Цифровые устройства релейной защиты

Цифровые микропроцессорные комплексы РЗ являются интеллектуальными техническими средствами. Им присущи:

а) многофункциональность и малые  размеры (одно цифровое измерительное  реле заменяет десятки аналоговых);

б) дистанционные изменения и  проверка уставок с пульта управления;

в) ускорение противоаварийных отключений и включений;

г) непрерывная самодиагностика  и высокая надёжность;

д) регистрация и запоминание  параметров аварийных режимов;

е) дистанционная передача оператору  информации о состоянии и срабатываниях  устройств РЗ;

ж) возможность вхождения в состав вышестоящих иерархических уровней  автоматизированного управления;

з) отсутствие специального технического обслуживания – периодических проверок настройки и исправности.

В условиях конкуренции, фирмы часто  выпускают рекламные проспекты  на еще разрабатывающиеся устройства и, когда дело доходит до заказа, то выясняется, что ряд функций  в этом устройстве еще не доработано или совсем не разработано. Хотя с  другой стороны, жизнь не стоит на месте, и чтобы выжить, фирмы постоянно  совершенствуют свои устройства, часто  перехватывая, а то и "заимствуя" друг у друга новинки или удачные  решения, и поэтому тяжело поспевать  за их разработками. Плохо, если приобретешь  такую промежуточную разработку, которая быстро снимается с производства, и потом в дальнейшем будут  трудности с ремонтом, т.к. замена чипов или полных блоков не всегда возможна, потому что технология производства тоже не стоит на месте и изменяются конструктивы элементов и комплектующих.

Для выбора необходимых нам устройств  защиты проведём сравнительный анализ разработок различных фирм производителей. В основном все подходы по функциональному  признаку тесно переплетаются во всех разработках в сети 110-220 кВ. Основными характерными моментами  являются:

1) не менее 5 зон дистанционной  защиты от всех видов КЗ, с  возможностью их блокирования  при качаниях и при неисправности  цепей напряжения;

2) возможность телеускорения в  дистанционной защите, определенных  ее зон (по выбору) с использованием  различных (по выбору) схем связи,  определенные схемы телеускорения  могут иметь свой ВЧ канал  также для телеускорения токовой  направленной защиты нулевой  последовательности от КЗ на  землю; 

3) возможность автоматического  ускорения определенных ступеней  дистанционной защиты при ручном  включении и АПВ; 

4) возможность ввода удлиненной  зоны до АПВ; 

5) наличие аварийных токовых  защит, вводимых автоматически  при неисправности цепей напряжения  и блокировании дистанционной  защиты;

6) наличие отдельных токовых  защит вводимых автоматически  на время опробования линии  при ручном включении линии  или АПВ; 

7) наличие токовых защит, используемых  как МТЗ для различных режимов,  например: междуфазной токовой отсечки,  защиты ошиновки ВЛ при полуторной  схеме, резервных токовых защит  линии, в том числе с различной  степенью инверсности токозависимых  по времени характеристик срабатывания;

8) наличие токовых защит нулевой  последовательности с использованием  направленности (по выбору), телеускорения  и автоматического ускорения  отдельных ступеней;

9) наличие токовых защит обратной  последовательности, для работы  при несимметричных КЗ, особенно  за обмотками трансформаторов  "звезда"/"треугольник";

10) функции УРОВ;

11) функции АПВ, включающие в  себя ОАПВ, УТАПВ, ТАПВ, причем  последние могут выполняться  с контролями напряжений и  контролем синхронизма; 

12) функции определения места  повреждения на линии; 

13) функции регистрации аварийных  параметров и сигналов;

14) контроль цепей тока и напряжения;

15) измерение рабочих значений  токов, напряжения, мощности, частоты,  в амплитудных и средних значениях; 

16) контроль цепей отключения  и включения выключателя; 

17) контроль числа коммутаций  выключателя, с регистрацией суммы  токов отключения;

18) переключение наборов уставок  (4 набора).

Подробнее рассмотрим защиты, которые в настоящее время  производятся серийно и уже находятся  в эксплуатации во многих странах  мира. Это защиты SPAC801 фирмы «ABB»  и защита Micom фирмы «ALSTOM». Ввиду  большого числа функций и возможных  вариантов использования характеристик  в терминалах, сравнение производится по основным из них. Второстепенные характеристики и параметры настройки следует  смотреть в заводской (фирменной) документации на изделия. [8]

 

 

Таблица 1

Сравнительная характеристика микропроцессорных защит 

 

Описание функций	Micom P123	SPAC801
Направленная трехфазная МТЗ
Трехфазная МТЗ	Х	Х
Защита от тепловой перегрузки	Х	Х
Трехфазная защита по минимальному току	Х	Х
МТЗ обратной последовательности	Х	Х
Однофазная МТЗ (ЗНЗ)	Х	Х
АПВ	Х	Х
Включение на повреждение	Х	Х
Мест./дист. управл. выключателем	Х	Х
Выбор чередования фаз	Х	–
УРОВ	Х	Х
Контроль ресурса выключателя  и цепей откл.	Х	Х
Определение обрыва провода L2/L1	Х	–
Отстройка от пусковых токов	Х	–
Подхват выходных реле	Х	Х
Логика блокирования	Х	–
Логика селективности	Х	Х
Режим наладки реле	Х	Х
Дистанционное упр. выходными  реле	Х	Х
Количество групп уставок	2	2
Дополнительные таймеры	Х	Х
Измерения	Х	Х
Макс. и средние значения тока	Х	–
Регистрация аварий	Х	Х
Регистрация пусков защит	Х	Х
Регистрация событий	Х	–
Запись переходных процессов	Х	–
Дискретные входы/выходные реле	5/8	5/8
Входы тока/напряжения	4/0	4/0
Протокол связи Modbus RTU	Х	–
Протокол связи I EC 60870-5-1 03	Х	–
Протокол связи Courier	Х	–
Программа связи Micom S1	Х	–

 

 

8 БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩАЯ ДУГОВАЯ ЗАЩИТА

ЗАКРЫТЫХ РАСПРЕДУСТРОЙСТВ 6-10 кВ БССДЗ-01/02

 

 

БССДЗ-01/02 предназначено  для исключения или минимизации разрушений в ячейках от воздействия электрической дуги, происходящей в распределительных устройствах 6-10 кВ. При появлении дуги в КРУ(Н), в зависимости от ее места возникновения, БССДЗ-01/02 без выдержки времени выдает сигналы в виде «сухого контакта» на отключение линейной ячейки (селективное отключение), секции или трансформатора с высокой стороны. После факта отключения устройством БССДЗ-01/02 секции эксплуатационный персонал имеет возможность определить место возникновения дуги и, после осмотра и устранения причин возникновения дугового замыкания, ввести БССДЗ-01/02 в работу. [6]

В состав БССДЗ-01/02 входят следующие  блоки:

преобразователь световой ПС-11;

устройство индикации  и регистрации УИР-12;

устройство индикации  и регистрации УИР-13 (при селективном  отключении);

центральный блок ЦБ-02;

блок питания БП-02;

блок фильтра-демпфера БФ-02;

блок входных реле БВР-02;

блок выпрямителей БВ-02;

блок компараторов БК-01.

 

Краткие технические характеристики БССДЗ-01/02.

Порог срабатывания датчиков освещенности (фотодиод) 10 000 ЛК ±30%

Максимальное количество ПС, подключаемых на один канал УИР, не более 10

Максимальная длина канала связи ПС и УИР, м, не более 10

Канал связи ПС и УИР  – 3-х проводной.

Число входных каналов  УИР-12 2 (Кн1, Кн2)

Число выходных каналов УИР-12 2

Число линий связи УИР-ЦБ 2 (ЛС1, ЛС2)

Максимальное число УИР, подключаемых к ЛС ЦБ, не более 40

Максимальная длина ЛС УИР-ЦБ, м 50

Линия связи УИР-ЦБ – 3-х – 4-х проводная.

Количество входных линий  для подключения МТЗ (СВ, МТЗ В, МТЗ НН АТ )

Время срабатывания БССДЗ-01/02 при наличии сигнала МТЗ, мс, не более 20

Выходные сигналы для  отключения аварийного участка (типа «сухой контакт»,

исходное положение – разомкнуты), шт. 4

Выходные сигналы в  цепи сигнализации (типа «сухой контакт»,

исходное положение – разомкнуты), шт. 3

Питание устройства производится от сети постоянного или переменного

тока напряжением, В 220В +10%/-20%

Потребляемая мощность, Вт, не более 50

Рабочий диапазон температур –40…55°С

при относительной влажности  воздуха до 80% при температуре + 25°С.

Фотоматериалы по БССДЗ-01/02:

Рисунок 1 – Шкаф РЗ и А

 

 

Рисунок 2 – Шкаф со встроенным устройством БССДЗ

 

 

Рисунок 3 – БССДЗ-01

 

Рисунок 4 – Устройство индикации  и регистрации

 

Работа устройства.

Функциональная электрическая  схема БССДЗ-01/02 приведена на рис. 1. При возникновении дугового разряда в зоне контроля какого-либо ПС происходит его срабатывание. Сигнал с ПС по каналу связи поступает на вход УИР. После цифровой фильтрации, необходимой для предотвращения ложных срабатываний (около 5 мс), УИР выдает сигнал на ЦБ. На лицевой панели УИР фиксируется зона срабатывания ПС (загорается светодиод). Индикатор срабатывания ПС можно погасить только снятием питания с УИР. ЦБ осуществляет непрерывный контроль состояния ЛС с УИР и наличия сигналов МТЗ питающих присоединений. При получении сигнала по линии ЛС1 и сигнала МТЗ, подтверждающего наличие дугового замыкания, ЦБ выдает сигналы на отключение вводного и секционного выключателей секции и выключателя или трансформатора, питающего данную секцию КРУ. При получении сигнала по линии ЛС2 и сигнала МТЗ, подтверждающего дуговое замыкание в секции, ЦБ выдает сигналы на отключение линейной ячейки (при селективном отключении) и (или) вводного и секционного выключателей секции КРУ. При наличии сигнала от УИР и отсутствии сигнала от МТЗ питающих присоединений секции КРУ, подтверждающих наличие дугового замыкания, ЦБ через 0,5…0,9сек. выводит из работы БССДЗ-01/02 и выдаёт сигнал «Несоответствие» в цепи сигнализации.

Во всех случаях сигналы  на отключение и сигнализации фиксируются, перезапуск устройства БССДЗ-01/02 производится вручную кратковременным выключением тумблера «Сеть» на блоке ЦБ-02.

Монтаж БССДЗ-01/02 выполняется  многожильным медным проводом O 0,35 мм2 с наконечниками. В ячейке КРУ(Н) обычно устанавливается по 2 ПС (в  отсеке выключателя и в отсеке трансформаторов тока). На сборных  шинах – по одному ПС по торцам РУ и по 2 ПС, направленных в разные стороны, вдоль шин, через 4…5 ячеек. [6]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

Познакомившись с Micom P123 и SPAC801, приходим к выводу, что по набору защит  они одинаковы, поэтому рассмотрим по дополнительным функциям:

1. Габаритные размеры у Micom P123, в 2 раза меньше SPAC801;

2. Micom P123 имеет 4-х строчный ЖКД,  а SPAC801однострочный с тремя  символам;

3. Micom P123 выражает реальные величины, а SPAC801 – в относительных, требуется  перерасчет;

4. Micom P123 регистрирует до 75 аварий  и переходных процессов, SPAC801только 5 последних событий и срабатывает  индикатор; 

5. Различные функции терминала  Micom P123 можно связать между собой  с помощью логических элементов, SPAC801 жестко забитая логика вывод  защиты через диаграмму ключей, нет возможности логической связи. 

Следовательно, можно сделать вывод, что микропроцессорная защита Micom P123, превосходит по некоторым функциональным параметрам.

Совершенствование техники релейной защиты и автоматики привело к созданию микропроцессорных (цифровых) устройств РЗА с возможностью интеграции их в АСУ ТП энергообъектов.

Микропроцессорная техника позволяет  перейти к качественно новому поколению защит, обладающих возможностями, которые на электромеханических и микроэлектронных устройствах получить невозможно: высокая надежность функционирования защиты за счет аппаратной надежности и постоянно действующей самодиагностики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Современные устройства РЗиА  - rzia.ru – 11.10.2012
2. Рожкова Л.Д., Корнеева Л.К, Чиркова Т.В. Электрооборудование электрических станций и подстанций - М.: Наука, 2004. – 214 с.
3. Название статьи /Электронная электротехническая библиотека - www.electrolibrary.info – 18.12.2012
4. Новости из мира электроники - tengrielectric.kz – 10.07.2013
5. Микропороцессорные устройства защиты. - www.rza-promav.com – 01.09.2013
6. Всё о релейной защите - rza.org.ua – 19.09.2013
7. Новости электротехники - www.news.elteh.ru – 14.06.2013
8. Устройства релейной защиты - w3.siemens.kz – 23.03.2013
9. Технический прогресс в релейной защите - www.news.elteh.ru – 12.11.2012
10. ABB Релейная защита и автоматизация подстанций - www.kz.abb.com – 07.12.2012