3.7. Задачи асу тп подстанций
АСУ ТП сейчас широко применяются на системных крупные подстанциях напряжением 220 – 500 кВ и на подстанциях 110 – 10 кВ. Применение вычислительной техники при управлении подстанциями повышает надежность электроснабжения, снижает эксплуатационные издержки, снижает потери электроэнергии в сетях, повышает качество электроэнергии по напряжению и повышает оперативность обслуживания оборудования подстанций.
Информационные задачи решаются в полном объеме. Осуществляется сбор информации с датчиков, проверка достоверности текущих измерений, производится регистрация параметров режима, их осреднение, сигнализация отклонения параметров от допустимого или заданного значения и др. ЭВМ производит автоматическую регистрацию режимных параметров в форме отчетных документов, накапливает архив и ведет суточную диспетчерскую ведомость. Автоматически регистрируется срабатывание защит и автоматики, выполнение оперативных переключений. Из приведенного видно, что информационные задачи на подстанциях достаточно традиционны и мало отличаются от таких же задач на станциях. Но имеются и специфические задачи, определяемые особенностями электротехнического оборудования
Управление трансформаторами с регулированием под нагрузкой (РПН). Для регулирования напряжения с использованием устройств РПН предусматриваются конструктивно аналоговые схемы. Стыковка их с ЭВМ позволяет получить ряд преимуществ. Появляется возможность адаптивного регулирования напряжения, которое включает уменьшение зоны не чуствительности, изменение выдержки времени и статизма в зависимости от условий работы оборудования. Проверяется диапазон регулирования напряжения, выявляется опасность перевозбуждения, контролируется допустимая область работы, рассчитывается располагаемая реактивная мощность. Контролируется исправность цепей регулирования и предельные значения напряжений на неуправляемой стороне трансформатора.
Если происходит регулирование напряжения, то ЭВМ рассчитывает коэффициент трансформации и определяет число ступеней регулирования. Может решаться задача группового регулирования напряжения, например, разных групп трансформаторов по своим законам регулирования. ЭВМ может одновременно менять коэффициенты трансформации параллельно работающих трансформаторов. Это исключает броски уравнительных токов и облегчает условия работы контактной системы.
Решаются задачи диагностики. При каждом переключении регулирующего устройства подсчитывается ресурс контактной системы и оценивается ее износ. Это позволяет своевременно ремонтировать контактную систему, увеличивает межремонтный период оборудования, позволяет лучше использовать трансформаторы с РПН.
Рисунок 3.6 - Контроль теплового режима трансформатора
Рисунок 3.7 - Схема управления в АСУ реактивной мощностью и напряжением подстанции
Контроль за перегрузкой трансформатора. Силовые трансформаторы подстанций обладают значительной перегрузочной способностью. Продолжительность работы с перегрузкой зависит от параметров предыдущего режима и величины перегрузки. Если дежурный персонал работает без соответствующих расчетов на ЭВМ, то обычно перегрузочные возможности трансформаторов используются достаточно осторожно и обычно не в полной мере. В АСУ ТП ПС возможности решения этой задачи расширяются.
Процесс контроля организуется следующим образом (рисунок 3.7). Пусть ЭВМ зафиксировала перегрузку трансформатора в момент времени tнач. Перегрузка сопровождается ростом температуры масла трансформатора. ЭВМ производит расчет роста температуры и вычисляет прогноз повышения температуры. До времени tпр рост температуры не превышает допустимой величины. Этот контроль осуществляется непрерывно и при повышении температуры масла до допустимого значения выдается соответствующее сообщение дежурному персоналу. Процесс контроля сохраняется до тех пор, пока трансформатор работает с перегрузкой.
Адаптивное управление коммутациями. С помощью ЭВМ можно более рационально управлять работой выключателей. Например, при трехфазном АПВ (автоматическом повторным включении) наиболее благоприятным для выключателя является режим его включения при переходе напряжения через нуль. Для этого производится анализ данных, получаемых при первичном опросе датчиков. Эти данные экстраполируются и находится время, соответствующее нулевому напряжению. В это время (с учетом собственного времени работы выключателя) выключатель включается. Такой способ снижает коммутационные перенапряжения и уменьшает износ контактной системы выключателя. После работы выключателя рассчитывается ресурс его использования, что позволяет организовать диагностический контроль.
При однофазном АПВ момент включения определяется моментом погасания дуги и необходимым временем дионизации камеры. Эти данные также получаются с помощью ЭВМ.
Составление бланков переключений. При операциях с коммутационными аппаратами (выключателями и разъединителями) составляется бланк оперативных переключений. На нем отражается вся последовательность действий дежурного персонала. Эта задача решается традиционно только с использованием соответствующего инструктивного материала. В АСУ она решается автоматизирванно. При этом используются идеи искусственного интеллекта и определенный алгоритм расчета. Задача составления бланка переключений имеет достаточно сложную логику, но она успешно решена в АСУ ПС. Дежурный персонал получает дополнительный материал, который приводит к повышению надежность работы подстанции при оперативных переключениях.
Управление реактивной мощностью подстанции. На подстанциях могут устанавливаться источники реактивной мощности – синхронные компенсаторы СК и батареи статических конденсаторов БСК. Их использование производится в плановом порядке при заданном графике напряжения ПС или оперативно по команде диспетчера системы.
Схема управления (рисунок 3.7) включает групповое управление возбуждением синхронных компенсаторов, которое ведется по заданному графику напряжения на ПС. Регуляторы напряжения АРН работают на основе информации о напряжении на ПС, которая через УСО поступает в ЭВМ. Используется также информация о напряжении ближайших к подстанции узлов сети. ЭВМ по эти данным рассчитывает уставки регуляторов возбуждения АРВ и производит групповое управление источниками реактивной мощности. Управляющие сигналы учитывают заданный график напряжения, пуск или останов СК или БСК, режим трансформаторов связи между секциями подстанции.
Оценка износа оборудования. Эта диагностическая задача уже частично рассматривалась. На основе определенных моделей старения оценивается ресурс оборудования подстанции (выключателей, разъединителей, трансформаторов, СК, БСК). Данные о состоянии оборудования используются при составлении графиков проведения ремонтных работ.
Задачи энергосбережения. С использованием ЭВМ можно успешно решать задачи контроля за потерями электроэнергии в трансформаторах и механизмами собственных нужд. На крупных подстанциях потребление электроэнергии на собственные нужды равно примерно потреблению крупного промышленного предприятия. При контроле снижается потребление электроэнергии на освещение, отопление, работу компрессоров, различных двигателей.