по всем вопросам:
8 (800) 555-25-11
СНГ: +7-495-127-97-07
контакты

Варианты архитектур систем управления ЗПУ в СОПТ | Микропроцессорные Технологии

Публикации на тему релейной
защиты и автоматики

Варианты архитектур систем управления ЗПУ в СОПТ

 

На данный момент наиболее распространёнными устройствами управления зарядом батарей, в системах оперативного постоянного тока 6-110кВ (далее – СОПТ), являются высокочастотные зарядно-подзарядные устройства (далее – ЗПУ) на MOSFET транзисторах.

Такие ЗПУ имеют небольшие номинальные токи, обычно до 20 А, но при этом позволяют объединить в одну систему большое количество устройств, обеспечивая при этом различные способы резервирования.

ЗПУ на MOSFET транзисторах имеют низкие пульсации выходного напряжения и высокую точность стабилизации тока и напряжения – это важно для сохранности аккумуляторной батареи.

 


Структурная схема системы ЗПУ из нескольких модулей


 

Система состоит из следующих элементов:

  • Силовые модули – ЗПУ, осуществляющие преобразование переменного тока в постоянный
  • Центральный контроллер управляющий всей системой
  • Дополнительное оборудование – это могут быть устройства ввода/вывода, устройства контроля аккумуляторной батареи, устройства контроля изоляции и другие
  • Система связи, обеспечивающая обмен информацией между всеми устройствами. Строится либо на основе цифрового интерфейса управления (Ethernet, RS-485, CAN).

Управление такой системой осуществляет центральный контроллер. Он принимает информацию от всех устройств и формирует управляющие воздействия, задает уставки по напряжению и току силовым модулям, осуществляет обмен информацией с автоматизированной системой управления верхнего уровня. Такая архитектура системы называется централизованной.

В централизованной системе есть два критически уязвимых узла:

центральный контроллер и система связи.

Потеря управления силовыми модулями или нарушение связи между модулями приведет к нарушению работе СОПТ подстанции, что грозит крупными технологическими нарушениями электроснабжения потребителей.

Отказы в централизованной системе управления СОПТ могут быть вызваны:

- «зависание» управляющей программы;

- отказ или повреждение центрального контроллера управления;

- нарушения питания центрального контроллера (от одного блока питания зависит жизнь всей подстанции);

- помехи в системе связи, повреждение кабелей связи и т.д.

Причин может быть очень много. При потере управления силовые модули обычно переходят на автономную работу и работают как источники напряжения с токоограничением, поэтому питание потребителей не прекращается. Однако, нарушается работа следующим очень важных функций:

  • термокомпенсация – температуру АБ измеряет центральный контроллер и изменяет уставку напряжения. Потеря этой функции приведет к быстрой потере емкости АБ при холоде или повышенному износу при высокой температуре. Отсутствие термокомпенсации заряда – резко сокращает срок службы АБ;
  • ограничение тока заряда АБ – силовые модули не контролируют ток АБ, поэтому не знают, что его нужно ограничить. Поэтому через разряженную АБ может протекать ток больше максимально допустимого, что приведет к перегреву и повреждению АБ;
  • равномерное распределение мощности между силовыми модулями – без реализации определенных аппаратных или программных средств силовые модули в системе будут нагружены по-разному. Это приводит к перегрузкам и перегреву силовых модулей в системе.

По указанным выше причинам центральные контроллеры и система связи должны иметь высокую надежность.

Самым простым способом повысить надежность является обязательная установка резервного контроллера управления в шкафы оперативного тока (ШОТ).

 

Теперь рассмотрим децентрализованные системы. В таких системах центральный управляющий контроллер отсутствует. ЗПУ LAUREL позволяет организовывать децентрализованные системы.

 


Цифровая шина НЕРВ позволяет организовать параллельную работу LAUREL или работу LAUREL в 2-х группах


 

В децентрализованной системе каждый ЗПУ имеет внутри контроллер, который управляет силовой частью и участвует в параллельной работе «соседей».

В системе присутствует ведущее устройство, при использовании LAUREL оно определяется автоматически. Ведущее устройство – Лидер – задает всем остальным уставки по току и напряжению в режиме реального времени.

Децентрализованная система надежнее и устойчивее к описанным выше отказам централизованных систем:

  • отказ или неисправность ведущего устройства не приводит к отказу системы, автоматически ведущим становится другое устройство
  • повреждение или отказ цифровой шины обмена данными приведет лишь к неравномерному распределению мощности между устройствами исключая перегревы устройств. Все важные функции такие как ограничение начального тока заряда, термокомпенсация заряда АБ сохраняются, ведь каждый LAUREL «умеет» измерять как температуру, так и ток АБ;
  • цифровая шина НЕРВ частично резервируется через обмен дискретными сигналами между LAUREL, что делает сегодня этот продукт единственным в части резервирования цифрового канала управления модулями на рынке;

Минусом децентрализованной системы может являться избыточное дублирование управления (как в военной авиатехнике), однако, это полностью компенсируется душевным спокойствием при стабильном электроснабжении ответственных потребителей.

Категория блога: 

Сергей Петелин,
Главный специалист отдела прикладных исследований и разработок

Подпишитесь
на рассылку

Поделиться
Яндекс.Метрика
Орфографическая ошибка в тексте:
Чтобы сообщить об ошибке, нажмите кнопку "Отправить сообщение об ошибке". Также вы можете добавить свой комментарий.