УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПРОВЕРКИ РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ ПОД НАГРУЗКОЙ

Заявляемое решение относится к электротехнике и может быть использовано при создании устройств релейной защиты электрических станций и подстанций.
Известны устройства проверки релейной защиты и автоматики (РЗА), включая и реле направления мощности (РНМ), связанные с подачей на проверяемое реле фазных токов и напряжений от стороннего источника [Руководство по эксплуатации. Специальная программа «Проверка реле направления мощности (РНМ) серии РБМ, РМ», 13092133.015.14 РЭ., г. Чебоксары]. Недостатками подобных аналогов являются невозможность проверки корректности подключения цепей напряжения и тока к РНМ, а также корректность фазировки токов относительно напряжений. Помимо этого для проверки РНМ требуется применение дополнительного специализированного устройства.
Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является устройство проверки под нагрузкой РНМ [Н.В. Виноградов, В.А. Семенов, Н.Ф. Шибенко, Инструкция по проверке правильности включения реле направления мощности. Изд. «Энергия», Ленинград, 1966 г.; Ф.Д. Кузнецов, А.К. Белотелов «Техническое обслуживание релейной защиты и автоматики электростанций и электрических сетей. Часть 2. Реле дифференциальных, направленных и фильтровых защит». «Издательство НЦ ЭНАС», Москва, 2000 г., стр. 55-58] (электромеханических реле направления мощности), содержащих измеритель, задатчик уставок, блок пересчета напряжений и сам РНМ, выполненные с возможностью проверки оператором в ручном режиме правильности подключения как аналоговых цепей РНМ, так и работы самого РНМ с обязательным ручным построением зон срабатывания и возврата тестируемого РНМ.
Недостатком объекта, взятого за прототип, является необходимость для оператора проводить переключение во вторичных цепях реле направления мощности при имитации аварийных условий, применять внешние измерительные устройства, а так же анализировать результаты измерений. Это требует высокой квалификации от персонала, проводящего подобную работу, и приводит к наличию существенной вероятности возникновения ошибки, вызванной человеческим фактором.
Задача, на решение которой направленно данное техническое решение, заключается в реализации устройства проверки РНМ под нагрузкой, обеспечивающего указанную проверку без участия оператора в автоматическом режиме с возможностью более точного контроля работоспособности проверяемого РНМ, и более результативной диагностики неисправностей и правильности подключения аналоговых цепей к РНМ. В частности, за счет исключения неправильной работы вследствие ошибки подключения, уменьшения времени, требуемого на проведение проверки РНМ под нагрузкой, снижения требований к квалификации персонала, проводящего проверку под нагрузкой, за счет имитации аварийных условий без физического переключения цепей тока и напряжения, а также автоматизации анализа результатов измерений.
Техническим результатом применения устройства проверки РНМ под нагрузкой является повышение надежности функционирования РНМ.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство автоматической проверки реле направления мощности (РНМ) под нагрузкой содержащее измеритель, вход которого является входом устройства, задатчик уставок, блок пересчета напряжений (для РНМ, реализованных на микропроцессорной элементной базе), вход которого связан с выходом измерителя, введены блок проверки наличия токов и напряжений, выполненный с возможностью фиксации отсутствия требуемых для проведения проверки под нагрузкой РНМ уровней токов и напряжений и запуска устройства после получения команды от оператора, блок проверки фазовых соотношений для напряжений, выполненный с возможностью выявления неправильного подключения фазных напряжений к устройству на базе фазовых соотношений, блок проверки фазовых соотношений для токов, выполненный с возможностью выявления неправильного подключения фазных токов на базе соотношений для обратной и нулевой последовательностей, входы которых связаны с выходом измерителя, так же введены блок проверки расположения векторов токов и напряжений, выполненный с возможностью выявления неправильного подключения фазных токов на базе соотношений между током и напряжением, входы которого связаны с выходами блоков проверки фазовых соотношений для напряжений и для токов, блок контроля, соединенный с блоками проверки, и выполненный с возможностью формирования отчета о правильности подключения токовых цепей и цепей напряжения с указанием рекомендаций по их изменению (при необходимости), а так же о состоянии проверяемого РНМ (при правильном подключении аналоговых цепей), блок проверки РНМ, выполненный с возможностью автоматического формирования сигналов, подаваемых на РНМ в режиме проверки под нагрузкой и приема сигналов о работе самого РНМ, при этом выход блока проверки РНМ является выходом устройства, а выход задатчика уставок соединен с входом каждого из введенных блоков проверок.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что за счет введения в заявляемое устройство ряда блоков обеспечивается проверка РНМ под нагрузкой в части:
- проверки корректности подключения цепей напряжения к РНМ;
- проверки корректности подключения цепей тока к РНМ;
- проверки взаимного расположения векторов тока и напряжений;
- проверки работы РНМ;
- формирование отчета по итогам проверки.
В результате появляется возможность имитации аварийных условий без физического переключения цепей тока и напряжения.
Благодаря снижению влияния человеческого фактора при проведении проверки под нагрузкой, а также снижению времени, необходимого для проведения проверки достигается более точный контроль работоспособности проверяемого РНМ и более результативная диагностика неисправностей, что дает повышение надежности функционирования РНМ.
При этом решение может быть реализовано как непосредственно в составе РНМ, так и в рамках отдельного устройства, подключенного по цифровым каналам связи к РНМ, и получающего информацию об измерениях и его состоянии.
Для пояснения описываемого устройства приведены следующие чертежи:
фиг. 1 - блок схема примера подключения РНМ и устройства проверки РНМ от между фазных КЗ под нагрузкой при подключении 3-х фазных токов;
фиг. 2 - блок схема устройства проверки РНМ под нагрузкой от междуфазных КЗ (подключение 3-х фазных токов).
Указанные рисунки не охватывают и, тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а является лишь иллюстрирующим материалом частного случая выполнения.
Устройство автоматической проверки РНМ под нагрузкой 2 или объединяется на единой аппаратной платформе с РНМ 1, или устанавливается на АРМ оператора, проводящего проверку и подключенного к РНМ 1 по цифровым каналам связи. Устройство 2 содержит ряд блоков, на входы которых подают значения фазных токов и напряжений и величины их фаз с выхода измерителя 3, получившего эти значения с аналогового входа РНМ 1, а также величины уставок, заданных заранее до пуска проверки и сохраненных в задатчике уставок 4: блок проверки наличия токов и напряжений 5, блок проверки фазовых соотношений для напряжений 6, блок проверки фазовых соотношений для токов 7, блок проверки расположения векторов токов и напряжений 8, входы которого связаны с выходами блоков проверки фазовых соотношений для напряжений 6 и для токов 7. Устройство 2 так же содержит блок пересчета напряжений из фазных величин в между фазные 9, вход которого связан с выходом измерителя 3, блок проверки РНМ 10, соединенный с блоками проверки (6, 7, 8 и 9) и обеспечивающий автоматическое формирование сигналов, подаваемых в РНМ 1 в режиме проверки под нагрузкой и прием сигналов о работе самого РНМ 1; блок контроля 11 фиксирующий результаты проверки расположения токов и напряжений и состояние проверяемого РНМ в рамках выше означенной проверки под нагрузкой (при правильном подключении аналоговых цепей).
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Сама проверка работы РНМ осуществляется на базе измерений фазных токов и напряжений, подведенных на момент проверки к аналоговым входам РНМ, а так же ряда уставок, задаваемых оператором перед проверкой.
При подаче команды на пуск проверки под нагрузкой измеритель 3 передает информацию о текущих значениях фазных токов и напряжений и о величинах их фаз в проверочные блоки. Далее в блоке проверки наличия токов и напряжений 5 на базе указанных значений и уставок, полученных от задачика уставок 4, происходит проверка наличия токов и напряжений во всех трех фазах. При наличии токов и напряжений в блоках проверки фазовых соотношений для напряжений 6 и для токов 7 происходит проверка фазовых соотношений и зависимостей для обратной и нулевой последовательностей, достигается корректное чередование фаз токов и напряжений. Реализация проверок корректности подключения цепей напряжения и тока, а так же взаимного расположения векторов осуществляется с учетом фазовых соотношений и величин токов нулевой и обратной последовательности. Полученные значения сравниваются в блоке проверки расположения векторов тока и напряжений 8 по принципу подбора корректного значения, определяемого задаваемыми уставками от блока задания уставок 4. По итогам проверки фиксируются корректные значения величин и фаз токов и напряжений и способ их достижения при физическом изменении входных аналоговых цепей РНМ 1 с дальнейшей блокировкой работы блока проверки РНМ 10 устройства. При этом в блоке контроля 11 обеспечивается формирование отчета по итогам проверки, в который входят измеренные фазные значения токов и напряжений и рекомендации по исправлению ошибок при подключении токов и напряжений к аналоговым входам РНМ 1.
В случае фиксации корректного подключения аналоговых цепей к РНМ 1 в процессе проверки (сигналы I_ПР, I_ПР2 и U_ПР активны) выполняется прием междуфазных напряжений и фазных токов в блоке проверки РНМ 10 от измерителя 3 и блока расчета междуфазных напряжений 9, а так же значений уставок от задатчика уставок 4. Далее с применением указанных величин происходит формирование определенных последовательностей сигналов, передаваемых на РНМ 1 и последующий прием данных о работе самого РНМ. При этом возможно как применение копии РНМ, примененного в защите и реализованного в рамках блока проверки РНМ 10, так и тестирование непосредственно РНМ 1. В первом случае РНМ защиты остается в работе, а во втором - обеспечивается вывод РНМ 1 из работы на время проведения автоматической проверки под нагрузкой.
По итогам проведения проверки работы РНМ под нагрузкой в блоке контроля 11 предусмотрено формирование отчета, выдающего исходные измеренные значения фазных токов и напряжений, и результаты работы РНМ при его проверке, т.е. информация о правильности подключения токовых цепей и цепей напряжения с указанием рекомендаций по их изменению (в случае фиксации ошибки), а так же информация о работе проверенного РНМ для случая корректного подключения аналоговых цепей РНМ.
После выхода из отчета, выполняемого по команде оператора, происходит возврат в исходное состояние всех задействованных блоков.
Проверка РНМ осуществляется только после достижения корректного подключения аналоговых цепей РНМ. Изменение токовых цепей и цепей напряжения, подаваемых на тестируемое РНМ происходит, в соответствии с методическими рекомендациями по проведению проверки РНМ под нагрузкой. При этом предусмотрено варьирование подачи как токов, так и напряжений.
Таким образом, предполагаемый объект позволяет:
- повысить надежность функционирования РНМ;
- уменьшить время, требуемое на проведение проверки РНМ под нагрузкой;
- снизить требование к квалификации персонала, проводящего проверку под нагрузкой.
Указанные эффекты возникают за счет исключения человеческого фактора при проведении проверки под нагрузкой, с возможностью более точного контроля работоспособности проверяемого РНМ и более результативной диагностики неисправностей. В частности это касается изменения токовых цепей и/или цепей напряжения в процессе проверки, а также автоматизации анализа результатов измерений фазных токов и напряжений.
Все блоки устройства могут быть реализованы при использовании современной элементной базы и на стандартных компонентах.