Цель проекта:
Проверка устройства быстродействующего автоматического ввода резерва (БАВР) производства АО «ЧЭАЗ» на стенде полунатурного моделирования КПМ РИТМ в соответствии с требованиями ПАО «Транснефть» по программе испытаний OTT‑29.130.00‑КТН‑119‑17.
Участники проекта:
Чувашский государственный университет (г. Чебоксары)
ЧувГУ основанный в 1967 году, является одним из инновационных центров, ведущим научным, образовательным и культурным центром Чувашской Республики. Испытания проводились на базе ВУЗа в научно-исследовательской лаборатории «Цифровые тени и двойники в электроэнергетике». В рамках проекта специалисты лаборатории разработали математическую модель электроснабжения нефтеперекачивающей станции (НПС), воспроизвели различные режимы ее работы и провели испытания БАВР на программно-аппаратном комплексе реального времени КПМ РИТМ.
Чебоксарский электроаппаратный завод (г. Чебоксары)
АО «ЧЭАЗ» – один из крупнейших в России электротехнических холдингов, специализирующийся на проектировании и производстве оборудования для распределения электроэнергии, защиты и автоматизации. Одним из ключевых направлений его деятельности является серийный выпуск устройств быстродействующего автоматического ввода резерва БАВР. Устройство БАВР используется для обеспечения автоматического ввода резерва в распределительных устройствах до 10 кВ на объектах с мощной синхронной и асинхронной двигательной нагрузкой.
Актуальность проекта
Для надежного и бесперебойного энергоснабжения НПС с электроприводными агрегатами магистральных насосов, выполняемыми на базе синхронных двигателей, при возникновении различных технологических нарушений в системе внешнего электроснабжения, приводящих к потере питания этих электродвигателей, необходимо обеспечить возможность их быстрого переключения на резервные шины. Это переключение должно выполняться с помощью устройства БАВР.
Применение HIL-тестирования
Примечание: Hardware-in-the-Loop (HIL) - это способ сократить время на этапах разработки, отладки и тестирования вторичных устройств. Делается это с помощью специализированных стендов, на которых математическая модель энергосистемы работает в реальном времени, а испытываемое устройство подключается к этому стенду и функционирует так же, как и на реальном энергообъекте.
Задачи проекта
Основными задачами НИОКР являлись:
Создать цифровую модель схемы электроснабжения НПС для запуска на КПМ РИТМ;
Задать в цифровой модели сценарии типовых технологических нарушений;
Подключить устройство БАВР к КПМ РИТМ и провести HIL-тестирование по заданным сценариям;
Сопоставить результаты HIL-тестирования с нормативными требованиями по быстродействию и селективности БАВР.
Об устройстве БАВР
Устройство быстродействующего автоматического ввода резерва (БАВР) производства АО «ЧЭАЗ» предназначено для обеспечения надежного электроснабжения нефтеперекачивающих станций (НПС) при технологических нарушениях в системе внешнего электроснабжения.
Роль КПМ РИТМ в проекте
Испытания устройства БАВР проводились с помощью метода полунатурного моделирования на программно-аппаратном комплексе реального времени КПМ РИТМ.
«Живая» модель электроснабжения НПС
Данный подход позволяет испытывать устройства БАВР в условиях, максимально приближенных к эксплуатации, как на реальной НПС.
Проведено 100 HIL-опытов
Программа испытаний включала 100 опытов, в ходе которых на КПМ РИТМ моделировались различные технологические нарушения, такие как отключения линий и короткие замыкания.
Важно! Использование метода полунатурного моделирования обусловлено требованиями OTT‑29.130.00‑КТН‑119‑17, предписывающими проводить испытания устройств БАВР на программно-аппаратном комплексе в режиме жесткого реального времени в тестовой схеме НПС.
Описание испытаний
Цифровая модель на КПМ РИТМ
На рисунке 4 представлена схема математической модели, реализованную на КПМ РИТМ для испытаний устройства БАВР.
Математическая модель электроснабжения НПС включает следующее оборудование:
две СШ 110 кВ ПС1 110 кВ;
два силовых трансформатора 500/110 кВ;
два вводных трансформатора 110/35/6 кВ;
четыре СШ ЗРУ-6 кВ ПС1 110 кВ;
два сдвоенных токоограничивающих реактора;
ЦРП1 6 кВ и ЦРП2 6 кВ, представленные двумя СШ 6 кВ на каждом ЦРП;
четыре СД (с АРВ и АРЧВ);
восемь АД (моделирование приводного механизма ЭД выполняется путем задания насосной моментно-скоростной характеристики);
13 ВЛ;
10 узлов комплексной нагрузки и шины неизменного напряжения.
Подключение БАВР к КПМ РИТМ
Цифровая модель, реализованная на КПМ РИТМ, функционирует в режиме жесткого реального времени и обеспечивает непрерывный обмен сигналами с устройством БАВР.
Выходы устройства БАВР подаются: на замыкание секционного выключателя 6 кВ (СВ) и на размыкание вводных выключателей СШ1 6 кВ и СШ2 6 кВ. Кроме того, устройство БАВР подает команды на гашение поля электродвигателей, которые остаются в работе после восстановления напряжения на одной из СШ. Быстродействие вводных и секционного выключателей, управляющихся от устройства БАВР, смоделировано со следующими временами: время отключения 8 мс, время включения 20 мс.
Ua СШ1, Ub СШ1, Uc СШ1 – фазные напряжения 1 секции шин (3x100/√3V);
Ia СШ1, Ib СШ1, Ic СШ1 - фазные токи 1 секции шин (3x5А);
Ua СШ2, Ub СШ2, Uc СШ2 – фазные напряжения 2 секции шин (3x100/√3V);
Ia СШ2, Ib СШ2, Ic СШ2 - фазные токи 2 секции шин (3x5А);
РПВ ввода1 – реле положения выключателя ввода 1 (включено);
РПО ввода1 – реле положения выключателя ввода 1 (отключено);
РПВ ввода2 – реле положения выключателя ввода 2 (включено);
РПО ввода2 – реле положения выключателя ввода 2 (отключено);
РПВ СВ – реле положения секционного выключателя (включено);
РПО СВ – реле положения секционного выключателя (отключено);
Включить ввод1 - сигнал управления выключателем ввода 1 (включить);
Отключить ввод1 - сигнал управления выключателем ввода 1 (отключить);
Включить ввод2 - сигнал управления выключателем ввода 2 (включить);
Отключить ввод2 - сигнал управления выключателем ввода 2 (отключить);
Включить СВ - сигнал управления секционным выключателем (включить);
Отключить СВ - сигнал управления секционным выключателем (отключить);
Гашение поля СШ1 - команда на гашение поля электродвигателей секции шин 1;
Гашение поля СШ1 - команда на гашение поля электродвигателей секции шин 1;
Измерительная система и обмен данными
Регистрация электромеханических переходных процессов при проведении опытов рабочей программы осуществляется с дискретностью 66 точек за период промышленной частоты.
Для регистрации переходных процессов подготовлено цифровое осциллографирование следующих аналоговых и дискретных сигналов:
мгновенные значения фазных напряжений 6 кВ первой и второй секций шин;
мгновенные значения токов первого и второго ввода;
ряд дискретных сигналов от БАВР.
Результаты
Испытания проведены по программе, которая включала 100 опытов. В процессе испытаний рассмотрены технологические нарушения, вызванные внезапными отключениями линий 110 кВ, а также нормативные возмущения, вызванные короткими замыканиями различного вида вблизи шин подстанций 110 кВ и шин 6 кВ НПС. На основании проведенных опытов на КПМ РИТМ по программе испытаний OTT‑29.130.00‑КТН‑119‑17 ПАО «Транснефть» устройства, можно заключить, что БАВР‑В производства АО «ЧЭАЗ»:
Обеспечивает быстрое и селективное переключение электродвигателей на резервный источник питания (резервные шины) при технологических нарушениях в схеме внешнего электроснабжения в полном соответствии с критериями, принятыми в согласованной программе испытаний (при наличии пусковых условий для переключения);
Обеспечивает гашение поля оставшихся в работе электродвигателей (при отсутствии пусковых условий для переключения);
Не срабатывает при коротких замыканиях на шинах 6 кВ;
Не срабатывает при удаленных коротких замыканиях, не приводящих к потере питания электродвигателей
