Какой микропроцессорный блок установлен в шкафу ввода основного питания

Обновлено: 07.07.2024

В прошлом посте про PDU мы говорили, что в некоторых стойках установлен АВР — автоматический ввод резерва. Но на самом деле в ЦОДе АВР ставят не только в стойке, но и на всем пути электричества. В разных местах они решают разные задачи:

в главных распределительных щитах (ГРЩ) АВР переключает нагрузку между вводом от города и резервным питанием от дизель-генераторных установок (ДГУ);
в источниках бесперебойного питания (ИБП) АВР переключает нагрузку с основного ввода на байпас (об этом чуть ниже);
в стойках АВР переключает нагрузку с одного ввода на другой в случае возникновения проблем с одним из вводов.

О том, какие АВР и где используются, и поговорим сегодня.

Основных типа АВР два: ATS (automatic transfer switch) и STS (static transfer switch). Они отличаются принципами работы и элементной базой и используются для разных задач. Если вкратце, то STS — это более «умный» ATS. Он быстрее переключает нагрузку и чаще используется для больших нагрузок/токов. Он более гибок в настройке, зато «с капризами» к сети: может отказаться работать, если 2 ввода питаются от разных источников, например: от трансформатора и ДГУ.

АВР в ГРЩ

Главный АВР дата-центра двадцать лет назад выглядел как сложная система контакторов и реле.

АВР образца начала 2000-х.

Сейчас АВР — это компактное многофункциональное устройство.

Система АВР в ГРЩ управляет вводными автоматами и дает команды на запуск и остановку ДГУ. При нагрузке более 2 МВт на уровне ГРЩ нецелесообразно гнаться за скоростью. Даже если переключится быстро, то пройдет время, пока запустится ДГУ. В этой системе используются более «медленные» ATS и выставляются задержки (уставки). Работает это так: когда питание дата-центра от трансформаторов пропадает, АВР командует устройствам: «Трансформатор, выключись. Теперь ждем 10 секунд (уставка), ДГУ, включись, ждем еще 10 секунд».

АВР в ИБП

На примере ИБП посмотрим, как работает второй тип АВР — STS или static transfer switch.

В ИБП переменный ток преобразуется в постоянный на выпрямителе. Затем на инверторе он превращается обратно в переменный ток, но уже со стабильными параметрами. Это устраняет помехи и повышает качество энергии. При отключении основного источника питания ИБП переключается на аккумуляторные батареи и питает дата-центр, пока в работу включаются ДГУ.

Но что, если из строя выйдет какой-то из элементов: выпрямитель, инвертор или аккумуляторные батареи? На этот случай в каждом ИБП есть механизм обходного пути, или байпас. С ним устройство продолжает работу в обход основных элементов, сразу от входного напряжения. Также байпасом пользуются, когда нужно выключить ИБП и вывести его в ремонт.

STS в ИБП нужен, чтобы безопасно перейти на байпасный ввод. Если коротко, то STS контролирует параметры сети на входе и на выходе, дожидается, когда они совпадут, и переключается в безопасных условиях.

АВР в стойке

Итак, к стойке подведены два ввода электропитания. Если у вашего оборудования два блока питания, вы спокойно подключаете его к разным PDU, и пропадание одного ввода вам не страшно. А если у вашего сервера один блок питания?
В стойке АВР используют, чтобы профит от двух вводов не пропал даром. При проблемах с одним из вводов АВР переключает нагрузку на другой ввод.

Дисклеймер: Если можете, избегайте оборудования с одним блоком питания, чтобы не создавать точку отказа в системе. Дальше мы покажем, в чем недостатки такой схемы подключения.

Задача АВР в стойке — переключить оборудование на рабочий ввод так быстро, чтобы в его работе не было перерыва. Нужную для этого скорость нашли опытным путем: не больше 20 мс. Посмотрим, как это обнаружили.

Сбои в работе серверного оборудования происходят из-за провалов напряжения (из-за работ на подстанциях, подключения мощных нагрузок или аварий). Чтобы проиллюстрировать, как оборудование выдерживает разную амплитуду и длительность перепадов напряжения, разработали кривые безопасной работы электрооборудования CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Сейчас они известны как кривые ITIC (Information Technology Industry Council), их варианты включены в стандарты IEEE 446 ANSI (это аналог наших ГОСТов).

Сверимся с графиком. Наша задача, чтобы устройства работали в «зеленой зоне». На кривой ITIC мы видим, что оборудование готово «терпеть» провал максимум 20 мс. Поэтому мы ориентируемся, чтобы АВР в стойке отрабатывал за 20 мс, а лучше — еще быстрее.

Устройство АВР. Типовой АВР (ATS) в стойке нашего ЦОДа занимает 1 юнит и выдерживает нагрузку 16 А.

На дисплее видим, от какого ввода питается АВР, сколько подключенные устройства потребляют в амперах. Отдельной кнопкой выбираем, отдать приоритет первому или второму вводу. Справа — порты для подключения к АВР:

Ethernet port — подключить мониторинг;
Serial port — зайти через ноутбук и посмотреть в логах, что происходит;
USB — вставить флешку и обновить прошивку.

На тыльной стороне — вилки для подключения основного и резервного вводов и розеточная группа для подключения ИТ-оборудования.

Подробные характеристики АВР мы смотрим через веб-интерфейс. Там настраивается чувствительность переключения и видны логи.

Веб-интерфейс АВР.

Установка и подключение АВР. Устанавливать АВР по высоте лучше в середину стойки. Если мы заранее не знаем комплектацию стойки, то так оборудование с одним блоком питания сможет дотянуться проводами и с нижней, и с верхней части.

А вот дальше есть нюансы: глубина стандартной стойки гораздо больше, чем глубина АВР. Мы рекомендуем установить его как можно ближе к холодному коридору по двум причинам:

потоками воздуха, которые дуют на него извне;
крепежами, которые уводят лишнее тепло.

АВР парится лицом к горячему коридору.

Был случай. Инженер на обходе услышал нехарактерные щелчки.
В недрах горячего коридора под грудой серверов обнаружился АВР, который постоянно переключался с основного ввода на резервный.

АВР заменили. Логи показали, что целую неделю он переключался каждую секунду — итого более полумиллиона коммутаций. Вот как это было

Какие еще АВР бывают в стойке

Вводный ATS для стойки. В нашем ЦОДе такой АВР выступает единственным источником распределения питания в стойке: работает как АВР+PDU. Занимает несколько юнитов, выдерживает нагрузку 32 А, подключается промышленными разъемами и может питать до 6 КВт оборудования. Использовать его можно, когда нет возможности смонтировать стандартные PDU, а одноблочное оборудование в стойке не обслуживает критичные нагрузки.

Cтоечный STS. STS в стойке используется для оборудования, чувствительного к перепадам напряжения. Этот АВР переключается быстрее, чем ATS.

Этот конкретный STS занимает 6 юнитов и у него немного «винтажный» интерфейс.

Мини-АВР. Бывают и такие малышки, но у нас в ЦОДе такого не водится. Это мини-АВР для одного сервера.

Этот АВР подключается прямо в блок питания сервера.

Как мы ищем идеальный АВР

Мы тестируем много разных АВР и проверяем, как они ведут себя в условиях высоких температур.

Вот как издеваемся над АВР, чтобы это проверить:

подключаем к нему регистратор качества сети, сервер и еще несколько устройств для нагрузки;
изолируем стойку заглушками или пленкой, чтобы достичь высокой температуры;
нагреваем до 50°С;
поочередно отключаем вводы по 20 раз;
смотрим, не было ли провалов питания, как себя чувствует сервер;
если АВР проходит тест — нагреваем до 70°С.

Анализатор сети фиксирует напряжение с течением времени. На записи видим, сколько длилось переключение: на этот момент синусоида прервалась

Кстати, берем АВР на тест: проверим ваше устройство на прочность и расскажем, что получилось ;)

АВР в стойке: скрытая угроза

Главная проблема с АВР в стойке в том, что он умеет только переключать нагрузку с основного на резервный ввод, но не защищает от короткого замыкания или перегрузки. Если на блоке питания происходит короткое замыкание, то по защите сработает автоматический выключатель уровнем выше: на PDU или в распределительном щите. В результате один ввод отключается, АВР это понимает и переключается на второй ввод. Если короткое замыкание еще остается, сработает автоматический выключатель второго ввода. В итоге из-за проблемы на одном оборудовании может обесточиться вся стойка.

Так что еще раз повторю: тысячу раз подумайте, прежде чем устанавливать АВР в стойку и использовать оборудование с одним блоком питания.

Шкаф автоматического ввода резерва (АВР) предназначен для восстановления питания потребителей путем автоматического присоединения резервного источника питания при отключении рабочего источника питания, и автоматического восстановления основного питания при восстановлении рабочего источника питания.

АВР широко используются в системах электроснабжения на промышленных предприятиях, объектах связи и транспорта для обеспечения надежности электроснабжения потребителей 1-й и 2-й категории.

Подробная информация

Базовый комплект шкафа АВР

шкаф;
приборы контроля параметров электрической энергии основного и резервного вводов;
многофункциональный контроллер сбора и обработки информации с модулями ввода аналоговых и дискретных сигналов;
вводные автоматические выключатели;
индикаторы включения контакторов основного и резервного вводов;
индикаторы нарушения порядка чередования фаз основного и резервного вводов;
текстовый дисплей с клавиатурой, встроенной на дверь шкафа;
стрелочные приборы контроля тока и напряжения.

Шкаф АВР способен работать в ряде режимов. Выбор функциональных возможностей определяется программой, определяемой при заполнении опросного листа. Помимо этого в серийном варианте контроллер поставляется запрограммированным под конкретное приложение (тип двигателя, напряжение питания и число фаз) и не требует каких-либо дополнительных затрат.

В обычной конфигурации реализуется АВР объектов с электроснабжением от двух фидеров. В качестве второго фидера может использоваться ДГА. Для этого контроллер имеет необходимые программы обработки старт-стоповых и аварийных ситуаций для различных модификаций двигателей как российского, так и зарубежного производства.

Шкаф АВР позволяет производить дистанционный мониторинг или управление объектами АВР и ДГА. Кроме режима АВР поддерживается режим ручного управления контакторами фидеров, а при наличии ДГА - стартом/остановом.

Возможна организация связи с верхним уровнем по интерфейсам RS-232 или RS-485 (на основе протокола Modbus).

Конструкция и состав щита АВР

Конструктивно щит АВР может изготавливаться в двух вариантах: в навесном или напольном исполнении в зависимости от номинального тока коммутации и требований Заказчика.

Конструктивное исполнение щита АВР обеспечивает свободный доступ к элементам управления и обслуживания, а также обеспечивает удобство монтажа и демонтажа.

Нельзя гарантировать бесперебойную работу энергосистемы, поскольку всегда существует вероятность воздействия на нее техногенных или природных внешних факторов. Именно поэтому токоприемники, относящиеся к первой и второй категории надежности, положено подключать к двум или более независимым источникам энергоснабжения. Для переключения нагрузок между основными и резервными питаниями используются системы АВР. Подробная информация о них приведена ниже.

Что такое АВР и его назначение?

Типовой щит АВР

Расшифровка аббревиатуры АВР

Данное сокращение это первые буквы полного названия системы – Автоматический Ввод Резерва, как нельзя лучше объясняющее ее назначение. Иногда можно услышать расшифровку «Автоматическое Включение Резерва», такое определение не совсем корректное, поскольку под ним подразумевается запуск генератора в качестве резервного источника, что является частным случаем.

Классификация

Вне зависимости от исполнения, блоки, шкафы или АВР принято классифицировать по следующим характеристикам:

Количество резервных секций. На практике чаще всего встречаются АВР на два питающих ввода, но чтобы обеспечить высокую надежность электроснабжения, может быть задействовано и больше независимых линий. Шкаф АВР на три ввода
Тип сети. Большинство устройств предназначено для коммутации трехфазного питания, но встречаются и однофазные блоки АВР. Они применяются в бытовых сетях электроснабжения для запуска двигателя генератора. Применение АВР в частном доме
Класс напряжения. Устройства могут быть предназначены для работы в цепях до 1000 или использоваться при коммутации высоковольтных линий.
Мощностью коммутируемой нагрузки.
Время срабатывания.

Требования к АВР

В число основных требований к системам аварийного восстановления электроснабжения входит:

Обеспечение подачи питания потребителю электроэнергии от резервного ввода, если произошло непредвиденное прекращение работы основной линии.
Максимально быстрое восстановление электропитания.
Обязательная однократность действия. То есть, недопустимо несколько включений-отключений нагрузки из-за КЗ или по иным причинам.
Включение выключателя основного питания должно производиться автоматикой АВР до подачи резервного электропитания.
Система АВР должна контролировать цепь управления резервным оборудованием на предмет исправности.

Устройство АВР

Существует два основных типа исполнения, различающиеся приоритетом ввода:

Одностороннее. В таких АВР один ввод играет роль рабочего, то есть используется, пока в линии не возникнут проблемы. Второй – является резервным, и подключается, когда в этом возникает необходимость.
Двухстороннее. В этом случае нет разделения на рабочую и резервную секцию, поскольку оба ввода имеют одинаковый приоритет.

В первом случае большинство систем имеют функцию, позволяющую переключиться на рабочий режим питания, как только в главном вводе произойдет восстановление напряжения. Двухсторонние АВР в подобной функции не нуждаются, поскольку не имеет значения от какой линии запитывается нагрузка.

Примеры схем двухсторонней и односторонней реализации будут приведены ниже, в отдельном разделе.

Принцип работы автоматического ввода резерва

Вне зависимости от варианта исполнения АВР в основу работы системы заложено отслеживание параметров сети. Для этой цели могут использоваться как реле контроля напряжения, так и микропроцессорные блоки управления, но принцип работы при этом остается неизменным. Рассмотрим его на примере самой простой схеме АВР для бесперебойного электроснабжения однофазного потребителя.

Рис. 4. Простая схема однофазной АВР

Обозначения:

N – Ноль.
A – Рабочая линия.
B – Резервное питание.
L – Лампа, играющая роль индикатора напряжения.
К1 – Катушка реле.
К1.1 – Контактная группа.

В штатном режиме работы напряжение подается на индикаторную лампу и катушку реле К1. В результате нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты меняют свое положение и на нагрузку подается питание с линии А (основной). Как только напряжение в на входе А пропадает, лампочка гаснет, катушка реле перестает насыщаться, и положение контактов возвращается в исходное (так, как показано на рисунке). Эти действия приводят к включению нагрузки в линию В.

Как только на основном вводе восстанавливается напряжение, реле К1 производит перекоммутацию на источник А. Исходя из принципа работы, данную схему можно отнести к одностороннему исполнению с наличием возвратной функции.

Представленная на рисунке 4 схема сильно упрощена, для лучшего понимания происходящих в ней процессов, не рекомендуем брать ее за основу для контроллера АВР.

Варианты схем для реализации АВР с описанием

Приведем несколько рабочих примеров, которые можно успешно применить при создании щита автоматического запуска. Начнем с простых схем для бесперебойной системы электроснабжения жилого дома.

Простые

Ниже представлен вариант схемы АВР, переключающей подачу электричества в дом с основной линии на генератор. В отличие от приведенного выше примера, здесь предусмотрена защита от короткого замыкания, а также электрическая и механическая блокировка, исключающая одновременную работу от двух вводов.

Схема АВР для дома

Обозначения:

AB1 и AB2 – двухполюсные автоматические выключатели на основном и резервном вводе.
К1 и К2 – катушки контакторов.
К3 – контактор в роли реле напряжения.
K1.1, K2.1 и K3.1 – нормально-замкнутые контакты контакторов.
К1.2, К2.2, К3.2 и К2.3 – нормально-разомкнутые контакты.

После переводов автоматов АВ1 и АВ2 алгоритм работы блока АВР будет следующим:

Штатный режим (питание от основной линии). Катушка К3 насыщается и реле напряжения срабатывает, замыкая контакт К3.2 и размыкая К3.1. В результате напряжение поступает на катушку пускателя К2, что приводит к замыканию К2.2 и К2.3 и размыканию К2.1. Последний играет роль электрической блокировки, не допускающей подачи напряжения на катушку К1.
Аварийный режим. Как только напряжение в главной линии исчезает или «падает» ниже допустимого предела, катушка К3 перестает насыщаться и контакты реле принимают исходную позицию (так, как показано на схеме). В результате на катушку К1 начинает поступать напряжение, что приводит к изменению положения контактов К1.1 и К1.2. Первый играет роль электрической защиты, не допуская подачи напряжения на катушку К2, второй снимает блокировку подачи питания на нагрузку.
Чтобы работала механическая блокировка (на схеме отображена в виде перевернутого треугольника) необходимо использовать реверсивный пускатель, где ее наличие предполагается конструкцией электромеханического прибора.

Теперь рассмотрим два варианта простых АВР для трехфазного напряжения. В одном из них энергоснабжение будет организовано по односторонней схеме, во втором применено двухстороннее исполнение.

Рисунок 6. Пример односторонней (В) и двухсторонней (А) реализации простого трехфазного АВР

Обозначения:

AB1 и AB2 – трехполюсные автоматы защиты;
МП1 и МП2 – магнитные пускатели;
РН – реле напряжения;
мп1.1 и мп2.1 – групповые нормально-разомкнутые контакты;
мп1.2 и мп2.2 – нормально-замкнутые контакты;
рн1 и рн2 – контакты РН.

Рассмотрим схему «А», у которой два равноправных ввода. Чтобы не допустить одновременное подключение линий применяется принцип взаимной блокировки, реализованный на контакторах МП1 и МП2. От какой линии будет питаться нагрузка, определяется очередностью включения автоматов АВ1 и АВ2. Если первым включается АВ1, то срабатывает пускатель МП1, при этом разрывается контакт мп1.2, блокируя поступление напряжение на катушку МП2, а также замыкается контактная группа мп1.1, обеспечивающая подключение источника 1 к нагрузке.

При отключении источника 1 контакты пускателя ПМ1 возвращаются в исходное положение, что приводит в действие контактор ПМ2, блокирующий катушку первого пускателя и включающий подачу питания от источника 2. При этом нагрузка будет оставаться подключенной к этому вводу, даже если работоспособность источника 1 пришла в норму. Переключение источников можно делать в ручном режиме манипулируя выключателями АВ1 и АВ2.

В тех случаях, когда требуется одностороння реализация, применяется схема «В». Ее отличие заключается в том, что в цепь управления добавлено реле напряжения (РН), возвращающее подключение на основной источник 1, при восстановлении его работы. В этом случае размыкается контакт рн2, отключающий пускатель МП2 и замыкается рн1, позволяя включиться МП1.

Промышленные системы

Принцип работы промышленных систем энергообеспечения остается неизменным. Приведем в качестве примера схему типового шкафа АВР.

Схема типового промышленного шкафа АВР

Обозначения:

AB1, АВ2 – трехполюсные устройства защиты;
S1, S2 – выключатели для ручного режима;
КМ1, КМ2 – контакторы;
РКФ – реле контроля фаз;
L1, L2 – сигнальные лампы для индикации режима;
км1.1, км2.1 км1.2, км2.2 и ркф1 – нормально-разомкнутые контакты.
км1.3, км2.3 и ркф2 – нормально-замкнутые контакты.

Приведенная схема АВР практически идентична, той, что была представлена на рисунке 6 (А). Единственное отличие заключается в том, что в последнем случае используется специальное реле контролирующее состояние каждой фазы. Если «пропадет» одна из них или произойдет перекос напряжений, то реле переключит нагрузку на другую линию, и восстановит исходный режим при стабилизации основного источника.

АВР в высоковольтных цепях

В электрических сетях с классом напряжения более 1кВ реализация АВР более сложная, но принцип работы системы практически не меняется. Ниже в качестве примера приведен упрощенный вариант схемы понижающей ТП 110,0/10,0 киловольт.

Упрощенная схема ТП 110/10 кВ

Из приведенной схемы видно, в ней нет резервных трансформаторов. Это говорит о том, что каждая из шин (Ш1 и Ш2) подключена к своему питающему трансформатору (T1, T2), каждый из которых может на определенное время стать резервным, приняв на себя дополнительную нагрузку. В штатном режиме секционный выключатель СВ10 разомкнут. АВР контролирует работу ТП через ТН1 Ш и ТН2 Ш.

Когда перестает поступать питание на Ш1, АВР выполняет отключение выключателя В10Т1 и производит включение секционного выключателя СВ10. В результате такого действия обе секции работают от одного трансформатора. При восстановлении источника система ввод резерва перекоммутирует систему в исходное состояние.

Микропроцессорные бесконтакторные системы

Завершая тему нельзя не упомянуть о АВР с микропроцессорными блоками управления. В таких устройствах, как правило, используются полупроводниковые коммутаторы, которые более надежны, чем аппараты, выполняющие переключение с помощью контакторов.

Электронный блок АВР

Основные преимущества бесконтакторных АВР несложно перечислить:

Отсутствие механических контактов и всех связанных с ними проблем (залипание, пригорание и т.д.).
Отпадает необходимость в механической блокировке.
Более широкий диапазон управления параметрами срабатывания.

К числу недостатков следует отнести сложный ремонт электронных АВР. Самостоятельно реализовать схему устройства также не просто, для этого потребуются знания электротехники, электроники и программирования.

Применяемые в настоящее время схемы электроснабжения промышленных узлов нагрузки от двух независимых источников с использованием средств автоматики (АПВ, АВР) обладают достаточно высокой степенью надежности. Однако применение АВР двустороннего действия в традиционном исполнении на секционном выключателе 6; 10; 35 кВ ЗРУ, РП позволяет получить минимальное время работы средств автоматики – 0,4…0,5 с [1–3], а перерыв в электроснабжении после его кратковременного нарушения для потребителей составляет более 1 с.

Существующие схемы и устройства АВР не обеспечивают бесперебойное электроснабжение синхронных и асинхронных двигателей ответственных механизмов подстанций при кратковременных нарушениях электроснабжения в энергосистеме [4], приводят к значительному экономическому ущербу при нарушении непрерывности технологических процессов, могут являться причинами возникновения гидравлических ударов, повреждения трубопроводов и оборудования насосных станций при переключении на резервный источник за время более 90…120 мс [5]. Главным препятствием существующих устройств АВР является относительно большое время срабатывания и время включения существующих секционных выключателей, органов АВР, отсутствие алгоритмов работы АВР для подстанций с несколькими вводами и при наличии трех секций распределительных устройств.

Микропроцессорный быстродействующий АВР (БАВР) предназначен для следующих целей:

повышение остаточных напряжений на шинах ТП 6(10)/0,4 кВ и уменьшение отключений магнитных пускателей, контакторов в цепи питания низковольтных электродвигателей при провалах напряжения;
обеспечение непрерывности технологических процессов (надежности электроснабжения потребителей и устойчивости высоковольтной электродвигательной нагрузки) при кратковременных нарушениях электроснабжения, попадающих в зону действия АВР;
улучшения условий самозапуска электродвигателей после восстановления электроснабжения потребителей.

Новизна разработанного устройства [6] проявляется в следующем:

БАВР основан на цифровых системах обработки значений входных параметров и в связи с этим дает дополнительные возможности при эксплуатации и функционировании устройства;
БАВР легко (на программном уровне) адаптируется к конкретным схемам распределительного устройства и видам нарушения электроснабжения;
сокращается время переключения на резервный источник при трехфазном КЗ в цепи питания секции распределительного устройства до 44 мс.

Для эффективной работы БАВР электроснабжение потребителей необходимо осуществлять от двух независимых источников И1 и И2. Основной зоной защиты БАВР является участок электроснабжения от головного выключателя ГВ1 (ГВ2) до выключателя на вводе ВВ1 (ВВ2), рис. 1. Если РУ является распределительным устройством ГПП, то головные выключатели (ГВ) располагаются на стороне напряжения 35–110–220 кВ, а вводные (ВВ) – на стороне напряжения 6(10) кВ. Если РУ является распределительным устройством второй ступени, то и ГВ и ВВ располагаются на стороне напряжения 6(10) кВ.

Рис. 1. Структурная схема зоны действия БАВР при КЗ

При трехфазном КЗ в цепи питания (точка К1, мощность Р1 изменит направление, напряжение U1 < Uуст (Uуст ≈ 0,75Ui), и пусковой орган выдает сигнал на отключение выключателя ВВ1. Полный цикл срабатывания БАВР при этом t ≤ 0,06 с. При отключении головного выключателя ГВ1 мощность Р1 изменит направление и при δ12 > δ (δ ≈ 15°) пусковой орган выдаст сигнал на отключение выключателя ВВ1(здесь δ12 – угол между напряжениями прямой последовательности на первой U1 и второй U2 секциях). Полный цикл срабатывания БАВР при этом t ≤ 0,11 с.

При любом виде внешнего КЗ в цепи напряжения 6(10) кВ (точки К3, К4) БАВР не работает, поскольку не изменяется направление мощности Р1.

Для управления включением и отключением выключателей БАВР использованы IGBT-транзисторы.

Дополнительной зоной защиты БАВР являются кратковременные нарушения электроснабжения, вызванные близкими трехфазными КЗ в соседних присоединениях к источнику электроснабжения (точка К2) либо в цепи питания выше головного включателя (точка К5). При таких КЗ изменяется направление мощности Р1 и время цикла БАВР t ≤ 0,06 с. БАВР включает: а) быстродействующие вакуумные выключатели типа VM-1T, VD-4, Evolis, ВВЭМ, ВБЧЭ, ВБМ и др.; б) микропроцессорное быстродействующее пусковое устройство АВР (МБПУ АВР), размещаемое в шкафах КРУ серий К-104м, К-113, КРУ2-10 и т.п., в шкафах КСО и других типах ячеек РУ 6(10) кВ. БАВР может включать индукционно-динамические устройства ускорения коммутациями выключателей, если не обеспечивается требуемое время переключения на резервный источник. МБПУ АВР представляет собой многоэлементное устройство релейной защиты и противоаварийной автоматики и обеспечивает двухстороннее действие на отключение выключателей двух вводов и на включение секционного выключателя резервного питания. Логика ПУ АВР обеспечивает адаптируемое АВР: в зависимости от вида аварии обеспечивается опережающее АВР (при потерях питания, вызванных неоперативными отключениями питающих фидеров), одновременное АВР или АВР с контролем от блок-контактов отключаемого вводного выключателя (при потерях питания, вызванных КЗ в питающей линии).

Микропроцессорное пусковое устройство БАВР измеряет в текущем режиме времени фазные напряжения на шинах двух вводов распределительного устройства (РУ) и фазные токи на вводах РУ и преобразует их в комплексные действующие значения напряжений U1 (U2) и токов I1 (I2) прямой последовательности. Дальнейшая работа пускового органа БАВР осуществляется за счет программной обработки результатов измерений.

Блокирующим сигналом для работы БАВР является направление (не величина) мощности прямой последовательности. Если мощности P1 = U1I1cosϕ2 (или P1 = = U2I2cosϕ2) направлены от источника в нагрузку, то БАВР не работает, что бы не происходило в системе электроснабжения.

Если мощность P1 (или P2) меняет направление (от нагрузки к источнику), а напряжение на вводе U1 < Uуст (или U2 < Uуст), то пусковое устройство подает сигнал на отключение выключателя первого (второго) ввода, и от блок-контактов последнего подает сигнал на включение секционного выключателя. Если мощность P1 (или P2) меняет направление (от нагрузки к источнику), а угол δ12 (δ21) между векторами напряжений прямой последовательности на первой U1 (второй U2) и второй U2 (первой U1) удовлетворяет условию δ12 > δуст (δ21 > δуст), то пусковое устройство подает сигнал на отключение первого (второго) вводного выключателя, и от блок-контактов последнего подается сигнал на включение секционного выключателя.

На рис. 2 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства быстродействующего АВР.

Рис. 2. Функциональная схема работы МПБУ АВР

Устройство содержит основной 1 и резервный 2 источники питания, вводные выключатели рабочих вводов 3 и 4, секционный выключатель 5, шины подстанции 6 и 7, трехфазные трансформаторы тока 8, 9 и напряжения 10, 11, 12, 13; микропроцессорное пусковое устройство АВР 14, блок контакты вводных 15, 16 и секционного выключателей 17, блокирующие сигналы релейной защиты (блоки 18, 19) на управляемые выключатели, управляемые ключи включения-отключения вводных и секционных выключателей 20, 21, 22, устройство индикации 23.

Программно реализованный блок аналогово-цифровых преобразователей 24 (25) соединен с блоком преобразований аналоговых сигналов 26 (27) в дискретные действующие значения токов и напряжений. Дополнительно с блока дискретных сигналов и констант 28 поступают входные сигналы реле положения «включено» и «отключено» выключателей 3 и 4, автоматов цепей измерения напряжения на секциях 6 и 7, релейных защит на вводах и секционном выключателе и сигнал сброса в блок управления 41 устройства 14. Выходы блока 26 (27) соединены с входами блока минимального тока 29 (30), активной мощности прямой последовательности 31 (32), блока минимального напряжения 33 (34) и угла сдвига фаз 35 (36) между источниками питания 1 и 2. Выходы блоков 29, 31, 33, 35 (30, 32, 34, 36) соединены через логические блоки «ИЛИ» (37 и 38) и «И» (39, 40) с устройством управления 41. В блок управления поступают дискретные сигналов и констант с блока 28, а результаты обработки сигналов и работы устройства отображаются с помощью блока индикации 23.

Выходы блоков 29, 31, 33, 35 (30, 32, 34, 36) соединены через логические блоки «ИЛИ» (37 и 38) и «И» (39, 40) с устройством управления 41. В блок управления поступают дискретных сигналов и констант с блока 28, а результаты обработки сигналов и работы устройства отображаются с помощью блока индикации 23.

Программное обеспечение микропроцессорного пускового устройства позволяет управлять работой быстродействующего АВР в соответствии с заложенным алгоритмом.

Для режимов с малыми токами на вводе на уровне помех, когда работа блока направления активной мощности не предсказуема, предусмотрена уставка минимального тока. Если I1-2 (I2-1) меньше Iуст, то работа быстродействующего АВР разблокируется так же, как при изменении направления мощности прямой последовательности.

Вводные 3, 4 и секционный выключатели 5 распределительного устройства снабжены IGBT-транзистором включения–отключения 20, 21, 22 и могут быть дополнены индукционно динамическим устройством ускорения, позволяющим сократить собственное время включения и отключения выключателей более чем в 2 раза.

Индукционно динамическое устройство ускорения на базе конденсаторной батареи, располагающейся в ячейках выключателей быстродействующего АВР, запасает энергию в нормальном режиме работы подстанции и с помощью устройства управления 41 по команде быстродействующего АВР переключается на катушку отключения (включения) выключателей, подавая повышенное напряжение на эти катушки. За счет индукционно динамического устройства ускорения собственное время включения и отключения выключателя сокращается в 2 раза.

При наличии сигнала о напряжении, снимаемом до выключателя ввода с помощью блоков 12 и 13 (см. рис. 2), устройство позволяет обеспечить автоматическое восстановление схемы нормального режима после возобновления электроснабжения от основного источника.

Быстродействующий АВР с микропроцессорным блоком пускового устройства отличается от обычного АВР тем, что сокращается время цикла АВР, все двигатели потерявшей питание секции остаются в работе, синхронные двигатели не теряют синхронизма, токи включения двигателей, питающихся от поврежденного ввода, при срабатывании быстродействующего АВР не превышают 2…2,5Iном в отличие от АВР, когда они составляют 5…7Iном.

Предлагаемое устройство контролирует напряжение до вводных выключателей, программным способом обеспечивает ввод всех уставок и накладки устройства, обеспечивает возможность синфазного включения при наличии синхронной двигательной нагрузки на секциях распределительного устройства. Логика работы устройства обеспечивает адаптацию быстродействующего АВР, когда при исчезновении питания разрешается опережающее АВР, а при возникновении короткого замыкания в питающей линии – одновременное АВР или быстродействующее АВР с контролем от блок-контактов отключившегося вводного выключателя. Логика работы устройства исключает возможность включения резервного источника на не отключенное КЗ и обеспечивает высокое быстродействие устройства при исчезновении питания. БАВР отличается следующим:

Читайте также: