Astro-nn.ru

Стройка и ремонт
24 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Микропроцессорные терминалы релейной защиты

Микропроцессорные устройства релейной защиты – основные достоинства и недостатки

Современные разработки в области микропроцессорной техники позволили создать полноценные устройства релейной защиты и автоматики, которые являются альтернативной заменой электромеханическим устройствам. В данной статье кратко охарактеризуем современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики оборудования электроустановок, а также приведем их основные преимущества и недостатки.

МП устройства характеризуются множеством преимуществ, среди которых можно выделить:

  • надежность;
  • быстродействие;
  • селективность;
  • высокая чувствительность;
  • многофункциональность;
  • удобство обслуживания;

Существенное преимущество микропроцессорных устройств защиты – это их многофункциональность. МП-устройства производят измерения основных электрических величин. То есть данные устройства являются достойной заменой не только защитных устройств, но и аналоговых измерительных приборов.

Например, терминал защит линий 110кВ выполняет функции дистанционной защиты, токовой направленной защиты нулевой последовательности, а также осуществляет измерение основных электрических величин. На ЖК-дисплее данного устройства персонал, обслуживающий данную электроустановку, может контролировать нагрузку данной линии по фазам, напряжение, потребляемую активную и реактивную мощность.

Каждый электромонтер, который осуществляет оперативное обслуживание подстанции, знаком с так называемой схемой-макетом (оперативной схемой). При производстве оперативных переключений, электромонтер отображает выполненные изменения на схеме-макете вручную. Это необходимо для того, чтобы убедиться в правильности и достаточности выполненных операций, а также для удобства контроля положений коммутационных аппаратов.

МП-устройства имеют еще одну полезную функцию – отображение мнемосхемы присоединения. Эта функция позволяет контролировать положение коммутационных аппаратов, заземляющих устройств. Микропроцессорные устройства всех присоединений подстанции подключаются к системе SCADA, на которой отображается вся схема подстанции. В данном случае система SCADA является альтернативной заменой схеме-макету. Если в схеме-макете изменения положения коммутационных аппаратов фиксировались вручную, то в системе SCADA эти функции выполняются автоматически.

Электромонтер при производстве оперативных переключений проверяет соответствие схемы подстанции фактически отображенной на мониторе SCADA.

Следует отметить, что возможность подключения микропроцессорных устройств управления, автоматики и защиты оборудования к системе АСУ ТП позволяет дистанционно осуществлять контроль над режимом работы оборудования, а также производить операции с коммутационными аппаратами (выключателями) без необходимости наличия на подстанции постоянного обслуживающего персонала.

Несмотря на многочисленные преимущества, у МП-защит есть и некоторые недостатки. Один из существенных недостатков данного типа защит – достаточно узкий диапазон рабочих температур. Поэтому в помещениях, где расположены щиты управления оборудованием (в данном случае укомплектованных микропроцессорными устройствами РЗА) необходимо обеспечить оптимальные климатические условия. В зимний период – это достаточный обогрев помещения, а в период высоких температур – наличие кондиционеров.

В противном случае, при нарушении установленного диапазона рабочих температур, МП-устройства могут работать некорректно, что может повлечь за собой возникновение аварийных ситуаций.

Из этого следует, что при планировании замены электромагнитных устройств защиты на микропроцессорные, обязательным условием является обеспечение оптимальных климатических условий в помещении, где планируется их установка. Это в свою очередь влечет за собой дополнительные расходы.

В этом отношении электромеханические устройства РЗА имеют преимущество, так как их диапазон рабочих температур значительно шире.

Еще один существенный недостаток МП-защит заключается в том, что при потере оперативного тока, осуществляющего питание данных устройств, или при сбое в программном обеспечении, оборудование электроустановки остается без защиты. В данном случае при возникновении короткого замыкания на одном из участков сети может произойти повреждение электрооборудования (если нет резервирующей защиты).

В то время как устройства защиты электромеханического исполнения, токовые цепи которых непосредственно воздействуют на соленоид отключения привода выключателя, отключают выключатель в любом случае, в том числе и при отсутствии оперативного тока.

Исчезновение оперативного тока на подстанциях – это достаточно редкое явление, так как для этой цели используются аккумуляторные батареи, способные некоторое время обеспечивать устройства защит, автоматики и управления оборудования в рабочем состоянии. Но в случае повреждения в распределительном щите постоянного тока или на кабеле, подающего оперативный ток к шкафам защит оборудования, происходит обесточение защитных устройств.

Недостатки характерны для всех типов устройств, в том числе и для электромагнитных и полупроводниковых защит. На фоне преимуществ микропроцессорных терминалов, их недостатками можно пренебречь. За данными устройствами будущее энергетической отрасли.

Микропроцессорные реле защиты. Как они устроены? Часть 1

Микропроцессорные устройства релейной защиты (МУРЗ) появились на рынке в привычном сегодня виде около 20 лет тому назад и за прошедшее время серьезно потеснили все остальные виды реле защиты. Триумфальное шествие МУРЗ связано со многими причинами, главная из которых — сверхприбыль, получаемая производителями МУРЗ по сравнению с производством всех остальных видов защитных реле (электромеханических, полупроводниковых статических). Принцип действия и устройство современных МУРЗ очень сильно отличаются от защит других видов и имеют целый ряд специфических особенностей, знание которых является необходимым условием для правильного выбора и дальнейшей успешной эксплуатации МУРЗ. Доминирующее сегодня в среде специалистов-релейщиков отношение к МУРЗ, как к «черному ящику» с функциями релейной защиты отнюдь не способствует правильному выбору и успешной эксплуатации МУРЗ. Предлагаемый цикл статей автора призван помочь релейщикам, не являющимися специалистами в области электроники и микропроцессорной техники, восполнить существующий пробел и помочь правильно сориентироваться на обширном рынке устройств релейной защиты нового поколения.

В части 1 статьи рассматриваются общая структура и конструктивное исполнение МУРЗ, а также устройство аналоговых входов.

Часть 1

Общая структура и конструктивное исполнение МУРЗ

Основными узлами МУРЗ являются: блок аналоговых входов (трансформаторы тока и напряжения), входные фильтры (антиалиазинговые фильтры; цепи выборки и запоминания), мультиплексор, аналогово-цифровой преобразователь, микропроцессор, различные виды памяти, блок логических (цифровых) входов, блок релейных выходов, рис. 1.

Конструктивно МУРЗ представляют собой набор плоских модулей (печатных плат) представляющих собой различные функциональные узлы МУРЗ, размещенных в корпусах различных типов и размеров, рис. 2.

Существует несколько конструктивных схем расположения печатных плат в корпусах МУРЗ. Одной из таких конструктивных схем является так называемый «этажерочный модуль», которая предусматривает расположение печатных плат одна над другой. Платы скрепляются между собой резьбовыми втулками, образуя единый конструктивный модуль, похожий на этажерку, рис. 3.

Этот модуль затем устанавливается внутри корпуса МУРЗ. Соединение между платами осуществляется посредством разъемов и плоского гибкого кабеля. Очевидным недостатком такой конструкции является невозможность замены отдельного модуля без демонтажа и разборки всего МУРЗ.

Еще одной разновидностью конструктивного исполнения МУРЗ является корпус типа «открытый куб», рис. 4. В этой конструкции три печатные платы образуют боковые и заднюю стенки, скрепленные между собой специальными угловыми разъемами и присоединенные к металлической лицевой панели, являющейся четвертой стенкой.

После сборки вся эта конструкция вставляется во внешний корпус.

Наибольшее распространение получила конструкция с выдвижными платами, имеющая множество разновидностей, рис. 5.

Конструкция этого типа содержит алюминиевый корпус с направляющими, по которым в него вдвигаются отдельные (модули) печатные платы, из которых состоит МУРЗ.

Платы могут располагаться в корпусе вертикально или горизонтально. Еще одна дополнительная плата (так называемая «материнская плата») с набором разъемов расположена на дне этого корпуса. При выдвигании плат по направляющим в корпус МУРЗ выступающие на них разъемы входят в ответные части разъемов, расположенных на материнской плате и, таким образом, осуществляется соединение между платами.

В МУРЗ используется три типа плат, которые обеспечивают соединение между собой всех остальных плат. В первом случае это может быть материнская плата, на которой кроме набора разъемов расположены также микропроцессор, АЦП, различные виды памяти и все сопутствующие им элементы (Рис. 6б). Во втором случае это может быть отдельная жесткая плата с набором разъемов (Рис. 6а), или, в третьем случае — гибкий плоский многожильный кабель с разъемами, соединяющий между собой платы (рис. 6в). Соединительные платы двух последних типов еще иногда называют «кросс-платами».

В некоторых не очень удачных конструкциях, рис. 7 приходится вынимать сразу несколько модулей для того, чтобы добраться до модуля с источником питания. А чтобы выдвинуть этот модуль для замены источника питания необходимо отпаять выводы всех трансформаторов тока от клеммника на задней панели, а потом опять припаять.

Довольно странную конструкцию имеют реле типа Т60, рис. 8. Реле этого типа состоят из отдельных втычных модулей, расположенных в общем корпусе. В отличие от всех остальных МУРЗ, в Т60 каждый модуль помещен в стальной кожух, из-за чего реле получилось тяжелым (килограммов 15, не менее).

После вскрытия кожуха остается печатная плата с мощным разъемом на торце. Этот разъем имеет очень странную конструкцию и снабжен большим пластмассовым кожухом, разделенным на крупные ячейки, внутри которых расположены электронные компоненты, выходные реле, варисторы, рис. 9.

Этот кожух крепится на разъеме с помощью 8 пластмассовых защелок, по 4 с каждой стороны, которые должны открываться одновременно. Попытка открыть этот кожух сразу же привела к поломке одной из защелок, после чего мои попытки были прекращены. Никакой функциональной нагрузки этот пластмассовый кожух не несет и, по моему мнению, его единственное назначение — сделать реле неремонтопригодным.

Читать еще:  Нормы комплектации средств защиты для электроустановок

МУРЗ этого типа снабжено как обычными электромеханическими, так и полупроводниковыми выходными реле, причем, как указано в его описании (T60 Revision: 5.6x), полупроводниковые выходные реле снабжены специальными схемами «для мониторинга постоянного напряжения на открытых контактах и постоянного тока, протекающего через замкнутые контакты». Как будто все ясно и понятно. Но то, что было написано далее поставило меня в тупик: «Напряжение записывается в виде логической единицы, когда ток в цепи контактов превышает 1-2,5 мА и ток считается логической единицей, когда он превышает 80-100 мА». Более странное (мягко выражаясь) объяснение, трудно даже представить. Странность эта не только в тексте, но и в сущности технического решения. Во-первых, мониторинг возможен только на постоянном токе, что ограничивает его область применения. Во-вторых, ток нагрузки может быть очень маленьким (1-3 мА), например, ток логического входа другого МУРЗ, или чувствительных электромеханических промежуточных реле. Как будет в этом случае работать система мониторинга тока? Оказывается, разработчики этой системы учли такую возможность и предлагают потребителям включать параллельно контактам дополнительный внешний резистор. Для напряжения 48 В этот резистор рекомендуется выбирать сопротивлением 500 Ом и мощностью 10 Вт. Это довольно крупный резистор! Представляете, каким должен быть этот резистор для напряжения 220 В? И где его устанавливать? Об этом разработчики Т60 скромно умалчивают.

Еще одно «изобретение»: автоматическая очистка контактов (autho-burnishing) внешних реле, которые подают сигналы на логические входы Т60. Конструкторы озаботились тем, что при очень малых входных токах логических входов (менее 3 мА) и окисленных контактах внешних реле сигнал может «не пройти» через них. Для самоочистки этих контактов в Т60 установлены на входах специальные нелинейные элементы (очевидно, что-то вроде позисторов), имеющих низкое сопротивление в обесточенном (холодном) состоянии и быстро повышающих сопротивление при приложении к ним напряжения (и повышении температуры). В результате, в первый момент после замыкания контактов внешнего реле, через них проходит ток 50-70 мА, который быстро снижается (в течение 25-50 мс) до 3 мА. Как будто, красивая идея. Но это только для тех, кто не очень хорошо разбирается в процессах на контактах. «Непроходимость» контактов в результате их окисления имеет место в слаботочных цепях с напряжением коммутации ниже 20-30 В. При более высоких напряжениях происходит пробой очень тонких окисных пленок и контакты, на вид черные и неприглядные, прекрасно проводят даже малые токи (фрикинг-эффект). Поэтому, для реальных напряжений эксплуатации МУРЗ проблема эта полностью надумана, а ее техническое воплощение совершенно бессмысленно.

Модули аналоговых входов

Наиболее простыми в МУРЗ являются модули аналоговых входов, состоящие из набора трансформаторов тока и напряжения, рис. 10.

Конструкция трансформаторов напряжения ничем не отличается от конструкции обычных маломощных трансформаторов. Трансформаторы тока содержат изолированную многовитковую вторичную обмотку, намотанную на каркасе и покрытую изоляционной пленкой. Первичная обмотка представляет собой несколько витков (обычно, 5 витков на номинальный первичный ток 1 А и 1 виток на номинальный ток 5А), намотанных поверх вторичной обмотки обычным многожильным изолированным монтажным проводом, рис. 10. Такой трансформатор представляет собой, фактически, преобразователь тока в напряжение. Если в процессе эксплуатации МУРЗ возникает необходимость в изменении входного номинального тока аналоговых входов с 1 А на 5 А (или наоборот), то сделать это очень просто путем намотки (или, наоборот, смотки) нескольких витков провода. Никаких проблем в эксплуатации этот узел МУРЗ обычно не создает и является самой надежной его частью.

В большинстве типов МУРЗ этот набор трансформаторов выполнен в виде отдельного модуля, хотя встречаются и конструкции, в которых в этом же модуле размещены входные фильтры, аналого-цифровые преобразователи, и другие элементы предварительной обработки аналоговых сигналов, рис. 11.

В некоторых типах МУРЗ можно встретить миниатюрные тороидальные трансформаторы тока и напряжения капсулированные эпоксидным компаундом, рис. 12. Такая конструкция лучше защищена от воздействия влаги, но отвод тепла в ней затруднен. Кроме того, она является неремонтопригодной и в ней не возможно изменить коэффициент трансформации. Следует иметь ввиду, что при кажущейся более высокой надежности такой конструкции, ее реальная эксплуатационная надежность может быть даже ниже, чем у обычного не капсулированного трансформатора. Это связано не только с затрудненным отводом тепла, но и с внутренними механическими напряжениями в обмотках, возникающими в процессе отверждения и усадки эпоксидного компаунда. Такого рода проблемы проявляются, обычно, при наличии многовитковых обмоток, намотанных тонким проводом (как в трансформаторах напряжения).

В. ГУРЕВИЧ, канд. техн. наук

Для традиционных и цифровых подстанций

Микропроцессорные блоки РЗА серии БЭМП РУ предназначены для выполнения всех необходимых функций релейной защиты и автоматики, управления, сигнализации различных присоединений комплектных распределительных устройств напряжением 6. 35 кВ.

Устройства БЭМП РУ предназначены для установки в релейных отсеках КСО, КРУ, КРУН, а также на панелях, в шкафах управления, расположенных в релейных залах и пультах управления.

БЭМП РУ применяется в качестве основного устройства РЗА присоединений комплектных распределительных устройств (КРУ) электрических станций и распределительных подстанций сетевых и промышленных предприятий, а также предприятий нефтяного и газового комплекса.

Функции

  • Релейная защита;
  • Противоаварийная автоматика;
  • Электроавтоматика;
  • Управление выключателем;
  • Контроль положения и исправности цепей управления выключателя;
  • Измерение электрических параметров;
  • Сигнализация
  • измерения действующих значений токов и напряжений;
  • осциллографирование с записью в энергонезависимую память;
  • автоматическая регистрация параметров аварийных событий;
  • расчет ресурса выключателя;-определение места повреждения;
  • связь с АСУ или ПК по последовательному каналу.

Особенности

Применение современной микропроцессорной и микроэлектронной элементной базы, а также максимальная оптимизация программно-аппаратной части позволила обеспечить:

  • низкую стоимость устройства;
  • весь ряд основных функций РЗА и управления, требуемых ПУЭ и ПТЭ;
  • дополнительные функции, обеспечивающих удобное обслуживание, регистрацию и последующий анализ аварийных процессов;
  • высокая точность и стабильность характеристик;
  • непрерывная самодиагностика аппаратного и программного обеспечения устройства, обеспечивающая высокую надежность и готовность;
  • применяемость в зависимости от задач на объектах от 0,4 до 750 кВ.

Надежность устройства

Устройства соответствуют требованиям по надежности в соответствии с ГОСТ 4.148 и ГОСТ 27.003.

Полный средний срок службы устройства составляет не менее 25 лет.

Средняя наработка на отказ не менее 125 000 ч.

Условия эксплуатации

Устройства предназначены для эксплуатации при следующих значениях климатических факторов:

1. температура окружающего воздуха:

2. верхнее рабочее значение относительной влажности:

3. атмосфера при эксплуатации типа II по ГОСТ 15150;

4. окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металлы;

5. место установки устройств должно быть защищено от попадания брызг воды, масел, эмульсий, а также от прямого воздействия солнечной радиации;

6. высота над уровнем моря не более 2000 м со снижением электрической прочности воздушных промежутков при превышении этой высоты согласно ГОСТ 15150;

7. рабочее положение устройств в пространстве – вертикальное с отклонением до 5° устройства допускают вибрационные нагрузки с максимальным ускорением до 1g в диапазоне частот от 16 до 100 Гц и до 3g в диапазоне частот от 0,5 до 15 Гц;

8. устройства выдерживают многократные ударные нагрузки продолжительностью от 2 до 20 мс с максимальным ускорением 3g.

Преимущества

  • гарантированная работа в сложных условиях эксплуатации (-40.+55 °С; IP54 по лицевой панели);
  • повышенная помехозащищенность при неблагоприятной электромагнитной обстановке;
  • оптимальное количество дискретных входов и выходов;
  • универсальное питание устройства (переменное, постоянное, выпрямленное переменное);
  • сохранение полной работоспособности при длительных перерывах питания без перезапуска устройства;
  • время готовности устройства 0,2 с;
  • бесплатное программное обеспечение для настройки БЭМП РУ и полноценного анализа журналов аварий и осциллограмм, сохраненной информации;
  • наличие порта связи USB для связи с ПК и изолированного RS-485 для связи с АСУ;
  • «горячие» клавиши оперативного ввода/вывода функций (заменители накладок, ключей управления);
  • 4-хстрочный ЖК индикатор;
  • удобство монтажа, универсальное крепление по виду установки блока (навесное/утопленное);
  • минимальные габариты (глубина установки устройства не более 10 см);
  • инжиниринг, техническое сопровождение при наладке и эксплуатации, обучение персонала;
  • возможность программирования блока под схемы Заказчика.

Список типоисполнений

Конструктивные особенности

Конструктивно устройства серии БЭМП РУ выполнены в виде набора унифицированных плат и блоков, что позволяет обеспечить оптимальную аппаратно-функциональную компоновку.

На лицевой панели устройства размещены:

  • 15 светодиодов для сигнализации пуска или срабатывания функций защит, автоматики, управления;
  • 2 светодиода: наличие оперативного питания (Uпит) и неисправное состояние устройства (Неисправность);
  • 4 светодиода, информирующие о поврежденных фазах, или ЖК индикатор (20х4) с клавишами управления;
  • 4 функциональные клавиши управления функциями РЗА и светодиоды, информирующие о включенном состоянии клавиш;
  • 4 клавиши управления выключателем и выбора режимов управления (МУ — Местное управление; АСУ — Разрешение АСУ);
  • клавиша сброса сигнализации;
  • USB-порт для связи с ПК.
Читать еще:  Защита для светодиодной лампы в Москве

В единой конструкции одновременно предусмотрены различные способы установки устройства БЭМП РУ как в отверстие в дверце шкафа (аналог заднего способа присоединения проводников), так и на стенку ячейки внутри или снаружи шкафа (аналог переднего способа присоединения проводников).

Сервисное программное обеспечение — BempExplorer

Программное обеспечение BempExplorer специально разработано для наладчиков устройств БЭМП РУ, предоставляя простую и эффективную работу с устройством.

BempExplorer используется как средство эффективного доступа к параметрам устройств БЭМП: получения и задания уставок терминалов защиты, получение информации о текущих величинах и данных аварийных процессов.

BempExplorer предоставляет пользователю следующие преимущества:

  • простой, удобный и наглядный интерфейс пользо-вателя;
  • работа с параметрами терминалов в оперативном режиме (on-line) и с файлами параметров терминалов в автономном режиме (off-line);
  • параметрирование и выгрузка осциллограмм для всех типов БЭМП;
  • расширяемость системы;
  • поддержка протокола ModBus ASCII, RTU, ModBusTCP;
  • локальное применение через передний и задний порт.

Функции BempExplorer в on-line режиме:

  • установка и синхронизация времени;
  • управление выключателем, квитирование положения выключателя, сброс сигнализации (возможна также и широковещательная посылка команд);
  • индикация светодиодов устройства БЭМП;
  • просмотр измеренных, зарегистрированных и вычис-ленных значений токов, напряжений, фазовых углов, частоты;
  • просмотр и задание уставок и параметров оборудова-ния;
  • автоматическое чтение и просмотр журналов (собы-тий, аварий и осциллограмм);
  • считывание и автоматическое конвертирование ос-циллограмм в формат ComTrade;
  • конфигурирование матрицы связей устройства БЭМП;
  • все функции, предоставляемые в режиме off-line.

Функции BempExplorer в off-line режиме:

  • просмотр, задание, загрузка из файла и сохранение в файл параметров уставок, оборудования, матрицы связей;
  • конвертирование текущей страницы в документы Word, Excel или html-страницу, копирование в буфер обмена в виде текста;
  • просмотр значений параметров в относительных, пер-вичных, вторичных единицах измерения.

BempExplorer поддерживает все типы блоков РЗА серии БЭМП, поставляется в комплекте с БЭМП бесплатно. Для установки BempExplorer предъявляются следующие требования к операционной системе и конфигурации персонального компьютера:

  • операционная система – Windows XP, Windows 7, Windows 8;
  • файловая система – NTFS, FAT32;
  • процессор – Pentium 166 MHz и выше;
  • объём ОЗУ – не менее 512 Мб;
  • дисплей – не хуже SVGA, 800х600, 256 цветов;
  • свободное место на жестком диске – 100 Мб.

Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики

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.

Простота технического и оперативного обслуживания.

Возможность получения практически любых форм харак­теристик измерительных органов.

Возможность настройки нескольких наборов уставок на одном присоединении с вводом в работу любого из них автоматичес­ки или дистанционно при изменении режима работы сети.

Причем дистанционный ввод возможен по паролю с любого уров­ня диспетчерского управления.

Регистрация и передача информации о работе устройств РЗА на любой уровень диспетчерского управления.

Интегрирование с системами контроля и управления объектом.

Уменьшение потребления, как по цепям переменного то­ка и напряжения, так и по цепям оперативного постоянного тока.

Значительное уменьшение веса и габаритов устройства.

Микропроцессорные устройства релейной защиты и автома­тики состоят из следующих основных частей, модулей:

Источником информации о режиме работы электрической сети для устройств РЗА остаются трансформаторы тока и напряжения.

Модуль “ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ВХОДОВ” служит для преобразования поступающих от Т.Т. и Т.Н. вторичных токов и напряжений в анало­говые параметры, имеющие уровни, допустимые для аналого-цифрового

преобразователя (АЦП). Обычно выходное напряжение не превышает

На модуль “Измерительных входов”, например, дистанционной защиты линии подаются:

– три фазных тока линии.

– ток нулевого провода.

– ток в нулевом проводе смежной линии, имеющей индуктивную связь с защищаемой.

– три фазных напряжения.

– напряжение нулевой последовательности.

– напряжение на шинах (одна фаза).

Все эти параметры подаются через гальваническую развязку.

Из модуля “Измерительных входов” перечисленные выше параметры поступают в модуль “ФИЛЬТРАЦИИ И АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ” (АЦП).

В этом модуле производится фильтрация аналоговых сигналов от высших гармонических составляющих и преобразование сигналов в цифровой код со скоростью выборки порядка 2 кГц, т.е. 40 выборок за период, что позволяет с очень высокой точностью оценивать па­раметры даже во время переходных процессов и при наличии значи­тельных высших гармонических составляющих.

Далее информация в виде цифрового кода поступает в “ПРОЦЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ”, где в соответствии с заданным алгоритмом происходит ее обработка.

Этот модуль является мозгом устройства, имеет специфические особенности у каждой фирмы-изготовителя, зависящие от требований точности, надежности, быстродействия и т.д..

БЛОК БИНАРНЫХ (ДИСКРЕТНЫХ) ВХОДОВ.

Предназначен для осуществления необходимых информационных связей с другими устройствами и аппаратами. ( связи с выключате­лем, связь с другими устройствами защит и автоматики, телеуско­рение, телеотключение, автоматические вводы-выводы отдельных функций, переключение уставок, блокировки и пр.).

БЛОК ДИСКРЕТНЫХ ВЫХОДОВ.

Предназначен для выдачи необходимых воздействий. (отключе­ние и включение выключателей, взаимодействие с другими устройс­твами РЗА, сигнализация и др.).

МОДУЛЬ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ОБЩЕНИЯ С КЛАВИАТУРОЙ И МИНИДИСПЛЕЕМ.

Предназначен для общения человека с устройством РЗА. (зада­ние режимов работы и уставок, получение на встроенном дисплее краткой информации о функционировании РЗА).

Кроме перечисленных имеются МОДУЛЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ВНЕШ­НЕГО ИНТЕРФЕЙСА (главного компьютера подстанции, переносного “NOTEBOOK” или модемного канала информации) и МОДУЛЬ ПИТАНИЯ, который формирует все необходимые уровни питания для функциони­рования устройства.

Достоинства и недостатки микропроцессорной РЗА

Современные устройства РЗА строятся на микропроцессорной элементной базе (обозначим их как МП РЗА). Когда рассуждают о достоинствах и недостатках МП РЗА, зачастую делают это в сравнении с электромеханическими устройствами защиты (ЭМ РЗА). Вероятно, это связано с тем, что до сих пор подавляющее число находящихся в эксплуатации на энергообъектах России устройств РЗА – это именно ЭМ РЗА.

Однако в историческом контексте сравнивать МП РЗА с ЭМ РЗА не вполне уместно. Очевидно, что МП РЗА появилась на свет как альтернатива своему предыдущему поколению релейной защиты, построенному на микроэлектронной базе (МЭ РЗА). Поэтому далее в сравнениях для большей объективности будем рассматривать как МЭ РЗА, так и ЭМ РЗА.

Основные достоинства и недостатки МП РЗА сведены в табл. 1.

Табл. 1. Основные достоинства и недостатки МП РЗА

Недостатки МП РЗА

  • Высокая цена – первые промышленные образцы МП РЗА пришли в Россию из западных стран, они были очень дорогими и применялись больше как дань моде. Однако на самом западе цена МП РЗА уже тогда была сопоставима с ЭМ РЗА. Дело в том, что, в отличие от СССР, ЭМ РЗА там изготавливалась по высоким, можно сказать, космическим, технологиям. Но высокая цена такой ЭМ РЗА компенсировалась экономией на техобслуживании, т.к. инженеры РЗА на западе – высокооплачиваемый персонал. В настоящее же время цена МП РЗА постепенно снижается, при этом на рынке появляются всё более бюджетные решения. Кроме того, благодаря развитию информационных технологий в электроэнергетике прослеживается тенденция к значительному снижению затрат на техобслуживание МП РЗА, к переходу к техобслуживанию по состоянию.
  • Необходимость надёжных источников оперативного тока – это недостаток МП РЗА только по сравнению с ЭМ РЗА. Предыдущее поколение, МЭ РЗА, точно так же нуждается в оперативном токе, как и МП РЗА. Следует отметить, что в последнее время необходимость оперативного питания МП РЗА перестала быть строгой. Находят применения разработки, в которых источник питания интегрируется внутрь микропроцессорного терминала, а питание как самого терминала, так и цепей отключения осуществляется от вторичных цепей тока или напряжения.
  • Необходимость электромагнитной совместимости – это тоже недостаток МП РЗА, который можно привести только в сравнении с ЭМ РЗА. МЭ РЗА также подвержена влиянию внешних электромагнитных полей, причём в большей степени, чем МП РЗА. Чтобы убедиться в верности последнего утверждения, достаточно вспомнить, что цифровая техника более помехозащищённая, чем аналоговая.
  • Проблема киберугроз связывается исключительно с МП РЗА. Ни для одного из предыдущих поколений релейной защиты она не существовала. Однако при трезвом взгляде видно, что информационная безопасность нужна только для дополнительных функций, которые закладываются в микропроцессорные терминалы помимо собственно функции РЗА. Если у МП РЗА убрать все связи с внешним цифровым миром, то эта проблема перестанет для неё существовать точно так же, как и для любого другого РЗА предыдущих поколений. Без ущерба для дополнительного функционала это можно было бы сделать путём размещения защит в микропроцессорном терминале на отдельной плате, информационно изолированной от внешнего мира и от остальных плат.

Достоинства МП РЗА

  • Многофункциональность – функционально один микропроцессорный терминал РЗА способен вобрать в себя целый набор всевозможных реле, сложную логическую схему и множество выходных реле (исполнительных органов). Наполнение защитами может быть настолько большим, что можно уже говорить о централизованной защите, охватывающей целое распределительное устройство. Во многих отношениях это несомненное благо, но многофункциональность снижает надёжность системы защиты. Одним из способов повышения надёжности до должного уровня может быть дублирование. Хороший вариант дублирования – реализовать его в рамках одного терминала МП РЗА. Двумя независимыми друг от друга экземплярами при этом должен быть представлен не только функционал РЗА, но также токовые цепи и цепи питания.
  • Компактность – часто одна панель МП РЗА способна заменить несколько панелей ЭМ РЗА, в случае же установки в ячейки терминалы МП РЗА также значительно экономят место. Особенно компактными терминалы МП РЗА могут стать, если широкое применение найдёт стандарт МЭК 61850 (или его новые аналоги), т.к. станут ненужными массивные платы аналоговых входов и многочисленные платы дискретных входов/выходов. При этом в панелях РЗА также кардинально уменьшатся размеры клеммных рядов и кабельных связей.
  • Наблюдаемость, самодиагностика и интегрируемость в АСУ ТП – всё это способно значительно повысить надёжность системы РЗА (потенциально): тщательный контроль за состоянием устройств РЗА позволяет своевременно выявить его неисправность; с помощью всестороннего анализа аварийного режима и действий защит можно обнаружить уязвимости в функциональной части РЗА.
  • Устойчивость к механическим воздействиям – это преимущество МП РЗА по сравнению с ЭМ РЗА, оно также присуще всем статическим реле. Этим преимуществом пользуются там, где релейная защита испытывает большие механические возмущения, например, на подводных лодках.
  • Малая нагрузка на трансформаторы тока – в отличие от ЭМРЗА, при расчёте нагрузки на трансформаторы тока сопротивление токового входа терминала МП РЗА можно не учитывать – обычно оно не превышает 0,1 Ом. Остаётся сопротивление проводов, которое, как правило, намного больше этого значения. Но применение стандарта МЭК 61850-9-2 практически обнуляет и его, особенно если используются оптические трансформаторы тока. Конечно, при реализации МЭК 61850-9-2 можно столкнуться с множеством нюансов, но это отдельная тема.
  • Высокая чувствительность – как у МЭ РЗА, так и у МП РЗА коэффициенты чувствительности измерительных органов значительно ближе к единице, чем у ЭМ РЗА. Также чувствительность повышается за счёт более сложных форм характеристик срабатывания реле с двумя подводимыми величинами, что проще всего реализовать в МП РЗА. Здесь можно было бы отметить как преимущество МП РЗА использование измерительных органов по аварийным составляющим. Однако аварийные составляющие давным-давно активно используются ЭМ РЗА, в так называемых фильтровых защитах, пусть, может, и не так эффективно, как в МП РЗА.
Читать еще:  Что означает степень защиты IP67 в характеристиках смартфона

Таким образом, практически по всем параметрам МП РЗА превосходит предыдущее поколение – МЭ РЗА. В сравнении с ЭМ РЗА не всё так однозначно, особенно в плане электромагнитной совместимости. Например, данный аспект может оказаться фатальным с точки зрения национальной безопасности при военных конфликтах.

Рекомендуемые записи

Насколько нам известно, вплоть до конца девятнадцатого века не было ни релейщиков, ни релейной защиты…

Программный комплекс Matlab/Simulink позволяет моделировать не только электрические сети, но и многое другое, в том…

Одним из основных требований к релейной защите является требование чувствительности. Чувствительность защиты должна быть достаточной…

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

—>ЭлектрО —>

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ТЕРМИНАЛЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Релейная защита подстанционного оборудования реализована на базе микропроцессорных терминалов серии БЭ2502, рис. 1.

Рис. 1. Микропроцессорные терминалы серии БЭ2502.

Микропроцессорные терминалы типа БЭ2502А01ХХ предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации линии с номинальным напряжением сети 6 — 35 кВ. Они устанавливаются в комплектных распределительных устройствах, в шкафах или на панелях. Вычислительные возможности устройств, благодаря применению современных сигнальных процессоров, позволяют решить большинство задач релейной защиты и автоматики энергетических объектов. Терминалы могут объединяться по каналу связи в локальную информационную сеть с использованием интерфейса RS485 или Ethernet. Для взаимодействия с АСУТП используется протокол связи МЭК 60870-5-103. С помощью внешнего программного обеспечения (комплекса программ EKRASMS) имеется возможность наблюдать текущие значения всех входных сигналов (мониторинг), организовывать базы данных событий и аварийных осциллограмм, изменять уставки, синхронизировать время всех терминалов в сети. По внешним связям терминалы серии БЭ2502 полностью совместимы с терминалами серии БЭ2704, используемыми в защитах на стороне высокого напряжения.

Предусмотрено два варианта конструктивного исполнения, различаемые в условном обозначении терминала индексами «А» и «В»: терминалы БЭ2502А и БЭ2502В выполнены на базе блочно-унифицированной кассеты высотой 4U.

Терминалы защиты, автоматики и управления линии осуществляют функции трехступенчатой максимальной токовой защиты (МТЗ) от междуфазных повреждений, защиты от однофазных замыканий на землю (ЗОЗЗ), защиты от дуговых замыканий (ЗДЗ), устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ), двукратного автоматического повторного включения выключателя (АПВ), автоматики управления выключателем (АУВ), выполнения команд внешних воздействий автоматической частотной разгрузки (АЧР) с частотным автоматическим повторным включением (ЧАПВ) и противоаварийной автоматики (ПАА).

В зависимости от типоисполнения терминалы дополнительно реализуют функции защиты от несимметричного режима (ЗНР), измерительного органа (ИО) направления мощности МТЗ, ИО минимального напряжения пуска МТЗ по напряжению, ИО направления мощности нулевой последовательности, ИО напряжения обратной последовательности.

Функции ИО минимального напряжения пуска МТЗ по напряжению, ИО направления мощности нулевой последовательности и ИО напряжения обратной последовательности реализованы при наличии в терминале аналоговых каналов тока и напряжения.

Максимальная токовая защита (МТЗ) имеет три ступени: первая и вторая — с независимой времятоковой характеристикой, третья — с зависимой или независимой времятоковой характеристикой.

Ступени МТЗ могут быть выполнены направленными и иметь контроль от ИО минимального напряжения и напряжения обратной последовательности. ИО направления мощности МТЗ выполнен по 90 — градусной схеме сочетания токов и напряжений: IА и UВС; IВ и UСА; IС и UАВ.

Защита от однофазных замыканий на землю (ЗОЗЗ) реализована по току нулевой последовательности 3I основной частоты и по напряжению нулевой последовательности 3U.

ЗОЗЗ по току 3I имеет две ступени: первая — с независимой времятоковой характеристикой и вторая — с зависимой или независимой времятоковой характеристикой.

Ступени ЗОЗЗ могут быть выполнены с контролем направления мощности нулевой последовательности.

Защита от несимметричного режима (ЗНР) реализована на основе алгоритма сравнения соотношения токов обратной и прямой последовательностей (I2/I1) с уставкой несимметрии.

Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ). При срабатывании защит терминала, действующих на отключение выключателя, и при отказе выключателя обеспечивается действие с дополнительной выдержкой времени на отключение смежных присоединений, питающих место короткого замыкания.

Автоматическое повторное включение выключателя (АПВ) обеспечивает однократное или двукратное автоматическое повторное включение выключателя. Предусмотрена возможность запрета АПВ при действии на отключение внутренних и внешних токовых защит, при срабатывании УРОВ, ЗДЗ и от внешних сигналов.

Серия БЗП

Релейная защита и автоматика среднего класса напряжения на микропроцессорной основе.

Комплексное решение для защиты присоединений 6-35 кВ.

Функции устройств

Серия устройств РЗА БЗП, включает в себя терминалы с разным функционалом. Начиная от базового для защиты распределительных пунктов и других объектов нуждающихся в простом и надежном решении, заканчивая устройствами для защиты подстанций.

Сравнение устройств
Технические параметры
Список алгоритмов

Руководство по эксплуатации
Бланки задания уставок
Пособие по наладке

10 лет

гарантия на каждое устройство
график работы технической поддержки

Продукция сертифицирована

Чем терминалы БЗП лучше остальных устройств РЗА?

Блок подходит
для всех типов присоединений
  • Сокращение складского и резервного запаса
  • Простая номенклатура: БЗП-ХХ
  • Единое руководство эксплуатации
  • Возможность изменения типа программно без демонтажа
  • Типовой монтаж для всех блоков

Прочность

Устройства БЗП прошли проверку на стойкость при механических воздействиях, испытания проводились на базе Конструкторско-Технологического Института Научного Приборостроения СО РАН.

Прочная конструкция и качественный монтаж устройств позволяют избежать повреждений при транспортировке.

Точный анализ
срабатываний РЗА
  • Встроенный цифровой осциллограф
  • Регистратор событий

По данным с устройства специалисты нашей компании могут провести анализ аварийных событий и предоставить экспертное заключение.

Удаленное управление

БЗП дает возможность связать до 246 устройств в единую сеть и организовать передачу полной информации об устройстве в удаленный диспетчерский пункт.

Мониторинг и управление можно осуществлять через программное обеспечение KIWI. Передача данных производится по протоколу Modbus через последовательные линии связи RS-485.

Работа при отсутствии оперативного тока

Устройство РЗА сохраняет работоспособность при просадке напряжения оперативного тока ниже минимального рабочего в течение 4 секунд.

Для обеспечения БЗП-01 гарантированным питанием используйте блок питания от цепей тока Пион-Т:

  • Минимальный суммарный входной рабочий ток (во вторичных величинах)
  • БЗП-01 сохраняет полную работоспособность всех алгоритмов при отсутствии оперативного тока
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector