Главная Коллекция "Revolution" Транспорт Оборудование участка Омского отделения Западно-Сибирской железной дороги устройствами контроля напряжения

Оборудование участка Омского отделения Западно-Сибирской железной дороги устройствами контроля напряжения

Требования, предъявляемые к качеству электроснабжения, влияние отклонений на работу сигнализации, централизации и блокировки. Средства контроля качества электроснабжения. Разработка схем подключения аппаратуры контроля питающих напряжений на постах.

Рубрика Транспорт
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 24.02.2013
Размер файла 9,2 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

В провода КПП, КПМ и КПЗ включаются сигнальные контакты перегорания предохранителей каждой панели. Кроме того, на панели имеется лампочка, контролирующая перегорание предохранителей только вводной панели (аналогичные схемы перегорания предохранителей имеются на всех, панелях питания), и звонок для сигнализации о перегорании предохранителей на любой из панелей питания.

Для каждого фидера на панели установлены по три трансформатора тока для включения счетчиков потребляемой энергии и амперметра. Счетчики в комплект вводной панели не входят, заказываются отдельно и устанавливаются на боковой стороне панели.

Контроль напряжения на фидерах осуществляется реле контроля фаз и их повторителями. Фазы каждого фидера контролируются реле типа РН-53/400. При напряжении питании 380 В реле контроля фаз фидера регулируется на притяжение от 340 В, при напряжении 220 В -- от 200 В.

Пакетными выключателями 5ПВ, 6ПВ осуществляется переключение нагрузки с одного фидера на другой.

Схема вводной панели типа ПВ-60 приведена на рисунке 1.13.

Рисунок 1.13 - Схема вводной панели ПВ-60

Автоматический пуск резервной электростанции осуществляется при отсутствии напряжения в обоих фидерах тыловыми контактами реле 1ф и 2ф. Тыловыми контактами контакторов 1КТ и 2KТ осуществляется включение контактора на щите дизель-электростанции и нагрузка подключается к ней.

При появлении напряжения на одном из питающих фидеров контактом реле 1ф или 2ф электростанция выключается. Контактор на щите обесточивается и замыкает цепи контакторов вводной панели. Контактор питающего фидера, в котором появилось напряжение, возбуждается и подключается к нагрузке.

На вводе каждого фидера установлены предохранители. Ток плавких вставок предохранителей не должен превышать 100 А. Для лучшей защиты плавкие вставки для каждой станции конкретно определяют расчетом в соответствии с нагрузкой установки.

Для контроля числа отключений питающих фидеров на вводной панели установлены «Счетчики числа отключений напряжения на фидере».

Панели релейные типов ПРББ

Релейная панель предназначена для распределения питания сигналов, рельсовых цепей, табло и контрольных цепей стрелок во всех необходимых режимах.

Релейная панель рассчитана на питание от нее установок до 140 стрелок, что соответствует питанию 150-160 светофоров.

Для повышения сопротивления изоляции по отношению к земле и облегчения отыскания заземления для питания светофоров предусмотрена установка в панели 3 изолирующих трансформаторов мощностью 1,5 кВ·А. Мощность необходимая для питания одного светофора, имеющего огневые реле типа ОМШ2-40 и трансформатор СТ-3, составляют 22 Вт. Таким образом, от одного изолирующего трансформатора можно питать до 65 светофоров.

Питание рельсовых цепей производится переменным током напряжением 220 В через изолирующий трансформатор.

При электрической тяге поездов постоянного тока, рельсовые цепи питаются, как правило от одной фазы. Питание рельсовых цепей от одной фазы дает возможность защищать рельсовые цепи от схода изолирующих стыков.

Питание контрольных цепей стрелок. Для станций с большим количеством стрелок питание контрольных цепей стрелок осуществляется от трансформатора ТС (при электрической тяге трансформатор ТС является изолирующим для всех панелей).

Панель выпрямителей типа ПВ-24

Панель выпрямителей ПВ-24 (черт. 22217.00.00) предназначена для питания устройств электрической и горочной централизации средних и больших станций при батарейной системе питания.

Панель ПВ-24 укомплектована двумя зарядно-буферными выпрямителями типа ЗБВ-24/30, предназначенными для работы:

а) при включении выпрямителей на параллельную работу с одной аккумуляторной батареей 24 В с соответственно увеличенной мощностью токов нагрузки заряда;

б) при включении выпрямителей раздельно с двумя аккумуляторными батареями по 24 В каждая.

Выпрямители могут питаться от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380 или 220 В. Максимальный потребляемый из сети ток одним выпрямителем при токе заряда 30 А и напряжении на батарее 26,4 В не более 5 А при напряжении сети 220 В и 3 А при напряжении сети 380 В. Ток холостого хода каждого выпрямителя не более 2,6 А при напряжении сети 220 В и 1,5 А при напряжении сети 380 В.

При включении выпрямителей раздельно с двумя кислотными акку

Панель обеспечивает как ручную регулировку заряда аккумуляторной батареи, так и автоматическую.

Зарядно-буферный выпрямитель ЗБВ-24/30 рассчитан на работу в режиме импульсного подзаряда совместно с кислотой аккумуляторной батареей, состоящей из 12 аккумуляторов, и может быть использован для заряда этой батареи. При работе в режиме импульсного подзаряда выпрямитель осуществляет автоматическое регулирование напряжения аккумуляторной батареи от 25,8 до 27,6 В, т.е. от 2,15 до 2,3 В на аккумулятор.

Минимальный ток выпрямителя, при котором сохраняется режим автоматического регулирования напряжения аккумуляторной батареи, составляет 6 А при отключенных балластных дросселях или 0.7 А при включенных балластных дросселях параллельно первичным обмоткам силовых трансформаторов.

Первоначальная схема контроля напряжения должна регулироваться с учетом температуры окружающего воздуха в аккумуляторном помещении и падения напряжения на проводах, соединяющих выпрямитель с аккумуляторной батареей.

В таблице 1.5 приведена величина буферного напряжения.

Таблица 1.5 ? Величина буферного напряжения

Температура воздухе, °С

Буферное напряжете для батареи из 12 аккумуляторов, В

Температура воздуха, єС

Буферное напряжение для батареи из 12 аккумуляторов, В

максимальное

минимальное

Максимальное

минимальное

5

28,1

26,2

20

27,6

25,8

10

27,9

26,0

25

27,4

25,7

15

27,6

25,8

30

27,1

25,5

Панель выпрямителей безбатарейной системы типа ПВ-24/220ББ

Панель выпрямителей 24 B, 30 А и 220 В, 30 А предназначена для питания устройств электрической централизации и изготовляется по черт. 22225.00.00. Панель укомплектована одним зарядно-буферным выпрямителем ЗБВ-24/30 и двумя выпрямителями 220 В, 30 А безбатарейного питания.

Зарядно-буферный выпрямитель. ЗБВ-24/30 предназначен для работы с аккумуляторной батареей 24 В (контрольный). Его работа аналогична работе ЗБВ-24/30 в панели типа ПВ-24.

Выпрямители 220 В, 30 А предназначены для безбатарейного питания электродвигателей стрелочных электроприводов. В панели установлены два выпрямителя 220 В, 30 А _ основной и резервный. Для включения выпрямителей в работу со стороны переменного и выпрямленного токов имеются пакетные выключатели.

Выпрямители для питания электродвигателей стрелочных электроприводов собраны по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Напряжение на выходе выпрямителя в режиме холостого хода не более 245 В. Максимальный ток нагрузки не должен превышать 25 А на каждый выпрямитель.

Панель выпрямителей ПВ-24/220 ББ дает возможность контролировать наличие напряжений и токов выпрямителей, батареи и подмагничивания дросселя насыщения с помощью вольтамперметровых переключателей.

Питание аппаратуры сигнальных установок

Электропитание сигнальных точек обеспечивается переменным током от высоковольтных линий ВЛ-СЦБ и ВЛ-ПЭ.

Для защиты приборов сигнальной установки от атмосферных перенапряжений между питающими проводами ОПХ и ООХ, РПХ и РОХ включены разрядники типа РКН/600 и выравниватели типа ВОЦШ/220. Предохранители 20 А предназначены для отключения напряжения при техническом обслуживании.

В основной ОПХ-ООХ и резервный РПХ-РОХ фидеры электропитания включены аварийные реле типа АСШ2/220. Через усиленные контакты реле А напряжение подается в питающие провода ПХ и ОХ, дополнительно защищенные выравнивателями ВОЦШ/220. Контакты реле А и А1 используются для контроля наличия напряжения в фидерах питания в устройствах диспетчерского контроля.

От проводов ПХ и ОХ получают питание КПТШ, через изолирующий трансформатор ПОБС-3А, релейные схемы автоблокировки (номинальное напряжение 24 В, через трансформатор СОБС-2А и блок питания (БВ). Для питания светофорных ламп напряжением 12 В устанавливается трансформатор СОБС-2. Полюса ЛПХ-ЛОХ используются на предвходных сигнальных установках для питания трансмиттерных реле на станции, примыкающей к перегону.

Схема питающего устройства сигнальной точки приведена в Приложении Е.

Питание аппаратуры постов КТСМ

Аппаратура КТСМ, как и все устройства ЖАТ, относится к потребителям I категории и получают питание от двух независимых источников: основное от ВЛ-СЦБ 10 кВ, резервное от ВЛ 10 кВ. Схема подключения питания к оборудованию КТСМ приведена на рисунке 1.14.

Трансформаторы ОМП4/10 и ОМП10/10, расположенные на опорах, предназначены для понижения напряжения до 220 В. К лини резервного питания подключен трансформатор большей мощности, так как от этой лини получают питание электрические печи, предназначенные для отопления помещения поста КТСМ в холодное время года.

Для защиты аппаратуры от атмосферных перенапряжений применяются разрядники РВНШ-250, расположенные в кабельных ящиках. Предохранители с плавкими вставками на 15 и 25 А, для основной и резервной линии соответственно, расположенные в кабельных ящиках, предназначены для защиты от коротких замыканий.

В силовом щите расположены переключатели, предназначенные для ручной коммутации резервной и основной линий, и счетчик электроэнергии, предназначенный для учета расхода электроэнергии, получаемой от резервной линии. Автоматическое переключение с основного питания на резервное осуществляется, так же, как и на сигнальной точке аварийным реле АСШ2.

Рисунок 1.14 _ Схема подключения питания к оборудованию КТСМ

2. Обзор существующих средств контроля качества электроснабжения

2.1 Требования к средствам контроля

Средства контроля должны обеспечивать выявление кратковременных перенапряжений, провалов и отключений измеряемых напряжений длительностью более 0,01 с.

Средства контроля должны обеспечивать накопление измерительной информации за время не менее 7 суток и хранение этой информации при отключенном питании не менее 15 суток.

Средства контроля должны обеспечивать регистрацию и отображение суммарной длительности измеряемых событий, в течение каждых календарных суток. При этом должно учитываться время выхода прибора на нормальный режим работы после восстановления питания.

Средства контроля должны выдерживать на зажимах входных цепей и цепей сетевого питания длительное (не менее 24 ч) воздействие напряжения не менее удвоенного номинального значения.

Средства контроля должны выдерживать на зажимах входных цепей и цепей сетевого питания воздействие грозовых импульсов напряжения до 6 кВ.

Средства контроля должны обеспечивать передачу информации о КЭ в единый центр сбора хранения и обработки данных.

2.2 Средства контроля качества электроснабжения

В соответствии с инструкцией ЦШ-720 от 20.12.02 г. принят перечень основных измерительных приборов, необходимых для обслуживания устройств СЦБ, в том числе для контроля параметров качества электроснабжения поста ГАЦ.

Ампервольтомметр ЭК2346. Назначение - измерение напряжения, тока в рельсовых цепях, сопротивления среднеквадратичного значения напряжения амплитудно-модулированного тока в диапазоне частот от 25 до 10000 Гц, напряжения амплитудно-модулированного тока сигналов кодовых рельсовых цепей на частотах 25, 50 или 75 Гц, сопротивления постоянному току.

Комбинированный прибор Ц-4380. Назначение прибора аналогично прибору ЭК2346, есть электрическая защита от перегрузок. Предел измерения 15А автоматической защиты.

Мультиметр цифровой типа В7-63. Назначение - измерение напряжения тока в кодовых рельсовых цепях и в рельсовых цепях тональной частоты, в широкополосном и селективном режимах, сопротивления, температуры.

Преобразователь тока селективный типа А9-1. Назначение - измерение сигнального тока в кодовых рельсовых цепях и в рельсовых цепях тональной частоты в селективном режиме11,12.

Так как вышеперечисленные приборы не могут контролировать различные ПКЭ, а являются только измерительными приборами, то необходимо применение приборов для контроля параметров качества электроснабжения. Помимо этого внедряются диагностические системы и устройства, позволяющих на основе контроля и анализа измерительной информации формировать, как в краткосрочной, так и долгосрочной перспективе, стратегию технической эксплуатации устройств механизации и автоматизации, прогнозировать их техническое состояние, своевременно предупреждая сбои в работе систем.

Проведенные исследования показывают, что рынок насыщен различными приборами для фиксирования большого количества параметров электрической энергии (ЭЭ).

Классификация приборов по типам:

а) для непрерывного контроля и записи параметров ЭЭ. Данный тип применяется в большинстве случаев в электрощитовых на питающих кабелях производственных помещений, жилых массивах, в точках постоянного контроля качества ЭЭ. Хранение информации осуществляется при помощи встроенной памяти прибора, возможна передача данных через сеть интернет.

б) для претензионных испытаний, проверок на соответствие нормам качества, поиска неисправностей. Данный тип приборов главным образом характеризуется компактностью, способностью к автономной работе, точностью измерений и возможностью обработки данных программными приложениями.

Системы электроснабжения ЖАТ являются наиболее разветвленными и протяженными сетями. Оптимизация процесса эксплуатации рассматриваемой системы по критериям эффективности функционирования, надежности и качества электроснабжения потребителей требует применения систем управления высокого уровня на базе современных комплексных систем автоматизированного диспетчерского управления, учета электроэнергии, контроля ее качества, автоматизации работы технических служб. Решение этих задач должно быть построено на внедрении современных информационных технологий, реализованных на основе использования адекватных аппаратных и программных средств управления.

На сегодняшний день рынок предлагает широкий спектр устройств и систем мониторинга показателей качества электроэнергии.

Одним из таких приборов является анализатор качества электроэнергии PM175. Он является недорогим, компактным, многофункциональным, трёхфазным измерителем, регистратором и анализатором качества энергии, соответствующим требованиям [3].

PM175 имеет возможность подключения GSM модема, для организации беспроводной связи. Дальность беспроводной связи ограничена только зоной покрытия сотового оператора.

В комплекте с прибором бесплатно поставляется программное обеспечение (ПО) для локального и удаленного автоматического чтения данных и с прибора и его программирования.

У прибора предусмотрены собственные различные опции удалённой связи, включая телефонные линии, локальную сеть и интернет. Совместная работа с интеллектуальным коммуникатором ETC2002 предлагает, используя интернет, возможность для мониторинга и контроля энергосистем из любого места и в любое время.

PM175 SATEC измеритель показателей качества электрической энергии обладает следующими техническими характеристиками:

1) 3 входа напряжения и 3 входа переменного тока изолированы гальванически, для прямого подключения к линии электроэнергии или через трансформаторы тока и напряжения;

2) многофункциональный 3-фазный измерительный прибор (реальные действующие значения, напряжения, токи, мощности, cos ц, ток нейтрали, несимметрия напряжений и токов, частота);

3) встроенный анализатор гармоник, коэффициент искажения синусоидальности напряжения и тока, до 50-й гармоники;

4) измерение интегральных значений тока, напряжения, мощности.

5) счетчик электроэнергии в четырех квадрантах, класс точности 0.2S (IEC62053-22:2003);

6) Time-of-Use (TOU), 8 общих и тарифных регистров энергии/интегральной мощности на 8 тарифов, 4 сезона на 4 типа дней, 8 изменений тарифов в день, легко программируемая тарифная схема;

7) автоматический дневной профиль для энергии и максимальной интегральной мощности (общие и тарифные регистры);

8) встроенный программируемый контроллер, 16 управляющих триггеров; программируемые установки и задержки времени; управление выходными реле; время реакции 1/2 -периода;

9) регистратор событий для регистрации внутренней диагностики, событий триггеров и операций цифровых входов/релейных выходов;

10) 16 разделов регистрации данных; программирование записи в разделы данных на периодической основе или по какому-либо внутреннему или внешнему триггеру;

11) два раздела регистрации формы волны; одновременная запись 6 каналов переменного тока на одном графе; частота записи 32, 64 и 128 точек за период; до 20 периодов перед событием; до 30 секунд непрерывной записи на частоте 32 точки за период;

12) регистратор качества энергии EN50160 (статистика соответствия EN50160, статистика сопровождения по гармоникам EN50160, встроенный анализатор качества энергии; программируемые установки и гистерезис; готовые к использованию отчёты);

13) запись и мониторинг форм волны в реальном времени; одновременная запись по 6 каналам 4-х периодов на частоте записи 128 точек за период;

14) удобный для чтения 3-строчный (2x4 символа + 1x6 символа) яркий дисплей со светодиодными индикаторами, регулируемое время обновления, опция прокручивания страниц с регулируемым временем экспозиции, авто-возврат на страницу по умолчанию;

15) графический элемент на светодиодах, отображающий нагрузку в процентах относительно определённого пользователем тока нагрузки;

16) два цифровых входа для мониторинга внешних контактов и получения импульсов от счетчиков энергии, воды и газа;

17) 2 релейных выхода для аварийной сигнализации и управления, и для выходных импульсов энергии

18) 2 опциональных оптически изолированных аналоговых выхода с внутренним источником питания; опции выхода 0 20мА, 4-20 мА, 0-1 мА, и ± 1 мА (± 5 мА по заказу);

19) 2 опциональных оптически изолированных аналоговых входа с внутренним источником питания; опции входа 0-20мА, 4-20 мА, 0-1 мА, и ± 1 мА (± 5 мА по заказу);

20) частота 50/60 Гц;

21) опциональный аналоговый расширитель AX-8 (до двух расширителей на один РМ175), обеспечивает дополнительно 2 x 8 аналоговых выходов; опции работы 0 20мА, 4-20 мА, 0-1 мА, и ± 1 мА (источник питания 50/60 Гц);

22) точные внутренние часы с резервным питанием от батарейки;

23) 1 Мбайт RAM с резервным питанием от батарейки для записи долговременных данных и форм волны;

24) два порта связи, имеющиеся опции связи:

- COM1: RS-232/RS-422/RS-485;

- телефонный модем 56K;

- Ethernet 10/100BaseT;

- COM2: RS-422/RS-485.

25) защита паролем установки параметров и сброса с панели прибора и через канал связи. Запись в раздел регистрации событий (Event log) попыток несанкционированного доступа в прибор;

26) лёгкое обновление версии программы прибора через любой порт связи.

Для целей контроля ПКЭ в соответствии с ГОСТ 13109-97 был разработан прибор ИВК “ОМСК-М”.

ИВК “ОМСК-М” представляет собой переносное устройство, обеспечивающее регистрацию, оцифровывание, и запоминание мгновенных значений сигналов напряжения и тока электрической сети одновременно по всем каналам. Работает автономно, либо в локальной компьютерной сети под управлением внешнего компьютера. Накопленная информация обрабатывается программами, входящим в комплект ИВК “ОМСК-М”.

Первый канал предназначен только для подключения напряжения, а каналы со 2 по 9 являются универсальными (можно подавать или напряжение, или ток), каналы с 10 по 16 предназначены для подключения только тока.

ИВК "ОМСК - М" работает под управлением процессора в соответствии с заданной программой. Шестнадцать аналоговых сигналов напряжений и токов подаются на блок выбора пределов измерения. Возможна работа ИВК "ОМСК-М" при наличии сигнала напряжения только на первом канале и отсутствии сигналов на других каналах.

Метрологические характеристики ИВК "ОМСК - М"

1) Входное сопротивление по каждому измерительному каналу напряжения - не менее 1,0 МОм.

2) Электропитание ИВК "ОМСК - М" должно осуществляться переменным однофазным напряжением (220±44) В. Частота питающего напряжения (50 ±1,0) Гц.

3) Мощность потребления ИВК от сети питания -не более 180 ВЧА.

4) Время установления рабочего режима - не более 30 мин.

5) ИВК допускает непрерывную работу в рабочих условиях применения не менее 7 суток.

При использовании прибора следует учитывать, что начальная фаза первой гармоники первого канала принимается равной нулю, а все остальные начальные фазы токов и напряжений измеряются относительно начальной фазы.

Для электрических измерений на железнодорожном транспорте применяется многофункциональное диагностическое средство прибор МПИ-СЦБ. Данный прибор входит в список приборов, разрешенных для использования на железнодорожном транспорте.

Производители прибора постарались объединить в нем привычность обычных приборов с удобством пользования компьютером. Программное обеспечение постоянно совершенствуется, в нем появляются новые функции и возможности. Можно бесплатно получать более новые и совершенные версии программ.

МПИ-СЦБ обеспечивает измерение:

1) напряжения постоянного тока положительной и отрицательной полярности;

2) среднеквадратического и амплитудного значения напряжения переменного тока сложной формы в диапазоне частот от 8 Гц до 10 кГц;

3) напряжения импульсных сигналов положительной и отрицательной полярности;

4) среднеквадратического значения напряжения переменного тока сигналов кодовых рельсовых цепей с возможностью селекции по частоте;

5) постоянного тока;

6) среднеквадратического и амплитудного значения переменного тока в диапазоне частот от 8 до 100 Гц;

7) длительности импульсов и интервалов времени между импульсами постоянного и переменного тока в диапазоне от 10-3 до 10 с;

8) частоты переменного тока в диапазоне от 0,1 Гц до 10 кГц;

9) фазовых сдвигов между двумя гармоническими сигналами в диапазоне частот от 25 до 100 Гц с возможностью селекции по частоте, при условии, что измеряемые сигналы не имеют гальванической связи;

10) разность или сумму напряжений постоянного (переменного) тока двух источников (от -500 до +500В, амплитудное значение);

11) временную задержку между сигналами двух источников (в диапазоне от 10-3 до 10с).

При этом имеется возможность:

1) обработать сигналы (рисунки 2.10) при помощи множества разнообразных фильтров, встроенных в программное обеспечение;

2) записать информацию на жёсткий диск ПК (возможна автоматическая запись на диск);

3) распечатать информацию о сигнале на принтере (включая график сигнала).

Программа производит автоматическое определение:

- длительности кодовой последовательности;

- количества и длительности импульсов и пауз;

- несущей частоты импульсов (частоты заполнения).

Программа предназначена для проведения общих и селективных измерений электрических сигналов. Возможности программы позволяют рассматривать ее в комплекте с устройством как электронный осциллограф.

Анализатор параметров электрической сети ППКЭ-3-50 предназначен для осуществления технического, коммерческого контроля ПКЭ, проведения сертификации и обследования предприятий (энергоаудит как производителей, так и потребителей электроэнергии), а также для метрологических служб предприятий энергетики, приборостроения, измерительных и исследовательских лабораторий.

Возможно отслеживание характеристик напряжения и частоты, характеристик тока, мощности, энергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного или однофазного тока частотой 50/60 Гц и номинальным напряжением 220/380В, 57,7/110В.

Прибор контроля качества ППКЭ-3-50 можно использовать в качестве стационарного или переносного устройства мониторинга качества электроэнергии, а также в составе системы измерения качества, количества и потерь электроэнергии. Выполнен в 4-х модификациях, одна из которых предусматривает охват сразу двух трехфазных точек сети по напряжению и току одновременно.

В совокупности с нашим методическим обеспечением прибор может быть использован не только для непрерывного мониторинга сети, но и для определения причины ухудшения электроэнергии, расчета потерь с возможностью принятия в дальнейшем мер по их минимизации.

ППКЭ-3-50 - единственный в России прибор контроля качества электроэнергии, построенный на основе промышленного компьютера. Это позволяет организовать крупномасштабную систему мониторинга с единым диспетчерским пунктом, соединяя приборы между собой или с другим компьютером любым из доступных современных способов связи, в т.ч. беспроводная связь Wi-Fi (в пределах предприятия), 3G (в пределах города), интернет или спутниковая связь GPRS (в пределах страны). Или более распространенным способом - через оптоволокно, интерфейсы Ethernet, USB, RS-232/485.

Также приборы имеют практически неограниченную память - до 8 лет непрерывной работы и записи значений всех параметров тока и напряжения c 3-х секундным усреднением (всего более 300 параметров).

Контроль и регистрация измеряемых параметров осуществляется в соответствии с ГОСТ 13109-97 и другими международными стандартами, однако, состав измеряемых параметров, уровень автоматизации выдачи отчетов и их вид, интерфейс оболочки прибора и другие особенности программного обеспечения могут быть изменены или дополнены опционально по необходимости.

Для удобства приборы оснащены индикацией порядка чередования фаз на лицевой панели.

Помимо перечисленных приборов используются также различные анализаторы, электроанализаторы и тестеры (такие, как портативный анализатор качества и количества электроэнергии QNA-412; приборы серии CVM; тестер качества электроэнергии Metrel MI-2092; анализатор качества энергоснабжения Fluke).

Портативный анализатор качества и количества электроэнергии AR.5 -программируемый прибор, который измеряет, вычисляет и сохраняет в памяти основные параметры трехфазных электрических сетей. Прибор применяется при обследовании электросетей с целью определения показателей качества энергии, построения графиков потребления активной и реактивной мощности, проверки приборов и систем учета, подбора фильтрокомпенсирующего оборудования, обнаружения утечек электроэнергии и неисправностей электрооборудования.

Прибор обладет малыми габаритами и весом, способен измерять действующие, мгновенные максимальные и минимальные значения каждого отдельного электрического параметра, имеет в своем составе счетчик электроэнергии.

В таблице 2.1 представлена сравнительная характеристика средств измерений ПКЭ описанных выше наряду с другими средствами контроля.

Таблица 2.1 Сравнительные данные средств измерения ПКЭ

Тип измерит. аппаратуры

Возможности

Класс точности, %

Темп. диапазон, °С

Цена компл. тыс. руб.

ПКЭ по ГОСТ

Измер-е токов

Граф. дисплей

Алф.цифр. дисплей

Измер-е P и Q

Программа обработки

Автономн. питание

Подкл. к Ethernet

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

РМ175 SATEC

+

+

_

+

+

+

+

+

0,5

0+50

197

Fluke 434

+

+

+

_

+

+

+

_

0,1

0+50

180

QNA 412

+

+

_

+

+

_

+

+

0,1

-20+65

205

ZET017-04/8

+

+

_

_

+

+

+

+

0,5

0+50

126

ППКЭ-3-50

+

+

_

_

+

+

+

0,5

0+50

60

MI2092

+

+

_

+

+

+

_

_

0,5

0+50

105

NDL8003-VAC

+

_

_

_

_

+

+

_

0,5

-10+60

60

ЭРИС КЭ 0.2

+

+

+

+

0,5

-30+40

190

МПИ-СЦБ

+

+

+

+

+

+

0,5

-20+40

250

ИВК «Омск» М

+

+

+

+

0,5

-10+40

220

ЭНЕРГОМОНИТОР 3.3

+

+

+

+

+

+

0,5

-20+55

170

Парма РК 6.05

+

+

+

+

+

0,5

-30+50

60

Парма РК 3.01

+

+

+

0,5

-20+55

75

Парма РК 3.02

+

_

_

_

_

+

_

_

0,2

-40+55

50

ПРОРЫВ-КЭ

+

_

_

+

+

0,5

-40+50

65

Из проведенного анализа следует, что наиболее подходящим прибором для диагностических целей является прибор РМ175. Прибор РМ175 контролирует широкий спектр ПКЭ, имеет в своем составе несколько средств передачи информации, и помогает не только отслеживать качество электропитания, но и делать выводы, так как информативность и наглядность полученных данных дает возможность быстро и с высокой точностью оценить качество электропитания устройств, найти причину отказа устройства и сделать прогноз на техническое состояние устройств и работоспособность системы в целом.

3. Разработка схем подключения аппаратуры контроля питающих напряжений постов ЭЦ и перегонных устройств СЦБ

Рассмотренные средства контроля ПКЭ либо не предназначены для непрерывной работы, либо не контролируют в полной мере основные ПКЭ. Исключением является прибор РМ175. Но он довольно дорогостоящий.

Учитывая вышеизложенные недостатки существующих средств контроля ПКЭ, по заданию департамента «Автоматики и телемеханики» ОАО РЖД кафедрой «Автоматика и телемеханика» Омского университета путей сообщения был разработан блок контроля качества питающих напряжений (устройство контроля качества электрической энергии (УКН)) [15,16].

Внешний вид данного прибора представлен на рисунке 3.1. Конструктивно УКН выполнен в виде модулей в стандартных пластмассовых корпусах с элементами крепления, обеспечивающих монтаж на DIN-рейку или на стенку.

УКН состоит из одного модуля процессорного (МП) и от одного до шестнадцати модулей измерительных (МИ).

Устройство работает следующим образом. Каждый модуль измерительный (МИ) подключается к трехфазной электрической сети. В блоке масштабных преобразований (БМП) трехфазные напряжения и токи подвергаются масштабному преобразованию до уровня 1В, соответствующего значению диапазона измерения U и I. Мгновенные значения сигналов преобразуются в цифровые коды при помощи аналого-цифровых преобразователей и передаются в блок обработки информации (БОИ), где в модуле формирования мгновенных значений (МФМ) формируются массивы мгновенных значений сигналов напряжения и тока.

Далее модули вычисления действующих значений (MUд, МIд) определяют действующие значения напряжения и тока. Параллельно с вычислением действующих значений, происходит вычисление быстрого преобразования Фурье в модулях быстрого преобразования Фурье (МБПФ). Полученные массивы данных по интерфейсу RS-485 передаются в центральный процессор (ЦП). ЦП управляет системой, в которой имеется запоминающее устройство (ЗУ) и жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), а также взаимодействует с корпоративной сетью через интерфейс 10BaseT-Ethernet.

Устройство, подключенное к корпоративной сети, имеет свой сетевой IP-адрес. Компьютеры, включенные в сеть, могут обращаться к устройству с целью получения информации о ПКЭ.

Данное устройство доработано с целью расширения возможностей за счет измерения постоянного напряжения.

Использование предлагаемого устройства позволяет увеличить эффективность контроля ПКЭ за счет построения на его базе системы для контроля ПКЭ питающих напряжений устройств ЖАТ и возможности поиска участков электрической сети, ухудшающих параметры качества электрической энергии, посредством контроля ПКЭ в различных точках подключения на расстоянии до 1 км.

УКН выполняет следующие функции контроля ПКЭ по ГОСТ 13109-97:

- установившегося отклонения напряжения;

- размах изменения напряжения,

- коэффициент n-ой гармонической составляющей,

- коэффициент несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательности,

- отклонения частоты;

- глубину провала напряжения;

- длительность провала напряжения;

- длительность временного перенапряжения.

УКН, в зависимости от режима работы, рассчитан на работу без присутствия или с периодическим присутствием эксплуатационного персонала.

УКН обеспечивает работу в следующих режимах:

1) автономном, при этом считывание текущих показаний и аварийных сообщений производится непосредственно с ЖКИ изделий;

2) дистанционном, при этом считывание текущих показаний и аварийных сообщений производится дистанционно по одному из интерфейсов связи.

УКН определяет параметры временных перенапряжений:

время и дату начала, конца и максимального значения временного перенапряжения;

максимальное напряжение при временном перенапряжении;

длительность временного перенапряжения.

УКН определяет параметры провалов напряжения:

время и дату начала конца и минимального значения провала напряжения;

минимальное напряжение при провале напряжения;

длительность провала напряжения.

УКН обеспечивает измерение частоты переменного тока в диапазоне от 40 до 60 Гц по трем каналам переменного напряжения для одного МИ;

Пределы допускаемой абсолютной погрешности текущего системного времени (секунды, минуты, часы) УКН не превышают 5 с в сутки.

Программное обеспечение (ПО) для МИ уровня сбора информации написано с использованием языков Си, Ассемблера, PL_M. Структурная схема УКН представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 Структурная схема устройства контроля качества электрической энергии

Программное обеспечение МИ предназначено для выполнения следующих функций:

1) сбора данных в реальном масштабе времени с АЦП;

2) вычисления значений переменных напряжений по 3 каналам;

3) вычисления значений постоянного напряжения по 1 каналу;

4) протоколирование выходов значения напряжения по любому из каналов за пороговые значения с сохранением информации о событии с привязкой к реальному времени;

5) связь по интерфейсу RS-485 с использованием протокола ModBUS;

6) передачу информации в модуль процессорный;

7) в качестве базового ПО для МП использована операционная система реального времени LINUX.

3.1 Разработка схемы подключения аппаратуры контроля на посту ЭЦ

На основе вышеизложенного была разработана схема подключения устройства контроля напряжения на посту ЭЦ.

Местом подключения аппаратуры контроля был выбран ЩВП. Поскльку клеммы подключения питающего кабеля в ЩВП являются границей зон ответственности дистанции электроснабжения и дистанции СЦБ, это позволяет получать информацию об отклонениях ПКЭ вблизи зоны ответственности ЭСО.

Измерительные выходы модулей аналоговых МА1 и МА2, для контроля трехфазного переменного напряжения, подключаются к фазам первого и второго фидера соответственно. В качестве ТКЭ выбраны клеммы, расположенные за рубильниками 1В и 2В относительно стороны подключения питающего кабеля. Такое размещение точек контроля позволяет безопасно выполнить подключение аппаратуры, отключая фидеры поочередно, а так же дает дополнительную защиту от перенапряжений, с помощью разрядников РКН-0,5.

Измерительные выходы для измерения постоянного напряжения подключаются к батарее 24 В, это позволяет осуществлять контроль напряжения и уровень заряда батареи.

Питание осуществляется от этой же батареи 24 В.

Схема подключения устройства контроля напряжения на посту ЭЦ представлена в Приложении Г.

3.2 Разработка схемы подключения УКН на посту КТСМ

На сегодняшний день КТСМ является неотъемлемой частью систем обеспечивающих безопасность перевозочного процесса, так как на железнодорожном транспорте Российской Федерации на буксовый узел приходится до 61,2 % от общего количества браков по вагонному хозяйству и до 27 % отцепок вагонов в период гарантийного срока после деповского или капитального ремонта.

Большая часть аппаратуры постов КТСМ микропроцессорная, и от надежного и качественного электроснабжения этой аппаратуры зависит ее правильная и надежная работа.

Точки подключения были выбраны перед аварийным реле в схеме силового щита, что позволяет контролировать ПКЭ на обоих фидерах независимо от состояния этого реле, а так же обеспечить безопасность подключения путем поочередного отключения фидеров рубильниками вводного щита.

Электроснабжение КТСМ осуществляется однофазным переменным током, поэтому для контроля напряжения фазы и нуля основного и резервного фидеров используются измерительные входы фазы А и общие провода блоков МА1 и МА2.

Для обеспечения возможности регистрации случаев полного отключения электроэнергии, а так же для обеспечения стабильной работы БКН во время автоматического включения резерва его питание осуществляется через устройство бесперебойного питания (УБП). Так как питание БКН осуществляется постоянным током напряжением от 12 до 36 В, то для преобразования и понижения напряжения в УБП включается блок питания 12 В.

Мощность потребляемая БКН не превышает 50 В·А, для его питания подойдет стандартное устройство бесперебойного питания небольшой мощности. Таким источником является WOW 300, мощностью 300 В·А, производства фирмы Powercom.

Схема подключения УКН на посту КТСМ приведена в Приложении Д.

3.3 Разработка схемы подключения УКН на сигнальной установке

Так как для основного и резервного питания сигнальных установок используются две фазы ВЛ-СЦБ и ВЛ-ПЭ соответственно, то ПКЭ на нескольких сигнальных точках подключенных к одним и тем же фазам будут примерно одинаковыми. Поэтому мониторинг питающих напряжений целесообразно осуществлять на сигнальных точках наиболее удаленных от подстанции.

Единственным местом, где можно разместить УКН на сигнальной точке это релейный шкаф. В связи с этим измерительные входы модулей аналоговых подключаются к точкам схемы электропитания сигнальной установки.

Подключение измерительных входов фазы А и общих входов модулей МА1 и МА2 производится к точкам подключения дросселей к проводам ОПХ и ООХ, РПХ и РОХ. Это обеспечивает возможность контроля напряжения в проводах основного и резервного питания независимо от состояния аварийного реле.

В ходе проектирования возник вопрос организации бесперебойного питания БКН, в силу широкого температурного диапазона условий работы аппаратуры сигнальной установки, что приводит к быстрому выходу из строя аккумуляторных источников питания. Поэтому, для обеспечения стабильной работы БКН в условиях переключения питающих линии аварийным реле, а так же при кратковременных провалах напряжения, решено использовать конденсаторный буфер типа QUINT-BUFFER/24DC/20 производства “Phoenix Contact”, аналогичный применяемому в системе АДК-СЦБ, со следующими основными техническими характеристиками:

- Входное напряжение постоянного тока, В: 24;

- Диапазон входного напряжения постоянного тока, В: 22,5 - 30;

- Внутренняя защита по входу, В: 35;

- Потребляемый ток (ХХ/заряд/максимум), А: 0,1/0,6/20,6;

- Время заряда, С, не более: 27;

- Время буферирования при токе нагрузки 1А - не более 4 с;

- Выходное напряжение постоянного тока - 24 В;

- Ток нагрузки номинальный/максимальный при t=40°С IN, А: 20/27;

- КПД типично, %: 95;

- Температурный диапазон, °С: от -25 до +70;

- Относительная влажность, %, не более: 88 (89);

- Габаритные размеры мм: 55 х 130 х 125;

- Масса, кг: 0,73 (0,83);

- Напряжение изоляции вход/выход, кВ: 2;

- Электромагнитная совместимость: соответствует норме CE 89/336/EWG.

Конструктивно УБП размещен в закрытом корпусе (шкафчик для настенного монтажа). Подвод проводов осуществляется через кабельные вводы, фиксирующие провод. Для размещения оборудования УБП предусмотрены несколько вариантов корпуса, позволяющим разместить УБП на месте установки связевого кросса, с монтажной стороны рамы РШ за полкой с трансформаторами, на полке с трансформаторами.

Так как, напряжение питания УБП составляет 24 В, то необходимо использовать блок питания для преобразования питающего напряжения по форме и амплитуде.

Защита УБП от перенапряжений осуществляется подключением предохранителей с плавкой вставкой на ток 20 А, и ограничителями перенапряжений.

Схема подключения БКН к устройству электроснабжения сигнальной точки приведена в Приложении Е.

3.4 Организация передачи информации о качестве электроснабжения перегонных устройств

УКН предназначен для создания автоматизированных систем контроля параметров качества электрической энергии на объектах промышленности и железнодорожного транспорта.

Использование БКН позволяет увеличить эффективность контроля ПКЭ за счет построения на его базе системы для контроля ПКЭ питающих напряжений устройств ЖАТ и возможности поиска участков электрической сети, ухудшающих параметры качества электрической энергии, посредством контроля ПКЭ в различных точках подключения на расстоянии до 1 км.

Но для организации передачи информации о качестве электроснабжения перегонных устройств СЦБ необходимо прибегнуть к применению специальных устройств связи.

Одним из таких устройств является модуль связи (МС), основанный на применении DSL-модемов, использующих SHDSL технологию.

SHDSL - симметричная высокоскоростная цифровая абонентская линия, наиболее современный тип технологии DSL, нацелен прежде всего на обеспечение гарантированного качества обслуживания, то есть при заданной скорости и дальности передачи данных обеспечить уровень ошибок не хуже даже в самых неблагоприятных шумовых условиях.

Технология SHDSL имеет несколько важных преимуществ. Прежде всего, это лучшие характеристики (в отношении предельной длины линии и запаса по шумам) за счет применения более эффективного кода, механизма предварительного кодирования, более совершенных методов коррекции и улучшенных параметров интерфейса.

В технологии SHDSL применяется TC-PAM модуляция. Технология TC-PAM лежит в основе первого всемирного стандарта ITU на высокоскоростную симметричную передачу по одной паре - G.shdsl. Она позволяет выбирать линейную скорость в диапазоне от 144 Кбит/с до 2,3 Мбит/с (шаг 8 Кбит/с). Таким образом, обеспечивается большая дальность работы и электромагнитная совместимость с другими DSL-технологиями.

ПО модуля связи и использование устройств сопряжения DSL-модема и передающих устройств БКН позволит, передавать информацию от БКН, расположенных на перегоне, на станцию без внесения изменений в кабельную сеть.

Принципиальная схема организации связи с перегонными устройствами приведена Приложении Ж.

В ходе проектирования вопрос организации передачи данных о качестве электроснабжения перегонных устройств, специальной разработке не подвергался, а был рассмотрен, как вариант организации единой системы мониторинга КЭ на основе БКН с применением современных средств связи.

4. Обработка результатов мониторинга питающих напряжений

За период преддипломной практики были получены данные от устройств контроля напряжения постов ЭЦ Осмк-Пассажирская, Московка, Любинская, Кормиловка. В силу того, что БКН еще не используется для круглогодичного мониторинга питающих напряжений, данные полученные с разных станций относятся к разным периодам 2009-2010 годов.

В ходе выполнения дипломного проекта была проведена обработка данных для каждой станции. Диапазон значений от 198 до 0 В был разбит на интервалы по 10 В, для этих интервалов была проведена выборка провалов по длительности. Для каждого интервала была посчитана вероятность попадания значения напряжения в этот интервал.

Наибольшее число «аварий», зафиксированных за данный период, это превышение допустимого нормами ГОСТ 13109-97 значения напряжения 242 В, в ночное время. Это обусловлено снижением нагрузки из-за отключения потребителей.

В качестве примера производилась выборка провалов напряжений для фазы А первого фидера.

Ниже приведены данные выборки для каждого из перечисленных постов ЭЦ.

4.1 Обработка информации полученной на посту ЭЦ Омск-Пассажирская

Данные о выходах напряжений за рамки допустимых значений, полученные на посту ЭЦ Омск-Пассажирская относятся к лету (июнь-август) 2009 г.

В таблице 4.1 приведена выборка провалов напряжений по длительности для первого фидера, фазы А поста ЭЦ Омск-Пассажирская.

Таблица 4.1 - Выборка провалов напряжений

Интервалы напряжения, В

Временные интервалы, с

?

P(U), %

0-1

1-3

3-30

30-60

60-1800

>1800

1

2

3

4

5

6

7

8

9

198-189

21

0

0

0

0

0

21

10

188-179

10

0

0

0

0

0

10

5

178-169

8

0

0

0

0

0

8

4

168-159

4

0

0

0

0

0

4

2

158-149

5

0

1

0

0

0

6

3

148-139

10

0

0

0

0

0

10

5

138-129

4

0

0

0

0

0

4

2

128-119

4

0

0

0

0

0

4

2

118-109

0

0

0

0

0

0

0

0

108-99

0

0

0

0

0

0

0

0

98-89

3

0

0

0

0

0

3

1

88-79

1

0

0

0

0

0

1

0

78-69

0

0

0

0

0

0

0

0

68-59

0

0

0

0

0

0

0

0

58-49

0

0

0

0

0

0

0

0

48-39

0

0

0

0

0

0

0

0

38-29

0

0

0

0

0

0

0

0

28-19

0

0

0

0

0

0

0

0

18-9

3

0

0

0

0

0

3

1

8-0

15

12

6

18

63

24

138

65

По данным таблицы 4.1 построена гистограмма распределения вероятностей провалов в зависимости от величины напряжения (рисунок 4.1).

Из приведенной выше гистограммы можно сделать вывод о том, что большая часть провалов напряжения относится к полному отключению энергии, это может быть вызвано автоматическим переключением с основной линии на резервную, так и плановыми переключениями питающих фидеров. Остальную часть полученных данных можно отнести к колебаниям напряжений, так как они длятся не более 1 секунды. За это время не успевает произойти автоматическое переключение.

Рисунок 4.1 - Гистограмма распределения провалов по величине напряжения на посту ЭЦ Омск-Пассажирская

4.2 Обработка информации полученой на посту ЭЦ Московка

Информация, полученная на посту ЭЦ Московка, относится, главным образом, к осеннему периоду (октябрь - ноябрь) 2009 г. Поэтому, из полученных данных, при выборке были выделены те, которые относятся к периоду с октября по ноябрь.

Выборка провалов напряжений по длительности для фазы А первого фидера поста ЭЦ Московка приведена в таблице 4.2.

По данным приведенным в таблице 4.2 построена гистограмма распределения провалов по величине напряжения.

Из приведенной гистограммы нельзя выявить качественных отличий от ситуации на посту ЭЦ Омск-Пассажирская. Однако можно выявить общую тенденцию. Как и на посту ЭЦ Омск-Пассажирская, так и на посту ЭЦ Московка наиболее вероятная «авария» _ полное отключение напряжения. Это может быть обусловлено срабатыванием АВР при понижении напряжения ниже установленного уровня. Колебания напряжения довольно редки, большая их часть приходится на допустимый уровень - около 10 % от номинального значения напряжения. Провалы напряжения длительностью меньше 1 с, как правило, не фиксируются автоматикой, и не приводят к срабатыванию АВР.

Таблица 4.2 - Выборка провалов напряжений

Интервалы напряжения, В

Временные интервалы, с

?

P(U), %

0-1

1-3

3-30

30-60

60-1800

>1800

198-189

7

2

1

0

0

0

10

13

188-179

1

0

0

0

0

0

1

1

178-169

1

0

0

0

0

0

1

1

168-159

1

0

0

0

0

0

1

1

158-149

1

0

0

0

0

0

1

1

148-139

3

0

0

0

0

0

3

4

138-129

0

0

0

0

0

0

0

0

128-119

1

0

0

0

0

0

1

1

118-109

2

0

0

0

0

0

2

3

108-99

1

0

0

0

0

0

1

1

98-89

0

0

0

0

0

0

0

0

88-79

0

0

0

0

0

0

0

0

78-69

0

0

0

0

0

0

0

0

68-59

0

0

0

0

0

0

0

0

58-49

0

0

0

0

0

0

0

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены