Рус Eng За 365 дней одобрено статей: 2065,   статей на доработке: 293 отклонено статей: 786 
Библиотека

Вернуться к содержанию

Электроника и электротехника
Правильная ссылка на статью:

Реализация АВР потребителя I категории при наличии двух основных вводов и одного резервного ввода от дизельной электростанции
Очнев Петр Геннадьевич

временно не работает

353461, Россия, Краснодарский край, г. Геленджик, ул. Заставная, 10а

Ochnev Petr Gennad'evich

temporarily unemployed

353461, Russia, Krasnodarskii krai, g. Gelendzhik, ul. Zastavnaya, 10a

ptr.ochnev@yandex.ru
Щемелева Юлия Борисовна

кандидат технических наук

доцент кафедры Естественных и гуманитарных наук Филиала Южного федерального университета в г.Геленджике

353460, Россия, Краснодарский Край край, г. Геленджик, ул. Заставная, 10а

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
Другие публикации этого автора
 

 

Аннотация.

Предметом исследования являются устройства автоматического ввода резерва (АВР) отечественного производства. Наличие автоматического ввода резерва питания (АВР) для потребителей I категории является важным условием безаварийного функционирования предприятия. 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 решение. В работе предлагается разработка схемы автоматического ввода резерва (АВР) с дизельной электростанцией (ДЭС) для сети 6/10 кВ для потребителей I категории. Реализация схемы АВР предлагается на устройстве БМРЗ-15х фирмы «Механотроника». В работе описываются программируемые функции устройства, приводятся функциональные схемы алгоритма автоматического ввода резерва, описываются условия ввода АВР с ограничением по предлагаемому логическому решению. Предлагаемая схема автоматического ввода резерва способна работать в автоматическом режиме без участия человека, что исключает возможные неправильные действия оперативного персонала. Анализ предлагаемого схемотехнического решения на устройстве БМРЗ-15х фирмы «Механотроника» позволяет рекомендовать его как типовое для отечественных заводов, производящих энергетическое оборудование.

Ключевые слова: ВВОД, ДИЗЕЛЬ, ПОТРЕБИТЕЛЬ ПЕРВОЙ КАТЕГОРИИ, БЕЗАВАРИЙНОСТЬ, АВР, ОБОРУДОВАНИЕ АВР, УСТАВКА, РЕШЕНИЕ, ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ВХОДЫ, СИГНАЛ

DOI:

10.7256/2453-8884.2019.1.29287

Дата направления в редакцию:

12-04-2019


Дата рецензирования:

20-03-2019


Дата публикации:

29-07-2019


Abstract.

The subject of the study is the device of automatic input of the reserve (ATS) of domestic production. The presence of automatic input of the power reserve (ATS) for consumers of category I is an important condition for the trouble-free operation of the enterprise. Equipment for the implementation of the ATS is commercially available. But it is used at different enterprises, with different operating conditions. Due to the fact that the ATS schemes are implemented on different equipment, in each case, you should develop your circuit design solution. This paper proposes the development of a scheme automatic transfer switch (ATS) diesel power plant (DPP) for the network of 6/10 kV for consumers of I category.The implementation of the scheme, the ATS is offered on the device BMRS-15kh company "mechatronics". The paper describes the programmable functions of the device, the functional scheme of the automatic reserve input algorithm, describes the conditions of the ATS input with a restriction on the proposed logical solution.The proposed scheme of automatic input of the reserve is able to operate automatically without human intervention, which eliminates possible incorrect actions of operational personnel. Analysis of the proposed circuit solutions on the device BMRS-15kh company "mechatronics" can be recommended as a model for domestic plants producing power equipment.

Keywords:

EQUIPMENT ATS, ATS, Trouble-free, THE FIRST CATEGORY CONSUMER, diesel, STANDBY, setpoint, DESIGN, programmable input, signal

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

Библиография
1.
Применение быстродействующих автоматических вводов резерва для повышения надежности систем электроснабжения нефтяных комплексов. Пятаев Н.А., Агапов В.А. В сборнике: Энергетика: состояние, проблемы, перспективы труды VIII Всероссийской научно-технической конференции. 2016. С. 90-93.
2.
Автоматический ввод резерва. Принцип работы АВР. Орлов Д.А. В сборнике: РАЗВИТИЕ ИНСТРУМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ сборник статей международной научно-практической конференции: в 4 частях. 2017. С. 100-102.
3.
ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК (ПУЭ). Правила устройства электроустановок действуют в виде отдельных разделов и глав седьмого издания и действующих разделов и глав шестого издания. Электронный ресурс http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=LAW&n=98464&fld=134&dst=1000000001,0&rnd=0.4240623029653001#035810228635604713 (дата обращения 21.03.2019)
4.
Руководство по эксплуатации БМРЗ-152-КСЗ-01 ДИВГ.648228.039-02.05РЭ НТЦ "Механотроника", Санкт-Петербург 2016. - 91с.
5.
Руководство оператора программного комплекса "Конфигуратор-МТ" ДИВГ.57001-08 34 01 НТЦ "Механотроника", Санкт-Петербург 2015. - 48с.
6.
Руководство по эксплуатации "Сириус-2-В" БПВА.656122.044РЭ АО "РАДИУС Автоматика", Москва 2018. - 75с.
7.
Руководство по эксплуатации "Сириус-2-С" "Сириус-21-С" БПВА.656122.045РЭ АО "РАДИУС Автоматика", Москва 2018. - 62с.
8.
Автоматический ввод резерва на НПС и направления его совершенствования. Шабанов В.А., Юсупов Р.З. В сборнике: Инновационные направления развития электропривода, электротехнологий и электрооборудования. Межвузовский сборник научных трудов (по материалам научно-технического семинара с международным участием). Редакционная коллегия: В.А. Шабанов (отв. редактор),С.Г. Конесев (зам. отв. редактора), М.И. Хакимьянов А.А. Сердюк П.А. Хлюпин. 2012. С. 118-126.
9.
Разработка АВР с двумя основными вводами и одним вводом от дизельэлектростанции. Очнев П.Г., Щемелева Ю.Б.. Проблемы автоматизации. Региональное управление. Связь и автоматика (ПАРУСА-2018): сборник трудов VII Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Геленджик, 2018). – Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2018. - том 1 - С.116-129
References (transliterated)
1.
Primenenie bystrodeistvuyushchikh avtomaticheskikh vvodov rezerva dlya povysheniya nadezhnosti sistem elektrosnabzheniya neftyanykh kompleksov. Pyataev N.A., Agapov V.A. V sbornike: Energetika: sostoyanie, problemy, perspektivy trudy VIII Vserossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii. 2016. S. 90-93.
2.
Avtomaticheskii vvod rezerva. Printsip raboty AVR. Orlov D.A. V sbornike: RAZVITIE INSTRUMENTOV UPRAVLENIYa NAUChNOI DEYaTEL''NOST''Yu sbornik statei mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii: v 4 chastyakh. 2017. S. 100-102.
3.
PRAVILA USTROISTVA ELEKTROUSTANOVOK (PUE). Pravila ustroistva elektroustanovok deistvuyut v vide otdel'nykh razdelov i glav sed'mogo izdaniya i deistvuyushchikh razdelov i glav shestogo izdaniya. Elektronnyi resurs http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=LAW&n=98464&fld=134&dst=1000000001,0&rnd=0.4240623029653001#035810228635604713 (data obrashcheniya 21.03.2019)
4.
Rukovodstvo po ekspluatatsii BMRZ-152-KSZ-01 DIVG.648228.039-02.05RE NTTs "Mekhanotronika", Sankt-Peterburg 2016. - 91s.
5.
Rukovodstvo operatora programmnogo kompleksa "Konfigurator-MT" DIVG.57001-08 34 01 NTTs "Mekhanotronika", Sankt-Peterburg 2015. - 48s.
6.
Rukovodstvo po ekspluatatsii "Sirius-2-V" BPVA.656122.044RE AO "RADIUS Avtomatika", Moskva 2018. - 75s.
7.
Rukovodstvo po ekspluatatsii "Sirius-2-S" "Sirius-21-S" BPVA.656122.045RE AO "RADIUS Avtomatika", Moskva 2018. - 62s.
8.
Avtomaticheskii vvod rezerva na NPS i napravleniya ego sovershenstvovaniya. Shabanov V.A., Yusupov R.Z. V sbornike: Innovatsionnye napravleniya razvitiya elektroprivoda, elektrotekhnologii i elektrooborudovaniya. Mezhvuzovskii sbornik nauchnykh trudov (po materialam nauchno-tekhnicheskogo seminara s mezhdunarodnym uchastiem). Redaktsionnaya kollegiya: V.A. Shabanov (otv. redaktor),S.G. Konesev (zam. otv. redaktora), M.I. Khakim'yanov A.A. Serdyuk P.A. Khlyupin. 2012. S. 118-126.
9.
Razrabotka AVR s dvumya osnovnymi vvodami i odnim vvodom ot dizel'elektrostantsii. Ochnev P.G., Shchemeleva Yu.B.. Problemy avtomatizatsii. Regional'noe upravlenie. Svyaz' i avtomatika (PARUSA-2018): sbornik trudov VII Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii molodykh uchenykh, aspirantov i studentov (Gelendzhik, 2018). – Rostov-na-Donu: Izdatel'stvo Yuzhnogo federal'nogo universiteta, 2018. - tom 1 - S.116-129