VaskovIVx - Сибирский федеральный университет

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ФИДЕРНОЙ ЯЧЕЙКИ ТЯГОВОЙ
ПОДСТАНЦИИ
Васьков И.В.
научный руководитель канд. техн.наук, доцент Измайлов Е.Б.
Сибирский федеральный университет
Политехнический институт, кафедра «Электротехнические комплексы и
системы»
Основным компонентом системы электроснабжения (СЭС) подвижного состава
городского электрического транспорта (ГЭТ) являются тяговые подстанции (ТП).
Значительную долю затрат на эксплуатацию ГЭТ составляют затраты на их
содержание. Основная статья затрат - это оплата труда дежурного персонала ТП.
Дистанционное управление ТП позволяет работать без персонала, но с непрерывным
контролем над работой из диспетчерского пункта. На такой подстанции
автоматизированы лишь процессы защиты оборудования и управления нормальными
режимами.
Перечислим основные технико-экономические показатели автотелеуправляемых
подстанций:
1) удельный объем здания автотелеуправляемых тяговых подстанций может
быть уменьшен до 0,5-0,2 м3 /кВт вместо 1 м3 /кВт;
2) территория на современных тяговых подстанциях может отсутствовать, т.е.
такие подстанции могут быть построены в виде отдельно стоящих зданий
без ограждения их забором. При этом удельная площадь территории может
быть снижена с 0,5 до 0,1 м2 /кВт;
3) стоимость проекта и сроки его выпуска для одно-двух-агрегатных
автотелеуправляемых тяговых подстанций могут быть значительно
снижены;
4) удельная стоимость монтажа и строительства, а также сроки ввода в
эксплуатацию автотелеуправляемых подстанций сокращаются. Это
происходит за счет большой простоты здания и возможности применения
агрегатного монтажа и блочного стоительства;
5) протяженность трасс кабелей постоянного тока резко снижается, но зато
протяженность кабелей переменного тока возрастает.[4]
Целью данного проекта является создание микропроцессорного контроллера
релейной защиты фидера тяговой подстанции микроконтроллеров (CIP-51)
телеуправления ТП. Структура системы телеуправления ТП (ТУТП) представлена
ниже.
1
Диспетчерский пункт
Тяговая
подстанция 2
УКВ
трансивер
АРМ диспетчера
Коммуникационный
контроллер
Тяговая
подстанция N
Тяговая подстанция 1
УКВ
трансивер
Локальная сеть подстанции (CAN)
Терминальный
контроллер
Периферийный
контроллер
Агрегат 1
Периферийный
контроллер
3
Агрегат 1
1
Агрегат 2
контроллер
фидерной
ячейки
Периферийный
контроллер
Агрегат n
Рисунок 1 – Структурная схема системы ТУТП.
Электрифицированная железная дорога является потребителем 1-й категории,
нарушение электроснабжения которого может принести значительный ущерб. Поэтому
схемы питания тяговых подстанций от энергосистем должны обеспечивать высокую
надежность и бесперебойность электроснабжения.
Контактная сеть не имеет резерва, поэтому должна иметь высокую степень
защиты от токов короткого замыкания и грозовых перенапряжений.
Защита фидеров контактной сети от грозовых перенапряжений осуществляется,
как правило, разрядными устройствами.
Защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью селективных
защит. Особенностью режима работы фидеров контактной сети переменного тока
является, как правило, соизмеримость максимальных токов нагрузки с минимальными
токами короткого замыкания. Так как в этих случаях максимальные токовые защиты не
могут обеспечить селективной работы, то для защиты фидеров контактной сети
применяют дистанционные защиты, срабатывание которых зависит как от отношения
напряжения в месте установки защиты к величине протекающего тока, так и угла
сдвига между напряжением и током.
Для повышения автоматизации и надежности электроснабжения на фидерах
контактной сети тяговых подстанций необходимо установка микропроцессоров.
Микропроцессор — это центральный узел МУРЗ, предназначенный для
управления работой всех остальных узлов и выполнения арифметических и логических
операций над информацией.[3]
2
В МУРЗ внутренняя логика работы, выполняемые функции и настройки могут
быть легко изменены с помощью внешнего компьютера и даже с помощью удаленного
доступа local area networks (Ethernet). Последствия такого вмешательства
непредсказуемы и опасны, поэтому некоторые производители МУРЗ предпринимают
меры для предотвращения возможности такого вмешательства. Одной из таких мер
является использование так называемой «жесткой логики» — алгоритма работы МУРЗ
заранее полностью согласованного с заказчиком и не подлежащем изменению
в процессе эксплуатации защиты. Такой принцип положен в основу МУРЗ типов
SPAC-800, SPAC-810, производимых в России по лицензии компании АВВ.[3]
Исходя из этого, было принято решение для передачи данных использовать
собственную низкоскоростную радиосеть в УКВ диапазоне 174 Мгц. Предприятия
городского электрического транспорта имеют выделенные частоты в этом диапазоне.
Трафик в системе ТУТП невелик, пакеты содержат не более 8 -10 байт данных,
поэтому для нормального функционирования системы достаточна скорость передачи
данных 9600 – 19200 бит/сек.
Важнейшими характеристиками микропроцессора являются:
1. тактовая частота, характеризующая быстродействие процессора;
2. разрядность процессора;
3. Порт — специальное устройство, через которое обеспечивается
микропроцессора с внешними и периферийными устройствами.
связь
Применение микропроцессорной защиты и микро-ЭВМ для выполнения
функций релейной защиты обусловлено их широкими функциональными
возможностями, обеспечивающими создание защит нового поколения практически
любой сложности и высокой надежности.
Список используемых источников
1) Дьяков А.Ф., Овчаренко Н.И. Микропроцессорная релейная защита и
автоматика электротехнических систем, 2010г.
2) Марикин А.Н., Мизинцев А.В. - Новые технологии в сооружении и реконструкции
тяговых подстанций, 2008 г.
3) Журнал «Электротехнический рынок», 2005-2015 гг. Элек.ру.
4) Загайнов Н.А. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. Автоматика и
телеуправление, 1961г. – С. 259-260.
3