Результат интеллектуальной деятельности: Способ управления автоматической частотной разгрузкой в силовой распределительной сети электроснабжения

Изобретение относится к области электроэнергетики и предназначено для использования при реализации надежного электроснабжения ответственных потребителей с предотвращением недопустимого снижения частоты.

Действия балансирующих устройств противоаварийной автоматики, предусматривающих отключения потребителей электроэнергии, позволяют сохранить непрерывность электроснабжения наиболее ответственных потребителей. Однако задача распределения потребителей по очередности отключения, является труднореализуемой в мегаполисах, где сочетаются объекты разной степени ответственности. Перспективным для решения данной проблемы является перевод реализации управляющих воздействий устройств противоаварийной автоматики, в частности для АЧР, с уровня 6-10 кВ на уровень 0,4 кВ.

Известен способ управления автоматической частотной разгрузкой (АЧР), предусматривающий перевод отключения сетевых электроприемников с уровня 6-10 кВ на уровень 0,4 кВ с формированием команды на отключение микропроцессорным устройством релейной защиты и автоматики и передачей данной команды в сеть в форме провала питающего напряжения заданной длительности путем отключения-включения фидера 6-10 кВ (патент RU 2542742 С1, МПК H02J 13/00, опубл. 27.02.2015).

Недостатком такого способа является отсутствие возможности частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ) отключенных электроприемников и операций, обеспечивающих коммутацию последних. Наиболее близким к изобретению является способ управления АЧР в силовой распределительной сети электроснабжения, согласно которому в процессе АЧР и последующего ЧАПВ переводят коммутацию сетевых электроприемников с уровня 6-10 кВ на уровень 0,4 кВ с возможностью сохранения в работе наиболее приоритетных, команды от устройства АЧР на отключение и повторное включение электроприемников 0,4 кВ воспринимают счетчиками учета электроэнергии автоматизированных информационно-измерительных систем контроля и управления энергопотребления (АИИСКУЭ) и через их управляющие контакты коммутируют питающие цепи электроприемников 0,4 кВ, при этом команду на отключение электроприемников 0,4 кВ формируют с помощью передатчика микропроцессорного устройства релейной защиты и автоматики и передают в сеть в форме провала питающего напряжения заданной длительности путем отключения-включения фидера 6-10 кВ (Арцишевский Я.Л., Гиёев Б.М. Надежность электроснабжения ответственных потребителей 0,4 кВ при действии АЧР. Материалы XXII Международной научно-технической конференции «Перспективы развития электроэнергетики и высоковольтного электротехнического оборудования. Коммутационные аппараты, преобразовательная техника, микропроцессорные системы управления и защиты», ТРАВЭК, М., 2015).

Недостатком известного способа является ограниченная надежность управления АЧР и отсутствуют возможности как для изменения приоритетности не отключаемых электроприемников, так и для контроля суммарной фактической мощности в сети, так как осуществляется только реализация команд ЧАПВ при восстановлении частоты лишь по каналам оперативных переключений АИИСКУЭ.

Техническая задача изобретения заключается в повышении качественного управления АЧР с учетом динамики изменения приоритетности электроприемников и мониторингом их суммарной текущей мощности.

Техническим результатом изобретения является уменьшение ущерба при внезапном отключении электропитания и сохранение в работе наиболее ответственные электроприемники.

Это достигается тем, что в известном способе управления АЧР в силовой распределительной сети электроснабжения, согласно которому в процессе АЧР и последующего ЧАПВ переводят коммутацию сетевых электроприемников с уровня 6-10 кВ на уровень 0,4 кВ с возможностью сохранения в работе наиболее приоритетных, команды от устройства АЧР на отключение и повторное включение электроприемников 0,4 кВ воспринимают счетчиками учета электроэнергии автоматизированных информационно-измерительных систем контроля и управления энергопотребления (АИИСКУЭ) и через их управляющие контакты коммутируют питающие цепи электроприемников 0,4 кВ, при этом команду на отключение электроприемников 0,4 кВ формируют с помощью передатчика микропроцессорного устройства релейной защиты и автоматики и передают в сеть в форме провала питающего напряжения заданной длительности путем отключения-включения фидера 6-10 кВ, команду на ЧАПВ отключенных электроприемников 0,4 кВ формируют с помощью оборудования, размещенного в шкафу АИИСКУЭ общеподстанционного контроля, а также сервера базы данных, установленного на пункте управления участками электрической сети, и передают посредством группировки модемов по сети дистанционного сбора данных и управления счетчиками учета электроэнергии на все комплектные трансформаторные подстанции и главные распределительные щиты данного фидера, сервером базы данных на пункте управления участками электрической сети осуществляют оперативный контроль суммарной мощности группы электроприемников 0,4 кВ, отключенных от устройства АЧР, и возможные переключения в составе этой группы при учете переменного уровня ответственности.

Кроме того, сеть дистанционного сбора данных и управления счетчиками учета электроэнергии может выполняться с использованием GSM-модемов технологии PLC с интерфейсом RS-485.

Дополнительно управляющие контакты счетчиков учета электроэнергии АИИСКУЭ включают непосредственно в силовые цепи электроприемников 0,4 кВ или в цепи управления приводом автоматического выключателя 0,4 кВ. Сущность способа управления АЧР в силовой распределительной сети электроснабжения поясняется чертежом, на котором представлена схема взаимодействия программно-технического комплекса релейной защиты и автоматики (РЗА) и АИИСКУЭ, которая обеспечивает реализацию способа.

Схема взаимодействия программно-технического комплекса релейной защиты и автоматики (РЗА) и АИИСКУЭ содержит, находящиеся на трансформаторной подстанции 35/10 кВ устройство АЧР 1, микропроцессорное устройство (терминал) РЗА 2, шина 10 кВ 3, выключатель 4 фидера 10 кВ и шкаф 5 АИИСКУЭ общеподстанционного контроля с GSM модемом 6, участвующем, как и остальные подобные GSM модемы, в цикле ЧАПВ, и устройства сбора передача данных (УСПД) 7, а также комплектная трансформаторная подстанция (КТП) 10/0,4 кВ 8 с GSM модемом 9, устройством 10 сбора и передачи данных (УСПД) и счетчиками 11 учета электроэнергии АИИСКУЭ, выполненными с управляющими контактами 12, главный распределительный щит (ГРЩ) 13 с GSM модемом 14, устройством 15 сбора и передачи данных (УСПД) и счетчиками 16 учета электроэнергии АИИСКУЭ, диспетчерский пункт 17 управления участками электрической сети с GSM модемом 18 и сервером 19 базы данных.

При снижении частоты команда от устройства АЧР 1 на отключение нагрузки 0,4 кВ транслируется в сеть 10/0,4 кВ, в форме провала питающего напряжения заданной длительности путем отключения-включения по командам терминала РЗА 2 выключателя 4 фидера 10 кВ, подключенного к шинам 10 кВ 3. Команда ЧАПВ для повторного включения нагрузки реализуется в ПТК комплекса аппаратуры АИИСКУЭ. Управление каждым из отключенных электроприемников 0,4 кВ осуществляется с помощью управляющих контактов 12 индивидуальных счетчиков 11 учета электроэнергии.

При этом выходная цепь команды «на отключение» от устройства АЧР 1, установленного на подстанции 35/10 кВ, на логический вход микропроцессорного устройства РЗА 2, которое без задержки отключает выключатель 4. При этом осуществляется быстродействующее отключение нагрузки по командам очередей АЧР-1.

Провал напряжения заданной длительности в сети 10/0,4 кВ воспринимается множеством счетчиков 11 учета электроэнергии АИИСКУЭ и заранее выбранная большая часть электроприемников 0,4 кВ отключаются. При этом некоторая меньшая часть заранее выбранных наиболее важных электроприемников не отключаются.

Команда устройства АЧР 1 «на включение» по алгоритму ЧАПВ реализуется средствами ПТК АИИСКУЭ с использованием GSM-модемов, установленных на подстанциях:

- на трансформаторной подстанции команда на включение от устройства АЧР 1 на УСПД 7 и GSM модемом-передатчиком;

- на КТП 10/0,4 кВ 8 и ГРЩ-0,4 кВ 13, питающихся от рассматриваемого фидера, - GSM-модем-приемники команды «на включение» 9 и 14.

Реализации команд «на включения» на КТП 10/0,4 кВ 8 осуществляется от GSM-модем приемника 9 через УСПД 10 и счетчики 11 с управляющими контактами 12, а на ГРЩ 0,4 кВ 13 команда «на включение» от GSM-приемника 14 через УСПД 15 и счетчики 16 учета электроэнергии.

При этом на диспетчерском пункте 17 через GSM модем 18 АИИСКУЭ осуществляется контроль суммарной текущей мощности потребителей, подключенных к АЧР на рассматриваемом фидере 10 кВ, а через сервер базы данных 19 и сеть GSM модем 18 АИИСКУЭ время от времени вводить и выводить из под действия АЧР отдельные электроприемники на уровне 0,4 кВ с учетом динамики изменения их приоритетности.

Таким образом, при осуществлении предложенного способа предусматривается замена полного отключения на частичное ограничение нагрузки фидера 10 кВ с предоставлением возможности сохранения части наиболее важной на текущий момент нагрузки. Количественное значение доли не отключаемой нагрузки 0,4 кВ задается в объеме, например, 10-20% от исходной нагрузки фидера 10 кВ.

Минимизация затрат на реализацию способа достигается за счет интеграции уже имеющихся ПТК для микропроцессорного устройства РЗА и АИИСКУЭ с использованием счетчиков 0,4 кВ, оснащенных управляющими контактами.

Технический результат при переводе реализации управляющих воздействий АЧР на уровень 0,4 кВ заключается в обеспечении надежного и более качественного управления АЧР с учетом динамики изменения приоритетности электроприемников и мониторингом их суммарной текущей мощности. В конечном счете, предложенный способ позволяет уменьшить ущерб при внезапном отключении электропитания и сохранять в работе наиболее ответственные электроприемники.