3. Блок общеподстанционной сигнализации
3.1. Цель работы
Изучение схемы и конструкции блока общеподстанционной сигнализации, разработанного и изготовленного НИИЭФА-ЭНЕРГО.
3.2.Устройство и работа блока ОПС
Общеподстанционная сигнализация предназначена для информирования дежурного персонала о неисправностях на подстанции.
Управление выдачей общеподстанционных сигналов возлагается на контроллер общеподстанционного управления (контроллер ОПУ), но может осуществляться и непосредственно со шлейфов предупредительной и аварийной сигнализации, а также со шлейфа общего контроля цепей. Сигналы общеподстанционной сигнализации формируются релейно-контактной схемой.
На тяговой подстанции предусматривается несколько видов сигнализации. Для коммутационных аппаратов – сигнализация положения и сигнализация аварийного отключения. Для устройств релейной защиты и автоматики РЗА – сигнализация действия устройств РЗА. Предупредительная сигнализация извещает о необходимости принятия мер по ликвидации отклонений от нормального режима, аварийная – о срабатывании релейной защиты и возникновении серьезных повреждений. Предупредительная и аварийная сигнализации обеспечиваются индивидуальными световыми и общеподстанционными световыми и звуковыми сигналами.
Датчиками положения коммутационных аппаратов обычно служат их вспомогательные контакты, к которым подключаются реле «положение включено» РПВ и «положение отключено» РПО. В зависимости от года разработки схемы вместо обозначения РПВ могут использоваться другие обозначения: KQC, ПМВ, а вместо РПО – KQT, ПМО.
Реле «положение включено» возбуждено при включенном состоянии контролируемого аппарата, а реле «положение отключено» возбуждено при его отключенном состоянии.
На рис. 10 приведен фрагмент упрощенной схемы, поясняющий принцип организации контроля состояния цепей в релейно-контактной схеме. Обычно с помощью указанных реле осуществляется также контроль исправности цепи для последующей операции. Реле «положение включено» соединяется последовательно с цепью отключения, а реле «положение отключено» – с цепью включения. Например, при обрыве цепи отключения (при включенном выключателе) или цепи включения (при отключенном выключателе) оба реле оказываются обесточенными, что используется в схеме общего контроля цепей ОКЦ. Если применяется контроллер модуля, то контакт для шлейфа ОКЦ создается непосредственно КМ. Кроме того, данный контроллер передает сигнал контроллеру подстанции об исправности (неисправности) цепей управления по локальной сети.
При возникновении ситуации, требующей срабатывания предупредительной общеподстанционной сигнализации, присоединение выставляет сигнал на шлейф ШП, (рис. 10, контакты KLP), при аварийной – на шлейф ША (рис. 10, контакты KLA). В схеме общеподстанционной сигнализации ОПС срабатывает соответственно реле КНА1 и (или) КНА2. При поступлении на шинку аварийной сигнализации ША напряжения +ШС инициируется работа схемы мигающего света, находящейся в шкафу ОПС. В результате на шлейфе ШМ появляется прерывистое питание. Местная сигнализация присоединения, выставившего сигнал на шлейф ША, переключается с помощью контакта KLH на шинку мигающего света.
Заметим, что при конкретной реализации схемы управления вместо контактов KLA, KLP и KLH могут использоваться контакты других реле, (см. рис. 8). При оборудовании присоединения контроллером модуля сигналы на шлейфы общеподстанционной сигнализации может выставлять контроллер.
Общеподстанционное управление и сигнализация размещаются в трех шкафах: шкафе управления тяговой подстанцией ШУ, шкафе общеподстанционной сигнализации ОПС и шкафе управления разъединителями ШУР. В шкафе управления находится контроллер подстанции, работа которого рассматривалась в разд. 1.
Общеподстанционная сигнализация размещена в шкафе ОПС. Внутри шкафа имеется контроллер общеподстанционного управления, плата контроля питания, наборы реле и предохранителей. Контроллер обеспечивает обработку информации, получаемой от контроллера подстанции, и выдачу необходимых сигналов на реле. Схема шкафа ОПС представлена на рис. 11–13.
На рис. 11 показана схема получения шинок питания различного назначения, предупредительная сигнализация и устройства звуковой сигнализации.
Шинки оперативного напряжения. На учебной подстанции вторичные цепи постоянного тока работают на напряжении 220 В.
Шинки управления ±Y получают питание с шин собственных нужд через клеммную рейку X2 (клеммы 1, 21). С этих шинок через предохранители FU1, FU5 получает питание контроллер подстанции КПС (клеммы 29, 30) и контроллер ОПУ (через ключ SA5).
Шинки сигнализации ±ШС получают питание через предохранители FU2, FU4 от шинок управления ±Y. От этих шинок питается схема общеподстанционной сигнализации. Через клеммы 7, 16 рейки X2 напряжение с шинок ±ШС поступает по кабелю к шкафам управления присоединений подстанции. Контроль наличия напряжения на шлейфах ±ШС осуществляется платой контроля питания. Этой же платой контролируется питание пожарной сигнализации. Сигнализация осуществляется тремя светодиодами, кроме того имеется два резервных светодиода.
Шинка местной сигнализации +ШМС получает питание через ключ SA1 и предохранитель FU3. От этой шинки получает питание звонок, сирена и через клемму 9 рейки X2 шинки местной сигнализации присоединений. Светодиод VE22 контролирует питание на +ШМС.
Шинки мигания. Предусматривается две шинки мигания: +ШМ1 и +ШМ2. +ШМ1 формируется релейно-контактной схемой шкафа ОПС (реле KL3, KL4). Эта шинка вводится в работу ключом SA6 и начинает генерировать прерывистое питание при поступлении напряжения +ШС на шлейф аварийной сигнализации ША. +ШМ2 формируется контроллером ОПУ. Прерывистое напряжение на нее поступает от релейной платы RE16 (рис. 13). Через клеммы 11, 13 сигналы с данных шинок поступают к присоединениям подстанции.
Аварийная сигнализация. Для инициирования общеподстанционного аварийного сигнала необходимо подать напряжение +ШС на шинку аварийной сигнализации ША. Такой сигнал может поступить от контроллера ОПУ через разъем 215 релейной платы А3 (рис. 13) либо от шлейфов аварийной сигнализации отдельных распределительных устройств (разъемы 11, 21, 31, 61 рейки X1). Сигналы поступают через разделительные диоды VD1, VD2, VD3,VD6, VD4.
Рис. 10. Упрощенная схема организации аварийно-предупредительной сигнализации и контроля цепей
Рис. 11. Общеподстанционная аварийная сигнализация
Рис. 12. Общеподстанционная предупредительная сигнализация и контроль цепей
Рис. 13. Схема подключения контроллера общеподстанционного управления
нал и на один из светодиодных индикаторов VE1, VE2, VE3, VE5, VE4. Индикаторы обеспечивают оперативный персонал информацией о том, какое из распределительных устройств требует вмешательства. При поступлении напряжения на шинку аварийной сигнализации ША в случае, если ключом SA1 включена местная сигнализация, получает питание реле КHA1. Его контакт с выдержкой времени включает сирену.
При включенном ключе SA6 через размыкающий контакт KL4 получает питание реле KL3 и переходит в конечное состояние. Его контакт с выдержкой времени на замыкание подключает к шинке ША реле KL4. KL4 возбуждается, переходит в конечное состояние и размыкает с выдержкой времени свой контакт в цепи реле KL3. Реле KL3 переходит в начальное состояние и размыкает в свою очередь цепь питания катушки реле KL4. KL4 переходит в начальное состояние и замыкает свой контакт в цепи катушки KL3. Таким образом, реле KL3, KL4 попеременно находятся в начальном и конечном состояниях.
Контакты 3, 4 реле KL4 с выдержкой времени на замыкание обеспечивают прерывистое питание на шинке +ШМ1. В схеме управления и сигнализации присоединения, выставившего аварийную сигнализацию на шлейф ША, схема световой сигнализации переключается на шинку мигающего света и позволяет персоналу быстро определить проблемное присоединение.
Появление сигнала на шлейфе ША шкафа ОПС контролируется контроллером ОПУ через разъем 15 платы гальванической развязки MRW-16 (рис. 13) и может быть использовано для выдачи информации диспетчеру и на операторскую станцию.
Для съема звуковой сигнализации предназначен ключ SB2. Его нажатие вызовет срабатывание реле KL1, которое через свои замыкающие контакты 9, 10 становится на “самоподпитку” от шинки ША. Размыкающими контактами реле KL1 прервет цепь питания катушки реле KHA1 и оно перейдет в начальное состояние. Своими замыкающими контактами реле KHA1 разомкнет цепь питания сирены. Работа же “пульс-пары” будет продолжаться до тех пор, пока будет подаваться напряжение на шинку аварийной сигнализации ША.
При квитировании команды управления присоединения, вызвавшего аварийную сигнализацию, его схема снимет сигнал с шлейфа ША, а его контроллер прекратит выдачу аварийного сигнала. Перезапуск КМ присоединения также снимет его аварийный сигнал. Если аварийные сигналы снимут все присоединения и их КМ, то соответственно снимет аварийный сигнал и контроллер КПС. Оба реле KL3 и KL4 перейдут в начальное состояние и напряжение с шинки прерывистого питания +ШМ1 будет снято.
Кнопка проверки аварийной сигнализации подает питание на шинку аварийной сигнализации ША шкафа ОПС и одновременно на все светодиодные индикаторы общеподстанционной аварийной сигнализации.
Предупредительная сигнализация. На рис. 12 приведена схема общеподстанционной предупредительной сигнализации и общего контроля цепей. Для срабатывания этой сигнализации необходимо обеспечить напряжение +ШС на шинке предупредительной сигнализации ШП. Такой сигнал может поступить от шлейфов ШП отдельных распределительных устройств с разъемов 22, 42, 57 клеммной рейки X1. В рабочем состоянии ключ SB3 находится в начальном состоянии. Через замкнутые контакты ключа SB3 сигнал с шинки ШП поступает на дифференциальный вход реле KHA2. Это реле тока, способное срабатывать при каждом приращении входного тока большем, чем его уставка. После сброса в исходное состояние такое реле вновь срабатывает при новом изменении входного тока.
Реле KHA2 срабатывает также при появлении сигнала от контроллера ОПУ (разъем 217 релейной платы), схемы контроля пожарной ситуации (разъемы 83, 85 рейки X1), схемы общего контроля цепей (контакты 2, 3 реле KT1) и схемы контроля выключателей 110 кВ (контакты 2,3 реле KT2).
При нажатии кнопки проверки предупредительной сигнализации SB3 создается цепь через замыкающий контакт SB3, резистор R11, диоды D10, D14, D35, светодиоды VE7, VE9, VE23, замыкающий контакт SB3. Светодиоды переходят в состояние излучения света. По цепи замыкающий контакт SB3, резистор R12, дифференциальный вход реле KHA2 срабатывает реле KHA2.
Срабатывание реле KHA2 приводит к замыканию его контактов в цепи питания катушки реле предупредительной сигнализации KL2. Реле KL2 может быть возбуждено также по сигналу телеуправления для вызова дежурного (разъем 219 релейной платы контроллера ОПУ) или при включении охранной сигнализации (разъем 229 релейной платы контроллера ОПУ).
При переходе реле KL2 в конечное состояние, его замыкающие контакты 3, 4 выдают сигнал контроллеру ОПУ (разъем 13 платы гальванической развязки MRW-16) и замыкают цепь питания звонка с шинки местной сигнализации +ШМС (рис. 11). Таким образом, срабатывает общеподстанционная звуковая предупредительная сигнализация.
Общий контроль цепей. Схема ОКЦ показана на рис. 12. При целостности шлейфа ОКЦ на всех присоединениях одного распредустройства, например РУ 10 кВ, на вход реле KSFA2 поступает напряжение +ШС (через контакт 23 клеммной рейки X). Реле будет находиться в конечном состоянии, его контакты в цепи питания светодиода VE15 будут разомкнуты и светодиод не будет излучать свет. Если целостность ни одного из шлейфов ОКЦ не нарушена, то возбуждены будут реле KSFA2, KSFA4, KSFA6. Реле KT1 будет находиться в начальном состоянии. При нарушении одним из присоединений целостности шлейфа, например ячейкой ввода 10 кВ, реле KSFA2 переходит в начальное состояние, замыкаются его контакты в цепи светодиода VE15 и реле KT1. Светодиод начинает излучать свет, информируя оперативный персонал о нарушении контроля цепей в РУ 10 кВ. Реле времени KT1 срабатывает, замыкающие контакты реле КТ1 создают цепь (через диод VD22 и резистор R16) на дифференциальный вход реле сигнализации KHA2 и на вход 17 платы гальванической развязки контроллера ОПУ. Срабатывает общеподстанционная сигнализация.
Контроль предохранителей контроллера ОПУ осуществляется самим котроллером и через контакт 225 релейной платы индицируется светодиодом VE19. Светодиоды VE12, VE13 показывают состояние охранной сигнализации, а кнопкой SB5 осуществляется съем сигнала вызова оперативного персонала диспетчером. Кнопкой SB6 производится проверка исправности световой сигнализации шлейфов общего контроля цепей распределительных устройств.
Контроллер ОПУ. Представление о структурной схеме контроллера ОПУ дает рис. 5. В рассматриваемом контроллере будут отсутствовать плата расширения и измерительная плата. Внутренняя структура контроллера, алгоритмы и программы его работы в рамках данной работы не изучаются. Поэтому на рис. 13 показана только схема подключения контроллера к внешним цепям и основные функциональные устройства, обеспечивающие его нормальную работу. Контроллер ОПУ состоит из программируемого логического контроллера А2 (ПЛК AL32AN), платы гальванической развязки входных цепей А1 (MRW-16) и платы выходных реле А3 (RE16), платы преобразования интерфейса А6 (RS232/RS485), блока питания UGV2, платы индикации А4. Для подключения внешних цепей используются два набора разъемов (клеммных реек) – X1 и X2.
Размещение общеподстанционной сигнализации. Светодиоды общеподстанционной сигнализации размещены на двери шкафа ОПС в виде таблицы., Когда устройство неисправно, они светятся желтым светом. Светодиод «местная сигнализация» должен гореть зеленым светом, когда эта сигнализация включена. На двери шкафа находятся кнопки проверки сигнализации: «контроль цепей», «предупредительная сигнализация» и «аварийное отключение». Две кнопки «съем звукового сигнала» позволяют выключить звонок или сирену. Два тумблера «опусти токоприемник» включают мигающую сигнализацию на четных и нечетных путях, сообщая таким образом машинистам электроподвижного состава о необходимости выполнить данную команду. На дверь выведена охранная сигнализация и сигнал вызова диспетчера.