Geum.ru

Узловой комплекс противоаварийной автоматики электропередачи Братск-Иркутск А. Б. Осак, А. В. Домышев, И. В. Сорокин, П. И. Ульданов исэм со ран, зао «Энергетические технологии», г. Иркутск Тел.: (3952) 428-418, 423-523, e-mail: anares@irk ru Введение

Вид материалаДокументы

Содержание


Особенности технической реализации
Подобный материал:

Узловой комплекс противоаварийной автоматики электропередачи Братск-Иркутск


А.Б. Осак, А.В. Домышев, И.В. Сорокин, П.И. Ульданов

ИСЭМ СО РАН, ЗАО «Энергетические технологии», г. Иркутск

Тел.: (3952) 428-418, 423-523, e-mail: anares@irk.ru

Введение


Узловой комплекс противоаварийной автоматики электропередачи Братск-Иркутск (УКПА) является системой автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) и предназначен для обеспечения сохранения устойчивости электропередачи Братск-Иркутск при аварийных возмущениях в районе противоаварийного управления.

УКПА должен обеспечить противоаварийное управление электропередачей 500 кВ Братск – Иркутск во всем диапазоне возможных аварийных ситуаций с центром на ПС Иркутская Центральных электрических сетей (ЦЭС) ОАО «Иркутскэнерго» для поэтапной модернизации существующего централизованного комплекса ПА и децентрализации этого комплекса в соответствии с утвержденной концепцией модернизации противоаварийного управления в Иркутской энергосистеме.

Комплекс должен обеспечивать выбор для текущего режима энергосистемы оптимальных управляющих воздействий (УВ), необходимых для сохранения устойчивости ЭП-500 кВ Братск – Иркутск при аварийных возмущениях в районе противоаварийного управления и автоматическая настройка пусковых органов (ПО):
  • для существующей схемы ЭП-500 кВ Братск – Иркутск с организацией входных и выходных аварийных сигналов по цифровым каналам с Братской ГЭС;
  • для ЭП-500 кВ Братск – Иркутск при включении ПС Шелеховская по пусковой схеме с организацией входной и выходной информации по цифровым каналам с ПС Шелеховская и УПК Тыреть;
  • для окончательной (полной) схемы ЭП-500 кВ Братск – Иркутск.

Дополнительными целями, при создании УКПА было обеспечение поэтапного перехода от телеметрической входной и выходной дискретной и аналоговой информации комплекса ПА на цифровую, а также перевод существующих локальных устройств противоаварийной автоматики (ПА) ПС Иркутская, выполненные на релейной и аналоговой базе, в цифровую систему.




Рис. 1. Существующая схема электропередачи 500 кВ Братск – Иркутск.




Рис.2. Пусковая схема электропередачи 500 кВ Братск – Иркутск




Рис.3. Полная схема электропередачи 500 кВ Братск - Иркутск


Описание функциональной структуры


Структурная схема УКПА Братск-Иркутск представлена на рис. 4.

УКПА Братск-Иркутск представляет собой распределенный комплекс, расположенный на следующих объектах:
  • на ПС Иркутская (структурная схема УКПА на ПС Иркутская представлена на рис. 5).
  • на ПС Шелеховская-500 (структурная схема УКПА на ПС Шелеховская-500 представлена на рис. 6).
  • на УПК Тыреть (структурная схема УКПА на УПК Тыреть представлена на рис. 7).
  • на Братской ГЭС (структурная схема УКПА на БГЭС представлена на рис. 8).

Устройства противоаварийной автоматики на ПС Шелеховская-500 и УПК Тыреть проектируются и создаются в рамках проекта «Строительство комплекса V серии электролиза на 300кА с производством обожженных анодов на ОАО «Ирказ-СУАЛ».

УКПА Братск – Иркутск представлена двумя уровнями:
  • Управляющая подсистема с центром на ПС Иркутская;
  • Информационная подсистема.






Рис. 4. Структурная схема УКПА Братск-Иркутск.


Управляющая подсистема УКПА представляет собой совокупность устройств на главном щите управления (ГЩУ) и релейном пункте (РП) ПС Иркутская, на Братской ГЭС, на ПС Шелеховская-500 и на УПК Тыреть, связанных между собой по цифровым каналам и ВЧ телеканалам.

Реализуемые задачи управляющей подсистемы УКПА:
  • Выбор и автоматическая настройка УВ для ПО на ЭП-500 кВ Братск – Иркутск:
  • Выбор УВ при перегрузке автотрансформаторов 500 кВ.
  • Выбор УВ при перегрузке ВЛ-220 кВ №203, № 204, №209, № 210 и отключении 1 секции 200 кВ.
  • Выбор и автоматическая настройка УВ при отключении ВЛ-582.
  • Выбор и автоматическая настройка очередности реализации УВ на отключение нагрузки (ОН) Иркутско – Черемховского энергоузла.

Входной информацией управляющей подсистемы являются:
  • дискретные аварийные сигналы;
  • дискретные доаварийные сигналы;
  • аналоговые доаварийные сигналы.

Дискретные сигналы принимаются на следующих объектах:
  • ГЩУ ПС Иркутская;
  • РП ПС Иркутская;
  • РЩ-500 БГЭС;
  • УПК Тыреть;
  • ПС Шелеховская.

Дискретные доаварийные сигналы представляют собой состояние присоединений в районе противоаварийного управления.

Аналоговые доаварийные сигналы представляют собой информацию о режимах работы линий, участвующую в формировании управляющих воздействий УКПА. Информация включает: активную и реактивную передаваемую мощность по линиям, напряжение и частота на шинах. Измерение производится с помощью измерительных преобразователей с цифровым интерфейсом.

Выходной информацией управляющей подсистемы являются:
  • выходные дискретные аварийные сигналы (управляющие воздействия);
  • информация о работе комплекса в объеме, необходимом для информационной подсистемы.

Управляющие воздействия выдаются на следующих объектах:
  • ГЩУ ПС Иркутская;
  • РП ПС Иркутская;
  • РЩ-500 БГЭС;
  • ПС Шелеховская-500.

Одним каналом приема-передачи дискретной аварийной информации с удаленных объектов является существующее оборудование ВЧ-передачи (телеканалы). Ввод этих сигналов с удаленных объектов в УКПА осуществляется дискретными сигналами типа сухой контакт аналогично сигналам, формируемым на ПС Иркутская. Другим каналом является цифровая передача данных между объектами:
  • ПС Иркутская;
  • БГЭС;
  • УПК Тыреть;
  • ПС Шелеховская-500.

Для передачи доаварийной информации (существующая ВЧ-передача не может передавать эту информацию), а также для резервирования передачи аварийной информации используются имеющиеся каналы цифровой передачи данных по сети ATM. Оборудование УКПА подключается к сети передачи данных по интерфейсу Ethernet. Для создания на объектах локальной сети УКПА, устанавливается сетевое оборудование (коммутаторы), обеспечивающее передачу данных по стандарту Fast Ethernet спецификация IEEE 802.

Выделение подсети УПКА, при наличии существующей «корпоративной информационно вычислительной сети» (в дальнейшем КИВС) выполняется с помощью технологии VLAN спецификация 802.1q.

На ГЩУ ПС Иркутская устанавливается центральная часть управляющей системы УКПА в виде резервированного дублированного контроллера Simatic S7-417H.

Для ввода и вывода дискретных сигналов на ГЩУ ПС Иркутская используются станции распределенного ввода/вывода ET-200M, расположенные по месту установки контроллера. Связь станций распределенного ввода/вывода на ГЩУ с контроллером S7-417H осуществляется по полевой шине Profibus-DP с электрическим интерфейсом.

Для ввода аналоговых сигналов на ГЩУ ПС Иркутская используются измерительные преобразователи с цифровым интерфейсом Simeas P-100.



Рис. 5. Структурная схема УКПА на ПС Иркутская.


Для ввода и вывода дискретных сигналов на РП ПС Иркутская используются станции распределенного ввода/вывода ET-200M, расположенные на РП. Связь станций распределенного ввода/вывода на РП с контроллером S7-417H осуществляется по дублированной полевой шине Profibus-DP с оптическим интерфейсом.

Для ввода аналоговых сигналов на РП используются измерительные преобразователи с цифровым интерфейсом Simeas P-100, подключенные по полевой шине к станции распределенного ввода/вывода ET-200M.

Связь с существующим маршрутизатором телемеханики, расположенным в помещении СДТУ ПС Иркутская осуществляется по интерфейсу FastEthernet. Для этого на ГЩУ ПС Иркутская и помещении СДТУ устанавливается необходимое сетевое оборудование.





Рис. 6. Структурная схема УКПА на ПС Шелеховская.


УКПА Братск-Иркутск необходимо получать с ПС Шелеховская аналоговые доаварийные величины. Для ввода аналоговых сигналов на ПС Шелеховская используются измерительные преобразователи с цифровым интерфейсом Simeas P-100. Преобразователи располагаются на РЩ-500. Преобразователи подключаются по полевой шине Profibus-DP к контроллерам входящим в состав ПА ПС Шелеховская, поставляемым ЗАО «Энергетические технологии» по проекту «Строительство комплекса V серии электролиза на 300кА с производством обожженных анодов на ОАО «Ирказ-СУАЛ»».

Связь с маршрутизатором, располагающимся в помещении СДТУ ПС Шелеховская осуществляется по интерфейсу FastEthernet с использованием необходимого сетевого оборудования.





Рис. 7. Структурная схема УКПА на УПК Тыреть.


УКПА Братск-Иркутск необходимо получать с УПК Тыреть аналоговые доаварийные величины. Для ввода аналоговых сигналов на УПК Тыреть используются измерительные преобразователи с цифровым интерфейсом Simeas P-100. Преобразователи подключаются по полевой шине Profibus-DP к контроллерам входящим в состав ПА ПС Шелеховская, поставляемым ЗАО «Энергетические технологии» по проекту «Строительство комплекса V серии электролиза на 300кА с производством обожженных анодов на ОАО «Ирказ-СУАЛ»».

Связь с ATM-коммутатором, расположенным в цифровом ЛАЗ ПС Иркутская осуществляется по электрическому интерфейсу FastEthernet с использованием сетевого оборудования поставляемого в рамках ПА ПС Шелеховская.

На РЩ-500 БГЭС устанавливается контроллер сбора дискретных сигналов и выдачи управляющих воздействий. В качестве контроллера используется Simatic S7-414-2DP.

Для ввода и вывода дискретных сигналов используются модули дискретного ввода SM-421 и модули дискретного вывода SM-422.




Рис. 8. Структурная схема УКПА на БГЭС.


Связь с существующим ATM-коммутатором, расположенным в цифровом ЛАЗ БГЭС осуществляется с использованием существующего сетевого оборудования (маршрутизаторы и коммутаторы). Для обеспечения резервирования прокладывается дополнительный оптический кабель FastEthernet между ГЩУ и ЛАЗ БГЭС


Особенности технической реализации


УКПА Братск-Иркутск создан на современной базе с использованием надежных промышленных контроллеров Siemens, серии Simatic S7-417H и Simatic S7-414. Весь сбор и обработка дискретной и аналоговой информации выполняется с помощью модулей ввода-вывода контроллеров Siemens, серии Simatic, а также цифровых измерительных преобразователей Siemens, серии Simeas P100. Это обеспечивает единообразие системы и гарантирует совместимость всех компонентов распределенного комплекса.

Для обеспечения соответствия нормативным требованиям по уровню входного сопротивления и напряжения срабатывания/возврата входных реле УКПА (0,6-0,7 от Uном, что соответствует 150-160 В), а также для обеспечения требуемой мощности выходных реле совместно с компанией ЗАО «Релпол-Элтим» были разработаны специализированные модули дискретного ввода-вывода (рис. 9), оптимизированные для работы совместно с модулями ввода-вывода контроллеров Siemens, серии Simatic.

Для повышения надежности и удобства обслуживания все оборудование УКПА Братск-Иркутск располагается в шкафах производства Rittal, укомплектованного устройствами вторичной коммутации (клеммы, автоматы и прочее оборудование) производства ABB.





Рис. 9. Специализированные модули дискретного ввода-вывода УКПА
(во время заводской наладки шкафа для Братской ГЭС)


Выводы


УКПА Братск-Иркутск является современным распределенным комплексом противоаварийной автоматики.

Архитектура и технические решения, применяемые в УКПА Братск-Иркутск позволяют применять аналогичные устройства на любых подстанциях и электростанциях, где необходима АПНУ (АДВ, ФОЛ).

В настоящее время заканчивается разработка проектной документации и идет изготовление шкафов УКПА. Сдача в эксплуатацию УКПА Братск-Иркутск планируется в конце 2006 года для ПС Иркутская и Братской ГЭС. Сдача в эксплуатацию ПА для ПС Шелеховская-500 и УПК Тыреть планируется при пуске ПС Шелеховская-500 в эксплуатацию, который запланирован на 2007 г.