Mikon Systems Companie Publicatii Modalitati de tratare a situatiilor reale de lucru din statiile electrice
Modalitati de tratare a situatiilor reale de lucru din statiile electrice
Luni, 03 Octombrie 2005 12:03

 

Constantin ALEXANDRU - Mikon Systems, general manager - email: Această adresă de e-mail este protejată de spamboţi; aveţi nevoie de activarea JavaScript-ului pentru a o vizualiza

Cristian PATRULEA - Mikon Systems, technical manager - email: Această adresă de e-mail este protejată de spamboţi; aveţi nevoie de activarea JavaScript-ului pentru a o vizualiza

Marioara ITOAFA - ISPE S.A., project manager - email: Această adresă de e-mail este protejată de spamboţi; aveţi nevoie de activarea JavaScript-ului pentru a o vizualiza

Dragos BREZOI - Mikon Systems, analist-programmer - email: Această adresă de e-mail este protejată de spamboţi; aveţi nevoie de activarea JavaScript-ului pentru a o vizualiza

Laurentiu NEDELCU - Mikon Systems, analist-programmer - email: Această adresă de e-mail este protejată de spamboţi; aveţi nevoie de activarea JavaScript-ului pentru a o vizualiza

 

For development of a manoeuvers simulator for electrical substations able to realistically reproduce the behavior of a real system in terms of the electrical phenomena and the interaction between the operating personal and the electrical equipment, the following issues should be to be consider:

•  A mathematical model that generates the characteristic values for an electrical circuit (current, voltage, impedance) under normal and fault operating conditions;

•  An objects library able to emulate the functionality of the commutation equipment, relays, protections and other devices usually met in the electrical power substations.

The start-off values for protection relays are determined by the mathematical model, based on the operational status of the substation and interpreted by an assembly of software objects interconnected through the mean of a virtual connector chain represented by the computer's memory . The result of this process is the software simulation of the command, automation and signaling systems of a real electrical substation.

 

Aplicatia de simulare a manevrelor in statiile electrice prezentata in cadrul lucrarii are la baza un model matematic de calcul a curentilor si tensiunilor in regimuri normale de functionare si in regimuri de functionare cu defecte multiple si combinate (scurtcircuite de diverse tipuri si intreruperi de faze). Modelul matematic implementat are caracter general, arhitectura (schema monofilara) statiei electrice modelate (elemente de executie, transformatoare si autotransformatoare, linii, bare consumatori, etc.), precum si parametrii electrici necesari calculului (impedante, factori de transformate, tensiuni de alimentare etc.), fiind incarcate pe baza unui pachet de fisiere de configurare in momentul lansarii in executie a aplicatiei.

Valorile curentilor si tensiunilor determinate de modelul matematic intr-o anumita configuratie (schema operativa) a statiei electrice sunt interpretate de un ansamblu de module de program care implementeaza functionalitatea echipamentelor, aparatelor de masura, releelor de protectie, indicatoarelor etc. intalnite intr-o statie electrica reala. Aceste module de program, realizate in tehnologia ActiveX, sunt incarcate deasemenea in mod dinamic in timpul executiei aplicatiei din fisierele de configurare ale acesteia, inclusiv impreuna cu o descriere a modului de interactiune dintre acestea care practic reproduce schemele de circuite secundare ale statiei electrice modelate, utilizand memoria calculatorului ca un sir de cleme virtual.

In esenta, aplicatia de simulare a manevrelor intr-o statie electrica este o infrastructura (mainframe) care pe baza unui sistem de fisiere de configurare, a unei biblioteci de module ActiveX si a modelului matematic de calcul, reproduce funtionalitatea statiei electrice modelate si asigura interfata de interactiune a operatorului cu echipamentele, atat la nivelele de inalta si medie tensiune, cat si la nivelul circuitelor secundare de masura, comanda si semnalizare.

In figura 1 este prezentata diagrama functionala a aplicatiei.

 

Figura 1. Diagrama functionala a aplicatiei

 

Odata incarcata informatia referitoare la arhitectura statiei electrice simulate si instantierea tuturor componentelor ActiveX necesare modelarii functionalitatii acesteia, mainframe-ul aplicatiei apeleaza succesiv modelul matematic, ori de cite ori apare o modificare a schemei primare sau apar defecte (scurtcircuite si/sau intreruperi de faze) introduse de la postul instructor.

Modelul matematic aplicat este prezentat in figura 2. Pe baza schemei primare se stabileste o topologie a retelei reprezentata de un graf in care laturile sunt sursele, liniile, aparatele de comutatie, transformatoarele si consumatorii. Pe baza acestui graf se determina circuitele maximale care contin cel putin o sursa de tensiune. Pentru fiecare dintre aceste circuite se iau in considerare defectele introduse in sistem si se calculeaza valorile de curenti si tensiuni directe, inverse si homopolare pentru fiecare latura, respectiv nod al circuitului. Prin aplicarea unor matrice de rotatie se determina in final valorile de curenti si tensiuni pe fazele R, S si T.

Metoda de calcul folosita se bazeaza pe rezolvarea unor sisteme de ecuatii matriceale VASY - VAMY conform ref. [1] .

 

Figura 2. Diagrama modelului matematic

 

Intregul mecanism de simulare al aplicatiei este realizat prin intermediul componentelor bibliotecii de obiecte ActiveX. Aceste obiecte software reproduc comportamentul tuturor echipamentelor si aparatelor intalnite intr-o statie electrica reala, incluzand echipamentele de comutatie, releele de protectie, diverse tipuri de relee intermediare, chei, lampi de semnalizare etc.. Pentru a realiza aceasta corespondenta intre realitate si simulare, fiecare ActiveX este prevazut cu intrari si iesiri de semnale analogice si binare corespunzatoare obiectului real simulat, are un comportament deteminat de un set de parametrii si se afla in timpul executiei intr-o anumita stare interna.

O reprezentare generica a unui ActiveX se poate vedea in urmatoarea figura:3.

 

Figura 3. Arhitectura generica a unui ActiveX

 

Un exemplu concret de implementare a unei componente reale prin intermediul unui ActiveX este releul de timp. Aceasta este prevazut cu doua intrari de alimentare de la sigurantele +BC si -BC, o intrare de semnal, de exemplu de la un releu de curent si o iesire care indica faptul ca semnalul de intrare a avut persistenta stabilita prin parametrul de timp corespunzator. Releul de timp este caracterizat la un moment dat al executiei aplicatiei printr-o stare interna care reprezinta pozitia cursorului de lucru.

Un alt aspect al modelarii unei statii electrice reale il reprezinta interconectarea componentelor simulate. Pentru a schimba informatii si date, releele sunt legate la un sir de cleme virtual. Acesta il modeleaza pe cel real, permitand diverselor componente sa se lege la anumite pozitii, fie ca sunt semnale de iesire fie ca sunt semnale de intrare pentru acestea.

In figura 4 este reprezentat modul in care componentele sunt conectate la sirul de cleme si modul in care este manipulata informatia.

 

Figura 4. Sirul de cleme virtual. Interconectarea ActiveX-urilor

 

Pentru a intelege mai bine comportamentul componentelor la nivelul aplicatiei sa luam spre exemplu, in (fig.5), o protectie maximala de curent, folosita uzual in statiile de lucru de medie tensiune.

 

Figura 5. Schema electrica a unei protectii maximale de current temporizata


Aceasta protectie este constituita din doua relee maximale de curent ce functioneaza in paralel, un releu de timp setat in general la 1 secunda, un releu si o bareta de semnalizare ce trimit informatii despre o eventuala functionare la panoul de semnalizari centrale. Releele de curent si releul de timp sunt alimentate cu tensiunea de comanda BC, in timp ce clapeta de semnalizare (releul de semnalizare) va indica functionarea protectiei doar in prezenta tensiunii de semnalizare BS.

Aceasta schema s-ar transpune in simulator intr-un modul asemanator cu cel prezentat in fig.6.

 

Figura 6. Schema simulata a protectiei maximale de curent

 

Se observa, de la prima privire, existenta analogiilor intre cele doua scheme. In primul rand toate releele din schema reala se regasesc in shema simulata, adica vom avea tot doua relee de curent, un releu de timp si un releu de semnalizare, sigurantele +-BC si +-BS si bareta de semnalizare BSC. In al doilea rand se observa ca interconectarea releelor este asemanatoare. Astfel fiind indeplinite doua conditii esentiale pentru functionarea protectiei, schema simulata se bucura de calitatile schemei reale putandu-se compara cu aceasta din punctul de vedere al insusirii actionarii.

In cazul aparitiei unui defect in retea pe linia ce este protejata de maximala de curent temporizata, se va genera un curent de scurtcircuit la nivelul Modelului Matematic. Reductoarele de curent pentru linia respectiva vor prelua valorile de curent si le vor modifica aplicandu-le un factor de transformare, rezultatele fiind puse in sirul de cleme. De aici sunt preluate de releele de curent montate pe fazele R si T. In cazul in care unul dintre curentii cu care sunt alimentate aceste ultime doua relee depaseste pragul de reglaj, la iesirea releului de curent se va genera un 1 logic. Iesirile celor doua relee constituie intrare pentru SAU care va pune valoarea de 1 logic in sirul de cleme. Daca valoarea de aici persista mai mult decat timpul reglat al releului de timp, valoarea de 1 logic se va propaga mai departe. Pe de o parte aceasta locatie din sirul de cleme este punctul de plecare al comenzii de declansare, pe de o alta parte aici se genereaza prin intermediul releului de semnalizare un semnal ce va ajunge in panoul de semnalizari centrale. Daca defectul dureaza mai putin decat timpul necesar releului de timp sa incrementeze martorul pana la valoarea reglata, nu se va genera comanda de deconectare a intreruptorului de pe linia protejata.


BIBLIOGRAFIE

[1] prof. dr. ing. Eugeniu POTOLEA - "Calculul regimurilor de functionare ale sistemelor electroenergetice", Editura Tehnica, 1978.