мест:

§ рабочее место оператора (№ 1);

§ рабочее место ДИСа (№ 2);

§ рабочее место инженера-релейщика (№ 3);

§ рабочее место инженера-программиста (№ 4);

§ ДП КС (№ 5).

На рабочих местах № 1 - № 4 отображаются мнемосхема, предупредительная и аварийная сигнализации; лист событий и т.д.

На рабочем месте № 1 - возможно управление выключателями (за исключением главных), квитирование событии аварийной и предупредительной сигнализацией.

На рабочем месте № 3 - вывод осциллограмм для анализов работы, ввод и коррекция уставок защит, разбор аварий.

На рабочем месте № 4 - изменение конфигурации системы, анализ работоспособности и выявление неисправностей.

На рабочем месте № 5 - предупредительная и аварийная сигнализация.

На ГЩУ располагаются панели управления, на которых смонтированы: ключи управления, сигнализация выключателей; управление мощности генераторов; центральная сигнализация всего объекта. Панели управления предназначены для управления выключателями вводов, секционным и генераторными.

На панелях управления выключателями вводов и секционным располагаются: все ключи управления выключателями; переключатели синхронизации; кнопки ввода/вывода, делительной защиты; устройства сигнализации.

На панелях управления генераторами располагаются: ключи управления выключателями; управление возбуждением, активной к реактивной мощностью генераторов; переключатели синхронизации; измерительные приборы; устройства сигнализации.

На панели центральной сигнализации и синхронизации располагаются приборы центральной сигнализации всего объекта, колонка синхронизации и автосинхронизатор УТС-3, переключатели синхронизации, а также переключатели ввода рабочего и резервного питания оперативного тока этой панели.

1.2.5 Нижний уровень АСУ-ЭС

Нижний уровень АСУ состоит из:

1. Цифровых свободно программируемых блоков Sepam 2000;

2. Специальных блоков УСО.

Блоки Sepam 2000 осуществляют полный сбор, обработку и хранение информации по присоединению, а также по последовательному каналу связи передают информацию в АСУ. Через терминалы защит Sepam 2000 осуществляется также управление выключателями (кроме присоединений, на которых осуществляется синхронизация). Блоки УСО используются в качестве вспомогательных устройств и собирают информацию, которую не могут собрать блоки Sepam 2000. В КТП блоки УСО являются основными устройствами сбора данных, так как там нет цифровых защит. Блоки УСО предназначены для сбора дискретной и аналоговой информации, управления главными выключателями КТП-10/0,4 кВ, а также информации о положении заземляющих ножей и тележек выключателей.

Устройства УСО выполняются на базе контроллеров RTU-211 фирмы АББ и запитываются от ЩПТ 220 В. В качестве логического протокола связи УСО с АСУ используется стандартный протокол RP-570; у терминалов Sepam 2000 - протокол связи Modbus. Информация нижнего уровня АСУ от устройств УСО и терминалов защит поступает на сервер системы - базовый компьютер и заносится в его базу данных. Связь нижнего уровня АСУ с базовым компьютером осуществляется по оптическим каналам связи, которые позволяют устранить влияние электромагнитных полей на входы устройств нижнего и верхнего уровней. Преобразование электрических сигналов в оптические производятся посредством оптоэлектрических преобразователей SPA- ZC17.

Для технического учета электрической энергии используются вычисляемые в реле значения активной и реактивной мощности.

1.3 Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС-10

1.3.1 Цель создания АСУ-ЭС

Целью разработки АСУ-ЭС является создание системы решающей следующие задачи:

§ обеспечение высокого уровня автоматизации контроля, управления и защиты электрооборудования за счет высокой надежности АСУ на базе микропроцессорной техники,

§ повышения надежности и экономичности работы оборудования за счет оптимизации технологических процессов, сокращения времени обнаружения неисправностей за счет диагностики и информации об отказах, уменьшения времени простоев оборудования после аварийных остановов и в ремонте,

§ улучшение условий и производительности труда эксплуатационного персонала за счет повышения информированности о ходе технологических процессов и работе оборудования, качества формирования и анализа оперативной и архивной документации,

§ обеспечение обмена информацией в реальном масштабе времени с более высоким уровнем АСУ-Э (связь с диспетчерской N1), через которую осуществляется связь с уровнем АСУ ТП.

Автоматизированная система управления электроснабжением КС-10 представлена на выносном чертеже 2.

Краткая характеристика объектов автоматизации

Объектами автоматизации являются:

§ центральная распределительная подстанция (ЦРП-10 кВ);

§ КТП-10/0,4 кВ цеха №1 (ТП-1), АДЭС АС-630;

§ КТП-10/0,4 кВ цеха №2 (ТП-2), АДЭС КАС-500;

§ КТП-10/0,4 кВ цеха №2 (ТП-3), АДЭС КАС-500;

§ КТП-10/0,4 кВ цеха №3 (ТП-6), АДЭС АС-630;

§ КТП-10/0,4 кВ цеха №4 (ТП-8), АДЭС АС-630;

§ КТП-10/0,4 кВ цеха №4 (ТП-9), АДЭС АС-630;

§ КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №1 (ТП-14);

§ КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №2 (ТП-15);

§ КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №3 (ТП-4);

§ КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №4 (ТП-10);

§ КТП-10/0,4 кВ ТНС-1 (ТП-11), АДЭС КАС-500;

§ КТП-10/0,4 кВ участка текущего ремонта (ТП-250);

§ КТП-10/0,4 кВ в районе насосной 2-го подъема (ТП-16).

1.3.2 Автоматизация ЦРП-10 кВ

В данном проекте предусматривается установка ячеек типа MCset в

здании ЦРП-10 кВ производства завода “Калининградгазавтоматика” и низковольтного электрооборудования системы собственных нужд (С.Н.) РУ-10 кВ.

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.

Первоочередными задачами системы АСУ-Э являются сбор данных с объектов (КТП-10/0,4 кВ, ЦРП-10 кВ), передача данных на верхний уровень с целью их обработки и отображения на экранах мониторов АРМов. Быстродействие такой системы должно быть высокое, чтобы оператор смог отреагировать на ненормальные, аварийные ситуации и быстро принять решения по предотвращению аварий и инцидентов. В настоящее время применяемые в электрических системах средства РЗА, обладают возможностью включения их система сбора данных и диспетчерского управления (SCADA). Превосходно справляются с функцией противоаварийной защиты и функцией сбора данных микропроцессорный терминал защиты Sepam 2000.

Можно выделить следующие преимущества терминалов Sepam 2000:

§ отображение значений фазного тока и тока замыкания на землю в момент отключения обеспечивает эксплуатационному персоналу значительную помощь в определении причин и тяжести повреждения;

§ высокий уровень устойчивости к электромагнитным возмущениям (помехам) позволяет использовать наиболее передовые возможности цифровой технологии в электрических подстанциях без принятия специальных мер предосторожности;

§ в случае неисправности постоянно действующие средства самодиагностики переводят Sepam 2000 в заранее определенное нерабочее состояние, исключая, таким образом, возможность непредсказуемых срабатываний;

§ использование разъемов, допускающих независимое отключение под напряжением, облегчает эксплуатацию и техобслуживание;

§ устанавливаемая система связи обеспечивает возможность, посредством двухпроводного соединения с управляющим устройством, дистанционного выполнения операций настройки, измерений, сигнализации и управления, таким образом, можно создать систему централизованного управления;

§ проведение настройки и испытаний упрощено до предела: первичные значения силы тока и напряжения выводятся в цифровом виде, а простая проверка функции измерения подачей импульса позволяет гарантировать согласованность всех параметров;

§ Sepam разработано таким образом, чтобы полностью справляться с самыми разными случаями применения, и включает в себя все необходимые функции, готовые к работе (функции защиты, измерений, логики управления и сигнализации).

В систему АСУ-ЭС ячейкой MCset через блоки Sepam встраивается благодаря полевой шине SPAbus по протоколу связи Modbus. Кроме протокола Modbus блоки поддерживают протокол Modbus. Оператор получает все данные, необходимые для контроля и управления блоком Sepam через систему связи.

Сеть Modbus представляет собой сеть топологии «главный-подчиненный». Такая топология характеризуется наличием одного «главного» (ведущего) узла и некоторого количества «подчиненных» (ведомых) узлов, имеющих свой уникальный номер в этой сети Modbus (1-247 в Modbus). Каждая передача данных состоит из двух фаз - запрос и ответ. «Главный» узел имеет право послать запрос, «подчиненные» могут только ответить на запрос. Каждый запрос содержит адрес узла, к которому он направлен, соответственно на него отвечает только один из узлов - тот, чей адрес содержится в запросе. Таким образом, одновременно в сети может быть только один запрос, что дает возможность избавиться от «неопределенного состояния» физической линии передачи, когда несколько узлов пытаются одновременно передать данные.

На физическом и канальном уровне связь блоков Sepam 2000 с АСУ-ЭС осуществляется по SPA шине построенной на базе оптоэлектрических преобразователей типа SPA-ZC17 установленных в шкафах ЦРП и преобразователей SPA-ZC22 расположенных в шкафу сервера АСУ-ЭС. Блоки Sepam 2000 подключаются к SPA-ZC17 по интерфейсу RS-485. Преобразователи связаны в кольцо, как показано на рисунке 1.2.

Шина SPA разработанная фирмой АВВ «Чебоксары» поддерживает включение в кольцо до 30 устройств, но для повышения быстродействия всей системы АСУ-ЭС используется объединение по пять или шесть преобразователей. Таким образом, для обвязки 42-х шкафов потребуется 8 колец, как показано на выносном листе 2. Кабели ОР11 и ОР12 (Tx и Rx) из первой группы идут в оптическую распределительную коробку ОРТ2. Туда же приходят кабели Tx и Rx от других групп. В оптической коробке кабели соединяются с одним 24-ти жильным кабелем ОР118 типа ДПС-ММ-24 (рисунок 1.1). ОРТ2 расположена в шкафу N1 АСУ-ЭС.

Для получения информации, которую не могут собирать блоки Sepam 2000 используют контроллер RTU-211, распложенный в шкафу N1 АСУ-ЭС. В его функции входит сбор дискретной информации о положении тележек выключателей и заземляющих ножей в шкафах ЦРП, сбор данных о ШУОТ.

Питание шкафа N1 АСУ-ЭС, блоков Sepam 2000 и преобразователей SPA-ZC17 осуществляется от двух вводов ШУОТ 220 В. Из установленного в шкафу N1 АСУ-ЭС оборудования питание необходимо только контроллеру RTU-211, которое он получает от преобразователя PS1. В таблице 1.1 представлена нагрузка от средств автоматизации для ЦРП-10 кВ.

Таблице 1.1 - Нагрузка от средств автоматизации для ЦРП-10 кВ

Нагрузка	Кол.	Мощность, Вт
PS1. Источник питания =220/ =110 В	1	330
SPA-ZC17. Оптоэлектрический преобразователь =220 В	42	2,5
Sepam 2000. Блок защит =220	44	21

В таблице 1.2, 1.3 представлены перечни элементов обозначенных на рисунке 1.1 и 1.2.

Таблица 1.2 - Перечень элементов расположенных в шкафу N1 АСУ-ЭС

Обозн.	Наименование	Кол.
А0	23CM61. Главное ЦПУ и модуль источника питания без модема 23PU63/23CP61/23IO96	1
А0-1	23CM61. Плата главного ЦПУ	1
А0-2	23IO96. Плата внутренних входов/выходов	1
А0-3	23PU96. Источник питания 110/24 В постоянного тока	1
А1	23IO94. Базовый модуль вводов/выводов, корпус, адаптер 23AD62 и зажимы	1
А1-0	23AD62. Плата адаптера ввода/вывода	1
А1-1- 3	23BI60R5. Плата дискретных входов. 2-х полюсное соединение	3
А2	23IO94. Базовый модуль вводов/выводов, корпус, адаптер 23AD62 и зажимы	1
А2-0	23AD62. Плата адаптера ввода/вывода	1
А2-1- 3	23BI60R5. Плата дискретных входов. 2-х полюсное соединение	3
А3	23FI60. Плата оптического адаптера	1
PS1	Источник питания =220/ =110 В для питания RTU-211	1
AS1	23RS61/RS232 адаптер для связи с ПК	1
ОРТ2	Коробка оптическая распределительная на 18 портов с разъемами ST	1
Каб.1,2	20-ти полюсный ленточный кабель для 23AD62	2
Каб.3	10-ти полюсный ленточный кабель для 23RS61	1
Каб.4	10-ти полюсный ленточный кабель для 23FI60	1
Каб.5	Кабель 2 х 0,75 для питания RTU-211 =110 В	1

Таблица 1.3 - Перечень элементов связи группы блоков Sepam 2000 с АСУ-ЭС

Обозн.	Наименование	Кол.
B1- B5	Преобразователь опто-электрический SPA-ZC17	5
С1- С5	Блок защиты Sepam 2000	5
каб.1- 5	Кабель интерфейсный RS-485	5

1.3.3 Автоматизация КТП-10/0,4 кВ

Электроснабжение трансформаторных подстанций расположенных на площадке КС-10 осуществляется от ЦРП-10 кВ по радиальной схеме. Из 13-ти ТП 6 являются подстанциями типа КТПСН разработанные Минским электротехническим заводом. В дипломном проекте рассмотрен вариант связи всех 13-ти подстанций с автоматизированной системой и подобно рассмотрен вариант автоматизации КТПСН.

Автоматизация ТП, автоматика которых осуществляется на базе электромагнитных реле, производится с помощью установки в них специальных устройств сопряжения с объектами (УСО). В качестве УСО применяется контроллер RTU-211 производства фирмы АББ «Чебоксары». Контроллер устанавливается в каждом КТП в специальном шкафу. Например, для ТП-1 это шкаф называется «Шкаф N12 АСУ-ЭС». Основные задачи контроллера - это сбор информации с ТП (измерения, аварийная и предупредительная сигнализация), управление выключателями. Связь трансформаторных подстанций с АСУ-ЭС осуществляется по оптической шине SPA. Для экономии прокладываемого оптоволоконного кабеля подстанции связаны в кольцо. Две группы по четыре ТП и одна с пятью ТП (выносной чертеж 2). Выбор групп подстанций осуществлялся на основе их взаимного расположения на площадке компрессорной станции. Таким образом, четыре ТП связаны в кольцо одножильным кабелем, а в оной из подстанций установлена оптическая распределительная коробка, в которую приходят два кабеля (Tx, Rx), а уходит один двужильный дуплексный кабель. Далее этот кабель идет в «Шкаф сервера АСУ-ЭС», где расположен компьютер связи.

На рисунке 1.3 показана обвязка четырех подстанций (ТП-8, ТП-9, ТП-10, ТП-11). Шина SPA построена на базе оптоэлектрических преобразователей типа SPA-ZC17 установленных в шкафах в ТП и преобразователей SPA-ZC22 расположенных в шкафу сервера АСУ-ЭС. Связь контроллера RTU-211 с преобразователем SPA-ZC17 осуществляется через адаптер последовательного порта 23RS61. Монтажная плата адаптера размещена в пластмассовом корпусе и имеет следующие части:

§ три контакта 10-штырькового ленточного кабеля;

§ 9-ти штырьковый D-контакт (входной);

§ компоненты защиты от электромагнитных помех;

§ блок из 10 винтовых клемм (Х5).

Адаптер 23RS61 подключается к последовательному порту связи NFK (порт связи с центральной станцией) посредством 10-штырькового ленточного кабеля.

Питание шкафа N2 АСУ-ЭС и шкафов расположенных в других ТП осуществляется от ШУОТ 220 В постоянного тока. Из установленного в шкафах оборудования питание необходимо контроллеру RTU-211, которое он получает от преобразователя PS1 и преобразователям SPA-ZC17. В таблице 1.4 представлена нагрузка от средств автоматизации для КТП.

Таблице 1.4 - Нагрузка от средств автоматизации для КТП

Нагрузка	Кол.	Мощность, Вт
PS1. Источник питания =220/ =110 В	1	330
SPA-ZC17. Оптоэлектрический преобразователь =220 В	1	2,5

В таблице 1.5 представлен перечень элементов обозначенных на рисунке 1.3.

Таблица 1.5 - Перечень элементов связи контроллеров RTU-211 установленных в ТП-8, ТП-9, ТП-10, ТП-11 с АСУ-ЭС

Обозн.	Наименование	Кол.
B1-B4	Преобразователь опто-электрический SPA-ZC17	4
AS1- AS4	23RS61/RS485 адаптер последовательного порта	4
A1- A4	23CP61. Плата центрального процессора контроллера RTU-211	4
ОРТ3	Коробка оптическая распределительная	1
каб.1- 4	Кабель интерфейсный RS-485	4
каб.5- 8	10-ти полюсный ленточный кабель для 23RS61	4

1.3.4 Верхний уровень АСУ-ЭС

Диспетчерская N2 АСУ-ЭС КС-10 располагается в здании электроремонтной мастерской (ЭРМ). В диспетчерской располагаются АРМы и «Шкаф сервера АСУ-ЭС», в котором находится компьютер связи, являющийся также базовым.

Если делить АСУ-ЭС на уровни, то диспетчерская является верхним уровнем, а блоки Sepam 2000 и котроллеры RTU-211 нижним уровнем. Верхний уровень организован в виде локальной сети по стеку протоколов TCP/IP с канальным уровнем Ethernet 10 Мбит/с.

В АСУ-ЭС верхнего уровня предусматриваются следующие АРМы (рабочие станции):

§ Рабочая станция оператора управления системой электроснабжения - подключается к сети АСУ-ЭС, устанавливается в операторной здания ЭРМ, предназначена для оперативного управления системой электроснабжения.

§ Рабочая станция инженера-релейщика - подключается к сети АСУ-ЭС, устанавливается в кабинете релейщика или аппаратной, предназначена для текущего обслуживания цифровых терминалов РЗА, анализа и разбора аварий, вызова осциллограмм, программирования терминалов;

§ Рабочая станция инженера-программиста, совмещенная с сервером (в составе базового компьютера) - предназначена для общего сопровождения системы, обеспечения ее работы в нормальном режиме и технического обслуживания системы.

В качестве основного концентратор локальной сети используется 8 портовый Switch Super Stack 3 производства фирмы 3COM. Имеет следующие характеристики:

§ обеспечивается расширенная полоса пропускания, встроенные функции управления;

§ используется программная коммутация портов;

§ производится постоянный мониторинг трафика между портами, и для освобождения ценной полосы пропускания трафик может перенаправляться на другой порт, балансировка может включаться автоматически в заданные моменты времени или при превышении определенных пороговых значений нагрузки.

Через верхний уровень АСУ-ЭС осуществляется связь с АСУ-Э. Так как весь верхний уровень АСУ-Э построен базе локальной сети по стеку протоколов TCP/IP с канальным уровнем Ethernet 10 Мбит/с и так как ЭРМ находится на значительном расстоянии от диспетчерской АСУ-Э, то для связи используется сетевой мост с оптическим портом RAD Tiny Bridge производства фирмы RAD. Имеет следующие характеристики:

§ не применяются программные средства;

§ канальные интерфейсы: V.24, V.35, V.36, RS-530, Х.21; встроенный оптоволоконный модем;

§ скорость синхронной передачи данных по каналу глобальной связи до 10 Мбит/с и асинхронной - до 115.2 Кбит/с;

§ автоматическое обучение и адаптация.

Приходящие с нижнего уровня оптоволоконные кабели заводятся в распределительную коробку ОРТ1 (рисунок 1.4) и через нее связываются с преобразователями SPA-ZC22 имеющие 3 дуплексных оптических соединителей.

Преобразователи связаны с компьютером связи по интерфейсу RS-232. В качестве логического протокола связи RTU-211 с АСУ используется стандартный протокол RP-570; у терминалов Sepam 2000 - протокол связи Modbus.

На крыше здания ЭРМ установлена антенна GPS, для приема сигналов точного времени. Сигналы поступают на компьютер связи, через него происходит синхронизация времени с блоками Sepam 2000 и контроллерами RTU-211.

Питание шкафа сервера АСУ-ЭС и АРМов осуществляется двух вводов ШУОТ 220В переменного тока, которые заводятся на источник бесперебойного питания. В таблице 1.6 представлена нагрузка от средств автоматизации для диспетчерской N2.

На рисунке 1.4 показан шкаф сервера АСУ-ЭС. В таблице 1.7 представлен перечень элементов обозначенных на рисунке 1.4.

Общая нагрузка от средств автоматизации входящих в состав АСУ-ЭС КС-10 составляет 7115 Вт.

Таблица 1.6 - Нагрузка от средств автоматизации для диспетчерской N2

Нагрузка	Кол.	Мощность, Вт
UPS. Источник бесперебойного питания ~220/~220 В	1	1000
SPA-ZC22.Оптоэлектрический преобразователь ~220 В	3	2,5
Компьютер базовый ~220 В	1	300
Рабочая станция инженера-релейщика ~220 В	1	300
Рабочая станция оператора ~220 В	1	300
Концентратор сетевой Switch Super Stack 3 ~220 В	1	33
Сервер печати ~220 В	1	300
Сетевой мост RAD TinyBridge ~220 В	2	1,5
Приемник GPS 166 Meinbere ~220 В	1	30

Таблица 1.7 - Перечень элементов расположенных в шкафу N1 АСУ-ЭС

Обозн.	Наименование	Кол.
А1	Базовый компьютер	1
А1-1	Плата связи с устройством нижнего уровня DCP 386i	1
А1-2	Сетевая плата 3COM 980 TX PCI	1
А2	Концентратор сетевой на 12 портов Switch Super Stack 3	1
А3	Приемник GPS 166 Meinbere	2
А4, A5	Сетевой мост с оптическим портом RAD Tiny Bridge/U/ST13	2
А6	Источник бесперебойного питания 2000 ВА, 30 мин.	1
B1...B4	Преобразователь опто-электрический SPA-ZC22	4
ОРТ1	Коробка оптическая распределительная на 24 порта	1
ОK1-12	Вилка дуплексная ST/PS-CC, 65,5/125	12
Каб.1- 5	Кабель интерфейсный RS-232	5
Каб.6	Кабель интерфейсный Ethernet	1
Каб.7,8	Кабель интерфейсный RAD Tiny Bridge - HUB	2
K1	Кабель интерфейсный к антенне GPS RG58	1
K2- K4	Кабель интерфейсный Ethernet	4

1.4 Разработка автоматизированной системы комплексного учета энергоресурсов

АСКУ-ЭР является подсистемой АСУ-Э. Учет энергоресурсов целесообразно разделять на технический и коммерческий не только функционально, но и физически.

1.4.1 Технический учет

Применительно к КС-10 к техническому учету необходимо отнести:

§ в подсистеме САУ Т учет потребляемого газа и выработанного тепла, расхода прямой, обратной и подпиточной воды, учет наработки насосов.

§ в подсистеме САУ В и КОС учет расхода воды и стоков, учет наработки насосов.

§ в подсистеме АСУ-ЭС учет расхода электроэнергии.

Для технического учета электрической энергии используются вычисляемые значения активной и реактивной мощности на каждой отходящей линии ЦРП-10 кВ в реле Sepam 2000. Также технический учет ведется в КТП, параметры снимаются с платы 23DP61 контроллера RTU-211.

Блок Sepam позволяет получать на месте и дистанционно совокупность величин, необходимых для эксплуатации и полезных при наладке.

Ток: Измерение тока в каждой из трех фаз цепи.

Максиметр тока: Измерение наибольшего значения средних токов во всех трех фазах для определения потребляемого тока, при скачках мощности. Расчет средних токов периодически возобновляется (период осреднения может регулироваться в пределах 5, 10, 15, 30 или 60 минут).

Напряжение: Измерение трех линейных напряжений цепи.

Активная и реактивная мощность: Измерение активной и реактивной мощности с учетом направления в симметричной и несимметричной трехфазной сети.

Максиметр активной и реактивной мощности: Измерение наибольшего среднего значения активной (или реактивной) мощности для определения потребляемой мощности при скачках нагрузки. Расчет среднего значения производится периодически (период осреднения может регулироваться в пределах 5, 10, 15, 30 или 60 минут).

Коэффициент мощности: Измерение cos с учетом емкостного или индуктивного характера передаваемой мощности.

Частота: Измерение частоты.

Активная и реактивная энергия: Алфавитно-цифровое устройство индикации показывает значения 4 счетчиков энергии:

§ потребленная активная энергия,

§ обратная активная энергия,

§ потребленная реактивная энергия,

§ обратная реактивная энергия.

При отключении питания значения счетчиков сохраняются.

Токи отключения: Измерение значения тока в каждой из трех фаз и тока замыкания на землю, которые запоминаются в тот момент, когда Sepam дает команду на отключение, чтобы знать аварийный ток (анализ повреждения) и оценить степень износа выключателя (помощь при обслуживании).

Действительный эффективный ток: Измерение действительного значения тока фазы 1 до четырехкратного значения In, с учетом:

§ основного значения тока,

§ гармоник до 21.

Запись осциллограмм аварийных режимов: Запись электрических сигналов и логической информации до и после команды на отключение коммутационного аппарата.

Платы 23DP61 контроллера RTU-211 позволяет получать на месте и дистанционно совокупность величин, необходимых для эксплуатации и полезных при наладке. На основании значений выборки вычисляются следующие величины:

§ 3-х линейных напряжений;

§ 3-х фазных напряжений;

§ 3-х фазных токов;

§ ток нейтрали;

§ напряжение нулевой последовательности;

§ активная мощность, реактивная мощность, полная мощность;

§ коэффициент мощности, частота;

§ накопленная активная мощность, потребляемая, отпущенная;

§ накопленная реактивная мощность, потребляемая, отпущенная.

1.4.2 Коммерческий учет

Коммерческому учету подлежит только отпускаемая электроэнергия, так как единственный энергоресурс, за который производит коммерческий расчет с энергоснабжающей организацией ОАО «Комиэнерго».

В связи с тем, что для надежности системы электроснабжения планируется строительство ЦРП-10 кВ, на площадке КС-10 изменяется схема электроснабжения. Все КТП-10/0,4 кВ расположенные на промпощадке будут запитываться от ЦРП-10 кВ. ЦРП будет получать питание от двух вводов главной понизительной подстанции 110/35/10 кВ от ЗРУ-10 кВ. Поэтому для коммерческого учета электроэнергии достаточно установить в ЗРУ-10 кВ ГПП два счетчика на отходящих ячейках в ЦРП.

В настоящее время находится в эксплуатации АСКУЭ на базе КТС «Энергия» позволяющая организовать расчетный и технический учет потребления электроэнергии на КС-10. Сбор данных со счетчика производится по импульсным каналам учета с подключением их к преобразователю (УСД) Е443М2. Далее данные поступают:

а) по симплексному и полудуплексному каналам связи на плату ввода и плату ПДС соответственно, сервера КТС «Энергия»;

б) по полудуплексному каналу связи на модуль (преобразователь) интерфейсный МИ, имеющий выход RS-232, и далее по телефонному модему до ДП Центральных электрических сетей ОАО «Комиэнерго».

Расчетный учет электроэнергии на отходящих линиях 10 кВ выполнен на счетчиках типа СЭТ-4ТМ производства Нижегородского завода им. М. В. Фрунзе.

В дипломном проекте, в связи с изменение схемы электроснабжения, произвести следующую модернизацию:

§ из 14-ти счетчиков установленных на отходящих ячейках ЗРУ-10 кВ ГПП, питающих в основном КТП-10/0,4 кВ на КС-10, оставить только пять (два ввода на ЦРП-10 кВ КС-10, два ввода на ЦРП в районе ИТЦ, она ячейка на питание ЭХЗ).

§ заменить УСД Е443М2 на контроллер УИС.ЛК, при этом сохраняется функция опроса счетчиков как автоматизированной системой энергоснабжающей организации, так и системой установленной на АРМе главного оператора АСУ-ЭС (диспетчерская N1).

Преимущество применяемого контроллера УИС.ЛК в том, что он работает со стандартным протоколом применяемый в Центральных электрических сетях для опроса счетчиков. Другое преимущество контроллера УИС.ЛК в том, что он позволяет производить последовательное подключение счетчиков по цифровому каналу связи по интерфейсу RS-485.

Основные характеристики контроллера УИС. ЛК:

Процессор	- С505 Siemens
Системное программное обеспечение	- многозадачная ОС
ROM (память программ)	- 128 Кбайт
RAM (энергонезависимое)	- 512 Кбайт
Коммуникационный порт 1:
- назначение	- связь с контроллерами УИС
- интерфейс	- САN (полудуплексный)
- скорость передачи	- до 57,4
- количество абонентов	- 64
Коммуникационный порт 2:
- назначение	- связь со счетчиками
- интерфейс	- RS-485
- скорость передачи	- до 57,4
- количество абонентов	- 256
Коммуникационный порт 3:
- назначение	- подключение внешнего модема
- интерфейс	- RS-232
- скорость передачи	- до 57,4
- количество абонентов	- 1

1.5 Разработка автоматизированной системы управления КТПСН

1.5.1 Описание автоматики работы КТПСН

Подстанция КТП предназначена для понижения напряжения с 10 до 0,4 кВ и питания потребителей располагающихся на территории компрессорной станции. Объекты КС являются потребителями 1-й категории, поэтому их электроснабжение осуществляется от двух независимых вводов. Для особо ответственных электроустановок КТП выполняют с тремя источниками питания, два от трансформаторов, работающих в режиме неявного резерва, и один - от аварийного дизель-генератора. К таким подстанциям относятся цеховые ТП.

В дипломном проекте подробно описана автоматика работы КТПСН с тремя вводами. Приведены принципиальные электрические схемы релейной защиты и автоматики (выносные листы 5,6,7,8) с включенными в них цепями автоматизированного контроля и управления.

В нормальном режиме работы КТПСН, вводные выключатели 1Q, 2Q находятся во включенном состоянии, а секционный и выключатель генератора аварийной станции в выключенном состоянии. Выключатель на аварийном вводе 4Q включен. Этот выключатель всегда находится во включенном положении в нормальном режиме и при возврате от АВР АС. Таким образом, каждый ввод питает свою секцию шин.

Каждый выключатель имеет собственный встроенный блок защит, осуществляющий максимальную токовую защиту и токовую отсечку. При срабатывании защит и отключении одного из вводных выключателей, происходит исчезновение напряжения на сборной секции шин, которую питал отключенный ввод. В этом случае при отсутствии напряжения 5-7 секунд срабатывает АВР СВ. То есть автоматика КТПСН включает секционный выключатель и обесточенная секция получает питание. При возникновении напряжения на отключенном вводе, через 9-12 секунд начинает работу автоматика возврата после АВР: отключается секционный, включается вводной.

При отсутствии напряжения на обоих вводах с выдержкой времени 7-12 секунд автоматика КТПСН включает АВР АС, т.е. подается команда на запуск аварийного дизель-генератора и при выходе его на номинальные обороты включается генераторный автомат. При возникновении напряжения на одном из вводов, через 30-60 секунд, производится автоматический возврат после АВР АС.

При реализации системы автоматизированного контроля и управления, существует возможность контролирования работы автоматики АВР СВ и АВР АС, как на уровне контроллера так и на уровне АРМа. В любом случае в системе MicroSCADA возможно создать программу, загруженную в контроллер, которая контролировала бы правильность работы автоматики КТПСН и выдавала информацию на АРМ или совсем ее заменяла.

1.5.2 Реализация автоматического включения резерва (АВР)

Условие включения АВР СВ следующее: исчезновение напряжение на вводе 1(2), отключение выключателя 1Q(2Q), наличие напряжения на 2(1)-м вводе, разрешение на включение АВР СВ из панели управления (включено двух позиционное реле 1KB). Далее действия защиты следующие:

Отключается реле напряжения пускового органа KV (из схемы 1Q(2Q), выносной лист 6) и своими контактами 5-7 замыкает цепь реле KT1, которое с выдержкой времени своими контактами 3-5 замыкает цепь отключения от АВР СВ, подается команда на выключение выключателя 1Q (на катушку отключения K2). При этом, чтобы сработала цепь отключения от АВР СВ необходимо: чтобы было напряжение на вводе 2 (замкнуты контакты1-3 реле KV из схемы 2Q) и было отключено реле контроля напряжения на вводе 2KL1 (из схемы 1Q).

Выключение 1Q приводит к следующему:

§ выпадению блинкера КН2, включению KQT2;

§ включению звуковой сигнализации, аварийного выключения выключателя ввода (цепь +ШС, 1KCC2:7-8, KQQ2:2-4, 1Q-S:6-2, ШЗА);

§ миганию лампы 1-HLG;

§ реле фиксации команд KQQ2 остается в том же положении (контакт 12 разомкнут, 14 - замкнут);

§ в схеме 3Q (выносной лист 7) срабатывает цепочка включения по АВР (2KCC:1-2, KQC2:5-6, KQT2:7-8).

Чтобы произошло включение реле KCC1 и соответственно включение секционного выключателя СВ необходимо, чтобы были выполнены следующие условия:

§ сработала цепочка, описанная выше (включение по АВР);

§ отключены реле запрета АВР KL1 и KL2, которые включаются, если срабатывает защита от однофазных к.з.;

§ отключен выключатель генератора или вводной от АС - 4Q;

§ включен 1KB.

Таким образом, срабатывает цепочка (схема 3Q, выносной лист 7): +ШУ, контакт 1KB, 1KQT1:5-6, 2KCC2:1-2, KQC2:5-6, KQT2:7-8, KL1:1-2, KL2:1-2, KH1, KCC1, -ШУ). Вводной выключатели, например, 2Q находятся во включенном состоянии, а второй ввод 1Q отключен. Секционный выключатель и 4Q выключены.

Возврат после АВР СВ происходит при возникновении напряжения на вводе 1. В схеме 3Q срабатывает реле времени восстановления напряжения на вводе KT1, которое срабатывает в следующем случае:

§ должен быть включен Q2 (замнут KQ2:7-8);

§ на обоих вводах должно быть напряжение.

Контакты KT1:3-5 включают реле KL4, контакты которого 9-10 отключают СВ. Другие контакты KL4:3-4 включают промежуточное реле включения вводных выключателей KL5, которое своими контактами 3-4 включит 1Q (в схеме 1Q, выносной лист 6). Включается 1Q, возобновляется нормальная работа КТП.

АВР АС включается в случае пропадания напряжений на обоих вводах или при сработавшем АВР СВ и пропадании напряжения и на втором вводе. При исчезновении напряжения на секции, с выдержкой времени отключится реле KT1 (схема 4Q, выносной лист 8).

Для подачи команды на включение АС, т.е. включение реле KL5 необходимо чтобы были выключены вводные выключатели 1Q, 2Q и включилось реле KL4.

Условие включения KL4 следующие:

§ включено реле двух позиционное реле 2KB (разрешение на включение АВР АС из панели управления);

§ отключены реле 1KL1 (в схемах 1Q, 2Q) - отсутствует напряжение на вводах;

§ отключено реле KT1;

§ включен 4Q;

§ наличие напряжения =24 В, необходимое для работы автоматики АС (реле KL6 включено);

Таким образом, включается цепочка: +ШУ, SF1, 2KB, 1Q-1KL1:1-2, 2Q-1KL1:1-2, KT1:3-5, 4Q-S2:1-7, KL6:3-4, реле KL4, SF1, -ШУ.

Включается реле KL4 и контактом 5-6 отключает 1Q, 7-8 отключает 2Q. После отключения 1Q и 2Q своим замыкается цепь включения реле KL5. Подается команда на включение дизельной электростанции.

Возврат после АВР АС происходит при возникновении на каком-либо вводе напряжения. Включается реле времени восстановления напряжения на вводе KT2, которое с выдержкой времени своими контактами 3-5 замкнет реле отключения АС KL2 - пойдет команда на отключение. После отключения дизельной электростанции и отключения выключателя генератора сработает реле включения 1Q, 2Q KL3. Реле KL3 включит вводные по следующей цепочке: +ШУ, SF1, 2KB, KL3:3-4, 2KL1, KH1, 1KCC2, SF1, -ШУ. То есть цепочка сработает только при наличие напряжения на вводах (контакты 2KL1:3-4 замкнуты).

В КТПСН предусмотрена защита от однофазных к.з. Трансформатор тока ТА-N в нулевом проводе, установленный на вводе, к которому подключено реле KA. При броске тока срабатывает реле КА и своими контактами 1-3, подключает реле времени КТ2, которое с выдержкой времени включает реле KL2, контакты которого 2-4 подают команду на отключение вводного выключателя.

1.5.3 Система сбора данных и диспетчерского управления КТПСН

Вся система сбора информации и управления строится на основе контроллера RTU-211. Включение контроллера в автоматику КТПСН представлено на выносных листах 3, 4. В таблице 1.8 приведен перечень сигналов передаваемых с контроллера в АСУ и наоборот. В таблице 1.8 приняты следующие обозначения: ТС - телесигнализация; ТИ - телеизмерение, ТУ - телеуправление.

Таблица 1.8 - Объем автоматизации контроля и управления КТПСН

Наименование параметра	ТС	ТИ	ТУ	Платы RTU-211
1	2	3	4	5
Ввод 1
Выключатель 1Q включен	+			А1-1 (23BI60R5)
Выключатель 1Q отключен	+
Включение 1Q автоматикой возврата АВР	+
Положение тележки 1Q «В рабочем состоянии»	+
Положение тележки 1Q «Выкачена»	+
Команда «Включить 1Q»			+	А3-2 (23RL60)
Команда «Отключить 1Q»			+
Напряжение на воде 1		+		А2-1 (23DP61R1)
Ток на вводе 1		+
Напряжение на секции 1		+		А0-2 (23IO96)
Ввод 2
Выключатель 2Q включен	+			А1-1 (23BI60R5)
Выключатель 2Q отключен	+
Включение 2Q автоматикой возврата АВР	+
Положение тележки 2Q «В рабочем состоянии»	+
Положение тележки 2Q «Выкачена»	+
Команда «Включить 2Q»			+	А3-2 (23RL60)
Команда «Отключить 2Q»			+
Напряжение на воде 2		+		А2-1 (23DP61R1)
Ток на вводе 2		+
Напряжение на секции 2		+		А0-2 (23IO96)
Секционный выключатель
Выключатель 3Q включен	+			А1-1 (23BI60R5)
Выключатель 3Q отключен	+
1	2	3	4	5
Срабатывание АВР СВ	+			А1-1 (23BI60R5)
Положение тележки 3Q «В рабочем состоянии»	+
Положение тележки 3Q «Выкачена»	+
Команда «Включить 1Q»			+	А3-1 (23RL60)
Команда «Отключить 1Q»			+
Команда «Включить АВР СВ»			+
Команда «Отключить АВР СВ»			+
АВР СВ включено	+			А1-3 (23BI60R5)
АВР СВ отключено	+
Аварийный ввод
Выключатель 4Q включен	+			А1-2 (23BI60R5)
Выключатель 4Q отключен	+
Выключатель генератора АС 6Q включен	+
Выключатель генератора АС 6Q отключен	+
Команда «Пуск АС» дана	+
Перегрузка АС	+
Неисправность АС	+
Положение тележки 4Q «В рабочем состоянии»	+
Положение тележки 4Q «Выкачена»	+
Команда «Включить 4Q»			+	А3-1 (23RL60)
Команда «Отключить 4Q»			+
Команда "Включить АВР АС"			+
Команда "Отключить АВР АС"			+
АВР АС включено	+			А1-3 (23BI60R5)
АВР АС отключено	+
Команда «Пуск АС»			+	А3-2 (23RL60)
Команда «Стоп АС»			+
Ток аварийного ввода		+		А0-2 (23IO96)
Общая информация о КТП
Неисправность КТП	+			А1-3 (23BI60R5)
Авария в КТП	+
Неисправность АС	+
Нет оперативного напряжения =200 В	+
Положение переключателя "ДУ"	+

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:

§ 3 x линейное напряжение (RMS):	UАВ, UВС, UСА
§ 3 x фазные напряжения (RMS):	UА, UВ, UС
§ 3 x фазный ток (RMS):	IА, IВ, IС
§ Ток нейтрали(RMS):	I0
§ Напряжение нулевой последовательности (RMS):	UN
§ Активная мощность (Вт):	P - общая активная мощность
§ Реактивная мощность (VAr):	Q - общая реактивная мощность
§ Полная мощность (VA):	S - полная мощность
§ Коэффициент мощности:	сos = P/S
§ Частота (Гц):	f - электрическая частота
§ 3 x контроль за всплесками:	Продолжительность/штамп времени для напряжений 3 фаз
§ Накопленная мощность, потребляемая:	кВт/ч
§ Накопленная мощность, отпущенная:	кВт/ч
§ Накопленная реактивная мощность, потребляемая	кВар/ч
§ Накопленная реактивная мощность, отпускаемая	кВар/ч

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

	(1.1)

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 80 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.