Автоматизация управления системой электроснабжения железных дорог – оснащение аппаратными и программными средствами оперативно-технологических и административно-хозяйственных органов и подразделений, обеспечивающих питание электроэнергией как тяговых, так и нетяговых потребителей, с целью повышения эффективности их работы.
Автоматизированная система управления
Основой внедрения средств автоматизации является принятая Министерством путей сообщения концепция создания автоматизированной системы управления электроснабжением (АСУЭ) – составной части общей отраслевой системы управления железнодорожным транспортом – АСУЖТ.
Структура АСУЭ
Система АСУЭ является иерархической системой, содержащей ряд уровней управления: верхний уровень – департамент электрификации и электроснабжения, следующие уровни – службы электрификации и энергетического хозяйства дорог, дистанции электроснабжения, нижний уровень – тяговые подстанции, ремонтно-реви-зионные участки, районы контактной сети и электроснабжения стационарных потребителей. В состав АСУЭ входят две подсистемы -организационного управления и оперативно-технологического. Основными техническими средствами автоматизации работы в первой подсистеме являются автоматизированные рабочие места (АРМ) – рабочие станции (PC) ответственных работников, в состав которых входят персональные компьютеры (ПК) с соответствующим программным обеспечением, а также устройства оргтехники и связи. На каждом уровне управления PC объединяются в локальные сети, обеспечивающие оперативный обмен информацией между отдельными звеньями соответствующего уровня. В составе каждой сети имеется сервер (персональный компьютер), организующий работу сети и взаимодействие ее с другими сетями. Все уровни управления обмениваются информацией с помощью общей системы связи. Эффективность работы всех звеньев первой подсистемы достигается с помощью необходимого программного обеспечения, позволяющего оперировать большими объемами информации, хранящейся в архивах и базах данных, и на основе ее обработки и анализа вырабатывать рекомендации по выбору соответствующих решений.
Оперативно-технологическая подсистема выполняет следующие задачи: непосредственное обеспечение электроэнергией поездов и стационарных потребителей (1-й уровень -ТПС, районы контактной сети и сетевые районы); диспетчерское управление устройствами электроснабжения в пределах энергодиспетчерских кругов и крупных сетевых районов (2-й уровень – дистанции электроснабжения); координация действий местных энергодиспетчеров и диспетчеров движения (3-й уровень – службы электроснабжения дорог). На отдельных дорогах, исходя из местных условий, между 2-м и 3-м уровнями организуют уровень региональных диспетчерских центров.
Устройства автоматики
С целью обеспечения надежного функционирования силового оборудования ТПС, постов секционирования, пунктов параллельного соединения и трансформаторных подстанций на первом уровне используют средства технической автоматики. Они обеспечивают заданный режим работы оборудования: дистанционное и программное управление выключателями и разъединителями; автоматическое повторное включение фидерных выключателей (АЙВ); автоматическое включение резерва (АВР); автоматическое регулирование напряжения (АРН); автоматическое регулирование мощности преобразовательных агрегатов подстанций постоянного тока (АРМ или АВОР), перевод их из выпрямительного режима в ин-верторный и обратно, а также ряд других функций. Взаимодействуя с аппаратурой релейной защиты, эти устройства обеспечивают быструю локализацию мест повреждений, предотвращая развитие аварийных режимов. Широко применяется аппаратура автоматической сигнализации и измерения текущих параметров (напряжения, тока, расхода электроэнергии). Эксплуатационный персонал получает информацию о режиме работы того или иного оборудования; об отклонениях от заданного режима и о срабатывании защиты; о расстоянии до мест КЗ контактной сети и ВЛ СЦБ и о других событиях, требующих принятия тех или иных решений.
Устройства АПВ предназначены для быстрого восстановления питания потребителей после отключения его в результате КЗ или перегрузки. Эти устройства должны приходить в действие во всех случаях аварийного отключения выключателя (кроме оперативного включения персоналом на КЗ); не реагировать на оперативные отключения выключателя; после успешного повторного включения выключателя автоматически, с заданной выдержкой времени, возвращаться в исходное состояние и быть готовыми к новому включению. В тяговых сетях переменного тока применяют однократное, а в сетях постоянного тока – двукратное АПВ. В питающих линиях нетяговых потребителей используют, как правило, однократное АПВ. Электронные устройства АПВ на ж. д., электрифицированных на постоянном токе, работают совместно с испытателем коротких замыканий (ИКЗ), не разрешающим повторное включение при устойчивом КЗ в контактной сети.
Автоматическое включение резерва применяют как в тяговых, так и в нетяговых устройствах электроснабжения для включения резервного питания наиболее ответственных потребителей при отключении рабочего источника. Для предотвращения включения резервного источника на КЗ рабочий источник должен быть предварительно отключен. Во избежание повторных включений питания на устойчивое КЗ АВР выполняют однократным.
Автоматическое включение и отключение резервных агрегатов на ТПС постоянного тока выполняют с помощью релейно-контактных (АВОР) или электронных (АРМ) устройств. Эти устройства используются для регулирования мощности электроэнергии, подаваемой в контактную сеть с целью минимизации потерь энергии при меняющейся нагрузке, а также для автоматической смены «дежурного» агрегата после окончания заданного периода его непрерывной работы.
Устройства АРН предназначены для поддержания в тяговой сети уровня напряжения, позволяющего обеспечить заданные скорости движения поездов, надежное использование рекуперативного торможения электроподвижного состава, рациональный расход электроэнергии на тягу. АРН может быть местным, зонным (в пределах заданной зоны) или централизованным (в пределах диспетчерского круга). Для местного АРН понижающие трансформаторы тяговых подстанций оборудуются механическими устройствами, которые под воздействием специальной электронной аппаратуры изменяют коэффициент трансформации трансформаторов. Однако при этом число переключений выводов обмоток трансформаторов в сутки ограничено. На тяговых подстанциях постоянного тока эффективность АРН может быть повышена при использовании преобразовательных агрегатов с бесконтактным регулированием напряжения.
При зонном и централизованном управлении регулирование напряжения осуществляется с помощью специальных контроллеров, воздействующих на местные устройства АРН в соответствии с показаниями датчиков, размещенных в различных пунктах линии (на тяговых подстанциях и на постах секционирования).
Устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР) используются при аварийном снижении частоты в энергосистеме для отключения наименее ответственных потребителей. Устройства АЧР не должны отключать ВЛ СЦБ и трансформаторы собственных нужд подстанций.
Устройства резервирования основных выключателей (УРОВ) действуют при срабатывании защиты какого-либо из фидеров и отказе соответствующего выключателя. Устройство действует через заданную ступень времени, отключая шины, питающие отказавший выключатель. УРОВ применяют на шинах РУ 6; 10; 35 и 27,5 кВ тяговых подстанций.
На ТПС устройствами автоматики оборудованы преобразовательные агрегаты подстанций постоянного тока (дистанционное и программное управление, АВОР, поддержание теплового режима); тяговые трансформаторы подстанций переменного тока (дистанционное управление, поддержание режима работы, АВР); питающие линии (фидеры) контактной сети, ВЛ 10 (35) кВ, ДПР (АПВ, УРОВ), ВЛ СЦБ (АПВ, АВР); районные трансформаторы, их питающие линии, вводы (АПВ, АВР, поддержание теплового режима); цепи собственных нужд (АВР, отопление, вентиляция и др.). Необходимыми устройствами автоматики оснащены посты секционирования, пункты параллельного соединения; используется дистанционное управление разъединителями контактной сети.
В сетевых районах, в зависимости от категории потребителей по надежности электроснабжения, на соответствующих подстанциях применяют АПВ, АВР, средства дистанционного управления выключателями и разъединителями.
В качестве технических средств автоматизированного управления на втором уровне используют системы телемеханики и автоматизированные рабочие места энергодиспетчеров (АРМ ЭЧЦ). Из диспетчерского пункта осуществляется оперативный контроль и управление системой электроснабжения в пределах диспетчерского круга (сетевого района). Протяженность тяговых диспетчерских кругов определяется физическими возможностями диспетчера безошибочно выполнять свои функции, зависит от интенсивности движения поездов и обычно составляет 120-160 км. Контролируемые пункты – тяговые подстанции, посты секционирования, пункты параллельного соединения, как правило, расположены вдоль ж.-д. линии.
Организация оперативного управления в сетевых районах зависит от их размеров и конфигурации объема выполняемой работы. Значительная часть контролируемых пунктов расположена в пределах станций, остальная -в местах размещения линейных потребителей.
