Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"

1.5 Разработка автоматизированной системы управления КТПСН

1.5.1 Описание автоматики работы КТПСН

Подстанция КТП предназначена для понижения напряжения с 10 до 0,4 кВ и питания потребителей располагающихся на территории компрессорной станции. Объекты КС являются потребителями 1-й категории, поэтому их электроснабжение осуществляется от двух независимых вводов. Для особо ответственных электроустановок КТП выполняют с тремя источниками питания, два от трансформаторов, работающих в режиме неявного резерва, и один – от аварийного дизель-генератора. К таким подстанциям относятся цеховые ТП.

В дипломном проекте подробно описана автоматика работы КТПСН с тремя вводами. Приведены принципиальные электрические схемы релейной защиты и автоматики (выносные листы 5,6,7,8) с включенными в них цепями автоматизированного контроля и управления.

В нормальном режиме работы КТПСН, вводные выключатели 1Q, 2Q находятся во включенном состоянии, а секционный и выключатель генератора аварийной станции в выключенном состоянии. Выключатель на аварийном вводе 4Q включен. Этот выключатель всегда находится во включенном положении в нормальном режиме и при возврате от АВР АС. Таким образом, каждый ввод питает свою секцию шин.

Каждый выключатель имеет собственный встроенный блок защит, осуществляющий максимальную токовую защиту и токовую отсечку. При срабатывании защит и отключении одного из вводных выключателей, происходит исчезновение напряжения на сборной секции шин, которую питал отключенный ввод. В этом случае при отсутствии напряжения 5-7 секунд срабатывает АВР СВ. То есть автоматика КТПСН включает секционный выключатель и обесточенная секция получает питание. При возникновении напряжения на отключенном вводе, через 9-12 секунд начинает работу автоматика возврата после АВР: отключается секционный, включается вводной.

При отсутствии напряжения на обоих вводах с выдержкой времени 7-12 секунд автоматика КТПСН включает АВР АС, т.е. подается команда на запуск аварийного дизель-генератора и при выходе его на номинальные обороты включается генераторный автомат. При возникновении напряжения на одном из вводов, через 30-60 секунд, производится автоматический возврат после АВР АС.

При реализации системы автоматизированного контроля и управления, существует возможность контролирования работы автоматики АВР СВ и АВР АС, как на уровне контроллера так и на уровне АРМа. В любом случае в системе MicroSCADA возможно создать программу, загруженную в контроллер, которая контролировала бы правильность работы автоматики КТПСН и выдавала информацию на АРМ или совсем ее заменяла.

1.5.2 Реализация автоматического включения резерва (АВР)

Условие включения АВР СВ следующее: исчезновение напряжение на вводе 1(2), отключение выключателя 1Q(2Q), наличие напряжения на 2(1)-м вводе, разрешение на включение АВР СВ из панели управления (включено двух позиционное реле 1KB). Далее действия защиты следующие:

Отключается реле напряжения пускового органа KV (из схемы 1Q(2Q), выносной лист 6) и своими контактами 5-7 замыкает цепь реле KT1, которое с выдержкой времени своими контактами 3-5 замыкает цепь отключения от АВР СВ, подается команда на выключение выключателя 1Q (на катушку отключения K2). При этом, чтобы сработала цепь отключения от АВР СВ необходимо: чтобы было напряжение на вводе 2 (замкнуты контакты1-3 реле KV из схемы 2Q) и было отключено реле контроля напряжения на вводе 2KL1 (из схемы 1Q).

Выключение 1Q приводит к следующему:

§     выпадению блинкера КН2, включению KQT2;

§     включению звуковой сигнализации, аварийного выключения выключателя ввода (цепь +ШС, 1KCC2:7-8, KQQ2:2-4, 1Q-S:6-2, ШЗА);

§     миганию лампы 1-HLG;

§     реле фиксации команд KQQ2 остается в том же положении (контакт 12 разомкнут, 14 – замкнут);

§     в схеме 3Q (выносной лист 7) срабатывает цепочка включения по АВР (2KCC:1-2, KQC2:5-6, KQT2:7-8).

Чтобы произошло включение реле KCC1 и соответственно включение секционного выключателя СВ необходимо, чтобы были выполнены следующие условия:

§     сработала цепочка, описанная выше (включение по АВР);

§     отключены реле запрета АВР KL1 и KL2, которые включаются, если срабатывает защита от однофазных к.з.;

§     отключен выключатель генератора или вводной от АС – 4Q;

§     включен 1KB.

Таким образом, срабатывает цепочка (схема 3Q, выносной лист 7): +ШУ, контакт 1KB, 1KQT1:5-6, 2KCC2:1-2, KQC2:5-6, KQT2:7-8, KL1:1-2, KL2:1-2, KH1, KCC1, -ШУ). Вводной выключатели, например, 2Q находятся во включенном состоянии, а второй ввод 1Q отключен. Секционный выключатель и 4Q выключены.

Возврат после АВР СВ происходит при возникновении напряжения на вводе 1. В схеме 3Q срабатывает реле времени восстановления напряжения на вводе KT1, которое срабатывает в следующем случае:

§     должен быть включен Q2 (замнут KQ2:7-8);

§     на обоих вводах должно быть напряжение.

Контакты KT1:3-5 включают реле KL4, контакты которого 9-10 отключают СВ. Другие контакты KL4:3-4 включают промежуточное реле включения вводных выключателей KL5, которое своими контактами 3-4 включит 1Q (в схеме 1Q, выносной лист 6). Включается 1Q, возобновляется нормальная работа КТП.

АВР АС включается в случае пропадания напряжений на обоих вводах или при сработавшем АВР СВ и пропадании напряжения и на втором вводе. При исчезновении напряжения на секции, с выдержкой времени отключится реле KT1 (схема 4Q, выносной лист 8).

Для подачи команды на включение АС, т.е. включение реле KL5 необходимо чтобы были выключены вводные выключатели 1Q, 2Q и включилось реле KL4.

Условие включения KL4 следующие:

§     включено реле двух позиционное реле 2KB (разрешение на включение АВР АС из панели управления);

§     отключены реле 1KL1 (в схемах 1Q, 2Q) – отсутствует напряжение на вводах;

§     отключено реле KT1;

§     включен 4Q;

§     наличие напряжения =24 В, необходимое для работы автоматики АС (реле KL6 включено);

Таким образом, включается цепочка: +ШУ, SF1, 2KB, 1Q-1KL1:1-2, 2Q-1KL1:1-2, KT1:3-5, 4Q-S2:1-7, KL6:3-4, реле KL4, SF1, -ШУ.

Включается реле KL4 и контактом 5-6 отключает 1Q, 7-8 отключает 2Q. После отключения 1Q и 2Q своим замыкается цепь включения реле KL5. Подается команда на включение дизельной электростанции.

Возврат после АВР АС происходит при возникновении на каком-либо вводе напряжения. Включается реле времени восстановления напряжения на вводе KT2, которое с выдержкой времени своими контактами 3-5 замкнет реле отключения АС KL2 – пойдет команда на отключение. После отключения дизельной электростанции и отключения выключателя генератора сработает реле включения 1Q, 2Q KL3. Реле KL3 включит вводные по следующей цепочке: +ШУ, SF1, 2KB, KL3:3-4, 2KL1, KH1, 1KCC2, SF1, -ШУ. То есть цепочка сработает только при наличие напряжения на вводах (контакты 2KL1:3-4 замкнуты).

В КТПСН предусмотрена защита от однофазных к.з. Трансформатор тока ТА-N в нулевом проводе, установленный на вводе, к которому подключено реле KA. При броске тока срабатывает реле КА и своими контактами 1-3, подключает реле времени КТ2, которое с выдержкой времени включает реле KL2, контакты которого 2-4 подают команду на отключение вводного выключателя.

1.5.3 Система сбора данных и диспетчерского управления КТПСН

Вся система сбора информации и управления строится на основе контроллера RTU-211. Включение контроллера в автоматику КТПСН представлено на выносных листах 3, 4. В таблице 1.8 приведен перечень сигналов передаваемых с контроллера в АСУ и наоборот. В таблице 1.8 приняты следующие обозначения: ТС – телесигнализация; ТИ – телеизмерение, ТУ – телеуправление.

Таблица 1.8 – Объем автоматизации контроля и управления КТПСН

Возможность управления КТП из АСУ (т.е. управление контроллером с АРМа оператора) возможно лишь при поступлении дискретного сигнала «1» «Положение переключателя "ДУ" включено».

Контроллер RTU-211 имеет модульную структуру. Представленный на рисунке 1.5 контроллер, расположенный в шкафу N2 АСУ-ЭС КТП цеха N4, состоит из следующих модулей:

§     Модуль 0 (23CM61) – главный модуль контроллера RTU-211 состоит из следующих плат:

A0-1 – 23CP61 – плата центрального процессора;

A0-2 – 23IO96 – интерфейсная плата ввода/вывода;

А0-3 – 23PU63 – стандартный внутренний источник питания.

§     Модуль 1 (23IO94) – модуль ввода/вывода контроллера RTU-211 состоит из 3-х плат (А1-1, А1-2, А1-3) 23BI60R5 – плата цифрового ввода.

§     Модуль 2 (23IO94) – модуль ввода/вывода контроллера RTU-211 состоит из следующих плат:

А2-1 – 23BO61 – предназначенных для управления функциями внешнего процесса;

А2-2, А2-3 – 23DP61 – плата измерительного преобразователя трехфазного переменного тока.

§     Модуль 3 (23IO93) – модуль состоит из 2-х плат (А3-1, А3-2) 23RL60 – плата выходных реле.

Связь между модулями осуществляется с помощью адаптеров 23AD62, которые последовательно соединяются друг с другом 20-и жильными ленточными кабелями (на рисунке 1.5 каб. 1,2). С помощью 10-ти жильных ленточных кабелей (каб. 3,4) осуществляется связь между платами выходных реле 23RL60 и платами с цифровыми выходами 23BO61, 23PU63.

23CP61 – это плата центрального процессора системы RTU211. На ней находятся следующие компоненты:

§     Центральный процессор - микропроцессор 80C186

§     512 кБ флэш-памяти для хранения программ и данных

§     256 кБ рабочего ОЗУ

§     Процессор внутренней шины в качестве процессора связи для плат ввода/вывода

§     4 коммуникационных RS232-порта

§     Интерфейс с платой интегрированного ввода/вывода 23IO96

Через адаптер последовательного порта 23RS61 контроллер подключается к шине SPA, через которую подключается к АРМу оператора.

23IO96 – это интерфейсная плата ввода/вывода, подключаемая непосредственно к плате центрального процессора 23CP61. Она имеет соединительные выводы для следующих входных и выходных сигналов:

§     16 цифровых входов

§     8 цифровых выходов

§     6 аналоговых входов

§     выход рабочего напряжения 24 В

§     вход основного питания (24 – 110 В постоянного тока)

Источник питания 23PU63, вставляется в разъем, расположенный сверху платы 23IO96. Питание платы 23PU63 осуществляется от преобразователя PS1 (преобразует =220 В в 110 В постоянного тока).

23BI60 – плата цифрового ввода имеет 16 каналов, осуществляющих контроль за активными сигналами напряжения, поступающими от процесса.

Плата имеет модификацию R5 это означает, что уровень входного дискретного сигнала 220 В постоянного тока. 23BI60 – интеллектуальная плата со своим микроконтроллером и памятью. Входные каналы сканируются с временным разрешением 1 мс.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9