Автоматическое повторное включение (АПВ)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

«Автоматическое повторное включение (АПВ)»

Краткие сведения о программе

Программа «Лабораторная работа «Автоматическое повторное включение (АПВ)»» выполнена на алгоритмическом языке Visual Basic, работает в операционных системах Windows 95/98/NT/2000/XP. Для ее работы требуется персональный компьютер класса Pentium1 и выше, с оперативной памятью не менее 32 Мбайт, также необходимо наличие звуковой карты.

Программа предназначена для использования в учебном процессе в виде лабораторной работы к курсу «Релейная защита и Автоматика».

Данная программа наглядно демонстрирует работу релейной защиты при срабатывании АПВ (рассмотрено пять возможных ситуаций: включение от ключа управления; успешное АПВ; неуспешное АПВ; приваривание контакта KL1.1 в первом цикле при неуспешном АПВ; срабатывание газовой защиты трансформатора или дифференциальной защиты шин), дает теоретические основы по данной теме, а также позволяет закрепить и проверить полученные знания, т.е. имеются три режима работы ТЕОРИЯ, ПРАКТИКА, ТРЕНАЖЕР.

В режиме ТЕОРИЯ можно ознакомится с теоретическими основами данной темы.

В режиме ПРАКТИКА программа демонстрирует и комментирует каждое действие при работе релейной защиты (комментарии звуковые).

В режиме ТРЕНАЖЕР студент должен самостоятельно выполнить все необходимые переключения и указать, в какой последовательности срабатывает тот или иной элемент схемы в каждом из пяти случаев, в этом режиме программа оценивает действия пользователя, т.е. происходит проверка полученных знаний.

Программа повышает уровень автоматизации учебного процесса, облегчает труд преподавателя во время обучения (занятий), увеличивает заинтересованность студентов, помогает лучше и быстрее усваивать материал обучающимся.

Программа проста в управлении - интуитивный интерфейс и не требует каких-либо специальных знаний ПК. Возможно дистанционное обучение. Работа с программой может выполняться студентами самостоятельно без помощи преподавателя, так как все действия сопровождаются комментариями.

Лабораторная работа рассчитана на 3 часа и условно делится на 3 этапа: ознакомление с теорией, наглядное изучение работы схемы АПВ, закрепление и проверка полученных знаний с помощью тренажера.

Для заинтересованных лиц и вузов реализация данного программного продукта осуществляется через руководителя проекта К.И. Никитина.

Цель создания программы

автоматический включение релейный защита

Курс «Релейная защита и Автоматика» очень объемный и тяжело воспринимается студентами. Недостаток часов обязательных аудиторных занятий привел к поиску нового подхода в изложении дисциплины, поэтому было решено создать к наиболее сложным и важным разделам курса обучающе-контролирующие программы. Что было возможно благодаря улучшению материальной базы и увеличению числа ЭВМ в кафедральном компьютерном классе.

С помощью программы «Лабораторная работа «Автоматическое повторное включение (АПВ)»» студент получает теоретические знания о работе релейной защиты и закрепляет их. Программа проста в использовании, так как обладает удобным интерфейсом и позволяет за короткий промежуток времени освоить работу данной программы, а также изучить АПВ в доступной форме.

Программа повышает уровень автоматизации учебного процесса и облегчает труд преподавателя во время обучения (занятий), кроме того, увеличивает заинтересованность студентов (обучающихся).

Программа позволяет реализовать возможность дистанционного обучения, т.к. программа проста в управлении, не требует каких-либо специальных знаний компьютерных технологий, информатики и навыков работы с ПК. Это индивидуальный подход к каждому студенту.

Общие теоретические положения

Значительная часть коротких замыканий (КЗ) на воздушных линиях электропередачи (ВЛ), вызванных перекрытием изоляции, схлестыванием проводов и другими причинами, при достаточно быстром отключении повреждений релейной защитой самоустраняется. При этом электрическая дуга, возникшая в месте КЗ, гаснет, не успевая вызвать существенных разрушений, препятствующих обратному включению линии под напряжение. Такие самоустраняющиеся повреждения принято называть неустойчивыми. Статистические данные о повреждаемости ВЛ за многолетний период эксплуатации показывает, что доля неустойчивых повреждений весьма высока и составляет 50-90%.

Поскольку отыскание места повреждения на линии электропередачи пцтем ее обхода требует длительного времени, а многие повреждения имеют неустойчивый характер, обычно при ликвидации аварийного нарушения оперативный персонал производит опробование ВЛ обратным включением под напряжение. Эту операцию называют повторным включением. Линия, на которой произошло неустойчивое повреждение, при повторном включении остается в работе. Поэтому повторные включения при неустойчивых повреждениях принято называть успешными.

Реже на ВЛ возникают такие повреждения, как обрывы проводов, тросов или гирлянд изоляторов, падение или поломка опор. Такие повреждения не могут самоустраниться, поэтому их называют устойчивыми. При повторном включении ВЛ, на которой произошло устойчивое повреждение, вновь возникает КЗ и она вновь отключается защитой. Поэтому повторные включения линий при устойчивых повреждениях называются неуспешными.

Для ускорения повторного включения линий и уменьшения времени перерыва электроснабжения потребителей широко используются специальные устройства автоматического повторного включения (АПВ). Время действия АПВ обычно составляет от 0,5 с до нескольких секунд.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) обязательно применение АПВ на всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линиях напряжением выше 1 кВ. Автоматическое повторное включение восстанавливает нормальную схему сети также и в тех случаях, когда отключение выключателя происходит вследствие ошибок персонала или ложного действия релейной защиты.

Неустойчивые КЗ часто возникают не только на ВЛ, но и на шинах подстанций. Поэтому на подстанциях, оборудованных быстродействующей защитой шин, также применяется АПВ, которое производит повторную подачу напряжения на шины в случае их отключения релейной защитой; АПВ шин имеет высокую эффективность, поскольку каждый случай успешного действия предотвращает аварийное отключение целой подстанции или ее части.

Устройствами АПВ оснащаются также все одиночно работающие трансформаторы мощностью 1000 кВА и более и трансформаторы меньшей мощности, питающие ответственную нагрузку.

В эксплуатации получили применение следующие виды устройств АПВ: трехфазные, осуществляющие повторное включение трех фаз выключателя после их отключения релейной защитой; однофазные, осуществляющие включение одной фазы выключателя, отключенной релейной защитой при однофазном КЗ; комбинированные, осуществляющие включение трех фаз (при междуфазных повреждениях) или одной фазы (при однофазном КЗ).

Трехфазные устройства АПВ в свою очередь подразделяются на несколько видов: простые, быстродействующие, с проверкой наличия напряжения, с ожиданием синхронизма, с улавливанием синхронизма.

По виду оборудования, на которое действием устройств АПВ повторно подается напряжение, различают АПВ линий, шин, трансформаторов.

По числу циклов (кратности действия) различают АПВ однократного действия и многократного действия.

Устройства АПВ, выполненные с помощью специальных релейных схем, называют электрическими, а встроенные в грузовые или пружинные приводы - механическими.

Схемы АПВ в зависимости от конкретных условий могут существенно отличаться одна от другой. Однако все они должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) схемы АПВ должны приходить в действие при аварийном отключении выключателя (или выключателей), находившегося в работе. В некоторых случаях схемы АПВ должны удовлетворять дополнительным требованиям, при выполнении которых разрешается пуск АПВ: например при наличии или, наоборот, при отсутствии напряжения, при наличии синхронизма, после восстановления частоты;

2) схемы АПВ не должны приходить в действие при оперативном отключении выключателя персоналом, а также в случаях, когда выключатель отключается релейной защитой сразу после его включения персоналом (т.е. при включении выключателя на КЗ), поскольку повреждения в этом случае обычно бывают устойчивыми. В схемах АПВ должна также предусматриваться возможность запрета действия АПВ при срабатывании отдельных защит. Так, например, как правило, не допускается действие АПВ трансформаторов при внутренних повреждениях в них, когда срабатывает газовая или дифференциальная защита. В отдельных случаях не допускается действие АПВ линий при срабатывании дифференциальной защиты шин;

3) схемы АПВ должны обеспечивать определенное количество повторных включений, т.е. действие с заданной кратностью. Наибольшее распространение получило АПВ однократного действия. Применяются также АПВ двукратного, а в некоторых случаях и трехкратного действия;

4) время действия, как правило, должно быть минимально возможным, для того чтобы обеспечить быструю подачу напряжения потребителям и восстановление нормального режима работы. Наименьшая выдержка времени, с которой производится АПВ на линиях с односторонним питанием, принимается 0,3-0,5 с. Вместе с тем в некоторых случаях, когда наиболее вероятны повреждения, вызванные набросами и касаниями проводов передвижными механизмами, целесообразно для повышения успешности АПВ принимать выдержки времени порядка нескольких секунд;

Время срабатывания однократного АПВ линий с односторонним питанием должно удовлетворять одновременно следующим двум условиям: 1) tАПВ tГ.П. + tЗАП, где tГ.П. - время готовности привода, которое в зависимости от типа привода находится в пределах от 0,1 до 0,2 с, tЗАП = 0,4 - 0,5 с - время запаса; 2) tАПВ tДС. + tЗАП, где tДС. = 0,1 - 0,3 с - время деионизации среды в месте КЗ;

5) схемы АПВ должны обеспечивать автоматический возврат в исходное положение готовности к новому действию после включения в работу выключателя, на который действует АПВ.

Типовая схема устройства однократного АПВ с комплектным реле РПВ-01 и схема цепей управления масляным выключателем на постоянном оперативном токе приведены на рис. 1.

Рис. 1. Схема электрического АПВ однократного действия для линии с масляным выключателем

Дистанционное управление выключателем с электромагнитным приводом осуществляется ключом управления (КУ) SA типа КВФ с возвратом и с фиксацией положения рукоятки.

Подача КУ SA команды на включение выключателя производится в два приема: из положения рукоятки О - «отключено» (горизонтальное положение) в положение В1 - «предварительно включено» и далее в положение B2 - «включить». Выполнение команды в два приема снижает вероятность ошибочных действий персонала. После подачи команды и освобождения рукоятки КУ последняя под действием механизма возврата переходит в положение В - «включено» (вертикальное положение).

При подаче команды B2 - «включить» собирается цепь, КМ срабатывает и питает электромагнит включения YAC от специальных шинок питания привода +EY, -EY, так как контакты SA не рассчитаны непосредственно на коммутацию большого тока в цепи YAC. Выключатель линии включается, положение вспомогательных контактов SQ изменяется.

Команда на отключение выполняется с помощью SA также в два приема: из положения В - «включено» в положение О1 - «предварительно отключено» и далее в положение О2 - «отключить». После этого рукоятка КУ возвращается в положение О - «отключено» (горизонтальное положение). При подаче команды O2 образуется цепь отключения 6-8 SA.2. Сердечник YAТ втягивается, освобождает защелку привода, и выключатель отключается.

Для контроля цепей управления последовательно с обмотками YAТ и КМ привода включаются промежуточные реле: КQC (реле положения «включено»), контролирующее цепь отключения, и КQT (реле положения «отключено»), контролирующее цепь включения Q1.

Сигнализация об основных состояниях выключателя «отключено» и «включено» осуществляется при соответствии положения рукоятки КУ SA.3 положению контактов выключателя; при отключенном положении выключателя ровным светом горит зеленая сигнальная лампа HLG, а при включенном положении - красная сигнальная лампа HLR.

Если по какой-либо причине (работа релейной защиты, устройства АПВ или выполнение промежуточных операций по включению - отключению выключателя) возникает несоответствие между положениями SА.3 и выключателя, то лампа, показывающая истинное положение выключателя в данный момент, начинает гореть мигающим светом. Снятие мигающего света производится «квитированием» КУ, то есть переводом ключа в положение, соответствующее положению выключателя. Прерывистое питание шинки мигающего света (+)ЕР осуществляется с помощью специальной релейной схемы, подключенной к сети оперативного тока.

Работа АПВ. В соответствии со стандартами все схемы изображены для отключенного состояния выключателя и отсутствии напряжения (первичных, вторичных, оперативных и других цепей). Реле находятся в соответствующих обесточенных состояниях. Поэтому чтобы включить, надо мысленно подать соответствующие напряжения и разобрать какие из реле сработают.

Подготовка устройства АПВ к действию производятся после включения выключателя от КУ управления SA по цепи

(+EC)-(5-7)SA.2-KBS.1-SQ.1-KM-(_EC)

При этом конденсатор С1 заряжается в течении 20-25 с (обеспечивая время возврата tАПВ2 tС.З.MAX + tО.В. + tЗАП, где tС.З.MAX - наибольшая выдержка времени защиты, tО.В. - время отключения выключателя) через контакты КУ (1_3)SA.1 и зарядный резистор R2.

При возникновении КЗ (после заряда конденсатора С1) на линии срабатывает защита и контакты «От защиты» замыкаются, подавая питание на YAT через реле KBS и замкнутый вспомогательный контакт выключателя SQ.2. Выключатель отключается. Пуск устройства АПВ осуществляется из-за несоответствия положений выключателя и его КУ: при отключении выключателя его вспомогательный контакт SQ.1 замыкается и по цепи:

(+EC)-R4-KQT-KBS.1-SQ.1-KM-(-EC)

срабатывает KQT (резистор R4 подобран таким образом, чтобы не срабатывал при этом KM). Затем срабатывает реле времени KT по цепи:

(+EC)-(1-3)SA.1-KT.1-KT-KQT.1-(-EC)

Его мгновенный контакт KT.1 размыкается, дешунтирует резистор R1 и ограничивает ток через реле KT, достаточный для удержания реле в сработанном состоянии (для обеспечения термической стойкости реле времени). Через заданную выдержку времени tАПВ замыкается второй его контакт KT.2, создавая контур - заряженный конденсатор С - параллельная обмотка промежуточного реле KL1. В результате реле срабатывает и замыкает свои контакты KL1.1, KL1.2. По цепи:

(+EC)-KL1-KL1.1-KH-SX-KBS.1-SQ.1-KM-(-EC)

срабатывает контактор и выключатель включается. Надо отметить, что энергии конденсатора хватит удерживать в сработанном состоянии KL1 не больше секунды. Поэтому чтобы надежно включить выключатель Q1 при замыкании KL1.1 реле самоудерживается своей второй токовой обмоткой KL1 до тех пор пока не включится выключатель Q1. В случае успешного АПВ работа схемы прекращается, схема подготавливается к новому действию.

Если АПВ неуспешно, то выключатель вновь отключается релейной защитой, но последующего его включения не происходит ввиду того, что к моменту второго отключения выключателя конденсатор не успевает зарядиться до напряжения, необходимого для срабатывания реле KL1. Этим обеспечивается однократность действия АПВ.

Ток срабатывания катушки КМ может составлять несколько ампер. Иногда от такого тока «привариваются» контакты KL1.1 и остаются в таком положении даже при отсутствии напряжения на обоих катушках KL1. Это опасно для режима неуспешного АПВ. В этом случае после включения выключателя Q1 от АПВ и присутствии устойчивого КЗ, РЗ подает сигнал на его отключение по цепи «От защиты». Поскольку контакт KL1.1 «залип», то Q1 вновь включается и так далее. Так как ресурс цикла включение-выключение выключателя ограничен, то такие срабатывания приведут его к поломке. От такого режима предусмотрено реле KBS блокировки от многократных включений выключателя. В случае «приваривания» контактов KL1.1 при работе АПВ срабатывает КМ и включает выключатель Q1 на устойчивое КЗ. При замыкании контактов «От защиты» собирается цепь отключения выключателя

(+EC)-«От защиты»-KBS-SQ.2-YAT-(-EC)

по которой не только отключается выключатель, но одновременно срабатывает токовая обмотка реле KBS блокировки от многократных включений. Она замыкает свой контакт KBS.2 и размыкает KBS.1. Таким образом, при «залипшем» контакте KL1.1 создается цепь самоудерживания второй обмоткой KBS

(+EC)-KL-KL1.1-KH-SX-KBS.1-KBS-(-EC)

и запрета включения выключателя Q1 (KBS.1 разомкнут в цепи КМ). В таком состоянии схема находится до тех пор пока оперативный персонал не устранит возникший дефект.

В исправном состоянии устройства в режиме цикла неуспешного АПВ при отключении контактами «От защиты» реле KBS тоже срабатывает, но после отключения возвращается, так как нет цепи для самоудерживания второй обмоткой.

При оперативном отключении АПВ не работает, так как не образуется ветвь «несоответствия» вследствие размыкания контакта (1-3)SA.1 КУ. Конденсатор С1 разряжается постепенно через резистор R3, контакт KQT и обмотку KT1. Поэтому во время последующего включения на КЗ АПВ не происходят. В необходимых случаях запрет действия АПВ может быть осуществлен путем быстрого разряда конденсатора через разрядный резистор R3 по цепи

(+EC)-(1-3)SA.1-C1-R3-«Релейная защиты»-(+EC)

Порядок выполнения работы

Лабораторную работу можно условно разделить на 3 этапа: ознакомление с теорией, наглядное изучение работы схемы АПВ, закрепление и проверка полученных знаний с помощью тренажера.

Для того чтобы начать работу с программой необходимо запустить исполняемый файл АПВ.exe. На экране появится первое окно программы (диалоговое окно АПВ, рис. 2), где находятся две кнопки Продолжить и Выйти. Если Вы случайно открыли исполняемый файл программы, то нужно нажать на кнопку Выйти, что приведет к завершению программы. Для продолжения работы программы нужно нажать кнопку Продолжить.

Рис. 2. Диалоговое окно АПВ

Далее на экране появится диалоговое окно Выбор режима (рис. 3), где находятся четыре кнопки: Теория, Практика, Тренажер, Выход.

Рис. 3. Диалоговое окно Выбор режима

При выборе кнопки Теория на экране появится диалоговое окно Теория. Часть 1 (рис. 4), в котором расположен текст, описывающий общие понятия работы релейной защиты АПВ, а также три кнопки Дальше, Вернуться и Выход. Чтобы прочитать весь текст данной части теории необходимо использовать линейку прокрутки, расположенную справа от текста. При выборе кнопки Выход программа завершит работу. При выборе кнопки Вернуться на экране появится диалоговое окно Выбор режима, что позволит пользователю далее работать в режиме Практика или Тренажер.

При выборе кнопки Дальше на экране появится диалоговое окно Теория. Часть 2 (рис. 5), где в левом верхнем углу расположено изображение - функциональная схема микросхемного устройства реле автоматического включения РПВ-01, ниже расположен текст, описывающий данную схему (чтобы прочитать весь текст данной части теории необходимо использовать линейку прокрутки, расположенную справа от текста), а также справа от схемы и текста расположены три кнопки Дальше, Вернуться и Выход. При выборе кнопки Выход программа завершит работу. При выборе кнопки Вернуться на экране появится диалоговое окно Выбор режима, что позволит пользователю далее работать в режиме Практика или Тренажер.

Рис. 4. Диалоговое окно Теория. Часть 1.

При выборе кнопки Дальше на экране появится диалоговое окно Теория. Часть 3 (рис. 6), в котором слева расположено изображение - схема электрического АПВ однократного действия для линии с масляным выключателем, справа - текст, описывающий данную схему (чтобы прочитать весь текст данной части теории необходимо использовать линейки прокрутки, расположенные справа от текста), а также внизу расположены две кнопки Вернуться и Выход. При выборе кнопки Выход программа завершит работу. При выборе кнопки Вернуться на экране появится диалоговое окно Выбор режима, что позволит пользователю далее работать в режиме Практика или Тренажер.

Рис. 5. Диалоговое окно Теория. Часть 2.

Рис. 6. Диалоговое окно Теория. Часть 3.

После того, как вы ознакомились с теорией, нужно вернуться к диалоговому окну Выбор режима с помощью кнопки Вернуться для продолжения работы в режиме Практика или Тренажер.

Режим Практика предназначен для наглядного изучения работы АПВ. В этом режиме пользователь может только просмотреть работу выбранного варианта, и, таким образом, закрепить полученные теоретические знания.

При выборе кнопки Практика на экране появится диалоговое окно Практика (рис. 7), где расположены пять основных кнопок для выбора варианта, а также кнопки Вернуться и Выход. При выборе кнопки Выход программа завершит работу. При выборе кнопки Вернуться на экране появится диалоговое окно Выбор режима.

Рис. 7. Диалоговое окно Практика.

При выборе любой из пяти основных кнопок для выбора варианта на экране появится диалоговое окно, соответствующее выбранному варианту режима Практика (рис. 8). Вверху окна на синем фоне отображается наименование выбранного режима и его исходное состояние. Слева в окне расположены рисунки и схемы (рисунок ЛЭП, рисунок ключа управления, схема электрического АПВ однократного действия, цепь сигнализации «Отключено», цепь сигнализации «Включено», шинки, предохранители и цепь электромагнита включения привода выключателя Q), справа - подписи цепей схемы, а в правом нижнем углу кнопки Выполнить, Начать заново, Вернуться, Выход.

При выборе кнопки Выполнить программа демонстрирует работу выбранного варианта, при этом каждое действие сопровождается звуковыми комментариями.

Для того чтобы повторно просмотреть работу выбранного варианта необходимо в первую очередь нажать кнопку Начать заново, благодаря чему схема приводится в исходное состояние, а потом кнопку Выполнить.

При выборе кнопки Вернуться на экране появляется диалоговое окно Практика, что позволяет выбрать следующий вариант для изучения и закрепления материала.

При выборе кнопки Выход программа завершит работу.

Рис. 8. Диалоговое окно режима Практика.

После освоения материала в режиме Практика нужно вернуться к диалоговому окну Выбор режима с помощью кнопки Вернуться и продолжить работу в режиме Тренажер.

Режим Тренажер предназначен для закрепления материала и проверки полученных знаний. В этом режиме пользователь должен указать в правильной последовательности и те элементы, которые соответствуют работе выбранного варианта. Таким образом, пользователь сам проверяет свои знания.

При выборе кнопки Тренажер на экране появится диалоговое окно Тренажер (рис. 9), где расположены пять основных кнопок для выбора варианта, а также кнопки Вернуться и Выход. При выборе кнопки Выход программа завершит работу. При выборе кнопки Вернуться на экране появится диалоговое окно Выбор режима.

Рис. 9. Диалоговое окно Тренажер.

При выборе любой из пяти основных кнопок для выбора варианта на экране появится диалоговое окно, соответствующее выбранному варианту режима Тренажер (рис. 10). Вверху окна на синем фоне отображается наименование выбранного режима и его исходное состояние. Слева в окне расположены рисунки и схемы (рисунок ЛЭП, рисунок ключа управления, схема электрического АПВ однократного действия, цепь сигнализации «Отключено», цепь сигнализации «Включено», шинки, предохранители и цепь электромагнита включения привода выключателя Q), справа выводятся надписи, комментирующие действия пользователя, а в правом нижнем углу расположены кнопки Выполнить, Начать заново, Вернуться, Выход.

Для проверки своих знаний необходимо указать те элементы и в той последовательности, в которой они работают. Для того чтобы указать элемент схемы необходимо щелкнуть левой клавишей мыши по кнопке, расположенной над ним. Причем при выборе элемента схемы в правом верхнем углу окна выводится соответствующий текстовой комментарий о проделанном действии.

После того как указаны все элементы схемы в нужной последовательности необходимо выбрать кнопку Выполнить. И если указанные действия соответствуют правильной работе выбранного варианта, то будет выведен следующий текст: «ПРАВИЛЬНО! Отобразить работу схемы?», если выбрать кнопку «Нет», то появится сообщение: «ПРАВИЛЬНО! Позовите преподавателя.», а если выбрать кнопку «Да», то программа продемонстрирует работу схемы для этого варианта, при этом каждое действие сопровождается звуковыми комментариями. Если указанные действия не соответствуют правильной работе выбранного варианта, то выводится сопровождаемое звуковым сигналом соответствующее текстовое сообщение: «НЕПРАВИЛЬНО! Попробуйте еще раз (для этого нажмите кнопку «Начать заново») или позовите преподавателя.».

Для того чтобы повторно начать работу в том же варианте необходимо в первую очередь нажать кнопку Начать заново, благодаря чему схема приводится в исходное состояние, а потом снова указать элементы схемы в правильной последовательности и нажать кнопку Выполнить.

При выборе кнопки Вернуться на экране появляется диалоговое окно Тренажер, что позволяет выбрать следующий вариант для проверки и закрепления знаний.

При выборе кнопки Выход программа завершит работу.

Рис. 10. Диалоговое окно режима Тренажер.

Рис.11. Упрощенная схема алгоритма программы

Размещено на Allbest.ru