Особенности российской идеологии построения релейной защиты

TECHNICAL SCIENCES

Features of the Russian ideology of creation of relay protection Surmagin D.1, Titova G.2

1Сурмагин Денис Владимирович /Surmagin Denis - магистрант; 2Титова Галина Ростиславовна / Titova Galyna - кандидат технических наук, доцент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт, г. Москва

Аннотация: в данной статье рассматриваются особенности построения микропроцессорной релейной защиты на территории Российской Федерации. Перечислены преимущества программируемых информационных приборов. Рассмотрены области применения, а также проанализированы достоинства и недостатки данных типов защиты.

Abstract: in this article is considered features of creation of microprocessor relay protection in the territory of the Russian Federation. The advantage of programmable information devices are listed. Scopes are considered, and also merits and demerits of these types of protection are analysed.

Ключевые слова: особенности релейной защиты, автоматические устройства, надежность, автоматика.

Keywords: features of relay protection, automatic devices, reliability, automatic equipment. Введение

Релейная защита (РЗ) - это комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях, с целью обеспечения нормальной работы ее исправной части.

Микропроцессорное устройство релейной защиты (МУРЗ) — устройство релейной защиты, реализованное на основе микропроцессорных элементов [3].

К достоинствам МУРЗ относятся: Быстродействие, селективность, чувствительность, надёжность.

К недостаткам МУРЗ относится использование микроконтроллера — более высокая стоимость и неремонтопригодность (в случае выхода из строя функционального блока он может быть заменен только целиком) Кроме того, в отсутствие единого стандарта на аппаратуру, МУРЗ различных разработчиков не являются взаимозаменяемыми. Сохранение российской идеологии построения защит

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и «Положением о релейной защите и автоматическом повторном включении (АПВ) межгосударственных линий электропередачи» (утверждено пятым заседанием комитета оперативнотехнической координации при энергетическом совете стран СНГ 17-18 апреля 1997 г.), на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) 330-750 кВ должны быть установлены минимум две быстродействующие защиты на разных принципах действия и предусмотрена возможность использования однофазного (ОАПВ) или трехфазного (ТАПВ) автоматического повторного включения [1].

Для защиты систем шин и автотрансформаторов (АТ) смежных с ВЛ аналогично должны устанавливаться по два комплекта дифференциальных защит, а на сторонах высшего (ВН) и

среднего напряжения (СН) АТ еще и резервные (ступенчатые) защиты, обеспечивающие полноценное дальнее резервирование защит смежных ВЛ [2].

На объектах 330-750 кВ, в настоящее время, эксплуатируются в основном электромеханические панели защит, а также выпускаемый с 1983 г. модернизированный комплекс устройств РЗА на интегральных микросхемах серии ПДЭ 2000.

На ряде российских подстанций 500 кВ, микропроцессорные защиты, введенные в эксплуатацию, выполнены на терминалах ведущих зарубежных компаний, и идеология их построения в некоторой степени отличается от отечественной. На этапе проектирования и русификации импортных терминалов приходилось искать способы привязки их к действующему оборудованию [2].

Поэтому, специалисты российского Научно производственного предприятия (НПП), приступая к разработке микропроцессорных защит оборудования высокого напряжения, приняли за основу и развили проверенные многолетним опытом эксплуатации отечественные принципы РЗА.

Таким примером может послужить устройства фирмы «Бреслер», предназначенные для определения и мгновенного отключения поврежденного участка линии электропередачи, что позволяет предохранить оборудование от повреждения током короткого замыкания. Микропроцессорная защита собирает базу данных о месте, времени и причине короткого замыкания. Анализ этих данных позволит специалистам в более сжатые сроки устранять возможные неполадки и предотвращать инциденты в будущем.

Введение в эксплуатацию технического новшества позволит уменьшить затраты на эксплуатацию линий. Микропроцессорная система защиты сейчас работает в испытательном режиме, параллельно с устаревшей полупроводниковой. В ближайшем будущем планируется переход с устаревшего оборудования на новое.

Пример реализации основной защиты ВЛ на базе ДФЗ

Традиционным российским вариантом выполнения основной быстродействующей защиты ВЛ является дифференциально-фазная защита (ДФЗ-503, ДФЗ-504). В комплексе серии ПДЭ 2000 для этой цели предлагалась высокочастотная направленная и дифференциально-фазная защита (ПДЭ 2003). Отсутствие у ряда иностранных компаний (ABB, Siemens) аналогичных защит, возродило идею использования в качестве основной защиты телеускорения ступенчатых защит (дистанционной и токовой) с помощью блокирующих сигналов. Иным вариантом оставалось использование совместно с микропроцессорными резервными защитами ВЛ электромеханической панели ДФЗ [2].

Разработчики НПП «ЭКРА» сумели решить эту проблему, предложив микропроцессорный вариант дифференциально-фазной высокочастотной защиты ВЛ в виде шкафа ШЭ2710 582. В настоящее время вариант с дифференциально-фазной высокочастотной защитой ВЛ с токовыми пусковыми органами считается предпочтительным, объясняется это тем, что в подавляющем большинстве случаев она может не выводиться из работы при нарушении цепей напряжения, а в цикле ОАПВ является единственной защитой с абсолютной селективностью [1].

Особенности реализации резервных защит

Учитывая возможности реализации большого количества измерительных органов на базе микропроцессорного терминала, логикой работы резервных защит сторон ВН и СН АТ с использованием шкафов ШЭ2710 572 и ШЭ2607 071 (072) предусмотрено применение не только традиционных ступеней дистанционной и токовой защит для дальнего резервирования защит линий, направленных от АТ к шинам, но и ступеней, направленных в АТ. Ступени защит смежных сторон, направленные в АТ, могут взаимодействовать друг с другом с помощью разрешающих сигналов и при внутренних повреждениях действовать на отключение АТ со всех сторон с минимальной выдержкой времени, таким образом, обеспечивается полноценное резервирование основных защит. В ряде случаев, указанные резервные защиты могут рассматриваться в качестве второй основной защиты АТ. Практика показывает, что в связи с недостаточными данными о показателях надежности работы МП защит на начальном этапе реконструкции РЗА ВЛ 500 кВ в ряде случаев по требованию

12

эксплуатации предусматривается сохранение в работе части электромеханических резервных защит. В этом случае шкаф ШЭ2710 521 без использования цепей телеускорения может не устанавливаться.

Также необходима упрощенная и недорогая электромеханическая резервная защита ВЛ на случай чрезвычайных ситуаций. Использование для защиты ВЛ 500 кВ трех шкафов (ШЭ2710 582 и два шкафа ШЭ2710 521) усиливает функции ближнего резервирования, что позволяет пересмотреть требования к дальнему резервированию. Окончательные выводы могут быть сделаны только после наработки достаточного опыта эксплуатации МП защит. Совместная работа с аппаратурой и системами мониторинга других фирм Большим преимуществом применения МП устройств РЗА на крупных объектах, какими являются подстанции 330-750 кВ, является возможность организации автоматизированной системы наблюдения и управления, большую часть функций нижнего уровня которой могут выполнять терминалы защиты. В настоящее время известные мировые компании производящие аппаратуру РЗА (АВВ, Siemens) комплексно поставляют оборудование и соответствующие SCADA-системы для него. Однако уже упомянутое отсутствие у этих фирм основной защиты ВЛ 330-750 кВ на дифференциально-фазном принципе, а также возможность использования на одном энергообъекте (по требованию заказчика) терминалов защит различных фирм ставит вопрос о привязке оборудования различных фирм -поставщиков к единой SCADA-системе, а также о совместной работе таких защит на одном присоединении.

В устройствах НПП «ЭКРА» интегрировано несколько протоколов обмена информацией с высшим уровнем, в том числе и IEC 60870-5-103. Ведется работа по использованию единого стандартного протокола для автоматизации подстанций в энергетике IEC 61850 [1]. Вывод

Переход на МУРЗ и их широкое распространение неизбежен, несмотря на наличие проблем в их применении. Объяснить это можно хотя бы тем, что производство электромеханических реле останавливают почти все ведущие компании в данной отрасли. Причиной данного факта является не абсолютные недостатки реле на электромеханической базе (которым не требовалось модернизации последние 35 - 45 лет), а огромные прибыли, получаемые компаниями по производству МУРЗ, в сравнении с производством электромеханической РЗ. Так как будущее электроэнергетики в любом случае основано на микропроцессорных устройствах, прогнозирование данных тенденций и возможных путей развития этого направления, представляет огромный интерес.

Литература

1. Овчаренко Н. И. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий электропередачи напряжением 110-220 кВ ДФЗ-201.М; НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2002.

2. Гуревич В. И. Уязвимости микропроцессорных реле защиты: проблемы и решения. М.: Инфра-Инженерия, 2014. 183 с.

3. Исмагилов Ф. Р., Ахматнабиев Ф. С. Микропроцессорные устройства релейной защиты энергосистем, Издательство: УГАТУ, 2009. 82 с.