Стартовая >> Архив >> Автоматизированный анализ аварийных ситуаций энергосистем

Автоматизированный анализ аварийных ситуаций энергосистем

Оглавление
Автоматизированный анализ аварийных ситуаций энергосистем
Алгоритм автоматизированного анализа
Средства регистрации дискретных сигналов
Программное обеспечение контроллера, использование параллельного порта
Последовательный интерфейс контроллера, формирование протокола регистрации
Средства регистрации аналоговых сигналов
Анализ аварийной ситуации с использованием дискретной информации
Анализ функционирования устройств РЗА
Логическая структура для задачи автоматизированного анализа
Обработка цифровых осциллограмм, методы анализа
Принципы построения моделей УРЗА для автоматизированного анализа
Приложения 1-3
Приложения 4-5
Приложение 6, литература

Аржанников Е. А., Чухин А. М.

Рассматриваются методы и средства автоматизированного анализа аварийных ситуаций на электроэнергетических объектах по информации от регистраторов дискретных и аналоговых сигналов — цифровые осциллографы и специализированные регистраторы дискретных событий). Указываются причины аварийных коммутаций выключателей и оценивается функционирование устройства РЗА. Предложенные методы анализа позволяют получить протокол для оперативного персонала в течение нескольких минут после начала аварии.

Предисловие

Анализ причин и хода развития аварийной ситуации всегда был одним из важнейших моментов в деятельности эксплуатационного персонала предприятий электрических сетей, электростанций и производственных служб энергосистем. Можно выделить два этапа анализа: '‘быстрый". проводимый оперативно-диспетчерским персоналом в реальном масштабе времени, и “ретроспективный”, проводимый персоналом производственных служб после окончания аварии.
При традиционном оснащении энергообъекта средствами регистрации (световой, предупредительной и аварийной сигнализацией на щите управления, набором указательных реле и фиксирующих приборов на релейном щите) возможности и быстрого, и ретроспективного анализа весьма ограничены. В реальном масштабе времени оперативный персонал успевает только фиксировать факт отключения и включения выключателей. не имея времени для выяснения причин этих переключений. Ретроспективный анализ проводится по весьма скудной информации — количество указательных реле ограничено, факт срабатывания этих реле не привязан ко времени. При сложной аварии, протекавшей в несколько этапов, весьма трудно догадаться, сколько раз и на каких этапах протекал ток через данное реле. Часто в анализ вмешиваются субъективные факторы, имеется широкий простор для домыслов.
Положение в корне изменилось, когда появились системы на базе микропроцессоров и компьютеров. В составе АСУ ТП внедряются задачи регистрации, позволяющие с точностью до сотых долей секунды фиксировать действие каждого устройства релейной защиты и автоматики (УРЗА) и практически мгновенно выдавать печатный документ. Внедряется программное обеспечение, позволяющее достаточно быстро анализировать протоколы регистрации и выдавать в реальном времени протоколы анализа ситуации. Появляется программное обеспечение, позволяющее связывать протоколы регистрации с записями цифровых осциллографов и выдавать результаты анализа действия устройств РЗА. Создаются основы для проведения на основании такого анализа диагностики состояния устройства.
Данная область автоматизации электроэнергетики, находящаяся на стыке АСУ ТП и РЗА, бурно развивается и еще далека от окончательного решения коренных вопросов. Существующее состояние дел по этой проблеме авторы попытались описать в данной брошюре.

Авторы

ГЛАВА 1
Общая характеристика задачи анализа аварийных ситуаций в электрической части энергообъекта

ТРАДИЦИОННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ АНАЛИЗА ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ УПРАВЛЕНИЯ,
ЗАЩИТЫ И РЕГИСТРАЦИИ

Анализ аварийных ситуаций на большинстве российских объектов (и бывших объектах СССР) проводится в несколько этапов. Первый этап (быстрый) ведется оперативным персоналом. Информационной основой анализа являются средства сигнализации и регистрации.
Системы регистрации аварийных ситуаций существуют на всех энергетических объектах. Это световая и звуковая сигнализация, указательные реле, табло, лампы мигающего света, показывающие приборы, самописцы и т.д. Эти традиционные средства позволяют диспетчеру определить произошедшие на объекте изменения, например, автоматически отключившийся или включившийся выключатель, наличие перегрузки, отклонение параметров и т д. Информация, сосредоточенная на щите управления, обладает следующими недостатками:
невозможностью быстрого определения всей картины при сложных авариях;
отсутствием информации о причинах события, так как видны, как правило, последствия;
отсутствием временных последовательностей произошедших событий, а, возможно, и пропуски отдельных событий (например, повторное протекание тока через выпавшее указательное реле):
высокой вероятностью ошибок при сборе информации (переписывание выпавших указательных реле, показаний фиксирующих приборов). Несмотря на указанные недостатки, для большого количества аварийных ситуаций этот анализ дает удовлетворительные результаты. В первую очередь это относится к простым (однофакторным) авариям, сопровождающимся штатным поведением УРЗА. Простейший пример — КЗ на ЛЭП и цикл успешного АПВ.
При более сложных авариях (многофакторных, сопровождающихся наложением бсшее чем одного события) такой анализ является малодостоверным или невозможным. Пример — действие резервных защит. При этом необходимо выяснить причину недействия основных защит, что традиционными средствами быстро выполнить невозможно. Даже при простом КЗ на ЛЭП и неуспешном АПВ необходимо определить расстояние до места КЗ, после чего возможно быстрое восстановление рабочей схемы, например если замыкание произошло на подстанции, расположенной на одной из ЛЭП, в результате ошибочных действий персонала или самопроизвольных коммутациях оборудования. Во всех аналогичных случаях требуется привлечение “удаленной" от диспетчерского пункта (щита управления) информации: списки сработавших указательных реле, показания фиксирующих приборов, осциллографов. Вся эта информация может быть получена через значительное время. Достоверность ее не абсолютна (путаница с указательными реле, плохое качество осциллограмм, противоречивые показания фиксирующих приборов). Обработка и осмысление такой информации требует уже нескольких часов и даже дней. Окончательные и достоверные выводы часто так и не удается получить.
Если формализовать “ручной анализ”, можно представить его алгоритмом, представленным на рис. 1.1. Недостатками данного алгоритма являются:

  1. высокая степень субъективности исходной информации;
  2. отсутствие привязки событий по времени;
  3. малый объем и достоверность информации;
  4. зависимость выводов от субъективных факторов (опыта и квалификации).

Остановимся на этих факторах более подробно.
Субъективность информации обусловлена несколько:

  1. непосредственными ошибками персонала при сборе информации (путаница в наименованиях указательных реле, ошибки при считывании информации с приборов, осциллограмм и т.д.);
  2. работой со схемами устройств РЗА “на память”;
  3. неправильной трактовкой данных, например во времени.

Так, при КЗ на ЛЭП и неуспешном АПВ необходимо знать, какие устройства РЗ действовали на отключение при каждом из КЗ.
Привязка событий по времени в электромеханических и микроэлектронных защитах без отсутствия специальных регистраторов не производится. Осциллограммы, полученные на оптико-механических осциллографах, часто имеют неравномерный масштаб по времени из-за непостоянства скорости лентопротяжного механизма.
Малый объем и точность информации обусловлены наличием всего одного универсального записывающего устройства — оптико-механического осциллографа. Его недостатки известны:

  1. малое число шлейфов;
  2. малый динамический диапазон, инерционность и, следовательно, точность измерений;
  3. несовершенство привода лентопротяжного механизма;
  4. практическая невозможность извлечения информации о фазах синусоидальных сигналов.

Зависимость выводов от субъективных факторов очень существенный момент. Выше было показано, что значительный объем информации уже субъективен. В сложных случаях существует большое количество взаимосвязанных событий. Даже достаточно опытный персонал не застрахован от “пропусков” существенных связей. Часто по этой причине разные специалисты при одинаковой исходной информации приходят к различным выводам. При ограниченных возможностях человека держать в памяти много существенных факторов, такие ситуации неизбежны. Анализ способностей операторов различных объектов показал, что одновременно средний оператор контролирует 7 — 9 параметров. Недостаток времени и данных приводит к отказу персонала от анализа функционирования на всех объектах УРЗА, которые запускались во время данной аварии.
алгоритм “ручного” анализа ситуации при ликвидации аварии
Рис. 1.1. Обобщенный алгоритм “ручного” анализа ситуации при ликвидации аварии
Недоиспользование этой информации приводится невозможности выявления неправильного функционирования защит объектов, не действовавших на отключение при данной аварии.
Подведя краткие результаты по вопросу “ручного” анализа для типичных объектов можно выделить два существенных недостатка:

  1. недостаточный объем и качество исходной информации;
  2. высокая степень субъективизма в окончательных выводах.


 
Анализ основных типов защит линий с односторонним питанием »
электрические сети