В связи с повышением требований к надежности распределительных сетей предприятия постоянно ищут возможности для оптимизации собственных распределительных сетей посредством внедрения распределенных систем автоматизации. Одним из способов усовершенствования сетей и снижения количества постоянных отключений является использование реклоузеров с широкой функциональностью, которые устанавливают на полюсах. Встроенное устройство для измерения напряжения на стороне источника и нагрузки позволяет внедрить систему автоматизации при помощи локальной встроенной логической схемы, которая дает возможность определить неисправную секцию, и замыкания секционного реклоузера с целью обеспечения подачи питания клиентам от альтернативного источника. Системы автоматизации, использующие управляемые защитные функции, предоставляют простое и недорогое решение для повышения надежности, однако сам процесс определения неисправности и восстановления работоспособности может длиться несколько минут. Критически важные питающие сети, для которых недопустимы длительные временные отключения, оснащают реклоузерами, которые выполняют высокоскоростную передачу между равноправными узлами, а также определяют сбой и восстанавливают подачу питания на исправные секции в течение нескольких секунд или даже быстрее.
Планируя запуск таких проектов, предприятия часто обращаются к производителям за помощью в создании и внедрении системы автоматизации. Исключительно важным этапом является выполнение комплексных испытаний всей системы до ее установки. Это позволяет убедиться, что схема переключений работает надлежащим образом в каждом из многочисленных сценариев возникновения короткого замыкания, которые могут влиять на сеть, и что оборудование связи может поддерживать итоговый сетевой трафик. Процесс испытаний — неотъемлемая часть проверки системы. Он может быть невероятно сложным, трудоемким и длительным. Компания OMICRON предлагает простой способ выполнения испытаний для любых распределенных сетей автоматизации, что позволит существенно сократить время на их проведение и охватить те параметры, которые необходимы для проверки правильности работы распределенных систем автоматизации, но обычно не входят в стандартный процесс проведения испытаний.
Пример исполнения
Существует множество различных возможностей автоматизации питающих сетей при помощи реклоузеров. Наиболее часто применяется способ подключения двух питающих сетей в точке соединения при помощи стандартно разомкнутого реклоузера, как показано на рис. 1. Поскольку в системе может использоваться разное количество реклоузеров, в данном примере рассматривается только общий принцип работы.
В случае возникновения короткого замыкания (рис. 2) R3 должен отключиться в первую очередь, чтобы прервать подачу тока к неисправной секции. Для локализации неисправной секции требуется выполнение размыкания R4. Затем необходимо выполнить проверку, чтобы убедиться, что питающая сеть с питанием от подст. 2 может обеспечивать дополнительную нагрузку между R4 и R5. Если на нагрузку осуществляется подача питания, нормально разомкнутый R5 будет замкнут для восстановления подачи питания клиентам. В противном случае работоспособность восстановлена не будет. После восстановления процесса подачи питания клиентам на промежутке между R4 и R5 реклоузер R3 осуществит попытку повторного замыкания. Это действие требуется для проверки временного характера короткого замыкания.
Выполнения таких функций можно добиться несколькими способами. Самый простой из них заключается в использовании только локальной логической схемы в каждом реклоузере, в основе работы которого лежит функция напряжения. В случае возникновения постоянного короткого замыкания реклоузер R3 обычно выполняет попытку повторного замыкания до наступления блокировки. Кроме того, таймер, установленный в R4, сработает после обнаружения постоянного падения напряжения и, в конечном итоге, по прошествии установленного периода времени в соответствии с настройками защиты будет выполнено размыкание. Поскольку падение напряжения может наблюдаться с любой стороны по отношению к R5 , на нем также начнется отчет и будет выполнено замыкание через заданный промежуток времени. Основываясь исключительно на логической схеме напряжения, для восстановления подачи питания на исправные секции в данной системе обычно потребуется минута или чуть больше, что является недопустимым для критически важных питающих сетей. Такой процесс локализации и реконфигурации можно существенно улучшить посредством связи с реклоузерами на месте эксплуатации. В случае возникновения короткого замыкания реклоузер может быстро отправить сигнал о размыкании или замыкании для нисходящей линии и секционных реклоузеров.
Если защита системы не основана на логической схеме связи или распределенной логической схеме, испытание защитных функций элементов управления реклоузера может выполняться с минимальными затратами при испытании подачи вторичного напряжения для отдельных элементов управления реклоузера. Компания OMICRON рекомендует использовать испытательный комплект ARCO 400, который можно с легкостью подключить к контрольному кабелю реклоузеров любого типа, используя один из укороченных адаптеров. Устройство имитирует работу реклоузера (до 6 датчиков напряжения) и позволяет выполнять трехфазные испытания контроллеров как в лаборатории, так и на месте эксплуатации.
Тестирование распределенных систем автоматизации
При использовании инновационного программного обеспечения RelaySimTest тестирование распределенных систем автоматизации может выполняться в лаборатории или на месте эксплуатации (дистанционное управление с единого ПК). Помимо решения проблем, описанных выше, настоящее решение существенно сокращает время на испытания и предоставляет расширенные возможности для создания отчетов и устранения неполадок.
При использовании ПО RelaySimTest испытываемую энергосистему можно смоделировать в редакторе диаграмм одиночных линий, а также разместить в сети такие устройства, как реклоузеры и выключатели. Вводы питания определяются посредством ввода коэффициента полного сопротивления источника (SIR), линейных данных, рассчитанных с помощью длины и импеданса линий, и нагрузок в сети, определенных с использованием данных активной и реактивной мощности. С помощью такой информации ПО RelaySimTest может выполнить расчет итоговой нагрузки и значений при коротком замыкании для любого испытания, заданного пользователем.
Поведение выключателей и/или реклоузеров должно определяться с помощью ПО для моделирования. Если время размыкания и замыкания выключателя и/или реклоузера известно или было предварительно определено с помощью испытательного устройства выключателя времени срабатывания, ПО позволяет вводить такие показатели времени, которые бы учитывали более реалистичные условия испытаний. Комплект ARCO 400 оснащен встроенной функцией моделирования силового выключателя, что предоставляет исключительные преимущества во время выполнения испытаний. С помощью двоичных выходов испытательного устройства можно смоделировать контакты 52a и 52b, что позволяет не подключать выключатель или реклоузер во время испытаний.
При проведении испытаний в лаборатории или на месте эксплуатации к каждому элементу управления реклоузера или реле необходимо подключить единый испытательный комплект для подачи соответствующих диапазонов тока и входного напряжения, двоичных входов (52a/b), а также получения итоговых двоичных выходов (команды отключения и замыкания). Однако при выполнении испытаний на месте эксплуатации точки восстановления могут располагаться на расстоянии нескольких километров друг от друга. Система должна использовать существующую сеть передачи данных или внешнюю облачную службу с удаленным соединением. В этом случае все испытательные устройства необходимо синхронизировать с GPS для обеспечения синхронизированной подачи.
После синхронизации с GPS все испытательные устройства в системе могут устанавливать связь друг с другом, а также по сети — со связанным ПК, на котором запущено ПО для моделирования. На таком ПК должен быть доступ к сети, позволяющий установить связь со всеми испытательными устройствами. Для синхронизации всех испытательных устройств в каждой точке восстановления используются отдельные антенны GPS (например, CMGPS 588).
Для каждого испытания короткое замыкание может быть определено в рамках представления диаграмм одиночных линий RelaySimTest системы; затем программное обеспечение выполняет расчет итоговых значений при коротких замыканиях для каждого устройства в каждой точке. Завершив испытания, ПО RelaySimTest продолжает отправку рассчитанных тестовых значений для всех испытательных комплектов. После получения всех тестовых значений на испытательных устройствах выполняется синхронизированная подача.
Для расчета новых значений напряжения и тока при отправке сигнала размыкания или замыкания любым реклоузером в системе ПО RelaySimTest использует метод испытания «Итеративное воздействие с обратной связью». Этот метод испытаний позволяет выполнить оценку правильности поведения выключателей в системе. Это поможет оперативно определить возможности оборудования связи по обработке объемов данных после установки оборудования на месте эксплуатации. Благодаря переходным сигналам испытаний можно измерить и оценить общую производительность автоматизированной последовательности действий. Кроме того, можно определить необходимость реализации корректировочных мер для улучшения производительности системы.
Выводы
Метод и процесс испытаний при использовании ARCO 400 и ПО RelaySimTest легко внедряются и обеспечивают производительность распределенных систем автоматизации с поддержкой передачи данных между устройствами в лаборатории или на месте эксплуатации, что позволяет выполнять проверки логической схемы переключений, оборудования связи и способности сети передачи данных управлять трафиком данных. Кроме того, с помощью переходных значений испытаний можно выполнить оценку фактической производительности системы; данные методики также применяются для сравнения различных технологий связи. Благодаря использованию метода итеративного воздействия с обратной связью не требуется определять операции переключения перед выполнением испытаний. Программное обеспечение изучит поведение системы в случае возникновения определенной неисправности, а инженеру потребуется лишь оценить, насколько правильно испытуемые устройства осуществляют операции переключения.