Организация управления системами электроснабжения

 

Режимы работы отдельных элементов любой системы электро­снабжения взаимосвязаны. Согласованное действие этих элементов обеспечивается, если важнейшие из них имеют устройства опера­тивного контроля и управления, сосредоточенные в одном месте. Таким местом, как отмечалось, является диспетчерский пункт ВДП) системы электроснабжения. Информация о работе отдель­ных элементов системы, поступающая на ДП, позволяет диспетчер­скому персоналу оценивать эффективность работы системы в целом и принимать необходимые меры по оптимизации режимов paботы, ликвидации и локализации аварий. Таким образом, диспет­черизация повышает экономичность и надежность электроснаб­жения.

Надежность работы отдельных элементов системы электроснабжения возрастает при оснащении их рассмотренными выше устройствами релейной защиты и автоматики. Однако в тех случаях, ког­да устройства автоматики и релейной защиты отдельных элементов не связаны между собой, а работают автономно, их действие не всегда приводит к тому, что система электроснабжения в целом работает в оптимальном режиме. Например, действие устройств АВР может настолько изменить схему питания, что в ней произойдет существенное перераспределение нагрузок и отдельные элементы схемы окажутся перегруженными. Поэтому даже в тех случаях, когда все элементы системы электроснабжения полностью автоматизированы, система в целом требует диспетчеризации.

В сложных системах, когда управление всеми их частями из, одного пункта оказывается трудновыполнимым, диспетчеризация имеет многоступенчатую структуру, при которой работой отдель­ных районов или частей системы управляют разные диспетчеры, а их служба координируется с центрального диспетчерского пункта. Например, работу диспетчера городских электросетей и диспетче­ров электросетей крупных промышленных предприятий согласовы­вает диспетчер энергосистемы.

В простейшем случае, когда на отдельных установках системы у электроснабжения имеется обслуживающий персонал, диспетчеризация может осуществляться путем телефонной связи диспетчера с обслуживающим персоналом. Полученную по телефону информацию об изменении состояния коммутационных аппаратов и других я элементов диспетчерский персонал фиксирует или на чертежах-заготовках, или (что более удобно) на мнемонической схеме, имеющей поворотные или съемные символы контролируемых аппара­тов. При телефонной связи между ДП и контролируемыми пункта­ми (КП) получается значительный промежуток времени с момента, требующего вмешательства диспетчера, до момента исполнения егораспоряжения (особенно в тех случаях, когда для оценки положения диспетчер делает опрос персонала нескольких КП). Кроме тогo, при диспетчеризации посредством только телефонной связи ве­лика вероятность искажения получаемых сообщений и передавае­мых распоряжений из-за плохой слышимости или помех.

Работа диспетчера оказывается гораздо более эффективной, когда информацию о режимах работы элементов системы электроснабжения он получает не по телефону, а от показывающих и регистрирующих приборов, установленных на диспетчерском пункте, и имеет возможность изменять режим работы системы, т.е. управлять ее отдельными элементами, непосредственно посылая сигналы травления на контролируемые объекты. Для этих целей, если число КП мало, а расстояние между ДП и КП невелико, можно У применить схемы дистанционного управления и сигнализации, перенося аппаратуру управления и сигнализации (ключи, сигналь­ные лампы и др.) со щитов местного управления на центральный диспетчерский щит. При большом расстоянии между ДП и КП не­обходимо увеличивать сечение проводов во вторичных цепях, что, конечно, неприемлемо. Нежелателен также перенос на диспетчер­ский щит измерительных приборов от каждого из контролируемых объектов. Кроме того, большое число измерительных прибвров на щите увеличивает его размеры.

Этих недостатков удается избежать, осуществляя взаимосвязь диспетчерского и контролируемых пунктов системами телемехани­ки. Они не требуют постоянного дежурного персонала на КП и по­зволяют вместо диспетчера использовать управляющую вычисли­тельную машину, превращаясь при этом в замкнутую телеавтома­тическую систему и обеспечивая высшую ступень автоматизации централизованного управления.

Принципиально возможно ввести сигналы телеконтроля в циф­ровую ЭВМ, установленную на ДП, и составить ее программу рабо­ты так, чтобы она в необходимых случаях посылала по каналу те­леуправления импульсы на повторное включение отключенного за­щитой оборудования, на включение резерва и т. п. Следовательно, вместо множества устройств автоматики, установленных в различ­ных местах системы электроснабжения, может работать одно централизованное устройство. Однако это устройство, во-первых, окажется довольно сложным, а во-вторых, недостаточно надежным, так как при повреждениях канала телемеханической связи оно бу­дет бездействовать. Поэтому такой путь телемеханизации систем электроснабжения не используется. Все задачи, которые могут са­мостоятельно решаться устройствами автоматики (УАПВ, УАВР и др.) непосредственно на контролируемых объектах, должны вы­полняться этими устройствами, а не системами телемеханики. Те­лемеханизация должна лишь дополнять автоматизацию, но не заменять ее. Например, при телеуправлении включением синхрон­ного электродвигателя с реакторным пуском система телемеханики дает лишь начальный командный импульс, а все остальные функ­ции (закорачивание реактора, подачу возбуждения) осуществляет пусковая автоматика.

Нельзя также полностью заменить диспетчера управляющей ЭВМ. В сложных системах, каковыми являются системы электро­снабжения, автоматическое управление осуществить трудно из-за отсутствия аналитического описания управляемых процессов. По­этому наряду с различными устройствами, обеспечивающими полу­чение и обработку информации, а также осуществляющими управ­ление Определённые функции управления, выполняет человек [99]. При этом система управления превращается в автоматизированную систему управления (АСУ).

§ 17.2. Принципы преобразования и передачи информации средствами телемеханики

Носителями информации в системах телемеханики являются электрические сигналы. Поэтому любое передаваемое сообщение преобразуется в сигнал, наиболее удобный для передачи по каналу связи. Сообщения могут иметь или непрерывный, или дискретный характер. Они передаются соответственно аналоговыми (в частнос­ти, непрерывными) или дискретными сигналами. При этом непре­рывное сообщение также может передаваться дискретным сигна­лом после предварительного так называемого квантования, т. е. превращения в дискретное сообщение.

Сигнал состоит из элементов. Их называют импульсами, или единичными сигналами. Импульсы могут различаться между собой по следующим информационным признакам:

амплитудный — импульсы отличаются значениями постоянного или амплитудой переменного тока; обычно используют импульсы с двумя значениями; максималь­ным U _max — 1 и минимальным U _min (в частности, нулевым) — 0 (рис. 17.1, а);

полярный — импульсы разли­чаются направлением (знаком) постоянного тока, т.е. могут иметь два значения: 1 и —1 (рис. 17.1, б);

временной — импульсы отли­чаются продолжительностью t (рис. 17.1, б);

фазовый — момент появления (фаза ψ) импульсов различен от­носительно периодически повто­ряющегося момента времени Т (опорного сигнала) (рис. 17.1, г);

частотный — число импульсов п различно в пределах периоди­чески повторяющихся интервалов времени ΔТ (рис. 17.1, и).

Сигнал дискретный, если количество значений информационно­го признака конечно (представляет собой счетное множество). Ха­рактерными дискретными сигналами являются указанные импуль­сы только с двумя значениями информационного признака.

Сигнал аналоговый, если количество возможных значений информационного параметра представляет собой бесконечное мно­жество. Характерными аналоговыми сигналами являются непре­рывно изменяющийся постоянный ток и изменяющийся по ампли­туде U _m (рис. 17.1, ж), фазе или частоте f (рис. 17.1, е) перемен­ный ток.

В зависимости от конкретных условий при формировании сигна­лов может быть принят тот или иной информационный признак. При этом обычно используют импульсы, имеющие всего лишь два значения, т. е. два качественных признака, например положитель­ное и отрицательное значение импульса.

Сигналы могут состоять из одиночных импульсов или пред­ставлять собой комбинацию нескольких импульсов. Образование сигналов в виде одиночного импульса с определенным признаком называется одноэлементным кодированием. При комбинации им­пульсов осуществляется многоэлементное кодирование, преиму­ществом которого является увеличение числа единичных сигналов. Коды с двумя значениями импульсного признака называются дво­ичными. Максимальное число кодовых комбинаций N зависит от числа импульсов п в кодовой комбинации, числа импульсных при­знаков m и применяемого закона кодирования. Например, исполь­зуя закон сочетаний, из трех импульсов А, В, С, имеющих по два признака А, а — С, с, можно образовать 8 (2³) трехэлементных сиг­налов: АВС, АВс, аВС, а bС, аВс, а bс, А bС, А bс.

При одноэлементном кодировании из указанных импульсов об­разуется только 6 (2*3) сигналов: А, В, С, а, b, с. Тем не менее од­ноэлементное кодирование применяется широко. Это объясняется тем, что управляемые и контролируемые объекты являются, как правило, двухпозиционными и поэтому требуют передачи только двух сигналов. Преимущества многоэлементного кодирования по сравнению с одноэлементным возрастают при увеличении числа им­пульсов в кодовой комбинации и числа импульсных признаков. На­пример, при этом же законе сочетаний из четырех импульсов, имеющих по три признака, можно получить 81 (З⁴) сигнал вместо 12(3*4) сигналов. Поэтому многоэлементное кодирование целесо-обратно использовать только в тех случаях, когда число управляе­мых и контролируемых объектов велико или когда эти объекты многопозиционные. В общем случае число кодовых комбинаций при многоэлементном кодировании относится к числу кодовых комби­наций при одноэлементном кодировании как m^n-1/ n.

В телемеханике наибольшее распространение получили коды, в которых все кодовые комбинации содержат одинаковое число импульсов. В таких кодовых комбинациях легко обнаруживается пропадание одного импульса или появление лишнего импульса. Это особенно важно для обеспечения достоверности принятой информа­ции. Таким образом, для формирования сигналов необходимо иметь генератор импульсов, шифратор для кодирования и различные командные устройства, такие, например, как ключи и кнопочные выключатели.

Сигналы передаются по линиям связи с ограниченным числом проводов. По одним и тем же проводам требуется передавать не­сколько сигналов. Чтобы отличить при этом один сигнал от друго­го, применяют следующие способы разделения сигналов: провод­ной, временной и частотный. Структура передающих и приемных устройств, реализующих эти способы, зависит от того, о каких ве-

личинах должна передаваться информация - о дискретных или непрерывных.

В системах телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС) используются дискретные сигналы. Так как эти системы по характеру функционирования аналогичны, их обычно объединяют в одну группу (ТУ—ТС). Иногда они имеют общие элементы. На рис. 17.2 показаны упрошенные структурные схемы ТУ—ТС, соответствую­щие трем перечисленным способам разделения сигналов.

При проводном разделении (рис. 17.2, а) используется многопроводная линия связи, имеющая k самостоятельных проводов и один общий провод. В отличие от дистанционного управления здесь по одному проводу можно передавать несколько сигналов с им­пульсными признаками т. При этом общее число сигналов равно произведению k и m. Источником импульсов постоянного тока яв­ляется генератор G. Для придания импульсу необходимого призна­ка и формирования сигнала служит шифратор С D, число входов которого равно числу управляемых или контролируемых объектов. Управление цепями входов осуществляется или кнопочными вы­ключателями SB (при ТУ), или вспомогательными контактами контролируемых аппаратов, особенно выключателей Q(при ТС). На приемном пункте сигнал поступает на соответствующий вход дешифратора DC, который определяет принадлежность сигнала. Его получателями являются электромагниты включения и отклю­чения приводов выключателей (при ТУ) или сигнальные лампы HL., управляемые символы контролируемых объектов и другие сигнальные элементы (при ТС).

К достоинствам проводного способа разделения сигналов мож­но отнести возможность одновременной передачи нескольких сиг­налов, а к недостаткам — мпогопроводность. Этот способ экономи­чески оправдан лишь при относительно небольших расстояниях между ДП и КП, поэтому системы ТУ—ТС с использованием многопроводных линий можно назвать системами ближнего действия.

Способ временного разделения сигналов (рис. 17.2,б) облада­ет существенным преимуществом, так как позволяет использовать одну двухпроводную линию. Способ находит широкое применение для передачи сигналов на значительные расстояния. Системы ТУ— ТС с временным разделением сигналов относят к системам дальне­ го действия. Здесь сигналы по линии передаются последовательно. При этом линия с помощью распределителей импульсов SЕ1 и SЕ2 поочередно подключается к каждому из п выходов дешифратора DС на пункте приема.

 Распределители импульсов SE имеют один вход движения R, один пусковой вход Q и n выходов. На вход движения от генераторов GA непрерывно поступают импульсы движения. При этом на выходах распределителей появляются поочерёдно выходные сигнальные импульсы. На ДП в схемах эти импульсы подаются на входы соответствующих логических элементов И, другие входы которых связаны с выходами шифратора С D. Таким образом, с помощью распределителя импульсов SЕ1 через элементы И1—Ип обеспечивается поочередное подключение выходов шифратора С D к линии связи. На КП действие распределителя импульсов SЕ2 сопровождается подключением к линии связи входов дешифратора DС. Распределители SЕ1 и SE2 действуют синхронно-синфазно, т.е. каждый раз они подключают линию связи к одноименным выходам шифра-тора CD к входам дешифратора DС. Генератор импульсов G, шифратор С D дешифратор DС н кнопочные выключатели SB предназначены для тех же целей, что и в схеме (рис. 17.2, а).

Для передачи сигнала управления с ДП на КП необходимо замкнуть соответствующий кнопочный выключатель, например SB1. При этом на первом выходе шифратора С D и на одном из входов элемента И1 появляется сигнал. Он передаётся в линию при поступлении на другой вход элемента И1 распределителя SЕ1. На КП в это время к линии связи подключается первый вход дешифратора DС. При замыкании кнопочного выключатели SB2 сигнал управления передаётся во время подключения линии связи ко второму выходу шифратора и второму входу дешифратора.

К недостаткам временного способа разделения сигналов относится необходимость синхронно-синфазной работы распределителей и недостаточное быстродействие в связи с невозможностью одновременной передачи нескольких сигналов.

Преимуществом частотного разделения сигналов является возможность одновременной передачи нескольких сигналов по двух проводной линии и создания систем дальнего действия. Импульсы синусоидальных токов с дискретно отличающимися частотами вырабатываются генераторами G (рис. 17.2, в). Для распознания им­пульсов на приемных пунктах установлены полосовые частотные фильтры ZF, настроенные на соответствующие частоты. При по­сылке сигнала определенной частоты, сформированного соответствующим шифратором CD, он сначала усиливается усилителями A, а затем через соответствующий полосовой фильтр ZF подается на вход дешифратора DC, который направляет его соответствующему исполнительному управляющему или сигнальному элементу. Недостатком частотного способа разделения сигналов является трудность размещения достаточного числа сигналов в полосе частот, отводимой для телемеханической передачи по каналам связи других систем.

Современные телемеханические системы выполняются на основе бесконтактных элементов. Имеются также устройства, использующие релейно-контактные электромеханические элементы. В системах ТУ—ТС применяют два метода передачи телесигнализации о положении контролируемых объектов: спорадический и циклический. При спорадическом методе, который используется во всех релейно-контактных системах ТУ—ТС, передача ТС начинается при изменении состояния одного из контролируемых объектов. Передача содержит информацию о состоянии всех объектов ТС, входящих в одну группу с объектом, положение которого изменяется. Во всех бесконтактных системах ТУ—ТС для сосредоточенных объектов используется циклический метод передачи ТС, при котором информация о положении объектов передается на ДП непрерывно цикл за циклом, подтверждая уже переданное состояние контролируемых объектов.

Упрощенная структурная схема телеизмерения (ТИ) показана на рис. 17.3, а. Контролируемый параметр, например мощность Р, с помощью измерительного преобразователя UW преобразуется в непрерывную электрическую величину Х (ток или напряжение, изменяющееся пропорционально мощности). Это и есть входной аналоговый, а именно непрерывный сигнал передающего устройства AEG. Сигнал Х преобразуется в выходной сигнал Y, предназначенный для передачи по каналу связи КС. На ДП сигнал Y вновь преобразуется приемником A ЕЕ в электрическую величину Z, которая отображается выходным измерительным прибором, в ча­стности миллиамперметром РА, проградуированным в единицах мощности.

Характер зависимости Y= f(X) делит системы ТИ на аналоговые и дискретные [7.] В аналоговых системах имеет место не­прерывная зависимость между Х и Y (рис. 17.3,6). В дискретных системах она носит ступенчатый характер (рис. 17.3, в). В зависи­мости от того, какой из признаков сигнала Y несет информацию об измеряемой величине, различают аналоговые системы интенсивности, частотные и время-импульсные.

В системах интенсивности измеряемый параметр преобразуется в значения постоянного тока или напряжения, которые пропорцио­нальны измеряемому параметру. Системы интенсивности являются системами ближнего действия, так как при значительных расстояниях между КП и ДП погрешности измерений становятся недопустимо большими.

Другие аналоговые системы ТИ являются устройствами дальнего действия. В частотных системах по каналу связи передается преобразованный параметр или в виде переменного тока (частотные системы переменного тока) или в виде прямоугольных импульсов (частотно-импульсные системы). Частота переменного тока и частота прямоугольных импульсов изменяется в зависимости от измеряемого параметра.

Во времяимпульсных системах по каналу связи передается преобразованный параметр в виде времяимпульсного сигнала, длительность которого изменяется в зависимости от измеряемого параметра.

Дискретные системы ТИ являются устройствами дальнего действия; в них используются различные методы преобразования входного сигнала. Распространение получил кодо-импульсный метод.

Сущность его заключается в том, что в канал связи посылаются кодовые комбинации, каждая из которых соответствует определенной доле измеряемой величины; показание прибора определяется сум­мой всех полученных в данный момент кодовых комбинаций.

Системы ТИ используют рассмотренные выше способы разделения сигналов. При этом телеизмерения передаются непрерывно или по вызову диспетчера. Для уменьшения общего числа телеизмерительных устройств и измерительных приборов на ДП информация, поступающая по вызову с разных КП от однородных измерительных преобразователей, может подаваться на общее при­емное устройство. С этой целью при непрерывной передаче теле­измерений диспетчер выбирает определенный параметр для ото­бражения его на общем измерительном приборе, осуществляя так называемое телеизмерение по выбору.

 

Каналы связи

В устройствах телемеханики каналы связи являются средства­ми, осуществляющими телемеханическую связь между диспетчерским и контролируемым пунктами. Различают симплексные и дуп­лексные каналы связи. В симплексных каналах информация может быть передана только в одну сторону, а в дуплексных каналах имеется возможность одновременной передачи сообщений в обе стороны. В настоящее время в системах электроснабжения исполь­зуются следующие виды связи: каналы по кабельным и воздушным линиям связи; высокочастотные (в. ч.) каналы по проводам воздушных линий; радиоканалы в ультракоротковолновом (УКВ) и коротковолновом (KB) диапазонах; телефонные каналы общегосударственной связи, арендуемые у Министерства связи и других ведомств.

Наибольшее распространение в электрических системах получи­ли каналы в. ч. связи, на долю которых приходится более половины общей протяженности каналов связи. Столь широкое распростране­ние этого вида связи обусловливается, во-первых, относительно низ­кими капитальными вложениями на его сооружение и минимальны­ми затратами на эксплуатацию, а во-вторых, тем, что линии элек­тропередачи связывают между собой ДП и телемеханизированные объекты, представляя, таким образом, оптимальный вариант трас­сы; кроме того, их надежность значительно выше, чем надежность воздушных и кабельных линий связи. И хотя дальнейшее развитие каналов в. ч. связи затруднено из-за занятости частотного диапа­зона, помех в линиях высокого напряжения и усложнения схемы электрических сетей, предполагается дальнейший рост количества каналов в. ч. связи.

Наиболее распространенным в настоящее время является вы­полнение канала в. ч. связи по схеме фаза—земля (рис. 17.4). В та­кой схеме в. ч. аппаратура присоеди­няется к одному из проводов линии высокого напряжения и к земле. Вы­сокочастотная обработка линии про­изводится с помощью высокочастот­ных заградителей (LR1, CI; LR2, С2), включаемых в один из фазных проводов по концам линии, и кон­денсаторов С8, С4 связи. Между нижними обкладками конденсато­ров СЗ, С4 и землей включаются так называемые фильтры-присоеди­нения ФП1, ФП2, которые высоко­частотными кабелями ВК соединя­ются с в. ч. аппаратурой ВЧА. Высо­кочастотные заградители состоят из реакторов LR1, LR2 и конден­саторов C1, C2, подключенных параллельно реакторам.Они настра­иваются таким образом, что при частоте 50 Гц имеют незначительное сопротивление и не влияют на передачу электроэнергии, а для высоких частот, на которых ведется передача информации, пред­ставляют собой заградительные фильтры, не пропускающие сигна­лы в. ч.

Таким образом, сигналы в. ч. не выходят за пределы провода линии электропередачи. Они через конденсаторы, имеющие боль­шое сопротивление при частоте 50 Гц и малое сопротивление при высоких частотах, поступают в ФП. Вместе с ФП конденсатор свя­зи образует полосовой частотный фильтр, пропускающий только частоты передачи данного тракта. Разрядники FV1, FV2 защища­ют ФП от перенапряжений.

Иногда для уменьшения затухания сигнала используют схему присоединения аппаратуры в. ч. фаза—фаза одной или разных ли­ний, но при этом требуется больше аппаратуры в. ч. и труднее осу­ществляется разделение каналов, если их организуется на одной линии несколько. Следует отметить, что на линиях 500 и 750 кВ успешно применяется схема присоединения к проводящим грозозащитным тросам. Каналы по грозозащитным тросам имеют во мно­гом более высокие показатели, чем каналы, по фазным проводам, так как уровень помех в них ниже. Каналы в. ч. связи по прово­дам линий используются одновременно для телефонной связи меж­ду объектами и для передачи телемеханической информации.

В системах диспетчерского управления (ДУ) электроснабжения промышленных предприятий наиболее часто используются в качестве линий связи специально выделенные жилы кабелей телефон­ной сети предприятия. По ним и передаются сигналы. Такой способ передачи информации на предприятиях обычно является наиболее экономичным, так как телефонная связь по технологической необ­ходимости выполняется со всеми контролируемыми пунктами. В но­вых кабельных телефонных линиях число пар жил большое (до 1200 пар), поэтому увеличение числа жил, связанное с телемеха­низацией, мало влияет на общие затраты. Эффективность исполь­зования таких линий связи увеличивается с применением времен­ного или частотного разделения сигналов ТМ, что позволяет пере­давать по одной линии несколько сообщений.

В отдельных случаях на промышленных предприятиях выгодно использовать и каналы, образованные путем высокочастотной об­работки проводов линий, проложенных на территории предприятия. При этом могут использоваться не только воздушные линии, схема образования каналов на которых показана на рис. 17.4, но и кабельные силовые распределительные линии, наиболее широко рас­пространенные на предприятиях. Такие линии имеют высокую ме­ханическую прочность, хорошую изоляцию, необходимую конфигу­рацию.

Городские электросети характеризуются большей протяжен­ностью, чем сети промышленных предприятий, и являются преиму­щественно кабельными. Это обусловливает разнообразие типов ка­налов связи, используемых для работы ТМ. Однако основным спо­собом передачи сообщений является использование прямых телефонных линий, абонируемых у городской телефонной сети. Кроме того, возможно применение специальных устройств, позволяющих создать канал через аппаратуру городских автоматических теле­фонных станций путем набора телефонного номера.

В городских сетях используют также линии электропередач для создания высокочастотных каналов ТМ. Однако в условиях развет­вленной городской телефонной сети телемеханизация с передачей сигналов по каналам в. ч. силовых сетей обходится примерно в два раза дороже, чем передача сигналов по линиям, абонируемым у го­родской телефонной сети [103]. В связи с этим следует отметить перспективность работ по созданию упрощенных элементов высоко­частотной обработки проводов линий, что ведет к снижению стои­мости систем высокочастотной передачи по кабельным и воздуш­ным линиям напряжением 6—10 кВ.

Значительные сложности в условиях интенсивных помех встре­чает передача сигналов ТМ по радио- и радиорелейным линиям, которая применяется в редких случаях, когда нет других возмож­ностей по созданию канала связи. Существенные трудности возни­кают при организации каналов связи в сельских распределитель­ных сетях напряжением 6—10 кВ, не имеющих высокочастотной обработки. Большая разветвленность и протяженность этих сетей, отсутствие достаточного количества телефонных каналов приводят к необходимости создания в. ч. каналов связи по проводам сельских линий напряжением 6—10 кВ. При этом создаваемые каналы и их аппаратура должны отличаться предельной простотой и низкой стоимостью ввиду условий их эксплуатации и большого числа тре­буемых комплектов. Одним из возможных вариантов решения этой задачи является упрощенное выполнение высокочастотной части канала связи: без ФП и заградителей с использованием конденса­тора С для присоединения передатчика ТС и индукционного пре­образователя UL для присоединения приемника [104]. Схема та­кой передачи приведена на рис. 17.5. На контролируемом пункте КП, с которого передается телеинформация, кодирующее устройст­во КУ управляет работой мощного генератора импульсов G, под­ключенного через конденсатор С к проводу линии. Мощность им­пульсного сигнала, выдаваемого в линию, достигает Р_И = 10 кВт при напряжении до 2 кВ, что необходимо для надежного приема на диспетчерском пунк­те ДП при значительной разветвленности, протяженности сети и возможности существен­ных помех. Сигнал ТС распро­страняется по всей сети, но вос­принимается только на ДП снимается через индукционный преобразователь UL, частотный фильтр ZF, усиливается и подаётся на декодирующее устройство ДУ, обеспечиваещее расшифровку и отображения поступающей информации.

В соответствии с другим способом каналы по проводам сельским линий напряжением 6 – 10 кВ организуются на постоянном тока [105]. При этом источником постоянного тока размещается или а аппаратуре ДП (последний вариант предпочтительней). Опыт использования подобного способа организации каналов имеется в ряде энергосистем, но широкого распространения этот способ не получил из-за его функциональной ограниченности [105].

 

Устройства телемеханики

В настоящее время в системах электроснабжения находится в эксплуатации значительное количество устройств телемеханики (УТМ) различных типов. Тип УТМ в значительной степени опреде­ляется областью их использования; информационной емкостью и принятым объемом ТМ с учетом перспектив расширения; комплект­ностью поставки оборудования ТМ; надежностью работы и другими факторами. Поскольку ТМ становится технической базой информа­ционного обеспечения АСУ, появились новые типы устройств с улучшенными техническими характеристиками, расширенными функциональными возможностями, выполненные на новой элемент­ной базе — микросхемах и микропроцессорах.

Более разнообразными становятся и требования, предъявляе­мые к устройствам ТМ. Наряду с требованиями экономичности, надежности, уменьшения габаритов и потребляемой мощности появилась необходимость унификации и блочного построения уст­ройств, разработки комплексных устройств ТМ, использующих об­щий канал связи для передачи сигналов телеуправления, телеси­гнализации, телеизмерений. При определении требований учитыва­ется уровень, на котором производится телемеханизация. Так, для ДП объединенных энергосистем необходимы большой объем ин­формации, высокая скорость и надежность ее передачи, квитиро­вание команд ТУ и некоторых сигналов ТС. Для ТМ распредели­тельных сетей напряжением 6—10 кВ необходимы простота кон­струкции и эксплуатации, организация каналов связи по линиям электропередач без специальной высокочастотной обработки, упро­щенное присоединение комплектов к проводам линий, спорадиче­ский принцип передачи небольшого числа сигналов и т. д.

Устройства телемеханики ближнего действия. Устройства теле­измерения. При передаче информации на относительно близкие расстояния (десятки километров) используются аналоговые непре­рывные сигналы в виде изменений постоянного тока, а устройства телеизмерения (УТИ) ближнего действия функционируют по си­стеме интенсивности. В таких УТИ измеряемые параметры режи­мов работы системы электроснабжения измерительными преобра­зователями электрических величин и так называемыми датчиками

Рис. 17.6. Схемы устройств телеизмерения ближнего действия

неэлектрических величин преобразуются в пропорциональный по­стоянный ток.

На рис. 17.6,а,б показаны схемы УТИ с выпрямительными из­мерительными преобразователями переменного тока и напряжения. Особенностью измерительного преобразователя напряжения этой схемы является нелинейность: в рабочем диапазоне изменений на­пряжения коэффициент преобразования увеличивается (характе­ристика преобразования растягивается). Для этого используются два трансформатора: TLV и TLVT, второй из которых вследствие насыщения магнитопровода имеет нелинейную характеристику. Поэтому разность U _О3 выпрямленных диодами VD1, VD2 напряже­ний U _О1 и U _О2 имеет линейную зависимость от измеряемого напря­жения в пределах U_И = (0,7÷1,2) U _{и. ном} (рис. 17.6, в). Меньшим значениям U _И соответствует условие U _О3 < 0, при этом диод VD3 закрыт. Устройства телеизмерения с включением балластного ре­зистора R _б в линию связи ЛС (рис. 17.6, а, б) называют небаланс­ными в отличие от балансных, в которых осуществляется обратная связь по выходному сигналу измерительного преобразователя. Об­ратная связь компенсирует изменение параметров линии связи и позволяет увеличить дальность действия устройств ТИ (до l = 100 км по кабельным линиям вместо l = 25÷30 км при неба­лансных устройствах). Приемным элементом УТИ является милли­амперметр РА. В некоторых УТИ используются логометрические показывающие приборы, обеспечивающие большую точность телеизмерения.

На рис. 17.7 показана схема измерительного преобразователя УТИ мощ­ности, например типа СПВА-2. Он функционирует по время импульсному способу перемножения тока и напря­жения и выполнен на основе магнитных элементов с прямоуголь­ной петлей перемагничивания (рис. 17.7, а).

Рис. 17.7 Схема принципа действия время-импульсного измерительного преобразователя мощности.

Устройство можно использовать для преобразования мощности в постоянный ток. Если в обмотку ω _зп подавать импульсы напря­жения U₁, пропорциональные, например, активной составляющей переменного тока Icosφ, а к коллекторной цепи транзистора VT подвести напряжение u _k, пропорциональное напряжению U сети, то среднее значение тока коллектора окажется пропорциональным активной мощности переменного тока контролируемого объекта: I≈ UI cos φ = Р.

Устройства телеуправления и телесигнализации (ТУ—ТС). На рис. 17.8 показана одна из возможных схем устройства ТУ—ТС с использованием проводного разделения сигналов. В этом устрой­стве сигналы управления и сигналы положения, относящиеся к п отдельным объектам управления, передаются по отдельным проводам; для отделения сигналов управления выключателями Q от сигналов их положения используется амплитудный признак, а позиционным признаком включенного-отключенного состояний служит полярность. Число проводов в линии связи равно n+1. На каждый выключатель на стороне ДП имеются ключ управления SA с самовозвратом, два диода, реле сигнализации включенного KQC и отключенного KQT состояний и по четыре дополнительных рези­стора (R_д1, R_д2). На стороне КП к каждому индивидуальному про­воду подключены через диоды реле исполнения, осуществляющие включение КСС и отключение КСТ выключателей. В цепи обмоток реле исполнения включены вспомогательные контакты выключате­лей Q. Контактами ключей управления SA и контактами реле по­ложения на ДП замыкаются цепи ламп сигнализации включенно­го HLR, отключенного HLG положений и HLW — несоответствия положений ключа управления и выключателя.

 

Рис. 17.8. Устройство телеуправления — телесигнализации с проводным разделением сигналов

Сопротивления добавочных резисторов R_д1 и R_д2 выбраны таким образом, что ток в резисторе R_д1 достаточен для действия реле сигнализации, но недо­статочен для срабатывания реле исполнения, а включение резистора R_д2 приводит к возврату реле сигнализации и к срабатыванию соответствующего реле испол­нения. Например, если выключатель Q1 оперативно отключен, то его вспомога­тельные контакты Q1.1 и Q1.2 находятся в положении, показанном на рис