Релейная защита и автоматика: Релейная защита и автоматика в электроустановках

Устройства релейной защиты и автоматики

Релейная защита энергетических систем, функции и требования

Релейная защита энергетических систем (РЗиА) является одним из важнейших элементов электроэнергетической системы. Устройства РЗА применяются для всех уровней напряжения от 0,4 до 1150 кВ, не только в системах электроснабжения предприятий, электрических станциях и подстанциях, распределительных электрических сетях, но и в коммунально-бытовом секторе, ведь самыми простыми устройствам защиты являются автоматические выключатели, которые есть в каждом доме.

К основным задачам релейной защиты энергетических систем относят:

• отключение участка сети или электротехнического оборудования при коротком замыкании или обрыве проводников;
• отключение участка сети или силового оборудования при возникновении режима, развитие которого вызывает повреждение;
• сигнализация о возникновении параметров сети, которые отклоняются от нормального рабочего режима и могут вызвать поломки при длительном протекании.

То бишь устройства релейной защиты и автоматики помогают предотвратить или локализовать аварии силового оборудования генерирующих компаний, распределительных сетей и конечного потребителя, тем самым помогая избежать существенные финансовые затраты на его ремонт или замену.

Для корректного выполнения указанных функций к устройствам релейной защиты автоматики предъявляются следующие требования:

1. Быстродействие – определение и локализация повреждения с минимально возможным временем.
2. Надежность – срабатывание устройства защиты при возникновении повреждения на защищаемом участке и несрабатывание при отсутствии условий для отключения.
3. Чувствительность – свойство релейной защиты отключать все виды повреждений на защищаемом участке.
4. Селективность (избирательность) – срабатывание устройства релейной защиты и автоматики при повреждении на защищаемом участке и несрабатывание при неисправностях на смежных участках сети.

Таким образом, основной задачей при проектировании релейной защиты, от отдельных устройств до систем РЗА электроэнергетических объектов, является выбор оптимального сочетания принципов определения повреждений в сети и элементов защиты для удовлетворения указанным требованиям с максимальной эффективностью и минимальными затратами.

Устройства релейной защиты и автоматики, классификация

Устройства релейной защиты в первую очередь разделяют по роду величины, на изменение которой УРЗА должны реагировать. Самые простые из них используют измеренные ток, напряжение, частоту. Помимо непосредственно измеренных для определения повреждений могут использоваться расчетные величины, такие как сопротивление или мощность, токи и напряжения прямой, обратной, нулевой последовательности, гармонические составляющие, углы между токами и напряжениями и пр. Также современная техника позволяет осуществить функции РЗ, реагирующие на скорость изменения измеренных или расчетных параметров, что позволяет, например, отличить короткое замыкание в сети от качаний по скорости изменения сопротивления сети.

Во вторую очередь функции устройств релейной защиты и автоматики разделяют по принципу действия на максимальные – реагирующие на возрастание значения заданного критерия, и минимальные – действующие, соответственно, при снижении величины, свидетельствующем о повреждении. Например, максимальные токовые защиты (МТЗ) и защиты минимального напряжения (ЗМН).

По назначению защиты разделяют в зависимости от порядка действия при коротком замыкании.

Основными являются защиты, реагирующие на КЗ в первую очередь, они имеют минимальное время срабатывания и имеют зону действия, полностью охватывающую элемент сети (трансформатор, ЛЭП). Как правило, на ответственных участках в качестве основных используют защиты с абсолютной селективностью.

Соответственно, резервные защиты отключат повреждение участка сети или оборудования при отказе основных защит или выключателя с большим временем срабатывания. Такие защиты также разделяют на устройства ближнего и дальнего резервирования. Ближнее резервирование обеспечивается за счет установки резервного комплекта защит вместе с основным, отключения поврежденного оборудования при внутреннем КЗ. Тот же комплект РЗА осуществляет функцию дальнего резервирования теми ступенями защиты, зона действия которых охватывает смежные участки сети.

В качестве примера приведем типовой комплект защит ВЛ-110 кВ, где в качестве основной защиты устанавливается дифференциальная защита линии (ДЗЛ) или дифференциально-фазная защита (ДФЗ) с абсолютной селективностью, ближнее резервирование реализуется первыми ступенями комплекта ступенчатых защит (КСЗ), более чувствительные ступени которого выполняют дальнее резервирование.

Кроме того, иногда применяется термин дополнительная защита — это устройства РЗ частично дублирующие функции основной защиты, как правило, выполняются на другом принципе и действуют одновременно с основной защитой. Например, газовая защита трансформатора, отключающая повреждения внутри бака трансформатора при снижении уровня или интенсивном движении масла в расширителе.

Релейная защита и автоматика — ПЕРГАМ

Приборы релейной защиты применяются для оценки состояния электрических сетей, позволяя продлить срок службы энергосистем. Энергетика, в общем, делится на много подразделений и «служб». Службы представляют собой несколько обособленные группы работников, поделенные по специальным признакам.

Содержание статьи

РЗиА

Все процессы происходящие в электрических сетях очень скоротечны и обслуживающий персонал не способен вовремя отреагировать на возникающие изменения в системе. Поэтому для выполнения данной задачи призваны устройства релейной защиты.

Для рассмотрения в данной статье примем службу РЗА (служба релейной защиты и автоматики). Целью службы является упреждение, а в случае возникновения неполадок в работе энергосистемы — устранение и ликвидация неправильных режимов работы, которые могут привести к выходу из строя дорогостоящего оборудования, генераторов, трансформаторов и т. д., что в конечном счёте может резко понизить качество электроэнергии передаваемой потребителям.

Работа службы основана на внедрении в работу релейных защит, токовых, высокочастотных, отсечек и др. и их обслуживании.

Рассмотрим работу релейной защиты на примере простейшего оборудования, токовой отсечки, наиболее совершенными измерительными приборами для тестирования РЗиА являются SVERKER 760 тестеры релейных защит компании Megger. Принцип её работы основан на отключении потребителя от сети при условии превышения максимальной уставки по току. Организуется она на свободно замкнутых контактах одного или нескольких токовых реле. Т. е. при превышении уставки реле срабатывает и размыкает контакты, подающие напряжение рабочей частоты к потребителю (в самом простом случае).

Отсюда видно, что СРЗА составляет, коректирует и внедряет алгоритмы работы релейной защиты, которые организованны на простейших реле тока и напряжения. Но это в самом упрощённом случае. Иногда случаются такие режимы работы, которые для их устранения требуют более сложных защит. Хотя это уже «дебри», в которые мы «полезем» в следующих статьях.

Релейная защита и Автоматика в электроснабжении к содержанию

Релейная защита и Автоматика в электроснабжении: общий обзор о назначении релейной защиты. В системах электроснабжения на разных уровнях производства, преобразования, передачи и потребления электроэнергии неизбежно возникают ненормальные режимы. К основным из этих режимов относят режим короткого замыкания. Токи короткого замыкания возникают при повреждении электрооборудования, ошибочных действиях обслуживающего персонала. Ненормальными режимами работы электрических сетей также являются перегрузка оборудования, снижение напряжения в системе из-за внешних коротких замыканий, понижение частоты.

Все процессы происходящие в электрических сетях очень скоротечны и обслуживающий персонал не способен вовремя отреагировать на возникающие изменения в системе. Поэтому для выполнения данной задачи призваны устройства релейной защиты.

При возникновении ненормального режима релейная защита автоматически определяет место повреждения и с помощью своих органов воздействует на силовые выключатели, которые отделяют повреждённый участок. Следует отметить, что силовые выключатели выбираются при проектировании электроснабжения, таким образом чтобы их характеристики были способны удовлетворить возможность включения и отключения не только нормальной нагрузки, но так же предельных токов короткого замыкания на данном участке электроснабжения.

При возникновении таких ненормальных режимов работы, как перегруз, отклонения параметров от нормальных режимов, по частоте, напряжению, релейная защита также автоматически определяет их, запускает органы способствующие восстановлению нормального режима работы или подаёт сигнал обслуживающему персоналу.

Таким образом из выше сказанного следует вывод, что современная электроэнергетика не мыслима без надёжной и качественной защиты. И этому вопросу необходимо уделять достаточно серьезное внимание.

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Выпускающая кафедра

Электрические станции

Информация по образовательной программе

Профиль «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

Виды деятельности выпускника

Практические умения и навыки реализуются в области:

Научно-исследовательская, проектно-конструкторская. Совокупность технических средств, способов и методов человеческой деятельности для производства, передачи, распределения, преобразования, применения электрической энергии, управления потоками энергии, разработки и изготовления элементов, устройств и систем, реализующих эти процессы.

Основные дисциплины

Студенты изучают следующие дисциплины: Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем, Электрические станции и подстанции, Микропроцессорные защиты электрооборудования электрических станций и подстанций, Принципы выполнения защит линий высокого напряжения, Основы проектирования релейной защиты и автоматики энергосистем, Технические средства диспетчерского и технологического управления.

Возможные сферы деятельности выпускников:

Возможные места работы: ПАО «Т Плюс», ПАО «ФСК ЕЭС – МЭС Волги», ПАО «МРСК Волги», АО «Системный оператор ЕЭС», ЗАО «ГК Электрощит», ЗАО «Самарский электропроект», ООО «ПК ЭЛЕКТРУМ», ЗАО «Самарская сетевая компания».

Должности, на которые может претендовать выпускник:

— при реализации научно-исследовательской деятельности: младший научный сотрудник, инженер-лаборант, инженер научно-исследовательских организаций в области «Электроэнергетики»;

— при реализации проектно-конструкторской деятельности: инженер-проектировщик, инженер-конструктор, инженер по согласованию проектов и т.п.

Компании-партнеры

Международный Совет по большим электрическим системам высокого напряжения – СИГРЭ (Conseil International des Grands Réseaux Electriques – CIGRE) – крупнейшая международная неправительственная и некоммерческая организация в области электроэнергетики. (Договорная деятельность: организация конкурсов, викторин, чемпионатов для студентов СамГТУ по электроэнергетической тематике. )

Электрощит Самара – высокотехнологичная производственная компания с семидесятилетней историей и безупречной репутацией, крупнейший российский производитель электротехнического оборудования 0,4-220 кВ. (открытие лаборатории 2014 год, )

Магистральные электрические сети Волги (МЭС Волги) — филиал ПАО «ФСК ЕЭС», работает на территории Средне-Волжского региона и Нижегородской области. (Сотрудники МЭС Волги принимают участие в работе ГАК, кроме этого участвуют в реализации программ практик.)

Самарский филиал Группы «Т Плюс» объединяет генерирующие и теплосетевые активы в четырех городах Самарской области: Самаре, Новокуйбышевске, Сызрани, Тольятти. (Совместная реализация программ практик на электростанциях Самарского региона, кроме этого ведение совместных договоров по проведению тепловых испытаний турбогенераторов электростанций.)

Филиал АО «СО ЕЭС» «Объединенное диспетчерское управление энергосистемы Средней Волги» управляет режимами 9-ти энергосистем ОЭС Средней Волги. (ОДУ Средней Волги способствует реализации программ практик, а также сотрудники принимают участие в работе ГАК. Совместная подготовка магистрантов по программе ОДУ, профиль «Релейная защита, автоматизация и управление режимами электроэнергетических систем».)

Научно-Технический Центр «Механотроника» первым в России разработал и приступил к серийному выпуску микропроцессорных устройств релейной защиты и на сегодняшний день является инновационным разработчиком и надежным поставщиком интеллектуальных устройств на рынок России. (Повышение квалификации сотрудников кафедры «Электрические станции» на базе отечественных микропроцессорных блоков релейной защиты, производства НТЦ «Механотроника».)

Фонд образовательных проектов «НАДЁЖНАЯ СМЕНА» учрежден в 2007 году (г. Екатеринбург) и является разработчиком и оператором молодежных и образовательных проектов для школьников, студентов и работников предприятий топливно-энергетического и минерально-сырьевого комплексов. (Совместное участие в профориентационной работе среди школьников, чтение лекций по электроэнергетике преподавателями кафедры «Электрические станции», консультирование по проектам электроэнергетической направленности с последующим участием в городских, региональных и всероссийских конкурсах.

Контакты

Почта кафедры «ЭС»: [email protected]

Тел. кафедры «ЭС»: 8 (846) 242-37-89

Level Group — Релейная защита и автоматика

Оборудование РЗА

Одним из важнейших направлений деятельности «Level Group» является комплексное решение реализации проектов по передаче и распределению энергии для сетевых компаний, генерации и промышленной энергетики, а также автоматизация систем управления.

Основой работы является системный подход к выполнению проектов и включает в себя:

• Консультации по определению и выбору оборудования;
• Продажа оборудования и систем, комплексные поставки электротехнического оборудования для любого объекта;
• Закупка комплектующих напрямую у производителей;
• Проектирование и изготовление систем АСУ, РЗА, АСКУЭ на базе оборудования ведущих мировых производителей;
• Разработка конструкторской и сопутствующей документации;
• Производственные площадки в Санкт-Петербурге и Чебоксарах;
• Интеграция оборудования отечественных и зарубежных производителей для решения задач различного уровня;
• Монтаж, тестирование, наладка оборудования на объектах заказчика;
• Гарантированный срок выполнения заказа;
• Сервисное гарантийное и постгарантийное обслуживание изделий и систем РЗА и микропроцессорных защит, АСУ, АСДУ, АСКУЭ и АСУТП;
• Обучение приемам и методам работы с поставляемыми системами.

Релейная защита и автоматика

Комплексный подход к построению системы релейной защиты позволяет применять шкафы релейной защиты и автоматики производства ЗАО «ЭБИ» в качестве системы защиты линий, станционного, подстанционного оборудования трансформаторных станций, генераторов, для реализации управления коммутационными аппаратами и автоматизации, а также в качестве локальной и общестанционной противоаварийной автоматики энергетических объектов напряжением от35 кВ до 750 кВ.

Каркас шкафов представляет собой металлоконструкцию импортных производителей (Rittal, Legrand и т.д.) с установленным в нем необходимым оборудованием. Шкафы могут выполняться как одностороннего, так двухстороннего обслуживания с глухой и обзорной дверью
Построение шкафов производится на базе современных цифровых устройств защиты и управления с открытыми коммуникационными интерфейсами для дистанционного управления и дистанционной установки параметров, удобным интерфейсом пользователя и очень гибкими функциональными возможностями.

Шкафы могут быть выполнены на базе микропроцессорных устройств производства Siemens AG, ABB, GE, Бреслер, Радиус-Автоматика. Все шкафы РЗА могут быть использованы в качестве устройств АСУТП электростанции или подстанции

Номенклатура типовых шкафов релейной защиты и автоматики:

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА : сведения о специальности, профессии

ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ «ПРОФЕССИИ/КВАЛИФИКАЦИИ И СПЕЦИАЛЬНОСТИ»

Описание:

Специальность высшего образования I ступени

Подготовка специалиста по данной специальности предполагает формирование определенных профессиональных компетенций, включающих знания и умения по проектированию, монтажу, наладке, испытанию, ремонту и эксплуатации приспособлений релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем; внедрению в эксплуатацию приспособлений

на микропроцессорной  элементной базе и др.

Специальность обеспечивает получение квалификации «Инженер-электрик».

Объектами профессиональной деятельности специалиста являются приспособления релейной защиты и автоматики электрической части тепловых, атомных, гидравлических, ветровых электрических станций, подстанций и электрических сетей.

После окончания обучения выпускники вышеназванной специальности первоначально могут занимать следующие должности:

• 
  Диспетчер диспетчерской службы управления;
• 
  Инженер;
• 
  Инженер-исследователь;
• 
  Инженер-проектировщик;
• 
  Инженер отдела распределения и контроля энергонадзора;
• 
  Инженер по наладке и испытаниям;
• 
  Инженер по наладке и испытаниям службы производственного объединения энергетики и электрификации;
• 
  Инженер по организации эксплуатации и ремонту службы производственного объединения энергетики и электрификации;
• 
  Инженер по расчетам и режимам оперативно-диспетчерской службы предприятия сетей;
• 
  Инженер по расчетам и режимам службы производственного объединения энергетики и электрификации;
• 
  Инженер производственно-технического отдела предприятия сетей; Инженер службы линий предприятия сетей;
• 
  Инженер службы подстанций предприятия сетей;
• 
  Инженер службы распределительных сетей предприятия сетей;
• 
  Инженер службы релейной защиты электроавтоматики предприятия сетей;
• 
  Инженер энергоинспекции;
• 
  Инспектор энергоинспекции.

‘Сименс’ примет участие в выставке ‘Релейная защита и автоматика энергосистем-2017’. Новости и события

С 25 по 28 апреля 2017 года «Сименс» примет участие в международной выставке и конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем-2017», которая пройдет в Санкт-Петербурге в КВЦ «Экспофорум».

 Компания «Сименс» продемонстрирует технологии для экономичной, надежной и рациональной передачи и распределения электроэнергии. 

Подразделение «Сименс» «Автоматизация в энергетике» предлагает комплексные решения в области релейной защиты, автоматики и автоматизации технологических процессов систем электроснабжения, а также поставляемой продукции, в том числе устройства РЗА SIPROTEC, программно-технические комплексы АСУ ТП SICAM, оборудование ВЧ-связи PowerLink. На стенде Вы сможете познакомиться со следующими решениями и демонстрационным оборудованием:

• Типовой шкаф РЗА SIPROTEC 5.
  Инновационное поколение устройств релейной защиты и автоматики SIPROTEC 5 предназначено для защиты сетей любого уровня напряжения. Данная серия устройств обладает гибким аппаратным и программным обеспечением, что позволяет разработать эффективное и экономичное решение.
• Стенд с оборудованием РЗА и АСУ для цифровых подстанций.
  На стенде будут представлены передовые разработки в области технологии шины процесса: устройство сопряжения с шиной процесса 6MU805, модуль шины процесса PB201 для терминалов SIPROTEC 5, а также различное оборудование автоматизации (компактные контроллеры SICAM, коммуникационное оборудование RUGGEDCOM, система контроля состояния кабельной линии с подключением к маломощным датчикам).
• PSS SINCAL – программное обеспечение для моделирования, анализа и расчета электрических, водопроводных, газовых и тепловых сетей. С помощью данного ПО могут быть рассчитаны различные режимы работы сети, токи короткого замыкания, потери и переходные процессы. Также PSS SINCAL может формировать предложения по оптимизации сети и моделировать вероятностные сценарии последствий аварий.

Кроме того, эксперты «Сименс АГ» примут участие в деловой программе выставки:

• 26 апреля с 9:00 до 10:30 в рамках секции «Современные системы РЗА. Идеология построения и концептуальные вопросы развития» Hans-Joachim Herrmann выступит по теме «Проблема возникновения обрывов фазы на стороне высокого напряжения электростанции требует поиска новых решений по обеспечению защиты», затем Hans-Joachim Herrmann и его коллеги, Igor Kogan и K. Boehme, осветят тему «Внедрение передовых технологий машинного обучения в реле защиты
• 27 апреля с 9:00 до 10:30 в рамках секции «Развитие технологии цифровой подстанции (ЦПС)» Н.Демидов выступит по теме «Концепция цифровой подстанции»
• 28 апреля с 9:00 до 13:00 будет работать зона выставочной экспозиции. Thomas Liebach и Joerg Blumschein ответят на вопрос «Может ли одно устройство релейной защиты полностью защитить распределительный трансформатор 110/20 кВ?»

Посетите стенд «Сименс» и выступления специалистов в рамках конференции – и оцените инновационные решения и новейшие разработки в области управления электроэнергией!

Мы ждем Вас 25–28 апреля на нашем стенде F2.
Адрес: г. Санкт-Петербург, КВЦ «Экспофорум», Петербургское шоссе, 64/1

Ознакомиться с более подробной информацией и полной программой мероприятия, а также пройти предварительную регистрацию можно на сайте выставки.

Посещение выставки бесплатно.
 

Релейная защита — проблемы и перспективы – тема научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

вывод, что наиболее эффективным является использование топлива с содержанием углеводородов 70%, температуры воздуха 70°С, скорости подачи воздуха от 0,05—0,055 л/с. При этом удельные финансовые затраты составят 4,9 руб/кДж, шумовая нагрузка 58 Дб, энергоэффективность 450 кДж/кг.

Литература

1. Левин Е.В. Оценка воздействия помётохранилища бывшей птицефабрики «Снежная» в Мурманской области на атмосферный воздух и почву / Е.В. Левин, Р.Ф. Сагитов, Т.А. Гамм, В.Д. Баширов, Р.Н. Касимов, С.П. Василевская, Е.В. Волошин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С. 193—196.

2. Левин Е.В. Воздействие помётохранилища бывшей птицефабрики «Снежная» Мурманской области на поверхностные

воды / Е.В. Левин, Р.Ф. Сагитов, Т.А. Гамм, В.Д. Баширов, Р.Н. Касимов, С.П. Василевская, Е.В. Волошин, А.Д. Бура-каева // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 3 (65). С. 210-212.

3. Левин Е.В. Экологическое обоснование ликвидации помётохранилища на основе результатов инженерно-экологических изысканий / Е.В. Левин, Т.А. Гамм, Р.Ф. Сагитов, С.В. Шабанова. М.: Русайнс, 2016. 128 с.

4. Егоров А.А. Анализ проблемы технических этажей в жилых зданиях / В.Д. Баширов, Р.Ф. Сагитов, В. В. Захаревич // Актуальные направления научных исследований: от теории к практике: сб. матер. III Междунар. науч.-практич. конф. Чебоксары, 2015. С. 29-30.

5. Егоров А.А. Обоснование применения крышных котельных установок в зданиях жилищно-коммунального назначения / В.Д. Баширов, Р.Ф. Сагитов, В.В. Захаревич // Актуальные направления научных исследований: от теории к практике: сб. матер. III Междунар. науч.-практич. конф. Чебоксары, 2015. С. 232-233.

Релейная защита — проблемы и перспективы

А.Ф. Абдюкаева, к.т.н, М.Б. Фомин, к.т.н., Е.М. Асман-кин, д.т.н, профессор, Ю.А. Ушаков, д.т.н, профессор, Д.С. Федотов, инженер, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ

Сравнительно недавно в энергетике стало массово внедряться новое микропроцессорное оборудование для защиты объектов энергоснабжения, реализованное на компьютерных технологиях. В профессиональной терминологии электротехнической сферы оно получило название «Микропроцессорное устройство релейной защиты», сокращённо МУРЗ [1].

Естественно, переход от устройств релейной защиты прошлого поколения на микропроцессорный уровень основан на развитии и внедрении функций, превосходящих прежние серийные алгоритмы и позволяющих осуществлять как регистрацию процессов аварийного состояния, так и опережение отключения синхронных потребителей при нарушении устойчивости сети. Причём одним из значимых и реально востребованных плюсов микропроцессорных устройств являются их малые габариты.

Сравнение многофункциональных МУРЗ и однофункциональных электромеханических устройств релейной защиты нельзя категорировать как процедуру объективную, поскольку эти устройства являются представителями разных лиг [2].

Электромеханические реле эксплуатировались не один десяток лет, и их конструкция не претерпела принципиальных изменений на протяжении всего производственного периода. Собственно, развитие электромеханических устройств прекратилось в результате утвердившейся концепции тотальной автоматизации производства. На каком-то этапе основные мировые производители полностью прекратили выпуск электромеханических реле, не оставив технического выбора энергокомпаниям, которые были вынуждены либо продлять срок эксплуатации электромеханических устройств, либо переходить на процессорное обеспечение, меняя «хорошее на новое».

Необходимо отметить, что опыт эксплуатации МУРЗ не велик, но сравнение их с прошлым поколением устройств релейной защиты неизбежно во всём технологическом спектре, где основным критерием является надёжность. Электромеханические реле вот уже в течение 40 лет не создавали отрицательных предпосылок к их усовершенствованию и модернизации. В этой связи была чётко и функционально отработана как схема технического обслуживания, так и технология пролонгирования гарантийного срока эксплуатации. Несмотря на маркетинговый ход производителей, связанный с акцентированием на полном отсутствии подвижных элементов в конструкции МУРЗ, что, несомненно, выставляет их в выгодном свете по сравнению с электромеханическими реле, все-таки размещение всех основных элементов микропроцессорных устройств на одной плате не даёт однозначных плюсов [3, 4].

Любой инженер чётко понимает, что чем больше дополнительных функций несёт устройство, тем выше плотность монтажа микроэлементов. При этом плотность монтажа на такой плате может быть настолько высока, что выход из строя одного из элементов приведёт к разбалансировке интегральной функции при невозможности поиска неисправности и нецелесообразности реализации ремонтных операций с такой уже бесперспективной платой.

Кроме того, тепловой режим работы электронных компонентов экстремализуется и заметно сокращается их срок службы — далее, как следствие, неминуема выбраковка и замена разрушенной платы новой. Учитывая уровень цен и динамику их рыночного роста, можно понять незаинтересованность производителя в ремонте таких изделий и полную блокаду технической документации, позволяющей ознакомиться с принципиальными схемами или реализовать локальное ремонтное производство. Важно отметить, что очень серьёзного внимания требует решение вопроса электро-

магнитной совместимости микроэлементов между собой и её влияние на правильную работу системы, а также и входящие в состав релейной защиты электролитические конденсаторы импульсных блоков питания, которые в связи с данной причиной могут терять свои свойства, герметичность, создавать протечки электролита, разрушающего медные дорожки плат [5].

Микропроцессорная защита представляет из себя высокотехнологичную дорогостоящую систему. Как в этой связи показывает статистический анализ, порядка 60% отказов и функциональных сбоев устройств РЗА в России связано с ошибками технического персонала, что, конечно же, предполагает повышение квалификационных требований к специалистам по РЗА, а также расширение сферы исследований, посвящённых изучению причин и видов подобных ошибок. Разумеется, кроме этого, речь идёт о методах и средствах, повышающих надёжность результатов работы персонала. Интересным является тот факт, что в западных странах аналогичные проблемы решают тривиальным недопуском персонала, обслуживающего энергообъекты, к релейной защите. Настройки и проверку устройств РЗА ведут специально подготовленные представители фирм-изготовителей, что, как следствие, ещё больше повышает эксплуатационную стоимость МУРЗ. Кроме того, существенные средства выделяются предприятиями на обслуживание микропроцессорных устройств, для чего приобретаются дорогостоящие приборы, оборудование, программное обеспечение, а также привлекаются специалисты с соответствующей профильной квалификацией.

Борьба за заказчика довольно жёсткая, поскольку многочисленные производители МУРЗ, начиная от крупных игроков «Toshiba» и «Siemens» до узко специализированных, таких, как «Экра», «Мехатроника», «РАДИУС Автоматика» и «Релема-тика», предоставляют заказчику возможность широкого выбора требуемых устройств с адекватным функциональным обеспечением. К сожалению, большой вопрос — он же недостаток современного производства МУРЗ в том, что заказчику требуется унифицированное оборудование, исключающее необходимость подмены функциональными блоками одних МУРЗ другими или полной замены на новый комплект не от другого производителя. Подобная практика на действующих подстанциях считается неприемлемой в связи с возникающими сложностями, вызванными большим разнообразием форм и размеров выпускаемых на сегодняшний день устройств.

Как показывает функциональный анализ режимной реализации электромеханической релейной защиты, величины тока и величины напряжения в сети вполне достаточно для контроля и, при отклонении их параметров, подачи на цепь управления сигнала, отключающего сетевую функ-

цию. Микропроцессорные устройства на основании аналогичного анализа выдают и запоминают ещё целый ряд дополнительных показателей, таких, как причина отключения, время и дата отключения, векторная диаграмма, длительность аварийной ситуации и другие, в зависимости от набора функций МУРЗ. Инженеры и исследователи отмечают ещё одно значимое преимущество — высокая точность измерения. Аналоговые приборы позволяют измерить величину с установленной погрешностью, но при том условии, что приборы служат не один десяток лет и их точность снижается. При цифровой технологии на дисплее терминала указываются точные значения электрических величин, а также предполагается возможность объединения аппаратных устройств в единую систему. Подобной системой является SCADA, представляющая собой программно-аппаратный комплекс, при помощи которого можно контролировать режим работы оборудования различных объектов, в том числе электроустановок. Синхронизация систем SCADA подстанций с диспетчерским пунктом позволяет дежурному диспетчеру своевременно фиксировать возникшие аварийные ситуации и контролировать процесс переключений оперативным персоналом [6].

В настоящее время при реконструкциях подстанций практикуются комбинированные варианты систем защиты, когда основой схемотехнического решения является МУРЗ, а для реализации схемы дублирования используются электромеханические реле. Эта экономически обоснованная, но временная мера является предпосыльной к технологически полноценному переходу на цифровые технологии, обеспечивающие диспетчеру считывание полного спектра данных о работе РЗА подстанции без разбалансирования цикла взаимодействия систем и потери их надёжности. Как показывает прогноз, в период от 10 до 15 лет, после того как электромеханические реле отработают свой ресурс, произойдёт окончательное переоборудование производственных мощностей на цифровое обеспечение защитных систем.

По мнению практических инженеров, переход на цифровые технологии является мероприятием очень дорогостоящим и не всегда уместным, тем более на присоединениях в интервале напряжения 6—10—35 кВ, где не требуется большая многофункциональность микропроцессорной защиты. С другой стороны, высокая точность и чувствительность измерений с высокой достоверностью отчётности о работе могут значимо повысить качество передаваемой электроэнергии, поскольку диапазон функциональности МУРЗ раскрывается и может быть оценён потребителем только на присоединениях высокого напряжения.

Мировая наука чётко указывает на прогрессивность развития микропроцессорных устройств релейной защиты по всем направлениям энергетики. И желательно, чтобы декларируемая произ-

водителями высокая надёжность этих устройств, несомненно, соответствовала бы действительности, поскольку всегда находится прецедент, дающий повод стремиться к следующему, более высокому качественному уровню.

Необходимо иметь в виду, что внедрение микропроцессорных технологий в электроэнергетическую отрасль целесообразно и обосновано множеством неоспоримых преимуществ, но при реконструкции подстанций требуется комплексный подход, в основе которого лежат такие организационно-производственные мероприятия, как дооснащение дополнительной технологической автоматикой, обеспечивающей бесперебойное функционирование МУРЗ; формирование фонда новейшего оборудования для проведения качественного технического обслуживания МУРЗ; обучение персонала РЗА и оперативного персонала на курсах повышения квалификации по специфике технического обслуживания конкретного проектируемого оборудования;

С 2001 г. были внедрены первые микропроцессорные устройства (терминалы защит): серии 10 кВ НПП Проэл — защита шин, регистратор АУРА ООО «Свей» — предназначен для измерения и контроля параметров нормального и аварийных режимов работы оборудования, ОМП ИМФ — 3р ЗАО «РАДИУС Автоматика» — индикатор микропроцессорный фиксирующий — предназначен для непосредственного определения расстояния до места короткого замыкания на воздушных линиях электропередачи.

В настоящее время процент внедрения статических устройств РЗА по всему объединению «Оренбургэнерго» 14,14%; в энергетике г. Оренбурга релейного оборудования 96,7% и только на отдельных объектах, примером которых являются подстанции Ростоши, Аэропорт, Кардонная, Южная и Береговая, реализуется цифровая технология релейной защиты.

Кроме того, необходимо отметить положи -тельный эффект и от эксплуатации гибридных

технологий, реализуемых на сегодняшний день на подстанциях в посёлках Степной и Южный города Оренбурга, а также обслуживающих подстанции Инвертор и Шёлковая.

Финансовый аспект и формирование фонда ЗИП МУРЗ по определённому перспективному перечню создания интегрального комплекса релейной защиты с реконструкцией подстанции подразумевает инвестирование, сопоставимое с экономической эффективностью.

Персоналу, обслуживающему любой блок микропроцессорной защиты, следует хорошо представлять все слабые стороны таких устройств и умело корректировать их работу.

Литература

1. Абдюкаева А.Ф., Казачков И.А. Применение секционного трансформатора в системах устройств защиты и автоматики // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. / Отв. ред. Ю.А. Ушаков. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2015. С. 237-241.

2. Абдюкаева А.Ф., Пегов А.В. Применение реклоузеров напряжением 35кВ // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. / Отв. ред. Ю.А. Ушаков. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2015. С. 187-192.

3. Ушаков Ю.А., Петров А.С., Бородина И.А. Перспективы применения гибридных систем электроснабжения на базе альтернативных источников энергии // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. / Отв. ред. Ю.А. Ушаков. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2017. С. 105-110.

4. Реймер В.В., Косарева Ю.И. Перспективы развития релейной защиты // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. / Отв. ред. Ю.А. Ушаков. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2015. С. 222-224.

5. Асманкин Е.М. К вопросу целесообразности терморезервирования при использовании низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоёв Земли / Е.М. Асманкин, И.А. Рахимжанова, И.Н. Дементьева, Р.М. Ибрашев // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. / отв. ред. Ю.А. Ушаков. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2015. С. 36-38.

6. Асманкин Е.М. К Использование гидроветротеплоэнер-гетической установки для энергообеспечения удаленных объектов / Е.М. Асманкин, М.Б. Фомин, В.Ю. Бибарсов, И.А. Чуйков // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. / отв. ред. Ю.А. Ушаков. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2014. С. 54-59.

Разработка когенерационной установки на базе электростанции ДГУ-100С

Р.Р.Гимазетдинов,директор, ООО «Техноцентр «Восток»; А.А. Малозёмов, д.т.н., В.С. Кукис, д.т.н., профессор, ФГАОУ ВО Южно-Уральский ГУ; А.Н. Кондрашов, к.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ

Очень часто в сельском хозяйстве требуются автономные источники бесперебойного энергоснабжения. Специфика этого хозяйства такова, что для работы в местах, куда не проведены ЛЭП, нужно электричество. Решением этой проблемы являются

получившие широкое распространение в последнее время в мировой практике передвижные электростанции малой и средней мощности, созданные на основе двигателей внутреннего сгорания (мини-ТЭЦ) [1]. При этом чрезвычайно важно, чтобы была организована утилизация сбросового тепла средств малой энергетики, первичными двигателями которых в большинстве случаев служат поршневые ДВС. Когенерация является одним из решений задачи повышения эффективности энергетических

Обучение за рубежом в России. Институт международного образования и языковой коммуникации

Онлайн-анкета — Институт международного образования и языковой коммуникации

Руководство по защите и автоматизации сети

Защитные реле, измерение и управление

С 1966 года Руководство по сетевой защите и автоматизации (ранее Руководство по применению защитных реле) было исчерпывающим справочным пособием для инженеров защиты и техники.Руководство по сетевой защите и автоматизации

, 2011 год // Защитные реле, измерение и управление — Alstom Grid

В 2011 году Alstom привлекла своих экспертов в Центре передового опыта Сент-Леонардс в Стаффорде, Великобритания, чтобы выпустить новое издание.

В новых главах рассматриваются такие темы, как защита целостности системы и схемы корректирующих действий, векторные измерения и глобальные схемы. Цифровая подстанция, в том числе IEC 61850 , Ethernet-шина , GOOSE , шина процесса и точная синхронизация времени , также подробно описаны.

Достижения в области разработки приложений защиты и управления помогли авторам в изучении и интеграции новых методов и философии в этом издании, , при сохранении независимости от поставщика — поскольку мы продолжаем выпускать подлинный, беспристрастный справочный учебник.

Эта книга является кратким изложением учебного курса «Применение и защита энергосистем (APPS) », интенсивной программы, которую Alstom (и ее предшественники в Stafford) проводят более 50 лет.

Содержание руководства

1. Введение
2. Основы практики защиты
3. Фундаментальная теория
4. Расчет отказов
5. Эквивалентные схемы и параметры энергосистемы
6. Трансформаторы тока и напряжения
7. Релейная защита
8. Релейная защита
9. Максимальная токовая защита при замыкании фазы и замыкании на землю
10. Устройство защиты фидеров
11. Дистанционная защита
12. Схемы дистанционной защиты
13. Защита сложных цепей передачи
14. Автоматическое повторное включение
15. Защита шин
16. Защита трансформатора и фидера

Защита генератора и генератора-трансформатора

17. Защита промышленных и коммерческих энергосистем
18. A.C. Защита двигателя
19. Схемы защиты целостности системы
20. Тестирование реле и ввод в эксплуатацию
21. Измерения энергосистемы
22. Качество электроэнергии
23. Цифровая подстанция
24. Управление и автоматизация подстанции

Особая благодарность авторам, составившим это руководство так здорово:

Майкл Бамбер, Майкл Бергстром, Эндрю и Сьюзан Дарби, Грэм Эллиот, Питер Хардинг, Грэм Ллойд, Алан Маршалл, Аллен Миллард, Эндрю Мятт, Филип Ньюман, Энтони Перкс, Стив Пикеринг, Стивен Поттс, Саймон Ричардс, Джек Ройл, Питер Раш, Брендан Смит, Марк Стоктон, Пол Уилкинсон, Алан Уиксон и Джон Райт.

Этот курс, благодаря изобретательности и самоотверженности преподавателей, стал динамичным и постоянно развивающимся. По мере развития APPS развивается и руководство по сетевой защите и автоматизации, при этом никогда не упускаются из виду ключевые основные принципы и концепции.

Как новички, так и эксперты будут удовлетворены поиском , передающего , измерения , коммуникации и контрольного знания .

Руководство по сетевой защите и автоматизации 2011 — Обложка

Системы релейной защиты и автоматики ООО «Экнис-Украина»

• ABB
• Сименс
• General Electric
• Alstom
• Sсhneider Electric
• Киевприбор
• Хартрон-Инкор
• Энергомашвин
• RZA Systems

Наши специалисты прошли обучение, соответственно имеют все необходимые сертификаты на ввод в эксплуатацию и сервисное обслуживание от производителей устройств релейной защиты.

При проведении пусконаладочных работ наши специалисты используют оборудование Omicron для проверки устройств релейной защиты.

Компания «Экнис-Украина» является официальным партнером компании Omicron (Австрия) на территории Украины. Поэтому мы поставляем оборудование напрямую от производителя, а также предоставляем технические консультации на месте.

Наша компания выполнила договорные обязательства по поставке комплексного оборудования, проектированию, монтажу, пуско-наладке и сервисному обслуживанию устройств релейной защиты на следующих объектах:

• ПС 750 кВ Киевская (ЦЭС «Укрэнерго» ГК НЭК »)
• Открытое распределительное устройство 750 кВ, Запорожская АЭС
• ПС 330 кВ Хмельницкая (ЮЗЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• ПС 330 кВ Херсонская (ЮЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• ПС 330 кВ Котовская (ЮЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• ПС 330 кВ Ровно (Западная ГРЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• Л.ПС 330 кВ Южна (Западная ГРЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• ПС 330 кВ «Северна» (ЦГ «Укрэнерго», ГК НЭК)
• Житомирская подстанция 330 кВ (ЦЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• ПС 330 кВ Черкассы (Центральная ГРЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• ПС 330 кВ Симферополь (Крымская ГРЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• ПС 330 кВ Севастополь (Крымская ГРЭС «Укрэнерго, ГК НЭК»)
• Открытое распределительное устройство 330 кВ, Кременчугская ГЭС (ОАО «Укргидроэнерго»)
• ЦРП 150 кВ Ботиевская ВЭС (ООО «Ветроэнергетика»)
• 8 подстанций 110 кВ Винницкого круга (ПАО «Винницаоблэнерго»)
• ПС 110 кВ «Винницкая кондитерская фабрика» (фабрика «Рошен»)
• ПС 110 кВ Кировская («Одессаоблэнерго»)
• Московская, ПС 110 кВ Университетская (ПАО «Киевэнерго»)
• ПС 110 кВ «Алмаз» (Банкнотопечатание и Монетный двор НБУ)
• Открытое распределительное устройство 110 кВ (ГСП «Чернобыль»)

Релейная защита и защита системы

Защита подстанции предназначена для защиты оборудования подстанции, линий питания подстанции и линий, выходящих из подстанции.Если отказ не обнаружен и не изолирован, он может быстро распространиться на общесистемное нарушение, вызывая неожиданные сбои. Неисправность также может представлять опасность для обслуживающего персонала, работающего в этом районе, и населения, а также вызывать повреждение другого оборудования. T&D имеет большой опыт в использовании и программировании цифровых (микропроцессорных) реле для улучшения характеристик системы и мониторинга в качестве замены более ограниченных электромеханических реле. Поскольку одно цифровое реле можно запрограммировать для выполнения функций нескольких электромеханических реле, это гибкая технология, и использование электроники, а не движущихся частей, обеспечивает большую надежность.Цифровые реле также могут обеспечивать измерения и регистрацию данных до и после отказа, чтобы помочь в определении причины отказа и того, функционировало ли защитное устройство должным образом. Кроме того, цифровые реле могут обеспечить относительно точное определение места повреждения, чтобы указать бригаде, где начать проверку линии, чтобы быстро восстановить работу.

Важными факторами для линий передачи являются надежность правильной работы защитного релейного устройства и гарантия того, что оно не будет работать со сбоями.Системы защиты трансмиссии заранее определяют место неисправности и изолируют неисправный участок. Погодные явления, такие как молния, ливень, снежная буря или сильный ветер, могут повлиять только на небольшой участок распределительной системы или отдельный распределительный контур. Релейная защита и защита системы реагируют так, что временные неисправности могут быть устранены и линия остается в рабочем состоянии. Физическая конструкция линии передачи также является фактором применения системы защиты.Надежность защиты системы достигается за счет наличия резервных реле, отказоустойчивых конструкций и тщательного тестирования схем защиты. Безопасность повышается за счет использования высококачественного оборудования, реле с самодиагностикой и отказа от чрезмерно сложных схем защиты.

T&D также разрабатывает системы защиты промышленных объектов и производственных предприятий. Защитные релейные устройства сводят к минимуму опасность вспышки дуги и защищают целостность двигателей и коммутационных устройств. Системная защита для наших промышленных клиентов сводит к минимуму риск потенциального вреда для персонала и защищает дорогостоящее технологическое оборудование и контрольно-измерительные приборы.

Взгляд исследователя на рынок защитных реле в Северной Америке

Укрепление электросети от угрозы лесных пожаров никогда не было так важно. Только в 2020 году около 57000 лесных пожаров сожгли более 10,3 миллиона акров по всей территории США.

Хотя лесные пожары возникают естественным образом, коммунальные предприятия могут укрепить системы распределения для снижения риска. Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии (CPUC) значительно расширила свои нормы и стандарты противопожарной защиты, а коммунальные предприятия по всему миру разрабатывают аналогичные стратегии и планы по снижению риска лесных пожаров.

Реальность такова, что обновление систем передачи и распределения для борьбы с риском лесных пожаров представляет собой сложную задачу. Однако производители оборудования могут помочь, в частности, путем разработки и тестирования решений совместно с Департаментом лесного хозяйства и противопожарной защиты Калифорнии (CAL FIRE).

Понимание кодексов и стандартов противопожарной защиты

CAL FIRE регулярно публикует Полевое руководство по предотвращению пожаров на линии электропередач в Калифорнии. В этом документе изложены процедуры минимизации риска катастрофических лесных пожаров, вызванных линиями электропередач и оборудованием.В руководстве также подробно описаны процессы тестирования и список квалифицированного оборудования, отвечающего требованиям исключения.

Например, в руководстве представлены требования к разминированию линий электропередач для любой организации, которая владеет, контролирует, эксплуатирует или обслуживает любые линии электропередачи или распределения на любой горной территории, или на лесных, кустарниковых или травяных площадях. покрытая земля. В руководстве говорится, что эти организации должны соблюдать следующие дистанции без растительности от линий электропередач:

a) Четыре фута от любой линии, работающей на 2400 или более вольт, но менее 72000 вольт

b) на расстоянии шести футов от любой линии работающие при 72000 или более вольт, но менее 110000 вольт

c) в десяти футах от любой линии, работающей при 110000 или более вольт

Коммунальные предприятия могут добиться освобождения от этих требований, если они применяют решения, одобренные для уменьшения лесных пожаров риск.Исключенные решения перечислены с соответствующими исключениями кода в полевом руководстве.

Чтобы получить исключение для продукта, производители должны следовать строгим процедурам тестирования, демонстрирующим способность работать без образования искр или дуг, которые в противном случае возникли бы с традиционными устройствами.

Руководство по тестированию оборудования для исключения CAL FIRE

Процедура CAL FIRE для квалификации электрического оборудования и устройств для исключения изложена в Разделе 1255 раздела 14 CCR.В соответствии с этим разделом поставщик коммунальных услуг или оборудования должен направить в CAL FIRE запросы на освобождение со следующими материалами:

1. Письменный запрос и предварительное приглашение на временное освобождение
2. Образец продукта
3. Чертеж инженерного продукта и инструкции по установке
4. Результаты тестирования (включая запись видео в инфракрасном диапазоне)
5. Электронные фотографии и описания протестированного оборудования / устройств
6. Описание процедур тестирования (т.e., Стандарт C37.40 — 1981 Американского национального института стандартов)
7. Профессиональное свидетельство и проверка третьей стороной

Последний шаг для определения соответствия должен проводиться под руководством стороннего инженера-электрика или специалиста по противопожарной защите. Все детали тестирования, такие как ток, напряжение, время начала и окончания, также должны быть тщательно записаны и включены в окончательную документацию.

При проведении испытания на исключение продукта определяется радиус легковоспламеняющейся растительности вокруг устройства в смоделированных условиях окружающей среды.Затем оборудование устанавливается в соответствии со спецификациями производителя и запитывается в соответствии с его номинальными характеристиками.

Устройство эксплуатируется таким образом, чтобы исключить опасность воспламенения окружающего исследуемого материала. Например, закрытые устройства (такие как устройства повторного включения, секционализаторы, автотрансформаторы, неизгнанные устройства и т. Д.) Должны демонстрировать отсутствие внешних дуг / искр или выбрасываемых горячих частиц во время нормальной работы.

Аналогичным образом, устройства открытого типа или фиксированные устройства (такие как воздушные выключатели, предохранители с разомкнутой перемычкой, соединители, грозозащитные устройства, ручные обходные переключатели и разъединители) должны прерывать линейный ток и ток короткого замыкания в пределах расчетного диапазона без образования дуг / искр. или горячие частицы.

Сотрудничество в отрасли имеет решающее значение для будущего предотвращения лесных пожаров

Ясно, что борьба с лесными пожарами является критически важной задачей. CAL FIRE является лидером, помогая коммунальным предприятиям уверенно укреплять усилия по смягчению последствий лесных пожаров. Хотя руководящие принципы организации могут применяться только к коммунальным предприятиям Калифорнии, я считаю, что эта структура является чрезвычайно подходящим шаблоном для программ управления рисками коммунальных предприятий в Северной Америке.

Проще говоря: коммунальные предприятия должны быть уверены в том, что их оборудование будет работать безопасно и эффективно в течение всего срока службы.Руководство по тестированию исключений для продукта в Калифорнии предусматривает именно это.

Независимо от того, находитесь ли вы в Калифорнии и уже соответствуете этим требованиям, или где-нибудь еще в мире, создание более усиленной электрической системы должно быть приоритетом. Инвестиции в технологии огнеупорной защиты, готовые к эксплуатации на стройплощадке, не только помогут снизить риск возникновения лесных пожаров, но и помогут лучше подготовить электрическую сеть к требованиям завтрашнего дня.

Воздействие систем защиты и контроля из цифрового мира — часть 1 из 2

Введение
Прошли те времена, когда было простое электромеханическое реле без встроенного программного обеспечения и интерфейсов связи.Фактически, системы защиты и управления значительно изменились за последнее десятилетие и будут продолжать меняться с развитием технологий. Цифровой мир повлиял на систему защиты от появления микропроцессорных реле в 1980-х годах до реле защиты с коммуникационными интерфейсами в 1990-х. Современные цифровые защитные реле используют высокоскоростную связь для замены медных проводов для управления между ячейками, защитной блокировки и даже отключения и включения выключателя.Современная сенсорная технология также позволяет осуществлять оцифровку и аналоговый сбор данных на распределительном устройстве, заменяя опасные индуктивные цепи ТТ и ТТ на связь по технологической шине.

Цифровой мир принес много преимуществ, но также создает проблемы. В этой статье основное внимание будет уделено влиянию системы защиты и управления в результате внедрения микропроцессорных реле в 1990-х годах. На нем будут обсуждены ключевые проблемы, с которыми инженер по защите и управлению сталкивался в прошлом и с которыми столкнется при развертывании усовершенствованного защитного реле.Ключевыми областями обсуждения будут производительность и преимущества, включая оцифровку и функцию передачи нетрадиционных измерительных трансформаторов, угрозы безопасности и лучшие практики для системы защиты, управление парком машин в эпоху правил NERC PRC / CIP и рассмотрение производительности для достижения высокой доступности защиты. и система управления. В документе также будут рассмотрены некоторые вопросы защиты, такие как; Поскольку в системах волоконно-оптических датчиков тока нет железа и насыщения трансформатора тока, дифференциальное реле не обязательно должно иметь несколько наклонов для учета характеристик трансформатора тока, а только минимальное срабатывание, что увеличивает чувствительность в несколько раз.

Образовательные преимущества понимания этих воздействий имеют первостепенное значение при принятии и внедрении современных систем мониторинга и контроля. Понимание требований к повышению производительности систем защиты и управления автоматизацией подстанции является целью создания информированного лица, принимающего решения, с учетом этих достижений в новых технологиях, которые с точки зрения надежности могут значительно улучшить общие характеристики энергосистемы.

1. Справочная информация
После появления микропроцессорных реле в 1980-х годах переход на реле защиты с интерфейсами связи в 1990-х годах оказал относительно небольшое влияние на системы защиты как таковые, но позволил интегрировать устройства защиты в системы защиты и управления автоматикой подстанции.

Несмотря на то, что введение стандарта IEC 61850 открыло возможности для улучшенной интеграции реле защиты и управления различных производителей в системы автоматизации, оно практически не повлияло на сами функции защиты. Только теперь, благодаря распространению применения того же стандарта на уровень процесса для обмена данными между первичной системой и интеллектуальными электронными устройствами защиты и управления, он начинает играть критически важную роль в защите энергосистемы.Ключевые технологии решения «Цифровая подстанция» (реле, передовая автоматизация подстанции и современные измерительные трансформаторы) — это преимущества, в которых IEC 61850 / Ethernet позиционируется как средство реализации технологии, а не как препятствие.

2. Стандарт — IEC 61850
Первые многофункциональные микропроцессорные реле были разработаны в начале 1980-х годов. Один был основан на магистерской диссертации Рави Айера в Университете штата Вашингтон. Он присоединился к Brown Boveri Corporation под руководством Стэнли Зохолла, чтобы спроектировать блок защиты распределения, ставший первым многофункциональным микропроцессорным реле в 1984 году.Это реле выполняло трехфазную и заземляющую мгновенную и временную максимальную токовую защиту, многократное повторное включение автоматического выключателя и интегрировало по фазе счетчик в одном устройстве, которое было немного больше, чем два однофазных электромеханических реле максимального тока. Инновации современной цифровой системы уходят корнями в эту эпоху пионерами отрасли, понимающими взаимосвязь электромеханических отношений, чтобы привлечь революционного компьютерного ученого, заменившего индукционные диски и пружинные константы на сбор данных, цифровое преобразование и четырехточечные алгоритмы.Эти ранние устройства были основаны на 8-битных микропроцессорах и запрограммированы на высокооптимизированном исходном коде ассемблера, поскольку алгоритмы должны были быть чрезвычайно эффективными, а размер программной памяти в 64 килобайта был роскошью.

Микропроцессорное реле — это первое предприятие нашей отрасли в цифровом мире, которое произвело революцию в наших системах защиты и управления. Ключевым преимуществом микропроцессорного реле является значительное сокращение пространства на панели, необходимого для реализации той же системы защиты.На рисунке 1 изображена система защиты линии для 1½ выключателя.

Рисунок 1: Вторичные системы подстанций, показывающие одно и то же приложение
с электромеханическими реле по сравнению с современной цифровой системой
(нажмите, чтобы увеличить)

В примере , рис. 1, функция защиты, указанная релейными элементами ANSI, традиционно была реализована с использованием дискретных реле, требующих нескольких панелей реле для защиты этой схемы. Использование современных многообъектных реле (защита более чем одного первичного устройства) и открытых стандартов для связи между устройствами позволяет функциональную консолидацию, устранение контроля и блокировки соединений медных проводов, значительно улучшая производительность системы, одновременно повышая надежность и безопасность персонала .

Самым значительным изменением, хорошим и плохим, было внедрение программных систем для выполнения этой защиты системы. Ранняя реализация имела ограниченный исходный код программного обеспечения, так как мощность микропроцессора и размер памяти ограничивали объем допустимой функциональности. По мере того, как многофункциональное реле развивалось и начало взаимодействовать с RTU и шлюзами, сложность программной системы устройства также увеличивалась. Хорошо то, что производительность системы защиты увеличилась в десять раз, а плохим стало появление недокументированной функции, также известной как программные ошибки.Управление версиями микропрограмм теперь является важным элементом управления парком коммунальных услуг, чтобы гарантировать, что установленные устройства защиты не приводят к нежелательной работе системы. Для американской системы Bulk Energy System Североамериканская корпорация надежности (NERC) разработала набор стандартов надежности и защиты критически важной инфраструктуры для поддержки общей надежности, стабильности и безопасности сети.

Система защиты и управления редко может быть задействована до тех пор, пока ненормальное состояние не станет угрожать аппарату.Именно в этом случае система должна работать для защиты активов коммунального предприятия. Основным преимуществом современных защитных устройств является расширенная самодиагностика и самоконтроль, обеспечивающие максимальную доступность системы. Электромеханические и твердотельные реле были признаны неработоспособными только в том случае, если произошла неисправность, приведшая к неправильной работе, или во время плановых испытаний. Современное защитное устройство имеет расширенную диагностику для проверки работоспособности или выявления нерешенных проблем.

Сегодня цифровой мир продолжает трансформироваться, поскольку современные первичные устройства включают в себя цифровые технологии, а преимущества нетрадиционных измерительных трансформаторов еще больше улучшают производительность системы и безопасность персонала.Эти средства поддержки на уровне процессов первичной системы будут продолжать революцию в следующем поколении систем защиты, управления и автоматизации.

3. Цифровые системы
В цифровой системе выборочные аналоговые значения передаются в соответствии с IEC 61850 9 2 от объединяющих устройств или нетрадиционных измерительных трансформаторов (NCIT) на устройства защиты и управления, а команды отключения отправляются как сообщения IEC 61850 GOOSE на интерфейсы выключателя. Таким образом, система связи становится критически важной частью цепи устранения неисправности, влияющей на общее время устранения неисправности системы защиты.

4. От медной проводки до технологической шины
Подход к установке коммуникационной сети технологической шины, которая соединяет оборудование уровня присоединения, такое как IED защиты и управления или измерительные устройства, с объединяющими устройствами и IED выключателя, расположенными на уровне процесса, мотивируется различными аспектами:

4.1. Повышенная безопасность
Каждый медный провод на подстанции представляет собой потенциальную опасность, будь то цепь трансформатора тока, трансформатора тока или управляющий провод 125 В постоянного тока.Вторичная цепь высокоиндуктивного трансформатора тока представляет наибольшую проблему с точки зрения безопасности. Опасность возникает, когда провод трансформатора тока под напряжением отсоединяется по незнанию. Согласно теории индуктивных цепей, ток, протекающий через индуктивную цепь, нельзя мгновенно изменить с 5 А до нуля. Небольшая благодарность Википедии; математическая формула v (t) = L неявно утверждает, что на индукторе индуцируется напряжение, равное произведению индуктивности индуктора и скорости изменения тока через индуктор.Поскольку индуктивность не изменяется во время разомкнутой цепи, скорость изменения тока от 5 до 0 ампер мгновенно приводит к тому, что производная (di / dt) стремится к бесконечности. Таким образом, в напряжении произведения формулы преобладает производная, увеличивающаяся до бесконечности, и создает очень большое напряжение на разомкнутых проводах. Что касается применения подстанции, открытая вторичная обмотка ТТ эквивалентна нулевому индуктивному току, и, в зависимости от вторичной нагрузки, возникнет дуга, поскольку эти опасно высокие напряжения накапливаются, подвергая персонал на местах риску серьезных травм или даже смертельного исхода, а также оборудования и оборудования. подстанция в опасности из-за электрического пожара.Сведение к минимуму меди ведет к значительному повышению безопасности.

4.2. Меньше материала
Использование волоконной оптики вместо медных кабелей не только сокращает количество медных кабелей на подстанции примерно на 80 процентов, в зависимости от уровня напряжения, типа и компоновки распределительного устройства. Это также означает меньшую транспортировку материалов на объект.

Если обычные измерительные трансформаторы заменить на нетрадиционные, можно дополнительно сэкономить вес. Оптический трансформатор тока для установки AIS на 400 кВ весит около 20% от его обычного (заполненного элегазом) аналога.

4.3. Более короткое время установки и более короткое время простоя для модернизации вторичной системы
Меньше протягивания кабелей, меньшее количество подключенного оборудования и меньшее количество проверок соединений. Это приводит, с одной стороны, к более короткому времени установки новых вторичных систем, с другой стороны, это также помогает сократить время простоя во время замены вторичных систем. Время простоя в последнем случае может быть сокращено из-за более короткого времени, необходимого для установки нового оборудования, а также из-за того, что новое оборудование поставляется с завода полностью протестированным с помощью SCADA с помощью устройств защиты и управления IED для интерфейсов процессов.Следовательно, тестирование новой системы, требующей отключений, сокращается.

5. Время устранения неисправностей цифровых подстанций
При приближении к использованию NCIT и связи Ethernet для передачи критически важных аналоговых и двоичных данных для функций защиты скорость отключения больше не зависит только от устройства защиты IED и реле отключения. В цифровых системах время устранения неисправности зависит от производительности всех задействованных электронных компонентов, таких как NCIT, объединяющие блоки, IED защиты и IED выключателя, а также от конструкции системы связи шины процесса.

От цифровых систем ожидают, что они будут соответствовать сегодняшним спецификациям и нормам, касающимся времени устранения неисправностей, и что они будут работать, по крайней мере, так же хорошо, как современные системы защиты. Типичное значение времени устранения короткого замыкания в нормальных условиях (без отказов в системе защиты или автоматическом выключателе) составляет четыре цикла мощности. Два цикла рассматриваются для отключения выключателя с гашением дуги и два цикла принимаются для системы защиты.Эти цифры можно найти в международном стандарте, например IEC 60834 [3], и в национальных нормативных документах, таких как технический документ NERC о надежности системы защиты [6] или правила сети National Grid UK [5].

Два раза на приведенном выше рисунке определены и отнесены к категории в соответствии с международными стандартами. «Время задержки обработки» NCIT и объединяющих устройств определено в МЭК 60044-8 [12] как номинальное время задержки, которое не должно превышать 3 мс для приложений защиты. Определение «Время передачи» является частью МЭК 61850-5 [9].Как для выборочных значений, так и для команд отключения, отправленных через GOOSE, применяется наивысший класс производительности времени передачи, который должен составлять 3 мс или меньше. Время передачи — это сумма времени, которое требуется стеку отправляющего устройства, стеку принимающего устройства и системе связи. Согласно МЭК 61850 10 [10] и МЭК 61850 90 4 [14] предполагается, что 3 мс делятся на 80 процентов на время обработки в стеках IED (2,4 мс), а оставшиеся 20 процентов (0,6 мс) на связь. сеть.

Таблица 1 Обзор стандартных или типичных таймингов в цепочке устранения неисправности, а также таймингов, достижимых с помощью современных устройств и соответствующей конструкции системы связи. Время логической обработки IED, т. Е. Время, требуемое алгоритмом защиты, в обоих случаях предполагается равным одному циклу мощности 60 Гц.

Таблица 1: Бюджет времени со стандартным или типичным временем и возможным временем с современными устройствами.

Одним из важных моментов во втором столбце с возможными сегодня временами является то, что внешнее реле отключения не используется, а автоматический выключатель срабатывает напрямую с помощью выходов питания IED выключателя.Но даже если реле отключения находится на месте, общее время устранения неисправности, необходимое для 4 циклов включения питания, как упомянуто выше, может быть значительно занижено.

Рисунок 2: Бюджет времени со стандартным или типичным временем и возможным временем с современными устройствами

Более подробную информацию об использованной выше схеме расчета, а также более подробные объяснения и анализ можно найти в [2].

6. Воздействие нетрадиционных измерительных трансформаторов
Эти нетрадиционные измерительные трансформаторы могут обеспечить отличную точность до 0.2 процента или выше было продемонстрировано в различных установках, где NCIT были подключены к счетчикам сети с включенной технологической шиной IEC 61850-9-2. Чтобы проверить точность цифровой измерительной цепи, они были установлены параллельно с обычной измерительной системой. Установка, описанная в [8], показала, что после трех лет эксплуатации разница в накопленной энергии, измеренной обычной и цифровой системами, составила около 0,35 процента. Это не абсолютная точность, а разница двух измерительных систем, которая может быть до 0.8 процентов, поскольку обе системы допускали ошибку 0,2 процента для тока и напряжения.

Еще лучшие результаты представлены в [7], где описаны две установки с NCIT, технологической шиной и счетчиками сети. Здесь наблюдаемые различия для активной энергии между обычными и нетрадиционными системами составляют от 0,01 до 0,19 процента, что намного ниже допустимой погрешности с учетом классов точности установленных обычных измерительных трансформаторов и NCIT классов 0,2 и 0.2с соответственно.

6.2. Переходная производительность
Классы переходных характеристик инструментальных трансформаторов играют важную роль при определении размеров приложений защиты. Характеристики защиты и переходные характеристики определены в стандартах IEC 60044 и IEC 61869. Стандарт измерительных трансформаторов IEC 61869 заменяет старый стандарт IEC 60044. Детали для обычных измерительных трансформаторов уже выпущены, но для нетрадиционных или электронных ТТ и ТН по-прежнему необходимо использовать старый стандарт.В обоих случаях они описывают поведение на вторичном интерфейсе измерительных трансформаторов, которые являются клеммными колодками в случае обычных ТТ и ТН, и интерфейсом связи в случае их нетрадиционных вариантов.

Наряду с определениями IEC 61850 9 2, а также «Руководством по внедрению цифрового интерфейса с измерительными трансформаторами с использованием IEC 61850-9-2» [13], широко известного как IEC 61850 9 2LE, стандарты на измерительные трансформаторы, следовательно, позволяют достаточно описать NCIT и разрешить создание установок от нескольких поставщиков.

Рисунок 3: Интерфейсы и стандартизация
(щелкните, чтобы увеличить)

До тех пор, пока стандартная часть МЭК 61869 не будет готова, необходимо тщательно проверить функциональную совместимость, выходящую за рамки обмена данными автономного объединяющего устройства одного поставщика с реле защиты другого поставщика. Полное тестирование системы, в котором подчеркиваются динамические характеристики и переходная характеристика аналогового преобразования, имеет решающее значение для обеспечения правильной работы системы.

6.3. Оптимизированное размещение точек измерения на подстанции
Благодаря своей компактности размещение нестандартных трансформаторов тока и / или напряжения в распределительном устройстве может быть оптимизировано для улучшения перекрытия зон защиты.На рисунке приведен пример упрощенной 1½. устройство выключателя с УКИТ, установленным с каждой стороны выключателей. В этой конфигурации зоны защиты шин и защиты линии, а также зоны защиты линии защиты перекрываются. В случае систем с воздушной изоляцией, NCIT могут быть встроены во вводы выключателя или в случае систем с газовой изоляцией; они могут быть расположены с каждой стороны автоматического выключателя между выключателем и разъединителями.

В случае комбинированных NCIT для тока и напряжения, доступно больше точек измерения напряжения, чем обычно, в диаметре, что обеспечивает наибольшую гибкость при выборе источников напряжения для e.g., функции контроля синхронизма и дистанционной защиты.

6.4. Преимущество ненасыщения датчиков
Результат использования датчика тока, который не насыщается, может сильно повлиять на настройку и, следовательно, на чувствительность реле. Взять, к примеру, дифференциальное реле. Дифференциальное реле полагается на датчики тока, чтобы обеспечить точное воспроизведение первичных токов к нему для анализа. Затем он складывает векторы тока и вычисляет дифференциальный ток.Затем, используя рабочую кривую, как показано на рисунке 8, определяет, работать или нет. Если дифференциальный ток падает выше характеристической кривой для заданного тока торможения, реле срабатывает. Если нет, то сдерживает.

Наклоны в красной и зеленой частях предназначены для корректировки характеристик обычного трансформатора тока. По мере увеличения тока ограничения шансы, что два обычных трансформатора тока будут работать одинаково, уменьшаются. Эта разница на выходе между трансформаторами тока компенсируется увеличением крутизны характеристики, так что требуется больший дифференциальный ток для работы по мере увеличения тока ограничения.Красная секция обычно имеет уклон 40%, а зеленая секция обычно имеет уклон 80%. Хотя эта компенсация необходима для обычных трансформаторов тока для обеспечения безопасности во время насыщения трансформатора тока, она снижает чувствительность дифференциальной схемы. При использовании нетрадиционных датчиков тока эти крутизны могут быть близки к нулю, что увеличивает чувствительность дифференциальной схемы в условиях сильного тока.

Часть II статьи вместе со всеми ссылками будет опубликована в выпуске за ноябрь / декабрь.

Об авторах

Штефан Майер работает с ABB в Швейцарии более 15 лет. Он занимал несколько должностей, от ввода в эксплуатацию систем автоматизации подстанций до технической поддержки и управления проектами. Сегодня он является глобальным менеджером по продукции для решений с технологической шиной, где координирует внедрение технологической шины IEC 61850 в пилотных и коммерческих проектах. Стефан изучал электротехнику в Университете прикладных наук Северо-Западной Швейцарии и имеет степень магистра делового администрирования в Эдинбургской школе бизнеса Университета Хериот-Ватт, Шотландия.