Содержание к диссертации
Введение
1. Устойчивость узлов электрической нагрузки промышленных комплексов при провалах напряжения
1.1. Провалы напряжения в узлах электрической нагрузки промышленных комплексов: причины, последствия и средства защиты. 10
1.2. Методы и программные средства расчета параметров границ устойчивости узлов электрической нагрузки 19
1.3. Зависимость параметров устойчивости узлов от состава нагрузки и режимов источников электроэнергии 26
1.4. Задачи исследования 33
2. Способ и математические модели для адаптации релейных защит от потери устойчивости узлов нагрузки систем промышленного электроснабжения
2.1. Способ и выбор методов адаптации релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки 34
2.2. Математическая модель для адаптации защиты минимального напряжения к режиму источника питания методом нечеткой логики 38
2.3. Математическая модель для адаптации защиты минимального напряжения к режиму источника питания методом искусственных нейронных сетей 49
2.4. Математическая модель для адаптации защиты минимального напряжения к режиму нагрузки (при симметричных и несимметричных провалах напряжения) 55
2.5. Итоги исследований 73
3. Программное обеспечение и компьютерное моделирование адаптации защит минимального напряжения узлов электрических нагрузок
3.1. Программа адаптации зашиты минимального напряжения к режиму источника питания методом нечеткой логики 75
3.2. Программа адаптации защиты минимального напряжения к режимам источника и нагрузки методом искусственных нейронных сетей 85
3.3. Методика оценки эффективности адаптации защит и программа имитации кратковременных возмущений электроснабжения 92
3.4. Итоги исследований и выводы 102
4. Реализация адаптации защит минимального напряжения узлов электрической нагрузки в системе SCADA
4.1. Анализ возможностей и структура адаптации функции защиты минимального напряжения блока управления SEPAM 2000 в системе SCADA 104
4.2. Интерфейс и протокол обмена информацией для связи станции управления с блоком SEPAM 2000 107
4.3. Программирование связи станции управления с блоком SEPAM 2000
4.4. Итоги реализации и выводы 123
Заключение 125
Список литературы 127
- Методы и программные средства расчета параметров границ устойчивости узлов электрической нагрузки
- Математическая модель для адаптации защиты минимального напряжения к режиму источника питания методом нечеткой логики
- Программа адаптации защиты минимального напряжения к режимам источника и нагрузки методом искусственных нейронных сетей
- Интерфейс и протокол обмена информацией для связи станции управления с блоком SEPAM 2000
Введение к работе
Актуальность темы. Промышленные комплексы с непрерывными технологическими процессами по надежности электроснабжения относятся к первой категории, поэтому для таких предприятий предусмотрено наличие нескольких взаимно резервируемых источников питания. Одновременные длительные отключения источников питания маловероятны. Практика эксплуатации подтверждает, что недостаточная надежность электроснабжения крупных многомашинных промышленных комплексов с непрерывными технологическими процессами обусловлена не столько длительными, сколько кратковременными нарушениями электроснабжения, проявляющимися в узлах нагрузки в виде глубоких провалов напряжения длительностью доли секунды. Такие провалы напряжения, обусловленные короткими замыканиями в протяженных внутренних и особенно внешних электрических сетях предприятия, могут приводить к потере устойчивости узлов с электродвигательной нагрузкой, сопровождаются массовыми отключениями электрооборудования. Особенно остро проблема устойчивости узлов нагрузки стоит для систем электроснабжения крупных нефтегазовых комплексов (нефте- газоперерабатывающие заводы, электроприводные компрессорные станции магистральных газопроводов), которые характеризуются большой установленной мощностью электроприводов и непрерывными технологическими процессами, что обусловливает их чувствительность к кратковременным нарушениям электроснабжения. Массовые отключения электрооборудования нефтегазовых комплексов приводят к большим экономическим потерям.
При критических, приводящих к потере устойчивости, провалах напряжения предусматривается отключение узлов электрической нагрузки с последующим повторным групповым пуском электроприводов. Существующие методики и программное обеспечение расчета переходных процессов в системах электроснабжения с электродвигательной нагрузкой позволяют определить параметры устойчивости, которые могут быть использованы для выбора параметров релейных защит от потери питания узлов нагрузки.
Вместе с тем, расчетные параметры устойчивости узлов нагрузки определяются исходя из принятых исходных условий. Как правило, расчеты выполняются для базового варианта, ориентированного на «худший случай», когда к узлу подключена максимально возможная нагрузка, а режим источника питания является минимальным. В процессе работы состав нагрузки и режим источника меняются. Определение параметров устойчивости и выбор параметров защит в расчете на «худший случай» приводит к неполному использованию запаса устойчивости узла и к необоснованным массовым отключениям электрооборудования. По предварительным оценкам доля необоснованных отключений узлов нагрузки может достигать 30 - 40%. Для того, чтобы повысить использование запаса устойчивости требуется адаптация параметров релейных защит к реальному режиму электротехнической системы (ЭТС), отслеживаемому в процессе ее работы.
Современные цифровые релейные защиты позволяют программно изменять их параметры в процессе эксплуатации, что обеспечивает техническую возможность адаптации параметров заДШп (^ЗДДОвМХЛСМЭТ'ЯпИ'0 ЭТС. Для
СПетїрбї ОЭ WW
теоретического решения задачи перспективными является методы искусственного интеллекта, позволяющие оценивать состояние сложных объектов с нелинейными характеристиками в условиях ограниченности контролируемой информации и времени на выработку решений. Таким образом, сегодняшний уровень развития техники и математических методов дают практическую и теоретическую возможности для решения указанной задачи.
Разработка методов и средств адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости к изменению режимов работы электротехнических систем промышленных комплексов с непрерывными технологическими процессами представляется достаточно актуальной научной и практической задачей для ряда отраслей промышленности, в первую очередь газовой и нефтяной. Актуальность проблематики диссертации подтверждается получением фанта для поддержки научно-исследовательской работы аспирантов вузов Минобразования России (А02-3.14-197).
Цель и задачи. Целью диссертационных исследований является разработка способа и средств адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов промышленной электрической нагрузки для более полного использования запаса устойчивости электротехнических систем и повышения надежности их работы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
1. Разработать способ адаптации параметров релейных защит от потери ус
тойчивости узлов электрической нагрузки к изменению режима источника и
состава электроприемников.
Разработать математическую модель адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки к изменению режима источника питания.
Разработать математическую модель адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки к изменению состава электроприемников.
Разработать алгоритмы и программы адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки к изменению режима источника питания и состава электроприемников.
Выполнить оценку эффективности адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки при провалах напряжения в системах промышленного электроснабжения.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования явились электротехнические системы промышленных комплексов газовой отрасли, релейные защиты от потери устойчивости узлов электрической нагрузки. Исследования выполнены с использованием теории устойчивости и методов математического моделирования режимов и процессов электротехнических систем, методов искусственного интеллекта, положений теории вероятностей и математической статистики. Для подтверждения основных теоретических выводов использовались экспериментальные исследования.
Основные научные положения, выносимые на защиту.
Способ адаптации параметров релейных зашит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки к изменению режима источника и состава электроприемников ЭТС.
Математические модели и алгоритмы адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки к изменению режима источника питания и состава электроприемников в процессе работы ЭТС.
Программные средства адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки к изменению режима источника и состава электроприемников в процессе работы ЭТС.
Методика и результаты оценки эффективности адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки при провалах напряжения в системах промышленного электроснабжения.
Научная новизна результатов исследований.
1. Предложен способ адаптации параметров релейных защит от потери устой
чивости узлов нагрузки к изменению режима источника питания и состава
электроприемников, заключающийся в определении параметров устойчивости
электротехнических систем по электрическим параметрам узла, измеряемым в
процессе эксплуатации, и использовании установленных параметров устойчи
вости для автоматической настройки параметров (уставок) микропроцессор
ных релейных защит.
На базе метода нечеткой логики разработана математическая.модель и алгоритмы адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки к изменению режима источника питания. Результаты исследования модели показали возможность ее использования для идентификации минимального и максимального режимов источников.
На базе метода искусственных нейронных сетей разработаны математические модели и алгоритмы адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов электрической нагрузки к изменению режима источника и. состава электроприемников. Результаты исследования моделей показали возможность ее использования для идентификации минимального, максимального и нормального режимов источника и состава нагрузки.
Разработана методика оценки эффективности предложенного способа адаптации параметров релейных защит, учитывающая статистические закономерности параметров провалов напряжения, модели адаптации, виды характеристик и параметры срабатывания защит.
Установлено, что наиболее эффективной из исследованных является адаптация на базе моделей искусственных нейронных сетей с использованием микропроцессорных релейных защит с зависимыми характеристиками, позволяющая снизить долю необоснованных отключений узлов нагрузки как при -симметричных, так и несимметричных возмущениях с 30 % до 3 %.
Обоснованность н достоверность результатов обеспечивается применением апробированных методов и средств, исследования устойчивости промышленных электротехнических систем, корректностью выбора и применения математического аппарата, а так же достаточным информационным обеспечением математических моделей адаптации параметров релейных защит и подтверждается выполненными в лабораторных условиях экспериментами.
Практическое значение работы заключается в разработке средств адаптации параметров релейных защит от потери устойчивости узлов нагрузки, обеспечивающих более полное использование запаса устойчивости электротехнических систем многомашинных промышленных комплексов и повышение надежности их работы, это имеет особенно большое значение для предприятий нефтегазовых отраслей промышленности с непрерывными технологическими процессами. Математические модели и алгоритмы адаптации параметров релейных защит реализованы в виде программных средств, встраиваемых в существующие автоматизированные системы управления электроснабжением. Разработанные программы апробированы в автоматизированной системе управления на базе промышленных блоков цифровых защит SEPAM 2000. Установленные закономерности доведены до инженерных рекомендаций по использованию расчетных параметров устойчивости для выбора параметров защит, включенных в отраслевой документ «Методика определения границ устойчивости, показателей надежности электроснабжения и выбора параметров защит узлов электрической нагрузки систем электроснабжения газовых комплексов».- ОАО «Газпром», 2002 г. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина в курсе «Электротехнические установки и комплексы нефтегазовой промышленности» при подготовке магистров по направлению — «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».
Апробация работы. Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на 4-й и 5-й Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии в газовой промышленности» (г. Москва, 2001 и 2003 гг.), на Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, 2003 г.), на 4-й электронной заочной конференции "Молодежь, студенчество, наука XXI века" (г. Ижевск, 2004 г.), на научных семинарах кафедры теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина в 2000 - 2003 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы. Общий объем работы составляет 149 печатных страниц, в том числе 132 страниц основного текста и 17 страниц приложений, работа включает 34 рисунка, 37 таблиц и библиографию из 60 наименований.
Методы и программные средства расчета параметров границ устойчивости узлов электрической нагрузки
Системы внешнего электроснабжения газовых комплексов являются развитыми сложными системами, обладают необходимой для эксплуатации в нормальных условиях мощностью источников электроэнергии и входят в состав энергосистемы страны. Вероятность отказа системы внешнего электроснабжения газоперерабатывающего комплекса, сопровождающаяся длительными (десятки минут) отключениями обоих вводов, мала. Однако, несмотря на высокую степень резервирования источников и линий электропередачи, системы электроснабжения предприятия в целом, кратковременные понижения (исчезновения) напряжения в ней, вызванные короткими замыканиями, ложными отключениями и другими отказами элементов системы, неизбежны. Так, данные эксплуатации Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ) подтверждают, что именно с глубокими провалами напряжения на вводах главной понизительной подстанции (ГПП) связаны отказы в работе технологических установок комплекса [5].
После кратковременного нарушения электроснабжения происходит са-мозаггуск электродвигателей, подключенных к секции или системе шин, на которых во время короткого замыкания имело место снижение напряжения. Токи самозапуска, в несколько раз превышающие номинальные, проходят по питающим линиям, и в результате напряжение на шинах, а, следовательно, и на двигателях понижается настолько, что вращающий момент на валу электродвигателя может оказаться недостаточным для пуска. Происходит нарушение устойчивости узла нагрузки - после устранения возмущения электротехническая система не выходит на исходный рабочий режим.
Для того чтобы избежать нарушения устойчивости и последующего неупорядоченного отключения электроприемников индивидуальными защитами, при критических провалах напряжения узел должен отключаться защитой от потери устойчивости. Поэтому на каждой секции шин выполняется защита минимального напряжения. Эта защита может действовать на отключение всей нагрузки или ее части, обеспечивая самозапуск двигателей наиболее ответственных механизмов. Наиболее просто защита минимального напряжения может быть вьшолнена с одним реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение. Однако, такое выполнение защиты ненадежно, так как при обрывах в цепях напряжения возможно ложное отключение электродвигателей. Поэтому применяют специальные схемы включения реле [б, 7].
Для примера на рис. 1.2 приведена схема защиты минимального напряжения (ЗМН) [6]. Измерительная часть групповой защиты минимального напряжения содержит фильтр-реле напряжения обратной последовательности KVZ типа РНФ-1М, вторичное напряжение срабатывания которого принимается U2a = 12В, и реле напряжения KV1 - КУЪ типа РН-54/160, включенные на вторичные линейные напряжения. Логическая часть защиты содержит реле времени КТ\ типа РВ-123, КТ2 - КТЗ типа РВ-133 и промежуточное реле KL типа РП-252, имеющее выдержку времени на возврат. В сигнальный орган защиты входят указательные реле КН\ и КН1 типа РЭУ-11, а также контакты реле KL и вспомогательный контакт автоматического выключателя SF.
Первая ступень защиты (реле KVI и КТ1 с уставками UB = 0.7 о.е. и ср = 0.5 с) при срабатывании подает "плюс" на магистральную шинку EVM.X, к которой подключаются промежуточные реле электродвигателей неответственных механизмов, отключаемых этой ступенью. Вторая ступень защиты (реле KV2 и КТ2 с уставками /в = 0.5 о.е. и ф = 3- -9 с в зависимости от технологических особенностей) при срабатывании подает "плюс" на магистральную шинку EVM.2, к которой подключаются промежуточные реле отключаемых этой ступенью двигателей парных механизмов. Третья ступень защиты (реле KV3 и К73 с уставками UB — 0.25 о.е. и ср, = 4ггззаж»да + 0.3 с) обеспечивает пуск АВР секции. Включение промежуточного реле KL обеспечивает его срабатывание как при любых многофазных КЗ в сети 6 (10) кВ (симметричных, когда замыкается контакт КУ\Ь и несимметричных, когда замыкается контакт KVZ.2), так и при исчезновении напряжения в этой сети, например, в цикле АВР. Так как реле KL имеет выдержку времени на отпадание, его размыкающие контакты замкнутся только через некоторое время после исчезновения причины, вызвавшей срабатывание. Из описания действия защиты видно, что параметры ее срабатывания настроены по достаточно жесткому алгоритму, реализуемому при сосредоточенной нагрузке, подключенной к одному распределительному устройству. Защиты с таким алгоритмом нашли применение в распределительных устройствах (РУ) собственных нужд электростанций.
Для промышленных предприятий с нагрузкой, распределенной по вторичным РУ, реализовать выше изложенный алгоритм действия ЗМН не представляется возможным. В этом случае при глубоких провалах напряжения ЗМН действует на отключение основных узлов нагрузки (секций шин РУ ГПП) с последующим автоматическим повторным пуском электроприемников. Такой алгоритм, например, реализован в системах электроснабжения газоперерабатывающих предприятий на основе цифровых защит [5]. При этом, как и в предыдущем случае, уставки защит определяются априорно. В настоящее время наряду с электромеханическими релейными защитами находят применение комплекты микропроцессорных защит, контроля и управления, которые располагают полным набором функций релейной защиты, измерения, контроля и сигнализации. Функции имеют широкий диапазон настройки, все виды характеристик срабатывания и могут быть адаптированы к любой схеме защит. Микропроцессорные зашиты выпускают такие известные фирмы, как "ABB", "Siemens", "Schneider-Electric", НТЦ "Механо-троника".
В блоке микропроцессорном релейной защиты БМРЗ, разработанном НТЦ "Механотроника", применяется ЗМН, функциональная схема которой представлена на рис. 1.3. Защита выполнена с контролем двух линейных напряжений, и напряжения обратной последовательности. Контроль линейных напряжений может быть блокирован программным ключом S70, контроль напряжения обратной последовательности - ключом 673. Защита минимального напряжения действует на отключение при установке программного ключа 571, и на сигнализацию. В схеме предусмотрена блокировка ЗМН при пуске МТЗ (ключ 5 72) или внешним сигналом "Блок. МТЗ". Защита минимального напряжения может действовать как с контролем, так и без контроля положения выключателя (ключ 574). При введенном контроле (по сигналу "РПВ") ЗМН срабатывает только при включенном выключателе. Контроль положения выключателя может быть выведен, например, при использовании ЗМН в качестве "делительной автоматики". При отключенном контроле положения выключателя действие ЗМН на отключение блокируется. Зашита минимального напряжения блока БРМЗ имеет независимые характеристики. Параметры ЗМН БРМЗ приведены в таблВцеблскрб] микропроцессорной защиты SEPAM-2000, разработанном компанией "Шнейдер-Электрик", защита минимального напряжения выполнена однофазной.
Математическая модель для адаптации защиты минимального напряжения к режиму источника питания методом нечеткой логики
Вопросы влияния параметров электроэнергетических и электротехнических систем на их устойчивость отражены в работах многих отечественных и зарубежных авторов [13 — 26]. Данная работа основывается на результатах исследований устойчивости промышленных электротехнических систем, выполненных в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина [27-31].
Как следует из предыдущей главы, из-за изменения режима работы источника питания и состава электродвигательной нагрузки меняются параметры, а, следовательно, и положение границы устойчивости в области Q(t,u) возможных возмущений - провалов напряжения. В указанной области провалу напряжения соответствует точка с координатами: Т — длительность и и — остаточное напряжение. При симметричных провалах напряжения граница устойчивости определяется зависимостью t(u), здесь t - допустимая длительность провала при остаточном напряжении и, имеющей вид где ису и t0 - напряжение статической устойчивости и время динамической устойчивости при полном провале напряжения, соответственно.
Указанные параметры устойчивости ису и ґ0 определяются расчетным путем исходя из базового варианта - минимального режима источника питания и максимального состава нагрузки узла. Зона Y(t,u) области Q,{t,u) ниже границы устойчивости является зоной допустимых возмущений, при которых устойчивость узла сохраняется и отключений узла не требуется. Зона N (t,u), расположенная выше границы устойчивости, является областью критических возмущений, при которых устойчивость узла нарушается и требуется его отключение. Отключение узла осуществляется действием защиты минимального напряжения (ЗМН), параметры которой выбираются по параметрам устойчивости, что в базовом режиме работы электротехнической системы (ЭТС) минимизирует зону NN(t, и) необоснованных отключений, занимающую пространство, ограниченное сверху границей устойчивости, а снизу — характеристикой ЗМН (см. рис. 1.5). Из выше сказанного ясно, что реальная граница устойчивости расположена выше границы, определенной для базового варианта ЭТС, в расчете на «худший случай». Таким образом, настройка защиты минимального напряжения, предотвращающей потерю устойчивости узла, выполненная по базовому варианту не является оптимальной. Задача заключается в том, что бы минимизировать зону NN{t,u) (а следовательно и число необоснованных отключений узла), отслеживая смещение границы устойчивости и перенастраивая уставки ЗМН, адаптируя их к реальному режиму ЭТС в процессе эксплуатации. Сложность решения задачи заключается в том, что параметры устойчивости узла ису и k не подлежат непосредственному измерению и могут быть определены только расчетным путем для конкретного режима ЭТС, определяемого режимом источника и состава нагрузки узла. При этом для каждого режима ЭТС могут быть рассчитаны как параметры устойчивости, так и электрические параметры узла, подлежащие непосредственному измерению в ходе эксплуатации. Измеряемыми параметрами являются: напряжение в узле, ток, активная и реактивная мощности на входе узла.
Идея адаптации параметров релейной защиты от потери устойчивости узла заключается в использовании банка данных по параметрам устойчивости и электрическим параметрам узла, полученной в результате предварительных расчетов, для идентификации параметров устойчивости по электрическим параметрам, подлежащим непосредственному измерению в ходе эксплуатации ЭТС, и выполнению на основе этого автоматического изменения параметров защит при существенном изменении режима ЭТС. Для автоматического изменения параметров защит требуются цифровые микропроцессорные защиты, которые управляются с компьютера.
Технические возможности современных микропроцессорных систем защиты ж управления, включая разрешение телеуправления, связь с управляющими компьютерами, контроль вводов и отходящих фидеров распределительного устройства позволяют расширить ее функциональные возможности в направлении обеспечения адаптивного управления.
Для примера на рис. 2.1 приведена структурная схема системы контроля и управления на базе микропроцессорных блоков SEPAM, вьшускаемых компанией «Шнейдер Электрик».
Существуют различные методы создания адаптивных систем. Наиболее активно методы адаптации развивались в теории автоматического управления, в частности применительно к системам автоматического управления электроприводами [32 - 35]. Особенностью подхода к адаптации в указанной литературе является наличие математической модели объекта и системы управления. Модели исследуемых ЭТС слишком сложны, чтобы их можно было непосредственно использовать в системах управления. В подобных случаях более эффективным оказывается подход к адаптации, основанный на использовании активно развивающихся методов искусственного интеллекта, включая методы нечеткой логики и искусственных нейронных сетей [36 -42]. Данные методы успешно применяются для различных технических приложений, включая разработку адаптивных систем управления электроприводами и систем защит и автоматики [43 — 48].
Программа адаптации защиты минимального напряжения к режимам источника и нагрузки методом искусственных нейронных сетей
Эффективность применения методов нечеткой логики и нейронной сети к адаптации ЗМН можно оценить на основании статистических данных о кратковременных нарушениях электроснабжения.
Методика оценки эффективности заключается в определении и анализе числа необоснованных отключений узлов нагрузки для ситуаций, отличающихся режимами источника (минимальный, максимальный), режимами нагрузки (максимальный, промежуточный, минимальный) и адаптированно-стью (неадаптирована, адаптирована) к указанным режимам различных видов ЗМН. При сравнении рассмотрена эффективность адаптации четырех видов защит минимального напряжения: 1. Одноступенчатая с независимой характеристикой; 2. Двухступенчатая с независимой характеристикой; 3. Одноступенчатая с зависимой характеристикой, определяемой формулой (1,1); 4. Комбинированная на базе видов 2 и 3. По данным эксплуатации, глубина и длительность провала напряжения для узлов нагрузки газовой промышленности аппроксимируются экспоненциальным законом распределения. Плотность распределения случайных величин Ли (глубина провала напряжения) и х (длительность провала напряжения) описываются следующими формулами где rt - случайное число, выдаваемое генератором случайных чисел, 5т -смещение по времени, связанное с конечным временем действия защит, принимается равным 0.15 с. Если моделируемое возмущение находится в зоне над кривой устойчивости, то такой провал напряжения приводит к нарушению устойчивости объекта, и в этом случае должна срабатывать защита минимального напряжения. Такое срабатывание защиты считается обоснованным. Если моделируемое возмущение располагается в зоне под кривой устойчивости, то оно не приводит к нарушению устойчивости и защита минимального напряжения срабатывать не должна. Если возмущение располагается в зоне под кривой устойчивости узла нагрузки и над кривой срабатывания защиты, происходит необоснованное отключение узла нагрузки. Для реализации методики в среде Delphi разработана программа IVD -«Имитация провалов напряжения». В программе IVD задается кривая устойчивости объекта электроснабжения - параметрами и и 0. В программе IVD можно изменять параметры устойчивости узла нагрузки, и уставки защит минимального напряжения. После этого выбирается количество моделируемых возмущений, и производится вычисление количества обоснованных и необоснованных отключений. С помощью программы IVD промоделированы следующие режимы работы узла нагрузки: - при максимальном режиме нагрузки и минимальном режиме источника вычислено количество обоснованных и необоснованных отключений для одноступенчатой и двухступенчатой ЗМН, ЗМН с зависимой выдержкой времени и для ЗМН с зависимой и независимой характеристиками. При этом ЗМН настроена на максимальный режим (рисунки 3.12-3.15); - при промежуточном режиме нагрузки и минимальном режиме источника вычислено количество обоснованных и необоснованных отключений для одноступенчатой, двухступенчатой ЗМН, ЗМН с зависимой выдержкой времени и для ЗМН с зависимой и независимой характеристиками. При этом ЗМН настроена на максимальный режим нагрузки (на рисунке 3.16 показана ЗМН с зависимой и независимой характеристиками); при промежуточном режиме нагрузки и минимальном режиме источника вычислено количество обоснованных и необоснованных отключений для одноступенчатой, двухступенчатой ЗМН, ЗМН с зависимой выдержкой времени и для ЗМН с зависимой и независимой характеристиками. При этом ЗМН настроена на данный режим. Результаты представлены на рис. 3.17. Основные результаты использования методики для оценки эффективности адаптации параметров защит от потери устойчивости приведены в таблице 3.2. Примечание. Обозначения видов ЗМН указаны в тексте, НГ - нагрузка, А и НА — адаптированные и неадаптированные параметры ЗМН, соответственно.
В Приложении 3 приведены более подробные результаты расчетов. В таблицах П3.1 - П3.5 представлены данные на 10000 нарушений электроснабжения, промоделированные программой. В процентном соотношении при различных КНЭ указано, сколько возмущений привело к обоснованным отключениям, и сколько к необоснованным, при различных типах ЗМН: одноступенчатой, двухступенчатой, ЗМН с зависимой характеристикой типа IDMT и ЗМН с зависимой и независимой характеристиками. Также, исходя из числа КНЭ — глубоких провалов напряжения, которые составляют в среднем 32 отключения в год, приведено среднее число отключений в год.
Интерфейс и протокол обмена информацией для связи станции управления с блоком SEPAM 2000
Два сопротивления Re по 150 Ом должны быть обязательно включены на каждом конце для обеспечения согласования полного сопротивления линии. В состав каждого SEP AM входит сопротивление Rc, которое может использоваться для этой цели.
Поляризация в сети создается с целью обеспечения постоянной циркуляции тока в сети, вынуждая все приемники находиться в СОСТОЯНИЙ покоя, если ни один из передатчиков не работает. Поляризация осуществляется подсоединением провода L+ к 0В и провода L- к +5В через два сопротивления поляризации. Два сопротивления Rp по 470 Ом используются для поляризации линии и предотвращения неопределенного потенциала, в случае, когда линия не занята ни одним из передатчиков. В состав каждого SEP AM входят два сопротивления в 470 Ом, которые могут использоваться для этой цели.
Интерфейс RS485 доступен с задней стороны SEP AM 2000 через разъем sub-D, представляющий собой девятиконтактную розетку. Схема подключения к данному разъему представлена на рисунке 4.3.
Для подключения SEP AM 2000 к компьютеру также необходим преобразователь интерфейса RS485/RS232, который обеспечивает подсоединение ведущего/центрального компьютера, оснащенного стандартным портом типа V24/RS 232, к станциям SEP AM, соединенным в сеть типа RS 485. Преобразователь интерфейса АСЕ 909, выпускаемый фирмой "Merlin Germ" может использоваться только для работы в режиме 2-проводной линии. Не нуждающийся ни в каких сигналах контроля потока, преобразователь интерфейса АСЕ 909 обеспечивает после задания параметров, преобразование, поляризацию сети и автоматическую ориентацию растров JBus между ведущим компьютером и станциями путем попеременной дуплексной передачи (полудуплекс на однопарную цепь). Установка параметров связи должна быть аналогичной установке параметров связи на SEP AM 2000 и установке параметров связи системы контроля и управления ведущего/центрального компьютера.
Индикация на передней панели (рис. 4.4) преобразователя интерфейса АСЕ 909: On/Oft: включен (горит) / выключен (не горит), Повреждение (fault): гаснет после подачи напряжения: исправная работа, постоянно горит после подачи напряжения: указывает на плохую поляризацию линии RS 232 (нормальный режим -12 В пост, тока на холостом хо ДУ) ТХ, RX индикаторы, показывающие активность линии передачи и приема линии RS 232. Для ввода в эксплуатацию SEP AM 2000, имеющего систему связи JBus, необходимо предварительно отрегулировать три параметра. Они доступны в меню "Status" пульта управления. 1) скорость передачи данных: 9600 бод по умолчанию (выбор + или -регулировка от 300 до 38 400 бод) 2) номер ведомого SEP AM 2000 (регулируется от 1 до 255) 3) паритет: паритет четный по умолчанию (выбор: четный, нечетный, без паритета) Эти три параметра сохраняются при перебоях питания, Присвоение номера ведомого компонента системы JBus должно осуществляться до подключения SEPAM 2000 к сети связи. Все SEP AM 2000 имеют номер ведомого компонента системы JBus, установленный на "1" на заводе. Изменение параметров связи при работе SEP AM 2000 не нарушает его функционирования. После включения или изменения параметров связи с пульта управления первый кадр, полученный SEP AM 2000, игнорируется. SEPAM 2000 имеет два световых индикатора, расположенных возле разъема связи на задней панели (рис. 4.5). Они оказывают помощь при вводе в эксплуатацию и при проведении диагностики: зеленый индикатор: зеленый индикатор включается при изменениях электрического сигнала в сети RS 485. При обмене ведущего компонента системы с SEP AM 2000 зеленый индикатор каждого SEP AM 2000 в сети RS 485 мигает, красный индикатор: загорается, когда устройство связи SEP AM 2000 находится в стадии инициализации после включения (состояние инициализации), или вследствие повреждения устройства связи (состояние повреждения). После подачи напряжения красный индикатор горит в течение 5-6 секунд, что соответствует длительности стадии инициализации устройств связи SEP AM 2000. Устройство связи может находиться в одном из четырех следующих состояний: нормальное: блок управления SEPAM 2000 и устройство связи находятся в нормальном рабочем состоянии: красные индикаторы не горят на передней панели (индикатор неисправности) и на задней панели SEP AM 2000, зеленый индикатор на задней панели мигает, ухудшенное: SEP AM 2000 поврежден: красный индикатор на передней панели горит, но SEPAM 2000 не поддерживает обмена с устройством связи, однако устройство связи работает. Все запросы JBus игнорируются и вызывают исключительный ответ "SEPAM 2000 не готов" (красный индикатор на задней панели не горит), инициализации: устройство связи инициализируется вследствие включения или после обнаружения внутреннего повреждения устройства связи; красный индикатор на задней панели горит в течение 5-6 секунд, повреждения: устройство связи обнаружило внутреннее повреждение связи, и оно находится в поврежденном состоянии, однако SEPAM 2000 работает нормально. Устройство связи больше не общается с ведущим, красный индикатор устройства связи горит или мигает.
