Sistem Scada Pentru Monitorizarea Statiei 110

LUCRARE DE LICENȚĂ

Sistem SCADA pentru monitorizarea stației 110/20 kV Ungheni

Introducere

Scopul lucrării este de a oferi soluții de modernizare, monitorizare și teleconducere a unei stații electrice de înalta tensiune cu ajutorul arhitecturilor SCADA, în condițiile unei investiții financiare mici și grad ridicat de informatizare/automatizare.

La covergența tehnologiilor de măsurare, de cumunicații și de informație a fost dezvoltată o tehnologie complex, care este specializată pe sarcini ce sunt legate de administrarea rețelelor, reflectarea stărilor se face cu multe variabile, iar interacșiunile pe ramurile ce intră în component acestora pot fi deosebit de complexe. Mai mult, în majoritatea cazurilor, rețelelecare trebuiesc administrate sunt de lungime foarte mare și pot traversa zone diverse.Sistemele SCADA au fost concepute ca să facă față tuturor cerințelor descrise anterior.

Motivațile alegerilor privind implementarea sistemului SCADA in rețelele electric sunt :

Rețelele de transport și distribuție sunt extrem de dificil de administrat, printr-o abordare clasică, acest lucru s-a realizat înaintea apariției sistemelor SCADA, prin amplasarea în punctele cheie ale rețelei a unor instrumente de măsură și formarea unor echipe de teren.

Pentru eficientizarea citirilor valorilor și a efectuării unor operații la distanță s-au introdus metodologiile de telemăsurători, respective comandă la distanță. Acest lucru a devenit posibil datorită desvoltării și scăderii prețului la instrumentele digitale, precum și a disponibilității mijloacelor modern de comunicații.

Pe de altă, parte echipamentele de calcul devenind tot mai performante și tot mai ieftine, au fost dezvoltate aplicații de simulare și proiectare ale rețelelor. Aceste instrumente au oferit un sprijin pentru administrarea rețelelor, au putut fi analizate situații conform scenarului „ce se întamplă, dacă ?”. De asemenea programele de simulare pot ajuta în minimizarea numărului de instrumente de măsurare necesare pentru a reflecta stări din rețea.

O motivație generală este ca prin implementarea unui sistem SCADA, opeațiile pot fi monitorizate și controlate, iar sistemul produce informații de maximizare a profitului, deoarece SCADA este centrul declanșării, transmiterii și a distribuției de operații,iar toatea posturile ce folosesc informațiile sistemului pot beneficia de o vedere de ansamblu a amplasamentului, instalare și funcționarea sistemului.

Pentru modernizarea stației electrice, una dintre cele mai bune metode la ora actualăeste realizeazată prin implementarea arhitecturilor SCADA . Aceasta se face atât pentru protecția, supravegherea și controlul proceselor energetice în stațiile și posturile de transformare, cât și pentru un tranzit de date mult mai ridicat și o comunicare mai bună în teren .

Modernizarea unnei stații are un efect benefic asupra SEN (Sistemul Energetic Național) prin faptul că reduce costurile de întreținere a instalațiilor din stațiile și posturile de transformare, reduce cheltuielile de exploatare prin scăderea consumului de energie, reduce numărul de personal prin înlocuirea factorului uman de către echipamente electrice de supraveghere, comandă și control și asigură o fiabilitate ridicată în funcționarea instalațiilor.

Considerații generale asupra instalațiilor electrice ale stațiilor și posturilor de transformare

1.1 Noțiuni introductive de teorie ale stațiilor și posturilor de transformare

Prin definiție , sistemul energetic cuprinde ansamblul instalațiilor care servesc la producerea de energie electric într-o formă utilizabilă.Toate elementele unui sistem energetic sunt caracterizate printr-un process coordonat de producer, transport, distribuție și consum de energie electric sau termică

Sistemul electroenergetic este un ansamblu de centrale , stații, posturi de transformare și receptoare de energie electrică, conectate între ele prin liniile unei rețele electrice. Sistemul electroenergetic reprezintă partea electrică a sistemul energetic și cuprinde instalațiile de producere a energiei electrice (generatoarele), instalațiile de transformare a acesteia de la o tensiune la alta (stații și posture de transformare), instalații de transport și distribuție a energiei electrice (rețele de înaltă, medie și joasă tensiune) și instalațiile de utilizare a acesteia. Ansamblul unitar de conductoare, aparate de transformare și conectare , mașini , diferite instalații auxiliare și construcțiile aferente , destinate producerii, transformării, distribuirii sau utilizării energiei electrice constituie instalații electrice. Instalațiile electrice include stațiile electrice , precum și instalațiile electrice de evacuare a puterii produse de generatoare.

Stațiile electrice sunt noduri in SEN care cuprind mai ales extremitățile liniilor electrice, legături conductoare, aparataj electric, clădiri și eventual, (auto)transformatoare de forță. În principal, stațiile electrice pot realize funcții de :

transformare: prin intermediul transformatoarelor este modificată tensiunea (stații ridicătoare sau coborîtoare), fiind deci posibilă interconectarea mai multor rețele de diferite tensiuni;

conexiunea : conțin legături conductoare și aparataj electric cu tensiunea nominală mai mare de 1 kV și sunt destinate primiri și distribuirii energieii electrice , la aceeași tensiune și frecvență;stațiile de conexiuni de medie tensiune, destinate alimentării unor posturi de transformare constituie puncte de alimentare;

conversie : prin intermediul convertizoarelor, curentul alternative este convertit în curent continuu sau invers.

Din totalul de peste 950 stații de tensiune nominală 35….750kV existente in SEN , una este de 750 kV , 26 sunt de 400 kV, 49 sunt de 220 kV, iar aproximativ 90% stații de 110 kV.

O categorie foarte importantă a stațiilor de transformare o reprezintă posturile de trasformare, în SEN fiind în funcțiune peste 65000 posturi de transformare, totalizînd o putere instalată de peste 23000 MVA.

Energia electrică produsă de centralele electrice suferă mai multe transformări ale tensiunii pentru a putea fi trasportată cu pierderi cât mai mici la disntațe cât mai mari și apoi utilizată de consumatori. Transportul energiei electrice la disntațe mari și foarte mai (de ordinul zecilor respectiv sutelor de kilometri) trebuie deci făcut pe linii electrice de înaltă și foarte înaltă tensiune (110, 220, 400, 750 kV). Transportul energiei electrice la distanțe relativ mici (de oridinul kilometrilor sau cel mult cîteva zeci de kilometri), se face cu ajutorul liniilor de medie tensiune (6, 10, 20 kV) iar la distante foarte mici (de oridinul sutelor de metri), pe linii de joasa tensiune (0,4 kV). Cu cât tensiunea este mai mare cu atît curentul este mai mic și ca urmare pierderile (consumul propriu tehnologic, C.P.T) pentru transportul energiei electrice, scad foarte mult deoarece sunt proporționale cu pătratul curentului. Transformarea nivelurilor de tensiune (necesare transportului energiei cu pierderi cît mai mici cu ajutorul liniilor electrice), au loc în stațiile și posturile de transformare , care sunt noduri ale sistemului electroenergetic și la care sunt racordate liniile electrice.

1.2 Principalele echipamente dintr-o stație de înaltă tensiune

În stațiile de înaltă tensiune, principalele echipamente se clasifică astfel:

Celulele electrice

Partea unei stații care cuprinde, ansamblul de echipamente, materiale, aparate electrice și dispozitive amplasate într-un singur loc, care au un scop funcțional determinat pentru un anumit circuit, constituie o celulă electrică

Bare colectoare

Un sistem de bare colectoare reprezintă un nod de conexiuni electrice , extins în spatiu pentru a se crea condițiile constructive necesare racordării mai multor celule dintr-o stație electrică.

Liniile electrice

Liniile electrice reprezintă laturi în cadrul rețelelor electrice, prin care se realizaează evacuarea puterii produse în centrale electrice, transportul sau distribuția energiei electrice.

Circuite de linie de înaltă tensiune

Astfel de circuite realizează transportul/repartiția între nodurile (stațiile) SEN, precum și distribuția energiei electrice către locurile de consum(distribuție publiva au către abonați)

În toate variantele de echipamente prezentate în figura 1.1 apare separatorul față de barele coelctoare (Sb), avand ca funcție principală izolarea echipamentelor electrice din aval (în cazul efectuării unor lucrări de revizie/reparație) față de tensiunea barelor colectoare.

Separatoarele

Separatorul este un aparat de comutație care, spre deosebire de întreruptor, nu este prevăzut cu dispozitiv de stingere a arcului electric. Cu separatorul sunt permise doar manevre de comutație sub curent neglijabil (0,5 A pentru separatoare cu tensiuni nominale de până la 400 kV inclusiv). În general pentru a evita consecințele deosebit de grave ale arcului electric care ar apărea în cazul unor manevre greșite , separatoarele electrice se prevăd cu diferite sisteme de blocaj.

Variantele de echipare a, b se caracterizează prin faptul că protecția circuitului în caz de scurtcircuit este realizata rapid și investiții relativ reduse utilizând siguranțe fuzibile. Îm cazul varianta a , separatorul Sb permite doar comutația liniei în gol. În varianta b, utilizarea separatorului de sarcină asigură comutația circuituilui(eventual, prnn telecomandă), adaugându-se în plus și funcția de separare(izolare).

Sub aspect constructiv, cuțitele de legare la pământ se pot realiza ca un aparat independent sau pot fi asociate altui aparat (de exemplu, unui separator care, în afara cuțitelor sale principale. mai este prevăzut cu unul sau două cuțite de legare la pământ).

În variantele de echipare c și d, protectia circuitului în caz de scurtcircuit sau suprasarcină este realizată mai scump, dar mai sigur, prin utilizarea unui întreruptor în asociere cu dispozitive de detectare (transformatoare sau alți senzori de curent și tensiune), de protecție și de control-comandă, precum și acționare. În plus, întreruptorul asigură comutația circuituilui (conectarea sau deconectarea în regim normal de funcționare).

Fig.1.2.1 Variante de echipare a liniilor de înaltă tensiune

Separatorul de linie () permite efectuarea de lucrări la întreruptor fără scoaterea circuitului de linie de sub tensiune.

Putem observa, din figura de mai sus că, prin manevrarea aparatelor de comutație și separare la un astfel de circuit, nu trebuie ca separatorul să fie manevrat în sarcină pentru că se va distruge și va avara toată instalația. Drept urmare, manevrarea separatoarelor și se va face numai cu întreruptorul deschis.

În ceea ce privește manevrarea cuțitului de legare la pământ (CLP), acesta se va face numai cu cuțitul separatorului principal (pe care se află montat CPL-ul) deschis și numai după verificarea lipsei tensiunii în zona pe care o va lega la pământ CPL-ul.

În varianta d cele doua CPL-uri aflate de-o parte și de alta a întreruptorului au rolul de a lega la pământ zona de lucru unde se află întreruptorul realizată prin deschiderea separatorului de bare și a separatoruluide linie . Este o situație specifică stațiilor cu tensiuni mari (220-400 kV).

(Auto)Transformatorul

În stațiile electrice de transformare se instalează transformatoare și autotransformatoare de putere care permit intreconectarea mai multor rețele de tensiuni diferite.

În figura 1.2 sunt prezentate variante de echipare a unor circute de (auto)transformatoare cu două sau trei înfășurări cu tensiunea nominală peste 1 kV.

Fig 1.2.2 variante de echipare a circuitelor de (auto)transformator

a – transformatoare cu două înfășurări și autotransformatoare cu terțiar nefolosit;

b – transformatoare cu trei înfășurări, TID, autotransformatoare cu terțiar folosit.

Protecția circuitelor de (auto)transformator în caz de scurtcircuit sau suprasarcină se realizează cu ajutorul întreruptoarelor în asociere cu dispozitive de detectare (transformatoare de măsurare sau alți senzori de curent și tensiune), de protectie și de control-comandă, precum și de acționare. În plus, întreruptoarele asigură comutația circuitului(cuplarea/decuplarea în regim normal de funcționare).

Pentru a se putea lucra la întreruptoare cu menținerea continuității în alimentare a celorlalte circuite racordate la aceleași sisteme de bare colectoare, în schemă se introduc separatoarele față de bare . În varianta b, separatorul față de transformator () permite efectuarea de lucrări la un întreruptor cu menținerea tranzitului de energie pe celelalte înfășurări ale transformatorului.

Montajul aparatajului electric în celulă se poate face în două moduri:

– Montaj fix prezintă avantajul unei realizări simple, fără aparate sau blocaje speciale, dar conduce la dimensiuni mai mari ale celulelor .

– Montaj debroșabil realizează, în primul rând, o importantă reducere a volumului celulelor, deoarece este eliminat spațiul din interiorul acestora destinat montajului sau reviziilor. Se reduce, de asemnenea, timpul de înlocuire a unor aparate defecte și necesar reviziilor, prin folosirea unui cărucior/casetă de rezervă. Utilizarea sistemul debroșabil permite realizarea unei construcții fară separatoare, ceea ce conduce la reducerea greșelilor de manevreare cu separatorul(în general, însoțire de arc electric liber) și contribuie sensibil la compactarea celulei. Este favorizată, de asemenea, utilizarea elementelor prefabricate. Construcțiile debroșabile implică însă blocaje speciale pentru interzicerea deplasării căruciorului atunci când întreruptorul și eventual separatoarele nu sunt pe poziție ,,deschis". Sunt necesare, de asemenea, masurări speciae de protecție împotriva atingerii elementelor rămase sub tensiune după scoaterea caruciorului.

În construcția stațiilor moderne, tendiția generală este de a utiliza echipamente prefabricate

Echipamentele fabricate prezintă avantaje cunoscute de multă vreme cum ar fi de exemplu : reducerea investițiilor în partea de construcșie a stațiilor, economie de timp și manopera la montaj, înlocuire rapida etc. Fiind un tot unitar realizat la scară industrială, care se livrează complet pregătit și încărcat electric, celulele prefabricate beneficiază de un control de calitate care le garantează siguranța și securitatea în funcționare. în plus, cerințele mereu în creștere privind ameliorarea calității distrbuției de energie electrică conduc spre descentralizarea automatizărilor și dezvoltarea dispozitivelor de teleconducere, a caror realizare industrială permite creșterea sensibilă a fiabilității și scăderea costurilor. Progresele din domeniul aparatajului electric, precum și a echipamentelor de control-comandă, au condus la o reducere sensibilă a dimensiunilor celulelor prefabricate, la o diminuare a cheltuielilor de punere în funcțiune și de exploatare(soluții care nu necesita ptractic întreținerea), la creșterea duratei de viață a instalațiilor, precum și la o creștere a fiabilității sistemului de ansamblu

2. Studiu privind schema de conexiune a stației de transformare 220/110 kV

2.1 Definitie

Schema reprezintă un desen care arată modul în care diferite părți ale unei rețele, instalații ale unui aparat sau ale unui ansamblu de aparate sunt funcțional conectate între ele.

2.2 Clasificarea schemelor electrice

Dupa numărul de conductoare repreentat pe desen:

Scheme monofilare : indiferent de numărul de conductoare ale circuiului se prezintă numai unul, celelalte fiind echipate identic;

Scheme multifilare : dacă echiparea fazelor este diferită, se reprezintă toate conductoarele circuitului;

Dupa scopul urmărit prin reprezentare:

Scheme explicative (principale sau detaliate);

Scheme de conexiuni, destinate realizării fizice și verificării conexiunilor;

Scheme sinoptice, reprezentând starea reala a aparatelor de comutație la un moment dat;

Planuri de amplasare, care oferă indicații precise despre amplasarea părților unei instalații.

Din punct de vedere al funcției îndeplinite, circuitele pot fi :

Circuite primare : sunt circuite prin care se realizează tranzitul de energie de la surse către consumatori (de exemplu circuite de generator, transformator, linie electrică, cupla etc.);

Circuite secundare : sunt circuite în diferite feluri la buna funcționare a circuitelor primare (circuite de măsurare, protecție, comandă, control, semnalizare etc.)

Legătura între circuitele primare și cele secundare se realizează prin intermediul transformatoarelor(senzorilor) de curent și tensiune

Circuitele primare ale stațiilor electrice sunt cele parcurse de energia electrcă care circulă dinspre centrale electrice spre consumatori. În această categorie a circuitelor primare sunt incluse și circuitele care nu sunt parcurse de fluxul principal de energie dar care sunt racordate în derivație la diverse circuite primare pe care le deserversc, cum sunt circuitele transformatoarelor de tensiune sau ale descărcătoarelor cu rezistentă variabilă.

Circuitele primare functionează obișnuit la tensiuni relativ ridicate și sunt parcurse de curenții mari în regim normal de funcționare cu excepția circuitelor legate în derivație și în special în regim de scurtcircuit. Alegerea aparatelor electrice din circuitele primare ale stațiilor electrice, se face comparându-se caracteristicile părții din instalație unde urmează sa fie montate cu caracteristicile

Circuitele electrice secundare deservesc circuitele electrice primare și se caracterizează prin faptul că nu sunt parcurse de fluxul principal de energie care circulă spre consumatori precum și prin nivelurile reduse ale tensiunii (230 V ) și foarte reduse ale curentului (5 A sau 1 A).

Circuitele secundare împart în circuitele de comandă și circuite de control. Circuitele de comanda servesc la acționarea voită (de la fața locului sau de la distanță ) a diverselor mecanisme aparținând aparatelor de comutație ( semnalizare, măsurare, înregistrare diverse ), blocaje ( pentru evitarea manevrelor greșite), sincronizare, protecție prin relee și automatizare. Serviciil proprii ale stațiilor electrice se împart în sercicii de curent alternativ și servicii de curent continuu.

2.3 Principalele scheme electrice de conexiuni folosite

2.3.1 Scheme cu bare colectoare simple

Schemele de conexiuni ale stațiilor electrice cuprind în categoria aparatelor de comutație în principal întrerupătoare, separatoare, separatoare în sarcină, siguranțe fuzibile. Bara colectoare apare ca un nod electric dilatat și, fiind dispusă transversal pe direcția circuitelor aferente de linie , transformatoarele etc., permite exploatarea comoda a stației.

Denumirea este legată de faptul că aici se colectează energia de la circuitele de injecție ( bunăoară transformatoarele și redistribuindu-se apoi de exemplu de linii, ca în fig 2.3.1

Separatoarele au rolul de a izola întrerupătorul după ce acesta a fost deschis, în vederea reviziilor, reprațiilor. Separatoarele de legare la pământ se închid atunci când linia urmează sa fie scoasă în revizie, reparație etc.

Fig 2.3.1 Schema unei stații cu baze colectoare

Deoarece normele de tehnica securității si protecția personalului prevăd scurtcircuitarea căilor de acces ale tensiunii în punctul de lucru al tensiunii foarte înalte se preferă folosirea cuțitelor de legare la pământ ale separatoarelor în loc de scurtcircuitoarele mobile ancombrante. În acest fel întrerupătorul poate apare încadrat de doua cuțite de legare la pământ, ca în cazul circuitului liniei . De obicei prin deschiderea lui transformatorul nu rămâne sub tensiune ci se deconectează și din partea opusă stației în discuție. În acest fel nu mai este necesară prevederea unui separator între și transformator.

În cazul liniilor electice, situația este întrucâtva diferită; deoarece se poate primi tensiunea de la capătul opus sau chiar după ce s-a deconectat de la capătul opus, linia poate rămâne încărcată capacitiv ori poate fi atinsă de trăsnet, este necesară prevederea separatorului de linie .

Dacă linia urmează să fie scoasă în revizie/reparație, atunci se face cunoscută telefonic această intenție, personalului de la dispecer, pentru coordonarea manevrei cu stația de la celălalt capăt al liniei, unde de asemenea se vor face aceleași manevre.

La retragerea din exploatare a unei linii, dupa deconectarea întrerupătorului, oridinea de manevrare nu este întâmplătoare. În eventualitatea puțin probabilă, dar posibilă, ca întrerupătorul să nu fie acționat efectiv, deși se indică efectuarea manevrei de către dispozitivele de semnalizare, se preferă distrugerea separatorului si nu a lui .

Deteriorarea lui , ar putea scoate din funcțiune stația un timp mai îndelungat, toate circuitele racordate la bară, fară excepție, rămănând nealimentate în schimb deteriorarea lui scoate din funcțiune cel mai probabil doar circuitul pe care îl echipează.

2.3.2 Secționarea barelor colectoare

Secționarea longitudinală a barei colectoare în două secții de bare colectoare ( SBC 1, 2 ) se face cu unul, cu două separatoare sau cu o cuplă longitudinală funcție de gradul de elasticitate dorit, fig 2.3.2 a,b,c.

Revizia secțiuniilor de bare se face pe rând prin deconectarea prealabilă a circuitelor aferente secției respective și a separatorului ; doar revizia separatorului implică scoaterea din funcționare a întregii bare colectoare, fig 2.3.2.a.

Aceasta se poate remedia prin înscrierea a două separatoare de cuplă longitudinală ca în fig 2.3.2.b, când revizia unei secții de bare se extinde și la separatorul de cuplă alăturat, celălalt separator de cuplă fiind deschis.

Secționarea longitudinală cu separatoare realizează totuși un grad de elasticitate modest, caracterizat prin aceea că orice defect pe una din secțiile de bare conduce la declanșarea întregii stații, funcționarea secției neavariate fiind reluată după izolarea secției defecte prin deschiderea cuplei.

Fig 2.3.2 Secționarea longitudinală a bare colectoare

a- printr-un separator; b – prind doua separatoare ; c – prin cuplă longitudinală

Prezența înrerupătorului de cuplă longitudinală ofera elasticitate sporită. În regimul de funcționare de cuplă închisă, varianta (1) în fig 2.3.2 c. apare evident avantajul că în cazul unui defect pe una din secții cealaltă secție de bare își continuă neîntreruptă funcționarea prin declanșarea întrerupătorului cuplei.

În regim de funcționare cu cupla normal deschisă, pentru limitarea curenților de scurtcircuit, varianta (2), stația este în general alimentată de la doua surse diferite, fie aceastea transformatoarele și , iar acționarea, întreruptătorului cuplei ete supravegheată de automatizarea AAR ( anclașarea automată a rezervei) ; astfel, cu ocazia defectării unui transformator, întrerupătorul său deconectează și după o scurtă pauză de timp în care secția de bare aferentă rămâne nealimentată, anclașarea întreriupătorului cuplei longitudinale și secția întreruptă este realimentată de la transformatorul rămas, care preia toată sarcina stației. Anterior, cupla era în rezervă caldă având separatoarele închise.

2.3.3 Scheme cu dublu sistem de bare colectoare și un întrerupător pe circuit

Este schema care a căpătat o largă răspândire în instalațiie de comutație electroenergetică de unde se alimentează consumatori mai importanți. În comparație cu schema cu sistem simplu de bare, schema cu dublu sistem de bare colectoare oferă un grad de elasticitate sporită prin posibilitatea racordării circuitelor aferente la oricare din cele doua noduri electrice ( bare colectoare).

Fiecare, circuit se racordează la sistemul dublu de bare colectoare prin intermediu întrerupătorului și a două separatoare de bare, fig 2.3.3

2.3.3. Schema unei stații cu dublu sistem de bare și plecări într-o direcție

Exista două variante ale schemei cu bare duble, funcție de amplasarea pe teren. În prima variantă – fig 2.3.3, stația realizată ocupă mai mult teren, prin extindere stației își mărește repede dimensiunea paralelă cu BC. În varianta din fig 2.3.4, terenul este bine ocupat cu condiția să existe plecări în ambele direcții.

Schema oferă două posibilități de funcționare în regim normal

Toate circuitele se racordează la un singur sistem de bare ( sistem de bare de lucru ) al doilea sistem fiind liber, în rezervă caldă, menținut sub tensiune prin intermediul circuitelor de cuplă transversală CT

Instalația funcționează, de regulă, cu consumatorii și surseșe repartizate pe cele doua sisteme de bare colectoare cu cupla transversală închisă sau deschisă.

Rolurile cuplei transversale pot fi prezentate sub formă condesată, astfel :

– permite trecerea circuitelor de pe un sistem de bare colectoare pe altul fără întreruperea circuitului respectiv;

– servește pentru controlul, integrității sistemelor de bare colectoare după revizia acestora ;

– se poate substitui oricărui întrerupător din instalație care este defect sau urmeaza a fi scos din revizie.

Fig 2.3.4 Schema unei stații cu dublu sistem de bare și plecări în ambele direcții

Trecerea unui circuit de pe o bară pe alta se face conform exemplificării de mai jos pentru cazul liniei racordate la bară colectoare , din figura 2.3.4.

Manevra de schimbare a barei colectoare cu menținerea funcționării continue implică trei etape, și anume :

Închiderea cuplei și deci punerea în paralel a celor două sisteme de bare cu controlul prealabil al sincronismului;

Comutarea separatoarelor de bară;

Revenirea la funcționarea cu cu cuplă deschisă. Pentru a evita manevrarea separatoarelor sub curent numa pe timpul scurt al etapei a doua, se deconectează protecția cuplei transversale.

Experiența exploatări stațiilor cu scheme de conexiuni mai dezvoltate a relevat oportunitatea introducerii unor blocaje pentru a evita manevrarea greșită a separatoarelor.

Controlul integrității barelor colectoare se face de regulă la terminarea reviziei. Orice scurtcircuit pe această bară duce la deconectarea instantanee a întrerupătorului cuplei ( acționat de protecția sa prin relee care au fost expres reglatesa funcționeze fără reținere de timp); indicând că revizia trebuie reluată și remediate eventualele defecțiuni. În cazul în care cupla nu declanșează înseamnă că este asigurată integritatea barei colectoare și se poate conta pe ea pentru manevre.

Înlocuirea, unui întrerupător defect sau care umează a fi scos în revizie poate fi făcută cu ajutorul circuitului de cuplă transversală prin două întreruperi în functionare, relativ de scurtă durată, în care caz celula în cauză se racordează singură la un sistem de bare.

Fig 2.3.5 Substituirea întrerupătorului unui circuit cu întrerupătorul cuplei transversale

În fig 2.3.5 se presupune că s-a defectat întrerupătorul al liniei , prin el trece sarcina liniei dar el nu mai poate realiza operația de întrerupere a circuitului. Pentru repararea și înlocuirea sa cu întrerupătorul cuplei pe perioada reparației, se procedeaza astfel :

Se degajează complect un sistem de bare colectoare, de exemplu trecând toate circuitele pe celălalt sistem de bare cu excepția circuitului în cauza. Cupla transversală rămănând închisă rezultă că s-a înseriat cu circuitul cu întrerupătorul defect, manevra fiind făcutp cu menținerea continuității în alimentare. Toate funcțiunile întrerupătorului au fost preluate de întrerupătorul de cuplă. Se poate deschide circuitul sau se poate funcționa așa până ce dispecerul aprobă scoaterea în repatație a întrerupătorului defect.

Pentru scoaterea în reparație, se deschide cupla și se separă întrerupătorul prin desfacerea legăturii c și refacerea legăturii a,b iar apoi se reia funcționarea normală a stației.

3. Aparate de comutație de înaltă tensiune

3.1 Întreruptoare de înaltă tensiune

3.1.1 Considerații teoretice

Dintre aparatele de comutație întreruptorul de înaltă tensiune este cel mai important aparat din punct de vedere al funcționării sistemului energetic, întreruptorul de înaltă tensiune se poate defini ca un aparat destinat închiderii și deschiderii circuitelor electrice când acestea sunt parcurse, fie de curenți normali de lucru, fie de curenți anormali, cum sunt cei de suprasarcină sau de scurtcircuit.

Funcțiunea cea mai importantă a unui întreruptor, deși nu cea mai frecventă, este deschiderea automată a circuitelor electrice în momentul apariției scurtcircuitelor.Importanța acestei funcțiuni constă în faptul că, în acest mod, se asigură întreruperea porțiunii de rețea defectă într-un timp cat mai scurt, prevenindu-se avarierea și distrugerea echipamentului electric datorită curenților de scurtcircuit. Și întrucât aceasta funcțiune solicită cel mai mult întreruptorul, constructiv, el se realizează și se dimensionează astfel ca să o poată îndeplini cat mai bine și cat mai rapid.

Întreruperea curenților alternativi poate fi realizată în două moduri :

Întrerupere prin introducerea înserie cu circuitul a unei rezistenșe crescând progresiv ( sau marirea rezistenței circuitului) până la valoarea care anulează curentul, metoda folosită și la întreruperea circuitelor de curent continuu;

Întreruperea folosind momentul trecerii naturale a curentului prin zero, prin acționarea în sensul măririi rigidității dielectrice a spațiului dintre contactele deschise, pentru a împiedica reaprinderea arcului electric.

Marea majoritate a întreruptoarelor de înaltă tensiune folosesc pentru întreruperea curentului cea de-a doua metodă. Problema principală a acestor întreruptoare o reprezintă stingerea arcului electric ce se formeaza între contacte, pe cât posibil, la prima trecere a curentului prin zero.

O clasificare a întreruptoarelor după mediul de stingere poate fi următoarea :

întreruptoare cu mediu de stingere gazos: cu aer comprimat, cu hexa-florură de sulf;

întreruptoare cu mediu de stingere lichid : cu ulei, cu apă și glicol;

întreruptoare cu mediu de stingere solid : cu material solid gazogenerator;

întreruptor în vid.

La unele tipuri de întreruptoare denumite cu autosuflaj ( întreruptoare cu ulei, cu augenerare de gaze), gazele necesare deionizării arcului sunt produse de arcul electric, deci cantitatea de gaze dezvoltate este dependenta de intensitatea curentului care trece prin arc.

Vitezele de scurgere ale acestor gaze sunt determinate de legile mecanicii fluidelor, dar nu sunt singurele care influențează regenerarea rigidității dielectrice a spațiului dintre contacte. Într-adevăr, și atți factori cum ar fi : natura gazului, presiunealui, drumul parcurs de arcul electric, forma contactelor, numarul de locuri de rupere, pot juca un rol important în această privință.

Aceste tipuri de întreruptoare prezintă dezavantajul că, în anumite situații, puțin frecvente, funcționarea lor nu este sigură. Un exemplu concret ar fi în timpul întreruperii unui curentde mică intensitate din anumite motive ( scurtcircuit, suprasarcină),poate să apară o creștere a curentului electric prin întreruptor.

3.1.2 Caracteristicile întreruptoarelor

Principalele caracteristici ale unui întreruptor, stabilite cu ajutorul standardelor și recomandărilor CEI, sunt următoarele.

Tensiunea nominală este tensiunea maximă de serviciu a rețelei în care este destinat să lucreze întreruptorul.

Nivelul de izolație nominal sau nivelul de ținere nominal este caracterizat prin valorile tensiunilor de ținere nominale la impuls și la frecvență industrială

Frecvența nominală a tensiunii nominale a întreruptorului este identică cu frecvența nominală a rețelei în care va funcționa întreruptorul.

Curentul nominal este valoare standardizată a curentului sub care întreruptorul poate funcționa în regim permanent fără ca limetele admisibile de încălzire să fie depășite.

Capacitatea de rupere ( deconetare ) nominală la scurtcircuit

În cazul întreruptoarelor, capacitatea nominală de rupere la scurtcircuit este valoarea efectivă a celui mai mare curent de scurtcircuit pe care aparatul trebuie să-l întrerupă în condițiile de utilizare și funcționare prescrise, într-un circuit în care tensiunea de restabilire de fracvență industrială corespunde tensiunii nominale a aparatului, iar tensiunea tranzitorie de restabilire corespunde valorile nominale.

Pentru tensiuni mai mici decât tensiunea nominală, întreruptorul trebuie sa aibă capacitatea de rupere egală cu capacitatea sa de rupere nominală la scurtcircuit.

Pentru tensiuni mai mari decât tensiunea nominală, nu se garantează capacitatea de rupere, în afară de prevederile capacității de rupere nominală în cazul discordanței de fază.

3.1.3 Condițiile impuse întreruptoarelor

Condițiile pe care trebuie să le îndeplinească întrerupoarele de înaltă tensiune se pot rezuma după cum urmează.

Capacitate de rupere cât mai mare, care astăzi pentru tensiunile de 110-220 kV ajunge până la 31,5-f-50 kA și mai mult, iar pentru 400- 700 , 50-60 kA.

Întrerupere sigură a curentului în domeniul de la câțiva zeci de amperi până la valoarea nominală a curentului, precum și a curentului de scurtcircuit.

Durata de întrerupere cât mai scurtă posibilă. O durată lungă de întrerupere poate să aibă consecințe grave în alimentarea consumatorilor cu energie electrică.

Posibilitatea reanclașării automate rapide mono si trifazate.

Verificarea și revizia ușoară a contactelor.

Siguranța împotriva exploziilor și incediului

Transport fără dificultăți și siguranța în exploatare .

3.2 Separatoare și scurtcircuitoare de înaltă tensiune

3.2.1 Generalități

Separatoareleintră în categoria electrice de comutație și pot fi definite ca fiind aparate de conectare care asigură pentru motive de securitate, în poziția deschis, o distanță de izolare vizibilă în cadrul circuitului electric din care face parte.

Prin montarea separatoarelor este posibilă efectuarea de revizii la întreruptoare, controlul stării izolatoarelor suport sau de trecere, schimbareasigurantțelor fuzibile de înaltă tensiune, examinarea cutiilor terminale ale cablurilor, a conductoarelor liniilor electrice, a descărcătoarelor, fără a scoate de sub tensiune întreaga instalație.

Separatorul este utilizat pentru deschiderea sau închiderea unui circuit, atunci când se întrerupe sau se stabilește un curent de valoare mică sau când nu se produce nici o schimbare de tensiune la bornele fiecărui pol al separatorului.

Rolul separatorului este de a separa față de sursă o parte a instalației și această separare trebuie să fie văzută de operator.

Separatorul trebuie sa poată suporta curentul de lungă durată, în condiții normale de funcționare ale circuitului și, de asemenea, sa aiba stabilitate termică și electrodinamică în cazul scurtcircutelor.

Deschiderea separatorului trebuie să fie precedată de deconectarea întreruptorului de înaltă tensiune corespunzătoar. Separatorul neavând dispozitiv de stingere a arcului electric, deschiderea lui sub sarcină poate să conducă la procedurea unui scurtcircuit cu urmări grave atât pentru operator, cât si pentru instalația respectivă, datorită arcului electric care se formează între contactele sale.

3.2.2 Caracteristici constructive

Un separator este constituit din următoarele elemente principale : sistemul de contact, sistemul izolator, dispozitivul de acționare și construcția metalică de asamblare a elementelor.

Sistemul de contacte deține un contact fix și un contact mobil sau două contacte mobile, constituindcalea de curent a separatorului.

Contactele separatorului pot fi liniare, plate, cilindrice ți alte forme. Se construiesc din materiale bune condutoare de electricitate, de preferință de cupru.

Pentru a micșora încălzirea contactelor, se realizează presiuni de contact corespunzătoare. La separatoarele construite pentru curenți nominali mari, cuțitul este constituit din mai multe bare paralele.

Elementele care conduc la alegerea diferitelor tipuri de contacte sunt : densitatea de curent și distribuția ei, condițiile de răcire a contactelor, efortul necesar pentru conectarea separatorului, factorul de uzură al materialului, reducerea acțiunii forțelor electrodinamice asupra cuțitelor.

În scopul de a asigura o stabilitate termică suficientă, spre a se evita sudarea contactelor, la separatoarele construite pentru curenți de valori mari se utilizează presiuni de contact mari sau se sporește secțiunea cuțitelor. La aceste separatoare se folosesc unele dispozitive electromagnetice care asigură o presiune de contact ridicată.

Construcția acestor dispozitive electromagnetice se bazează pe acțiunea forțelor electrodinamice. La trecerea unor curenți mari aceste forțe maresc presiunea pe suprafețele de contact. Creșterea presiunii de contact este aproximativ proporțională cu pătratul curentului.

Pentru ca forțele electrodinamice importante ce apar în circuitul separatorului în cazul unui scurtcircuit să nu provoace o deschidere a acestuia, se iau următoarele măsuri:

folosirea unei presiuni de contact suficiente;

realizarea unei căi liniare de curent în circuitul separatoruluiș

folosirea unor dispozitive mecanice sau electromagnetice care să împiedice deconectarea cuțitelor.

Sistemul izolator este constituit din izolatoarele suport ale contactelor fix și mobil, precum și din tija izolantăcare transmite mișcarea de la dispozitivul de acționare la cuțitul mobil.

Dispozitivul de acționare trebuie să asigure deschiderea și închiderea complectă a separatorului, contactele mobile trebuind să ajungă la sfârșitul cursei lod, independent de viteza de acționare.

Dispozitivele de acționare a separatoarelor, din punct de vedere al agentului de acționare se împart în : dispozitive manuale, dispozitive cu resortui, dispozitive pneumatice, dispozitve cu acționare electică

Dispozitivele de acționare manuală a separatoarelor trebuie să fie prevăzute cu mecanisme de blocare prin zăvorâre sau prin lăcat cu cheie.

3.2.3 Clasificarea separatoarelor de înaltă tensiune

Se pot face mai multe clasificări în funcție de criteriul după care se face clasificarea.

După instalația în care se montează separatoarele se împart în două categorii :

de interior – construite pentru a fi montate numai în instalații interioare;

de exterior – construite pentru montarea, de regulă, în instalații exterioare;

După numarul de poli avem : monopolare, bipolare, tripolare

După modul de amplasare a contactelor mobile avem :

separatoare cuțit : care au un contact fix și un contact mobil, tip cuțit, ce se rotește într-un plan ce conține și anexele izolatoare polului respectiv;

separatoare rotative – care ai două contacte mobile ce se toresc spre a se uni într-un plan perpendicular pe axele izolatoarelor suport ale polului;

separatoare basculante – la care contactul mobil se rotește ( basculează ) împreună cu un izolator suport în planul axelor izolatoare suport al polului;

separatoare de translație – la care contactul mobil execută o mișcare de translație spre contactul fix;

separatoare pantograf – la care contactul mobil, de o construcție specială, execută o mișcare după direcția axei izolatorului suport.

d) După absența sau prezența dispozitivului de legare la pământ avem :

separatoare cu cuțite de legare la pământ;

separatoare fără cuțite de legare la pământ.

3.3 Trasformatoare electrice

3.3.1 Generalități și definiții asupra transformatoarelor

Se numește transformator electric un aparat de curent alternativ care transformă, pe cale statică, o putere electrică alternativă – putere primară – de anumiți parametri, în altă putere electrică alternativă – putere secundară – cu parametri schimbați, frecvența rămănțnd constantă.

Circuitele eletrice ale aparatului între care are loc transferul de putere având, în general, un număr diferit de spire, cei doi factori ai puterii, tensiunea și curentul, suferă prin transformare schimbări inverse: daca tensiunea se mărește, curentul se micșorează și invers.

Funcționarea transformatoarelor se bazează pe fenomenul inducției electromagnetice care se definește astfel :

Inducția electromagnetică este fenomenul de producere a unei tensiuni electromotare într-un circuit electric prin variația în timp a fluxului magnetic care înlănțuie circuitul considerat

În esență, un transformator constă dintr-un miez de fier pe care sunt fixate două, uneori câteva, înfășurări izolate una de alta și față de miezul de fier. Înfășurarea care primește energia de la sursă se numește înfășurarea sau bobinaj primar iar cealaltă care cederează energia unei rețele sau unui circuit local, înfășurare sau bobinaj secundar. Transformatoarele cu mai multe înfășurări dispun, de regulă, de o singurp înfășurare primară, celelalte înfășurări fiind înfășurări fiind înfășurări secundare.

Dacă tensiunea secundară este mai mică decât cea primara „<”, transformatorul este coborâtor de tensiune, iar dacă tensiunea secundară este mai mare decât cea primară „>”, el este ridicător de tensiune.

Înfășurarea racordată la rețeaua de tensiune mai ridicată se numește înfășurare de înaltă tensiune și se notează cu „ÎT”, iar cea racordată la rețeaua de tensiune mai scazută se numește înfășurare de joasă tensiune și se noteaza cu „JT”.

3.3.2 Clasificarea transformatoarelor

Domeniul de utilizare al transformatoarelor electrice este foarte larg și formele lor constructive sunt numeroase.

După destinația lor, transformatoarele se împart în două mari clase :

transformatoare de putere;

transformatoare speciale.

După numărul lor de faze transformatoarele pot fi :

transformatoare monofazate;

transformatoare polifazate;

transformatoare trifazate .

După numărul lor de înfășurări se construiesc :

transformatoare cu două înfășurări;

transformatoare cu trei înfășurări;

transformatoare cu mai multe înfășurări ( mai rar ).

După modul de răcire se construiec :

transformatoare uscate;

transformatoarele răcite prin contact direct cu aerul;

transformaoare în baia de ulei care se răcesc prin intermediul uleiului.

3.3.3 Marimi nominale ale transformatorului

Regimul nominal al transformatorului este „ regimul definit prin ansamblul valorilor mărimilor electrice sau de altă natură înscrise pe plăcuța indicatoare a transformatorului și care carecterizează funcționarea în condițiile prescrise”. Cu alte cuvinte, regimul nominal de funcționare este regimul de sarcină pentru care a fost proiectat și construit acel transformator.

Pentru transformatoarele de putere în ulei, funcționarea în regim nominal este fixată de următoarele date nominale :

Putere nominală a transformatorului este puterea aparentă la bornele circuitului său secundar, exprimată în kVA, pentru care nu sunt depășite limitele admisibile de încălzire a elementelor transformatorului, în condițiiprevăzute de standard.

Tensiunea nominală primară este tensiunea ce trebuie aplicată la bornele de alimentare ale înfășurării primare a transformatorului, în regimul său nominal de funcționare.

Tensiunea nominala secundară este tensiunea care rezultă la bornele înfășurări secundare atunci când transformatorul funcționează în gol și se aplică la bornele primareatensiunea nominală primară, comutatorul de prize al transformatorului fiind pus pe priza nominală.

Raportul nominal de transformare este dat de raportul dintre tensiunea nominală primară și cea secundară, la mersul în gol. Raportul de transformare nu figurează întotdeauna pe plăcuța de fabricație.

Curenții nominali, primari și secundari, sunt curenții de linie care rezultă din valorile nominale ale puterii și ale tensiunilor primare, respectiv secundare ale transformatorului.

Tensiunea de scurtcircuit nominala este tensiunea care trebuie aplicată circuitului de înaltă tenisune al transformatorului pentru ca acest circuit sa fie parcurs de curentul nominal atunci când circuitul de joasa tensiune este legat în scurtcircuit, transformatorul fiind pe priza nominală și temperatura înfășurărilor fiind considerată egală cu temperatura standard de lucru 75°C.

Frecvența nominală a transformatorului, la construcțiile normale, este frecvența de 50

3.4 Descărcătoare

3.4.1 Principalele mărimi care caracterizează performanțele descărcătoarelor

Principalele mărimi caracterizate sunt :

Tensiunea nominală – tensiunea pentru care sunt dimensionate descărcătorul și rețeaua electrică;

Tensiunea de stingere – tensiunea de frecvență industrială la care descărcătorul asigură întreruperea curentului de însoțire;

Tensiunea de amorsare la frecvență industrială – tensiunea de frecvență industrială care aplicată la bornele descărcătorului produce amorsarea tuturor eclatoarelor serie ale acestuia;

Tensiunea de amorsare 100% la impuls normalizat 1,2/50µs – valoarea de vârf cea mai mică a unei unde de impuls de tensiunea normalizată 1,2/50µs care aplicată la bornele descărcătorului provoacă amorsarea de fiecare dată a acestuia;

Tensiunea reziduală – tensiunea care apare la bornele descărcătorului în timpul trecerii curentului de descărcare;

Curent nominal de descărcare – curentul de impuls normalizat 8/20µs care trece prin descărcător după amorsarea eclatoarelor serie pentru care este dimensionat descărcătorul;

Curentul de însoțire – curentul care trece prin descărcător după trecerea curentului de descărcare datorită tensiuni de frecvență industrială a rețelei;

Curentul de conductivitate – curentul care trece prin descărcător la aplicarea unei tensiuni date inferioară sau cel mult egală cu tensiunea nominală a descărcătorului.

3.4.2 Principiul de funcționare al descărcătoarelor electrice

Descărcătoarele sunt aparate de protecție care pe lângă funcția principală de limitare a supratensiunilor sunt capabile să reducă curentul de însoțire la valori pentru care spațiul disruptiv devine izolant, fiind prevăzute cu dispozitive speciale de stingere a arcului electric, imediat ce tensiunea a revenit la valori nepericuloase pentru instalație.

Rolul funcțional al descărcătorului electric este de a limita supratensiunile atmosferice și de comutație într-o instalație electrică. Descărcătorul se montează la intrarea în stațiile electrice între fază și pământ și în punctele în care linia își modifică impendanța caracteristică.

Pentru protecția la supratensiuni atmosferice aliniilor electrice se folosesc pe lângă descărcătoare care sunt mai simple constructiv ( mai ieftine ), dar nu conțin elemente de stingere a arcului electric, deci utilizarea lor este posibilă doar alternant cu descărcătoarele.

Principalele elemente constructive ale unui descărcător sunt prezentate in fig 3.4.1

Fig 3.4.1Principiul de funcționare a unui descărcător cu rezistență

variabilă

1-coloana de eclatoare; 2- rezistența neliniară cu rol de divizor de tensiune;

3-rezistența neliniară principală; A,B- bornele aparatului.

Coloana de eclatoare, a căror număr depinde de tensiunea nominală a rețelei. Rezistențele neliniare, care asigură repartizarea tensiuni în mod uniform pe spațiile disruptive. Rezistența neliniară principală este formată din înserierea mai multor discuri realizate din curbură de Si sau oxid metalic.

3.5 Transformatoare de măsură

3.5.1 Rolul transformatoarelor de masură

Pentru o exploatare în bune condiții a sistemului energetic sunt necesare aparate de măsurare a mărimilor electrice cum ar fi :

curent, tensiune, putere, energie, frecvență;

aparate de protecție în vederea asigurării unei funcționări corecte într-un regim anormal sau de avarie din instalație;

aparate de reglare automată care realizează reglarea tensiunii și a frecvenței

Adaptarea sistemelor de măsurat, protecția și reglarea la întreaga gamă a valorilor curenților și tensiunilor dintr-un sistem energetic nu se justifică din punct de vedere economic, fapt pentru care se utilizează transformatoarele de măsură care sunt destinare transformării valorilor curentului și tensiunii din cricuitele primare în valori convenabile pentru alimentarea aparatelor de măsurat a protecțiilor și automatizărilor ( 1A, 2A, 5A, respectiv 100V ), în acest fel aparatele pot fi standardizate într-un număr limitat de tipuri, iar realizarea lor devine mai economică.

Transformatoarele de măsură permit izolarea aparatelor de măsurat, de protecție și a automatizărilor de tensiune înaltă, ceea ce asigură totodata protecția acestora, precum și securitatea personalului de exploatare.

Folosirea transformatoarelor de măsură îmbunătățește precizia de măsurare scoțțnd aparatele de sub acțiunea perturbatoare a câmpurilor electromagnetice datorate circuitelor principale electromagnetice, de asemenea aceste transformatoare de măsură protejează aparatele montate în secundarul lor de acțiunile termice și electrodinamice ale curenților de scurtcircuit în cazul unui defect pe instalație.

Înfășurările secundare ale transformatoarelor de masură se leaga la pământ pentru securitatea personalului din exploatare și pentru prevenirea defectării aparatelor conectate cum ar fi : în secundar, în cazul străpungeri izolației dintre înfășurarea primară și secundară.

3.6 Transformatoarul de curent

3.6.1 Considerații generale

Transformatoarele de curent se înseriază în circuitele primare ale instalațiilor electrice, iar înfășurările secundare alimentează bobinele de curent ale aparatelor de măsurat, ale aparatelor de protecție și reglare.

În mod normal, transformatorul de curent funcționează intr-un regim apropiat de cel de scurtcircuit, deoarece impendanța circuitului secundar este foate mică.

La întreruperea accidentală a circuitului secundar, amper-spirele secundare se anulează, iar întregul curent primar devine curent magnetizat. În mod corespunzător cresc fluxul și tensiunea secundară, iar transformatorul se supraîncălzește. Apare pericolul străpungerii izolației și al electrocutării.

Fig 3.6 Simbolizarea unui transformator de curent

3.6.2 Definiții și valori standardizate

Regimul nominal este regimul de funcționare al transformatorului definit prin ansamblul valorilor mărimilor electrice sau de altă natură fixate de constructor, înscrise pe plăcuța indicatoare transformatorului și care caracterizează funcționarea sa în condiții prescrise.

Circuitul primar nominal reprezintă curentul primar pentru care este determinat regimul nominal.

Valorile standardizate, conform STAS 4324-70, sunt următoarele : 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, precum și multiplii zecimali ai acestor valori.

Curentul secundar nominal este curentul secundar pentru care este determinat regimul nominal de funcționare și poate avea una din valorile 1 A, 2 A și 5 A.

Raportul de transformare nominal este raportul dintre curentul primar nominal și curentul secundar =/, acest raport este înscris de către fabricant pe plăcuța indicatoare.

Tensiunea maximă de lucru , reprezintă valoarea eficace cea mai mare a tensiunii între faze la care transformatorul de curent poate funcționa în regim de lungă durată în condiții normale de exploatare.

3.6.3 Schemele de conexiuni ale transformatoarelor de curent

Pentru conectarea aparatelor de măsurat, de protecție și de reglare, înfășurările secundare ale transformatoarele de curent se pot lega între ele în diverse moduri, în cele ce urmează se indică doar câteva scheme de conexiuni ale înfășurărilor utilizate pentru măsură ( fig 3.5.2 ). Conexiunea înfășurărilor secundare pentru protecție rezultă din schemele de protecție corespunzătoare.

În sistemele trifazate, în cazul încărcării uniforme a fazelor se poate folosi pentru măsurarea curentului un singur transformator de curent ( fig 3.5.2 .a ).

Schema de conexiuni în stea folosește trei transformatoare de curent ( fig 3.5.2.b ), iar schema de conexiuni în stea incomplcată folosește numai două transformatoare de curent ( fig 3.5.2.c ).

Prin montarea unor ampermetre în circuitele secundare ale celor două transformatoarede curent se pot măsura curenții pe fazele R și T .

Curentul fazei S poate fi măsurat prin montarea unui ampermetru pe conductorul de întoarcere.

Fig 3.6.2 Scheme de conexiuni ale transformatorului de current

La legarea în schemă a unui transformator de curent trebuie respectată urmatoarea regulă generală; aparatul se leagă la bornele înfășurărilor secundare astfel încât sensul de curgere a curentului prin bobina aparatului să fie același ca și în cazul în care aceasta ar fi legat direct în circuitul primar.

3.7 Transformatorul de tensiune

3.7.1 Considerații generale

Transformatoarele de tensiune de măsură au rolul de a schimba într-un raport dat de valoarea tensiunii aplicate înfășurării primare. Înfășurarea primară a transformatoarelor de tensiune se conectează în paralel cu circuitul a cărei tensiunese transformă.

Din punct de vedere al schemei de conectare și din punct de vedere constructiv, transformatorul de tensiune este analog cu transformatorul de forță în regim de mers în gol , deosebirea constând în valoarea puterii. În secundarul transformatorul de tensiune se conetează o sarcină de impendață mare, având în cosecință un curent secundar foarte redus.

Transformatorul de tensiune este un transformator de măsură la care tensiune secundară, în condiții normale de funcționare este practic proporțional cu tensiunea primară și difuzată în raport cu acesta cu un unghi apropiat de zero.

Înfășurarea secundară ( principală ) de măsură este înfășurarea care alimentează circuitele de tensiune ale aparatelor de măsurat, protecție și reglaj.

Fig 3.6.1 Simbolizarea unui transformator de tensiune

3.7.2 Definiții și valori standardizate

Tensiunea primară nominală este valoarea tensiuni primare, care figurează pe plăcuța indicatoare a transformatorului, la care sunt determinate condițiile de funcționare.

Valorile, conform STAS 4324-70, în kVef, sunt : 0,38; 0,4; 0,5; 0,66; 6; 10; 20; 35; 110/ ; 220/; 400/.

Tensiunea secundară nominal este valoarea tensiunii secundare, care figurează pe plăcuța indicatoare a transformatorului, la care sunt determinate condițiile de funcționare.

Valorile, conform STAS 4324-71, în V, sunt :

pentru înfășurarea secundară principal 100 sau 100;

pentru înfășurarea secundară auxiliară 100/3 sau 100.

Raportul de transformare nominal reprezintă raportul dintre tensiunea primară nominal și tensiunea secundară nominal =/

Sarcina secundară nominal este sarcina secundară a înfățurării secundare de masură pentru care sunt garantate condițiile de precizie și funcționare.

Factorul de putere nominal cos este cosinusul unghiului dintre curentul și tensiunea secundară, la bornele sarcinii legate în secundarul transformatorului de tensiune, pentru care sunt îndeplinite condițiile clasei de precizie.

3.7.3 Scheme de conexiuni ale transformatoarelor de tensiune

Transformatoarele de tensiuni nominale primare de 380 V și 500 V se racordează la circuitul respective prin intermediul unor siguranțe fuzibile. În situațile nominale până la 35 kV racordarea la bare se face prin intermediuș separatoarelor și siguranțelor fuzibile, iar la 110 kV racordarea la bare se face doar prin intermediul separatoarelor.

În fig 3.6.3 sunt redate schemele uzuale de conexiuni pentru transformatoarele de tensiune în funcție de modul de tratare a neutrului rețelei primare.

Schema din fig 3.6.3.a se aplică în cazul în care pentru măsură, protective și automatizare este necesară numai o singură tensiune între faze.

Schema din fig 3.6.3.b se numeste schema in V cu ajutorul caruia se măsoară toate tensiunile între faze.

Schema din fig 3.6.3.c se reazlizează cu trei transformatoare monofazate în stea, cu neutral înfășurării primare legat la pământ și măsoară tensiunile pe fază și între faze.

Schema din fig 3.6.3.d este realizată cu trei transformatoare de tensiune monofazate în stea, cu neutral înfășurărilor primare legate la pământ și se utilizează pentru măsurarea tensiunilor pe fază, între faze și a componentei homopolare.

Schema din fig 3.6.3.e este evitată în general, transformatorul trifazat în stea are miezul magnetic cu trei coloane și neutral înfășurării primare izolat și se măsoară tensiunile între faze.

Schema din fig 3.6.3.f este realizată cu un transformator trifazat cu cinci coloane și neutrul înfășurărilor primare legat la pământ și care măsoară tensiunile pe fază, între faze, precum și component homopolară.

Schema din fig 3.6.3.g este realizată cu un transformator de tensiune monofazat legat între o fază și pământ, deci măsoară tensiunea fazei respective.

Schema din fig 3.6.3.h este realizatăă cu trei transformatoare monofazate în stea, având neutrul înfâșurărilor primare legate la pământ.

În cazul utilizării transformatoarelor de tensiune capacitive se folosesc schemele din figurile 3.6.3.g și 3.6.3.h.

Fig 3.7.3 Scheme de conexiuni ale transformatoarelor de tensiune.

4.Arhitectura SCADA pentru stații electrice de înaltă tensiune

Definiție:

Sistemele informatice SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) reprezintă sisteme informatice moderne, destinate urmăririi și conducerii operative a proceselor industriale, pe baza datelor achiziționate on-line. SCADA este un sistem bidirecțional de comandă prin calculator pentru monitorizarea, comanda și evaluarea proceselor în timp real.

Sistemul permite operatorului să supravegheze și să exercite anumite acțiuni asupra sistemului condus și să i se confirme executarea acestor acțiuni.

4.1 Evoluția sistemelor de teleconducere

Rețelele de transport și distribuție a energiei sunt extrem de dificil de administrat.Înaintea apariției sistemelor SCADA rețelele au fost administrate prin amplasarea în punctele cheie a unor instrumente de măsură și formarea unor echipe de teren. Echipele de teren erau menite să citească valorile instrumentelor amplasate în rețea sau să facă măsurători cu aparate de măsură portabile, să comunice valorile citite persoanelor responsabile de administrarea rețelelor și să execute operațiile cerute de aceștia.

Comunicarea valorilor citite către administratorii de rețele precum și în sens invers se

făcea telefonic sau prin stații de emisie-recepție. Procedeul a fost foarte încet și a necesitat personal suplimentar și mijloace de transport, dată fiind necesitatea deplasării între diferitele puncte de măsură, respectiv elemente de execuție.

Pentru eficientizarea citirii valorilor și a efectuării unor operații la distanță s-au introdus metodologiile de telemăsurători, respectiv comandă la distanță. Acest lucru a devenit posibil datorită dezvoltării și scăderii prețului la instrumentele digitale, precum și a disponibilității mijloacelor moderne de comunicații. Odată cu extinderea folosirii echipamentelor de calcul au fost dezvoltate aplicații de simulare și proiectare ale rețelelor. Odată ce s-a implementat un sistem SCADA, operațiile pot fi monitorizate și controlate, iar sistemul produce informații de maximizare a profitului. Deoarece SCADA este centrul declanșării, transmiterii și a distribuției de operații, toți cei care folosesc informațiile sistemului pot beneficia de o vedere de ansamblu a amplasamentului, instalarea și funcționarea sistemului.

Sistemele de conducere operativă din electroenergetică au evoluat de la Calculatorul de proces (CP) independent al anilor ’60, la ansambluri de calculatoare organizate în sisteme informatice ierarhizate tip SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), DMS (Distribution Management System) sau EMS (Energy Management System). Astfel, în cazul distribuției energiei electrice, extinderea funcțiilor sistemelor

SCADA cu funcții de tip ghid operator, sistemul expert a condus la sisteme de conducere

decizionale cum ar fi: sistemul de management al distribuției DMS, denumite mai corect DMS/SCADA (Distribution Management System / Supervisory Control And Data Acquisition) destinat conducerii operative a RED. Prin câteva funcții de tip SCADA acesta furnizează baza de date privind regimul curent al componentelor (instalațiilor) de rețea, asigură supravegherea și comanda proceselor distribuite geografic iar prin funcțiile specifice DMS, asistă dispecerii în luarea celor mai bune decizii privind manevrele operative.

Sistemele informatice actuale de tip DMS/SCADA destinate RED tind să înglobeze

și funcții de automatizări aferente stației și fiderelor, funcții de protecții, de monitorizare a consumatorilor realizându-se astfel sisteme informatice complexe – Sisteme de Automatizare a Distribuției (DAS – Distribution Automation Systems).

Fig 4.1.1 Evoluția în timp a sistemelor informatice de conducere

Un sistem SCADA modern trebuie să se conformeze cerințelor sistemelor informatice deschise. Conform definiției comitetului IEEE 1003.0 din 1989, un sistem deschis dispune de posibilități care permit implementarea aplicațiilor astfel încât:

să poată fi executate pe sisteme provenind de la mai mulți furnizori;

să poată conlucra cu alte aplicații realizate pe sisteme deschise (inclusiv la distanță);

să prezinte un stil consistent de interacțiune cu utilizatorul.

Aceste posibilități sunt descrise ca specificații extensibile de interfețe, service și formate admise. Obiectivul principal al utilizării sistemelor deschise este reducerea investiției în programele aplicației și o mai bună utilizare a resurselor. Cea mai mare deschidere pe care conceptul de sistem deschis o aduce în proiectarea sistemelor SCADA este posibilitatea de a distribui funcțiunile în diferite noduri de prelucrare. Fiecare nod este independent ca resursă hardware. Stațiile de lucru constituie astfel de noduri care eliberează sistemul de interfața om-mașină. Alte noduri funcționale sunt cele de achiziție de date, prelucrarea bazei de date, editarea rapoartelor, procesoarele de aplicație, procesoarele de comunicație etc.

Componentele generale ale sistemului

Interfața om-mașină, sau consola operator: este un dispozitiv care permite afișarea datelor de proces către un operator, totodată oferindu-i acestuia și posibilitatea de control asupra procesului.

Unitatea centrală de calcul (MTU – Master Terminal Unit): este reprezentată de un calculator care rulează aplicația SCADA și care realizează achiziția datelor de proces, precum și controlul procesului prin trimiterea comenzilor specifice către elementele de acționare.

Unitățile Terminale Comandate la Distanță (RTU – Remote Terminal Unit): realizează conectarea senzorilor la proces și care transpun semnalele electrice de la ieșirile senzorilor în semnale electrice digitale; unitățile terminale îndeplinesc și funcția de transmisie a acestor semnale către sistemul SCADA.

Controler logic programabil (PLC – Pogrammable Logic Controller) este folosit ca și element de proces, poate îndeplini funcția de unitate terminală periferică (RTU) deoarece prezintă față de acestea avantajul unei mai bune versatilități și flexibilitate în configurație, la un cost mai scăzut.

Infrastructura de comunicații, care asigură interconectarea elementelor sistemului SCADA.

Fig 4.1.2 Structura unui sistem SCADA

Pentru transmiterea informațiilor și comenzilor, trebuie realizată comunicația între RTU și MTU care se poate realiza prin linii terestre (cabluri cu fibre optice, cabluri coaxiale sau conductoare torsadate, linii telefonice dedicate) sau transmisii radio. În ambele situații este necesară utilizarea unor modem-uri pentru adaptarea semnalului la mediul de transmisie. O modalitate specifică sistemelor SCADA utilizate în rețelele electrice este realizarea transmisiei pe rețeaua electrică (utilizând semnale de înaltă frecvență suprapuse peste tensiunea de frecvență industrială) sau prin rețeaua formată conductoarele de gardă ale LEA ÎT (OPGW).

În cadrul unui sistem SCADA distribuit se disting trei categorii de rețele de comunicații:

la nivelul centrului de conducere (dispecer) – rețele locale, LAN – de tip Ethernet;

între dispecer și stații sau centrale electrice – rețele extinse, WAN;

la nivelul inferior (al stației) echipamentele terminale sunt conectate fie prin rețele LAN, fie prin intermediul interfețelor standardizate de transmisii seriale de date.

Deoarece comunicațiile asigura fluxul de date vital al sistemului se folosesc mijloace redundante de comunicații pentru a preîntâmpina căderea parțială sau totală a sistemului ( fig 4.1.3).

Fig 4.1.3 Rețele de comunicație într-un sistem SCADA

4.2 Utilizarea sistemelor de teleconducere

Se pot folosi sisteme SCADA pentru gestionarea eficientă a oricărui tip de echipament, dar, în general, acestea sunt utilizate pentru automatizarea unor procese industriale complexe, unde controlul manual nu este practic, sisteme distribuite pe arii geografice mari, cu multipli parametri de monitorizat și corectat, sau cu viteză mare de modificare a datelor de proces, unde controlul uman este greoi și ineficient.

Producerea, transportul și distribuția de energie electrică: utilitățile din zona energiei electrice folosesc sisteme SCADA pentru detecția circulației curentului electric, citirea tensiunii de linie, monitorizarea și operarea întrerupătoarelor, punerea sau scoaterea de sub tensiune a unor secțiuni din rețeaua energetică.

Apă și canalizare: rețelele naționale și regionale de apă utilizează SCADA pentru monitorizarea și regularizarea debitelor, a nivelurilor de apă din rezervoare, a presiunii din conducte și a altor parametri.

Controlul incintelor: sistemele SCADA sunt utile în monitorizarea și regularizarea condițiilor de mediu intern (temperatură, umiditate în depozite, camere frigorifice, sere), controlul iluminatului, al lifturilor și intrărilor în clădire, coordonarea dintre sistemul de supraveghere video și celelalte sisteme din clădire.

Producție: gestionarea automatizărilor și roboților industriali, monitorizarea proceselor și a controlului calității, regularizarea fluxurilor de producție pentru dimensionarea optimă a stocurilor.

Managementul traficului: automatizarea traficului feroviar, controlul semnalelor luminoase și al macazurilor; descongestionarea traficului rutier prin integrarea sistemelor de supraveghere video cu telecomandarea semafoarelor.

4.3 Servicile sistemelor SCADA

Pentru un suport decizional, sistemele SCADA trebuie să ofere o mare varietate de servicii :

Serviciul de comunicare – datele culese de modulele de măsurare trebuie să ajungă la elementele locale și centrale de prelucrare, și în același timp comenzile date de operatori sau procedurile inițiate de sistemul central de prelucrare sau de cele locale de decizie trebuie să ajungă la elementele de execuție.

Serviciul de sincronizare a timpului – algoritmii de prelucrare a semnalelor (numerice și analogice) se bazează pe intervale precise de timp la care trebuie făcute achizițiile și prelucrările. Pentru înregistrarea datelor și analiza ulterioară a evoluției procesului tehnologic este de asemenea necesară asocierea timpului cu evenimentele produse. În acest scop, pentru sincronizarea timpului, se folosesc receptoare GPS.

Serviciul de achiziție de date și comandă la distanță prin intermediul sistemului operatorul poate comanda de la distanță (telecomanda) întrerupătoare (închis/deschis), separatoare, poziția comutatorului de ploturi la transformatoare, valori de consemn.

Serviciul de afișare: operatorii trebuie să poată urmări pe un panou sinoptic dispunerea rețelei, cu afișarea celor mai importante stări. Acest panou trebuie să poată oferi o vedere de ansamblu a întregii rețele, cu informațiile esențiale de stare, fără a fi supraîncărcat. Valorile de stare de detaliu ale unor puncte sau porțiuni se vor afișa pe alte ecrane, împreună cu anumite comenzi, ce pot iniția operații ale elementelor de execuție de la distanță.

Serviciul de înregistrare date: în funcționarea unor rețele este importantă urmărirea tendințelor de variații ale variabilelor de stare, cu menționarea faptului că jurnalizarea datelor pe anumite perioade de timp atât ca analize de consum cât și în scop predictiv, pe lângă faptul că pe baza unor analize ulterioare se pot depista unele probleme de administrare. În acest scop se va înregistra într-o bază de date o istorie a evenimentelor, care pe lângă valorile de stare, va conține și eventualele alarme și comenzi date de operatori.

Serviciul de verificare a datelor față de limitele stabilite inițial: această verificare se face local, înainte de a trimite datele sistemului central de prelucrare. Verificarea se face ca datele să fie valide, teletransmisia să funcționeze, dacă există mod de test pentru RTU, dacă valorile au fost extrase din baza de date locală, dacă a apărut o eroare de calcul. Dacă a apărut una din condițiile excepționale, se declanșează serviciul de alarmare.

Serviciul de securitate – accesul în sistem este permis pe bază de parole. La fiecare calculator sau terminal accesul este protejat și are un anumit nivel de acces. Operatorii sistemului posedă câte o parolă, care dă un anumit nivel de acces (de la propriul calculator sau terminal). Accesul la sistem al unui operator de la un anumit terminal se face pe baza parolei proprii, drepturile de acces acordate de sistem fiind minimul dintre drepturile implicite ale terminalului și ale operatorului.

Serviciul de simulare: permite simularea rețelei, ceea ce oferă avantajul că se pot monta mai puține elemente de măsurare, deoarece simularea va permite interpolarea valorilor și în unele puncte în care nu sunt montate asemenea instrumente. În sistemul de simulare se pot analiza scenarii de tip "ce se întâmplă, dacă …", acestea se pot referi la impactul unor dezvoltări, extinderi de rețele, efectul scăderii presiunii datorită unei avarii, în cazul unei rețele de transport fluide, sau căderea unei stații de transformare, pentru cazul unei rețele electrice.

5. Partea de implementare a programului în CitecSCADA

5.1 CitecSCADA și Cicode

Caracteristica de bază a aplicațiilor pentru vizualizare este de a permite unui utilizator cu pregătire minimă un acces rapid și usor la caracteristicile sistemului. Orice aplicație de supraveghere implementează într-o formă proprie elementele generale ale unei interfețe de vizualizare.

Unele dintre aceste soluții au fost dezvoltate sub formă de platformă, ceea ce permite dezvoltarea de aplicații specializate pentru nevoile specifice ale clientului. Pentru a beneficia de o utilizare cât mai largă aceste aplicații folosesc ca modalitate de acces la rețelele de automatizare standardul OPC (Object Linking and Embedding for Process Control).

Folosind standardul OPC aplicațiile nu sunt legate de un protocol anume și permit producătorilor de echipamente posibilitatea de a dezvolta drivere pentru servere OPC. Un astfel de driver este scris o singură dată și poate fi întrebuințat de către orice aplicație de vizualizare ce oferă conectivitate OPC.

Instrumentele pentru monitorizarea și controlul instalaților, ușurința și eficiența în utilizare sunt o condiție esențială pentru o bună desfășurare a activităților supuse procesului de automatizare.

Printre aplicațiile de monitorizare și control se numără Citect SCADA, Siemens Simatic WinCC, Iconics Genesis, Proficy SCADA, Rockwell Automation, Wonderware System Platform.

CitectSCADA este un pachet de aplicații pentru monitorizarea și controlul sistemelor de automatizare industrială.

CitectSCADA este un sistem sigur și flexibil ce oferă:

vizualizarea grafică a procesului de automatizare, inclusiv de la distanță, prin interfață web;

managementul sistemului de alarmare;

istoric și evoluția procesului în timp real;

unelte pentru creare de rapoarte;

date statistice despre procesul de control;

extensibilitate prin intermediul scripturilor VBA și Cicode;

unelte de analiză a datelor.

Avantajele oferite de CitectSCADA, față de alte sisteme de monitorizare și control sunt:

arhitectură scalabilă – poate fi utilizat pentru controlul unor sisteme de dimensiuni diferite, iar sistemele controlate pot crește în dimensiuni fără a necesita o modificare a software-ului;

control local, la nivelul mașinii – poate fi integrat ca panou de control în sisteme locale de control (embeded);

control uniform, standard – indiferent de mărimea instalației și de numărul de resurse urmărite, modalitatea de control este aceeași;

controlul sistemelor de mari dimensiuni – CitectSCADA permite controlul unor sisteme foarte mari, care pot conține peste 50 000 de puncte monitorizate, care furnizează date în timp real;

arhitectură flexibilă.

CitectSCADA are înglobat un limbaj de programare numit Cicode, structurat pe mediul de programare C. Cicode permite un control mult mai precis și o putere de optimizare foarte mare a algoritmilor de control a proceselor de automatizare. Citect are peste 650 funcții SCADA specifice, reducând necesitatea unui cod complex sau extins.

Limbajul Cicode permite utilizarea următoarelor simboluri:

simboluri on/off;

funcții predefinite;

set simbolurile multi-state;

tablouri de elemente;

instrucțiuni decizionale;

instrucțiuni repetitive;

funcții definite de utilizator;

Realizarea unei aplicații SCADA presupune următoarele etape:

identificarea și setarea corespunzătoare a elementelor pentru achiziția de date precum și a echipamenelor pentru comanda și controlul procesului monitorizat;

crearea unui nou proiect;

definirea și setarea tag-urilor;

realizarea paginilor grafice pentru simularea procesului monitorizat;

scrierea de funcții și setarea corespunzatoare a elementelor grafice din paginile grafice pentru realizarea simulării procesului;

stabilirea utilizatorilor aplicației și setarea drepturilor acestora;

testarea și rularea aplicației.

5.2 Simularea funcționări unui sistem SCADA implementat în stația electrică Ungheni

În lucrarea de față se va prezenta o variantă de automatizare a stației de 110/20 kV Ungheni pe partea de 110 kV având în componentă 2 bări colectoare 1 și 2 dintre care prima este secționată cu ajutorul unei cuple longitudinale 1A și 1B.

5.2.1 Regimul normal de funcționare

În regimul normal de funcționare stația 110/20 kV este alimentată radial prin LEA 110kV Ungheni prin autotransformatorul AT1, cu alimentare de rezervă caldă prin autotransformatorului AT2.

Se realizează schema alimentată cu ajutorul a 2 autotransformatoare având următoarele caracteristici :

Puterea nominală – 200/200/60 MVA

Tensiunea nominale – 231±12×1,25%/121/10,5 K

Supratemperatura maximă a uleiului : 60ºC

Supratemperatura maximă a înfășurări : 65ºC

Nulul comun al înfășurării de la înaltă tensiune și joasă tensiune :legat la pământ

Curent nominal de mers în gol : 0,3% ± 30%

Pierderi nominale în sarcină : 485 kW ± 15%

Pierderi nominale la mers în gol : 105 kW ± 10 %

Fig 5.2.1 Alimentarea de pe LEA 110 kV prin atutotransformator

Schema monofilară a stației electrice, pentru care a fost realizat programul de simulare CitectSCADA, este prezentată în Anexa 1.

În regim normal de funcționare se prezintă consumatori care sunt alimentați prin închiderea separatoarelor și conectarea întrerupătoarelor :

CL- prin conectarea într[10] și închiderea separatorului sep_sus [1,2]

CIC – prin conectarea într[11] și închiderea separatorului sep_sus [3];

CRIST 2 CIC – prin conectarea într[12] și închiderea separatorului sep_sus [6];

MAS2+CTA conectarea într[13] și închiderea sep_sus [10];

TG-MUREȘ1 – prin conectarea într[14] și închiderea separatorului sep_sus [12];

TG-MUREȘ2 – prin conectarea într[15] și închiderea separatorului sep_sus [15];

TRAFO 2 – prin închiderea separatorului sep_sus [19];

MASURA -1A – prin închiderea separatorului sep_sus [20];

TRAFO-1 – prin conectarea într[17] și închiderea separatorului sep_sus [21];

CRISTESTI-1 – prin conectarea într[9] și închiderea separatorului sep_jos[30];

MURESENI – prin conectarea într[8] și închiderea separatorului sep_jos [27];

REGHIN-2 – prin conectarea într[7] și închiderea separatorului sep_jos [23];

BARAJ – prin conectarea într[6] și închiderea separatorului sep_jos [20];

REGHIN-1 – prin conectarea într[5] și închiderea separatorului sep_jos [18];

RACIU – prin conectarea într[4] și închiderea separatorului sep_jos [14];

BAND – prin conectarea într[3] și închiderea separatorului sep_jos [11];

MAS1B+CTB – prin închiderea separatorului sep_jos [9];

AT-1 – prin conectarea într[1] și închiderea separatorului sep_jos [2].

Stația 110/20 kV are 2 sisteme de bare colectoare, fiecare alimentat din câte o linie 110 kV, aceste bare sunt secționate cu o cuplă longitudinală care au în componența ei un întrerupător și 2 separatoare care alimentază următorii consumatori prin marcarea curenților cu culoare roșie.

Fig 5.2.1 Funcționarea în regim normal a stației

Codul care a fost implementat în programul CitectSCADA pentru operația de regim normal de funcționare este următorul :

FUNCTION regim_normal()

IF scurt1A=0 AND scurt1B=0 AND scurt2=0 THEN

sep_jos[1]=1;

sep_jos[2]=1;

sep_jos[3]=0;

sep_jos[4]=1;

sep_jos[5]=0;

sep_jos[6]=1;

sep_jos[7]=1;

sep_jos[8]=1;

sep_jos[9]=1;

sep_jos[10]=0;

sep_jos[11]=1;

sep_jos[12]=1;

sep_jos[13]=1;

sep_jos[14]=1;

sep_jos[15]=0;

sep_jos[16]=1;

sep_jos[17]=0;

sep_jos[18]=1;

sep_jos[19]=1;

sep_jos[20]=1;

sep_jos[21]=0;

sep_jos[22]=1;

sep_jos[23]=1;

sep_jos[24]=0;

sep_jos[25]=1;

sep_jos[26]=0;

sep_jos[27]=1;

sep_jos[28]=1;

sep_jos[29]=0;

sep_jos[30]=1;

sep_sus[1]=1;

sep_sus[2]=1;

sep_sus[3]=1;

sep_sus[4]=0;

sep_sus[5]=1;

sep_sus[6]=1;

sep_sus[7]=0;

sep_sus[8]=1;

sep_sus[9]=1;

sep_sus[10]=1;

sep_sus[11]=1;

sep_sus[12]=1;

sep_sus[13]=0;

sep_sus[14]=1;

sep_sus[15]=0;

sep_sus[16]=1;

sep_sus[17]=1;

sep_sus[18]=0;

sep_sus[19]=1;

sep_sus[20]=1;

sep_sus[21]=1;

sep_sus[22]=0;

intr[1]=1;

intr[2]=0;

intr[3]=1;

intr[4]=1;

intr[5]=1;

intr[6]=1;

intr[7]=1;

intr[8]=1;

intr[9]=1;

intr[10]=1;

intr[11]=1;

intr[12]=1;

intr[13]=1;

intr[14]=1;

intr[15]=1;

intr[16]=0;

intr[17]=1;

Simbolurile folosite în realizarea schemei sunt din baza de date a CitectSCADA ( fig 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4)

Fig 5.2.2 Simbolizarea unui întrerupător

Fig 5.2.3 Simbolizare unui autotransformator

Fig 5.2.4 Simbolizare unui separator

Pentru a automatiza manevrele stației amintite mai sus se asociază fiecărui element o variabila :

Pentru întreruptoare folosim un vector de valori „într” de tipul digital cu lungimea 18.

Fig 5.2.2 Simbolizareavector întreruptor

Datorită numărului mare de separatoare pe schemă am alocat vectorul de valori „sep_sus” tuturor separatoarelor aflate în partea de sus a barei de alimentare, iar vectorul de valori „sep_jos” tuturor separatoarelor aflata în partea de jos a barelor de alimentare.

Variabile „sep_sus” și „sep_jos” sunt in format digital ele avand o lungime de „23”, respectiv o lungime de „31” de elemente

Fig 5.2.3 Simbolizarea variabilei „sep_jos”

Fig 5.2.4 Simbolizarea variabilei „sep_sus”

5.2.2 Regimul de avarie pe bara 1A

În regim de avarie pe bara 1A se va căuta întreruperea curentului electric și totodată alimentarea tuturor consumatorilor aflați in sistem de avarie de pe bara 2.

În acest caz se întrerup consumatorii de pe bata 1A prin închiderea separatoarelor :

CL – prin închiderea separatorului sep_sus[2];

CIC – prin închiderea separatorului sep_sus [3];

CRIST 2 CIC – prin închiderea separatorului sep_sus [6];

TG-MUREȘ1 – prin închiderea separatorului sep_sus [12];

TG-MUREȘ2 – prin închiderea separatorului sep_sus [15];

TRAFO 2 – prin închiderea separatorului sep_sus [18];

MASURA-1A – prin închiderea separatorului sep_sus [20];

TRAFO-1 – prin închiderea separatorului sep_sus [21].

Alimentarea acestori consumatori aflați în sistem de avarie se va face de pe bara 2 prin închiderea separatoarelor și conectarea întrerupătoarelor :

CL – prin conectarea într[10] și închiderea separatorului sep_sus[2] ;

CIC – prin conectarea într[11] și închiderea separatorului sep_sus [4];

CRIST 2 CIC – prin conectarea într[12] și închiderea separatorului sep_sus [7];

TG-MUREȘ1 – prin conectarea într[14] și închiderea separatorului sep_sus [13];

TG-MUREȘ2 – prin conectarea într[15] și închiderea separatorului sep_sus [16];

TRAFO 2 – prin conectarea într[16] și închiderea separatorului sep_sus [19];

TRAFO-1 – prin conectarea într[]17 și închiderea separatorului sep_sus [21].

Schema de deconectare este marcată în culoarea galbenă iar alimentarea consumatorilor cu current electric este marcată prin culoarea roșie de pe bara 2.

Fig 5.2.5 Funcționarea în regim de avarie pe bara 1A

Codul care a fost implementat în programul CitectSCADA pentru operația de regim de avarie 1A este următorul :

IF scurt1A=1 THEN

sep_jos[1]=1;

sep_jos[2]=1;

sep_jos[3]=1;

sep_jos[4]=1;

sep_jos[5]=0;

sep_jos[6]=1;

sep_jos[7]=1;

sep_jos[8]=1;

sep_jos[9]=1;

sep_jos[10]=0;

sep_jos[11]=1;

sep_jos[12]=1;

sep_jos[13]=1;

sep_jos[14]=1;

sep_jos[15]=0;

sep_jos[16]=1;

sep_jos[17]=0;

sep_jos[18]=1;

sep_jos[19]=1;

sep_jos[20]=1;

sep_jos[21]=0;

sep_jos[22]=1;

sep_jos[23]=1;

sep_jos[24]=0;

sep_jos[25]=1;

sep_jos[26]=0;

sep_jos[27]=1;

sep_jos[28]=1;

sep_jos[29]=0;

sep_jos[30]=1;

sep_sus[1]=0;

sep_sus[2]=0;

sep_sus[3]=0;

sep_sus[4]=1;

sep_sus[5]=1;

sep_sus[6]=0;

sep_sus[7]=1;

sep_sus[8]=1;

sep_sus[9]=1;

sep_sus[10]=0;

sep_sus[11]=0;

sep_sus[12]=0;

sep_sus[13]=1;

sep_sus[14]=1;

sep_sus[15]=0;

sep_sus[16]=1;

sep_sus[17]=1;

sep_sus[18]=0;

sep_sus[19]=1;

sep_sus[20]=0;

sep_sus[21]=0;

sep_sus[22]=1;

intr[1]=1;

intr[2]=0;

intr[3]=1;

intr[4]=1;

intr[5]=1;

intr[6]=1;

intr[7]=1;

intr[8]=1;

intr[9]=1;

intr[10]=0;

intr[11]=1;

intr[12]=1;

intr[13]=0;

intr[14]=1;

intr[15]=1;

intr[16]=0;

intr[17]=1;

END

5.2.3 Regimul de avarie pe bara 1B

În regim de avarie pe bara 1B se va căuta întreruperea curentului electric și totodată alimentarea tuturor consumatorilor aflați in sistem de avarie de pe bara 2 prin conectarea întrerupătoarelor și închiderea separatoarelor.

În acest caz se întrerup consumatorii de pe linia 1B prin deconectarea separatoarelor :

CRISTESTI-1 – prin deconectarea separatorului sep_jos[30];

MURESENI – prin deconectarea separatorului sep_jos [27];

REGHIN-2 – prin deconectarea separatorului sep_jos [24];

BARAJ – prin deconectarea separatorului sep_jos [21];

REGHIN-1 – prin deconectarea separatorului sep_jos [18];

RACIU – prin deconectarea separatorului sep_jos [15];

BAND – prin deconectarea separatorului sep_jos [11];

MAS1B+CTB – prin deconectarea separatorului sep_jos [9].

AT-1 – prin deconectarea separatorului sep_jos [2].

Alimentarea acestori consumatori aflați în sistem de avarie se va face prin linia LEA de 110/20 kV denumită „bara 2” prin închiderea separatoarelor și conectarea întrerupătoarelor :

CRISTESTI-1 – prin conectarea într[9] și închiderea separatorului sep_jos[29];

MURESENI – prin conectarea într[8] și închiderea separatorului sep_jos [26];

REGHIN-2 – prin conectarea într[7] și închiderea separatorului sep_jos [23];

BARAJ – prin conectarea într[6] și închiderea separatorului sep_jos [20];

REGHIN-1 – prin conectarea într[5] și închiderea separatorului sep_jos [17];

RACIU – prin conectarea într[4] și închiderea separatorului sep_jos [14];

BAND – prin conectarea într[]3 și închiderea separatorului sep_jos [10];

AT-1 – prin conectarea într[2] și închiderea separatorului sep_jos [3].

Schema de deconectare este marcată în culoarea galbenă iar alimentarea consumatorilor cu current electric este marcată prin culoarea roșie de pe bara 2.

Fig 5.2.6 Funcționarea în regim de avarie pe bara 1B

Codul care a fost implementat în programul CitectSCADA pentru operația de regim de avarie 1A este următorul :

IF scurt1B=1 THEN

sep_jos[1]=1;

sep_jos[2]=0;

sep_jos[3]=1;

sep_jos[4]=1;

sep_jos[5]=0;

sep_jos[6]=1;

sep_jos[7]=0;

sep_jos[8]=0;

sep_jos[9]=0;

sep_jos[10]=1;

sep_jos[11]=0;

sep_jos[12]=1;

sep_jos[13]=1;

sep_jos[14]=1;

sep_jos[15]=0;

sep_jos[16]=1;

sep_jos[17]=1;

sep_jos[18]=0;

sep_jos[19]=1;

sep_jos[20]=1;

sep_jos[21]=0;

sep_jos[22]=1;

sep_jos[23]=1;

sep_jos[24]=0;

sep_jos[25]=1;

sep_jos[26]=1;

sep_jos[27]=0;

sep_jos[28]=1;

sep_jos[29]=1;

sep_jos[30]=0;

sep_sus[1]=0;

sep_sus[2]=0;

sep_sus[3]=1;

sep_sus[4]=0;

sep_sus[5]=1;

sep_sus[6]=1;

sep_sus[7]=0;

sep_sus[8]=1;

sep_sus[9]=1;

sep_sus[10]=1;

sep_sus[11]=1;

sep_sus[12]=1;

sep_sus[13]=0;

sep_sus[14]=1;

sep_sus[15]=0;

sep_sus[16]=1;

sep_sus[17]=1;

sep_sus[18]=0;

sep_sus[19]=1;

sep_sus[20]=1;

sep_sus[21]=1;

sep_sus[22]=0;

intr[1]=1;

intr[2]=0;

intr[3]=1;

intr[4]=1;

intr[5]=1;

intr[6]=1;

intr[7]=1;

intr[8]=1;

intr[9]=1;

intr[10]=0;

intr[11]=1;

intr[12]=1;

intr[13]=1;

intr[14]=1;

intr[15]=1;

intr[16]=1;

intr[17]=1;

END

5.2.4 Regim de avarie pe bara 2

În regim de avarie pe bara 2 se va căuta întreruperea curentului electric și totodată alimentarea tuturor consumatorilor aflați in sistem de avarie prin căi de curent diferite.

În acest caz se întrerup consumatorii de pe bara 2 prin deconectarea separatoarelor :

CIC – prin deconectarea separatorului sep_sus [4];

CRIST 2 CIC – prin deconectarea separatorului sep_sus [7];

MAS2+CTA – prin deconetarea separatorului sep_sus [10];

TG-MUREȘ1 – prin deconectarea separatorului sep_sus [13];

TG-MUREȘ2 – prin deconectarea separatorului sep_sus [16];

TRAFO 2 – prin deconectarea separatorului sep_sus [19];

TRAFO-1 – prin deconectarea separatorului sep_sus [22];

CRISTESTI-1 – prin deconectarea separatorului sep_jos[29];

MURESENI – prin deconectarea separatorului sep_jos [26];

REGHIN-2 – prin deconectarea separatorului sep_jos [23];

BARAJ – prin deconectarea separatorului sep_jos [20];

REGHIN-1 – prin deconectarea separatorului sep_jos [17];

RACIU – prin deconectarea separatorului sep_jos [14];

BAND – prin deconectarea separatorului sep_jos [10];

AT-1 – prin deconectarea separatorului sep_jos [3].

Alimentarea acestori consumatori aflați în sistem de avarie se va face prin linia LEA de 110/20 kV denumită „1B”și cu ajutorul cuplei longitudinale pentru alimentarea liniei 1A prin conectarea întrerupătoarelor și deschiderea separatoarelor:

CIC – prin conectarea într[11] și închiderea separatorului sep_sus [6];

CRIST 2 CIC – prin conectarea într[12] și închiderea separatorului sep_sus [6];

TG-MUREȘ1 – prin conectarea într[14] și închiderea separatorului sep_sus [12];

TG-MUREȘ2 – prin conectarea într[15] și închiderea separatorului sep_sus [15];

TRAFO 2 – prin conectarea într[16] și închiderea separatorului sep_sus [18];

TRAFO-1 – prin conectarea într[17] și închiderea separatorului sep_sus [21];

CRISTESTI-1 – prin conectarea într[9] și închiderea separatorului sep_jos[30];

MURESENI – prin conectarea într[8] și închiderea separatorului sep_jos [27];

REGHIN-2 – prin conectarea într[7] și închiderea separatorului sep_jos [24];

BARAJ – prin conectarea într[6] și închiderea separatorului sep_jos [21];

REGHIN-1 – prin conectarea într[5] și închiderea separatorului sep_jos [18];

RACIU – prin conectarea într[4] și închiderea separatorului sep_jos [15];

BAND – prin conectarea într[3] și închiderea separatorului sep_jos [11];

AT-1 – prin conectarea într[1] și închiderea separatorului sep_jos [2].

Schema de deconectare este marcată în culoarea galbenă iar alimentarea consumatorilor se va face prin cupla longitudinală 1A și 1B alimentând cu curent electric iar marcarea se face prin culoarea roșie .

Fig 5.2.7 Funcționarea în regim de avarie pe bara 2

Codul care a fost implementat în programul CitectSCADA pentru operația de regim de avarie 2 este următorul :

IF scurt2=1 THEN

sep_jos[1]=1;

sep_jos[2]=1;

sep_jos[3]=0;

sep_jos[4]=1;

sep_jos[5]=0;

sep_jos[6]=1;

sep_jos[7]=1;

sep_jos[8]=1;

sep_jos[9]=1;

sep_jos[10]=0;

sep_jos[11]=1;

sep_jos[12]=1;

sep_jos[13]=1;

sep_jos[14]=0;

sep_jos[15]=1;

sep_jos[16]=1;

sep_jos[17]=0;

sep_jos[18]=1;

sep_jos[19]=1;

sep_jos[20]=0;

sep_jos[21]=1;

sep_jos[22]=1;

sep_jos[23]=0;

sep_jos[24]=1;

sep_jos[25]=1;

sep_jos[26]=0;

sep_jos[27]=1;

sep_jos[28]=1;

sep_jos[29]=0;

sep_jos[30]=1;

sep_sus[1]=1;

sep_sus[2]=1;

sep_sus[3]=1;

sep_sus[4]=0;

sep_sus[5]=1;

sep_sus[6]=1;

sep_sus[7]=0;

sep_sus[8]=1;

sep_sus[9]=0;

sep_sus[10]=0;

sep_sus[11]=0;

sep_sus[12]=1;

sep_sus[13]=0;

sep_sus[14]=1;

sep_sus[15]=1;

sep_sus[16]=0;

sep_sus[17]=1;

sep_sus[18]=0;

sep_sus[19]=0;

sep_sus[20]=1;

sep_sus[21]=1;

sep_sus[22]=0;

intr[1]=1;

intr[2]=0;

intr[3]=1;

intr[4]=1;

intr[5]=1;

intr[6]=1;

intr[7]=1;

intr[8]=1;

intr[9]=1;

intr[10]=1;

intr[11]=1;

intr[12]=1;

intr[13]=0;

intr[14]=1;

intr[15]=1;

intr[16]=1;

intr[17]=1;

END

Concluzii

În lucrarea de față am studiat și realizat automatizarea unei stații electrice și prezentatea unor cazuri de avarie cu ajutorul programul CitectSCADA.

În capitolul 1 mi-am propus prezentarea considerațiilor generale asupra instalațiilor electrice ale stațiilor și posturilor de transformare cu argumetare de noțiuni introductive de teorie și principalele echipamente dintr-o stație de înaltă tensiune.

În capitolul 2 se menționează studiul privind schema de conexiune a stației de transformare 220/110 kV si prezentarea principalelor scheme care sunt utilizare într-o stație electrică de 220/110 kV.

În capitol 3am prezentat aparate de comutație de înaltă tensiune folosite într-o stație electrică iar în cazul meu am folosit întreruptoare de comutație de înaltă tensiune , separatoare, transformatoare electice, descărcătoare, transformatoare te măsură, de curent de tensiune cu considerații teoretice, caracteristici scheme de conexiuni respectiv condițiile impuse.

În capitolul 4 am prezentat partea de arhitectura SCADA pentru stații electrice de înaltă tensiune cu prezentarea evoluției sistemelor de teleconducere, utilizarea lor și serviciile sistemelor SCADA pentru îmbunătățirea unei stații de înaltă tensiune.

În capitolul 5 am realizat partea de implementare a programului CitectSCADA cu detalii despre programul CitectSCADA si Cicode folosit pentru a implementa funcționarea unui sistem SCADA a stației electrice Ungheni în care am prezentat atât un regim normal de funcționare cât și regimuri de avarie.

Din concluzie generală rezultă ca este necesar modernizarea unei stații deoarece are un efect benefic asupra SEN (Sistemul Energetic Național) prin faptul că reduce costurile de întreținere a instalațiilor din stațiile și posturile de transformare, reduce cheltuielile de exploatare prin scăderea consumului de energie, reduce numărul de personal prin înlocuirea factorului uman de către echipamente electrice de supraveghere, comandă și control și asigură o fiabilitate ridicată în funcționarea instalațiilor.

Bibliografie

Ioan Lupu – Aprate electrice din stațiile de transformare, Editura „Lucyd Serv”, Iași 2012;

Popescu Lizta – Echipamente electrice Volumul II, Editura „Alma Mater”, Sibiu 2008;

N. Gheorghiu – Echipamente electrice pentru centrale și stații,Eeditura „Didactică și Pedagogică, București 1975;

Universitatea din Bacău Facultatea de Inginerie- Stații și posturi de transformare, „Curs pentru uzul studenților, Bacău 2006;

Tudora Vasile – Sisteme de conducere a echipamentelor electrice SCADA, Broșură 2006;

Tudora Vasile – Transformatoare și autotransformatoare electrice de putere, Broșură 2008;

Tudora Vasile – Supratensiuni în rețelele electrice, Broșură 2007

http://www.girlshare.ro/33683045

Bibliografie

Ioan Lupu – Aprate electrice din stațiile de transformare, Editura „Lucyd Serv”, Iași 2012;

Popescu Lizta – Echipamente electrice Volumul II, Editura „Alma Mater”, Sibiu 2008;

N. Gheorghiu – Echipamente electrice pentru centrale și stații,Eeditura „Didactică și Pedagogică, București 1975;

Universitatea din Bacău Facultatea de Inginerie- Stații și posturi de transformare, „Curs pentru uzul studenților, Bacău 2006;

Tudora Vasile – Sisteme de conducere a echipamentelor electrice SCADA, Broșură 2006;

Tudora Vasile – Transformatoare și autotransformatoare electrice de putere, Broșură 2008;

Tudora Vasile – Supratensiuni în rețelele electrice, Broșură 2007

http://www.girlshare.ro/33683045