CC BY
6
УДК 621.311.13
DOI https://doi.Org/10.35546/kntu2078-4481.2023.4.2
ORCID: 0000-0002-9403-8135
АНАЛ1З ФУНКЦЮНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ КЕРУВАННЯ 1НТЕЛЕКТУАЛЬНИМИ ПРИСТРОЯМИ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ ТА АВТОМАТИЗАЦП ЕНЕРГОСИСТЕМ
В данш сmаmmi розглянуто питання щодо правильно'1' та безпечно'1' роботи ¿з сервiсним програмним забез-печенням «Монiтор-2» при використаннi персонального комп'ютера для керування ттелектуальними мiкроnро-цесорними пристроями релейного захисту та автоматики серт РЗЛ-05, РЗЛ-06. Дане програмне середовище «Монтор-2» дозволяе керувати пристроями релейного захисту серш РЗЛ-05, РЗЛ-06 за допомогою персонального комп'ютера в лабораторних умовах або з диспетчерського пункту пiдприемства електричних мереж. В даному випадку для зв'язку iнтелектуальних пристрош релейного захисту i автоматики 1з ПК використову-еться протокол зв'язку MODBUS-RTU.
Варто зазначити, що мiкропроцесорний пристрт релейного захисту та автоматики РЗЛ-05М призначений для виконання функцт релейного захисту, автоматики, сигналгзаци приеднань трансформаторiв, кабельних та повiтряних лiнiй електропередач напругою до 6-35 кВ. Пристро'1 nризначенi для встановлення в релейних вiдсi-ках КСО, КРП, КРПЗ електричних станцш та niдстанцiй, а також на панелях та в шафах РЗА, розташованих у релейних залах та пунктах керування.
Представлено систему керування для дослiдження та налаштування мiкроnроцесорного термталу, як вико-навчого елемента, що забезпечуе niдвищення надiйностi системи релейного захисту та автоматизацт станцш, niдстанцiй та електричних мереж.
При експлуатацИ пристрою необхiдно керуватися паспортом пристрою, Правилами улаштування елек-троустановок (ПУЕ-2017), Правилами технiчноi експлуатацИ електроустановок станцш та мереж (ПТЕ), Правилами безпечно'1' експлуатацИ електроустановок (ПБЕЕ), СОУ-НЕЕ 35.514:2007 «Технiчне обслуговування мкропроцесорних пристро'1'в захисту, протиавартно'1' автоматики, електроавтоматики, дистанцшного керування та сигналгзаци електростанцш та niдстанцiй вiд 0,4 кВ до 750 кВ».
Ключовi слова: iнтелектуальний пристрт, релейний захист, автоматика, мкропроцесорний термiнал, енер-госистема, електричт станцИ, тдстанцп, електричнi мережi.
ANALYSIS OF SOFTWARE FUNCTIONAL CAPABILITIES FOR CONTROLLING INTELLIGENT DEVICES OF RELAY PROTECTION AND POWER SYSTEM AUTOMATION
This article discusses the issue of correct and safe work with the «Monitor-2» service software when using a personal computer to control intelligent microprocessor relay protection and automation devices of the RZL-05, RZL-06 series. This «Monitor-2» software environment allows you to control relay protection devices of the RZL-05, RZL-06 series using a personal computer in laboratory conditions or from the control room of an electrical network enterprise. In this case, the MODBUS-RTU communication protocol is used for communication of intelligent relay protection and automation devices with a PC.
It is worth noting that the RZL-05M microprocessor relay protection and automation device is designed to perform the functions of relay protection, automation, signaling of transformer connections, cable and overhead power lines with a voltage of up to 6-35 kV The devices are intended for installation in relay compartments of KSO, KRP, KRPZ of electric stations and substations, as well as on panels and in RZA cabinets located in relay halls and control points.
A control system is presented for the study and adjustment of the microprocessor terminal as an executive element that ensures increased reliability of the relay protection system and automation of stations, substations and electrical networks.
V. YA. BUNKO
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor at the Department of Power Engineering and Automation Separated Subdivision of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
"Berezhany Agrotechnical Institute" ORCID: 0000-0002-9403-8135
When operating the device, it is necessary to be guided by the device passport, the Rules for the arrangement of electrical installations (PUE-2017), the Rulesfor the technical operation ofelectrical installations of stations and networks (PTE), the Rules for the safe operation of electrical installations (PBEE), SOU-Н EE 35.514:2007 «Maintenance of microprocessor protection devices, emergency automation, electrical automation, remote control and signaling of power plants and substations from 0.4 kV to 750 kV».
Key words: intelligent device, relay protection, automation, microprocessor terminal, energy system, electrical stations, substations, electrical networks.
Постановка проблеми
Р!вень техшчного розвитку будь-яко1 держави визначаеться в основному станом ïï енергетики, потужнютю електростанцш i виробництвом електрично1 енергп. Тому, враховуючи пошкодження значно1 частини енергетич-mï шфраструктури, спричинене росшською вшськовою агреаею варто звернути увагу на вщновлення енергетич-mï системи Украши, в тому числ! на ефективнiсть ïï роботи за рахунок мiкропроцесорних термiналiв релейного захисту та автоматизацiï лiнiй електропередач, станцш та пiдстанцiй [2].
В даний час бiльшiсть використовуваних в Укршш пристроïв релейного захисту i автоматики (РЗА) електро-енергетичних мереж (ЕЕМ) вщносяться до поколiння електромеханiчних i мшроелектронних реле i не вщповща-ють сучасним науково-технiчним вимогам [1]. Один з напрямшв удосконалення - використання iнтелектуальних пристроïв для виконання функцiй релейного захисту i протиаваршно].' автоматики в системi електропостачання. Цифровi пристроï мають ряд переваг у порiвняннi iз системами, виконаними на традицшнш елементнiй базi, у тому числ! бiльш широк! експлуатацiйнi показники i можливiсть iнтеграцiï' ïх у системи керування електро-енергетичними об'ектами [1].
Використання мiкропроцесорних термiналiв для релейного захисту на даному еташ е основними пристроями електричноï' автоматики, без якого неможлива нормальна та надшна робота сучасних електроенергетичних систем [2].
Тому, використання мшропроцесорних термiналiв р!зного функцiонального призначення в систем! енерго-постачання е неввд'емною частиною прийняття рацiональних iнженерно-технiчних ршень, як! дозволять забез-печити безаваршшсть такоï системи та тдвищити ïï надшшсть та ефектившсть [2].
Анатз останшх досл1джень i публiкацiй
Дослвдженнями мшропроцесорних пристроïв захисту та автоматики (МП РЗА) займались вчеш, зокрема Кузнецов С.М., Яндульський О.С., Демиденко 1.С., Гашкова А.В., Гречишников В.А., Кутш В.М., Кутша М.В., 1люхш М.О., Данилов О.А., Гребченко М.В. та шш1 [1,3]. Значний внесок у розвиток МП систем РЗА внесли: 1ЕД НАН Украïни (м. Кшв) - Стогнш Б.С., Кириленко О.В., Сопель М.Ф. [1]. За останнш перюд щодо науково-техшч-них розробок, шдвищення ефективносп функцюнування та впровадження МП РЗА ведуться ввдомими компашями, зокрема ТОВ «Науково-виробниче щдприемство «РЕЛС1С», РЗА СИСТЕМЗ, SCHNEIDER ELECTRIC Украша, ВО «Кшвприлад», ABB Украша - General Energy Ukraine», ТОВ НВП «Хартрон 1нкор», SIEMENS та шш! [1, 4].
Формулювання мети дослщження
Метою даноï' роботи являеться детальний анал!з функцюнальних можливостей та режим!в роботи штелек-туального мшропроцесорного термшалу релейного захисту та автоматики, зокрема використання програмного забезпечення для керування даним пристроем. Також метою дослщження являеться проведення анал!зу роботи мшропроцесорного термшалу в лабораторних мовах за допомогою програмного середовища «Моштор-2», як зааб для пвдвищення надшносл та ефективносп функцюнування елеменпв електроенергетичноï системи, зокрема трансформатор!в, автотрансформатор!в, кабельних та повиряних лшш електропередач високоï напруги тощо.
Викладення основного MaTepi^y дослiдження
На сьогодшшнш день в систем! електропостачання використовуються мшропроцесорш термшали, як1 мають програмне забезпечення для надшного та ефективного керування технолопчним процесами при виробнищга, передач!, розподш та споживанш електричноï' енергп. Особливу роль в систем! релейного захисту та автома-тизацiï' енергосистеми вщграють мжропроцесорш пристроï з спещал!зованим програмних забезпеченням, яке використовуеться для диспетчеризацп об'екту електропостачання [7].
Програма верхнього р!вня «Моштор-2» призначена для керування пристроями релейного захисту серш РЗЛ-05, РЗЛ-06 за допомогою персонального комп'ютера. Для зв'язку пристроïв захисту !з ПК використовуеться протокол зв'язку MODBUS-RTU [5-7].
Варто зазначити, що програмне середовище «Моштор-2» мае широк! функцюнальш можливосл для керування даними штелектуальними пристроями i дозволяе [5-6]: зчитувати шформацш про пристрш захисту (тип пристрою, сершний номер пристрою, версш та дату запису програмного забезпечення); переглядати вим!рю-ваш величини у первинних чи вторинних величинах; синхрошзувати годинник пристрою з ПК; переглядати стан дискретних вход!в, стан контакпв реле, стан свилодюдного !ндикатора (СД1), стан в!ртуальних виход!в пристрою; проводити дистанцшне керування пристроем (вмикання, вимикання, кв^тування, пуск осцилограм тощо)
за командами з ПК; переглядати поди в реальному чай; переглядати та 3Mi^Bam параметри пристрою так як: пароль, адреси та швидкосл порпв, ввдображення вимiрювaнь, перемикання групи уставок, коефщенти транс-формацп трaнсформaторiв струму (ТС) та напруги (ТН) та ш; переглядати та змiнювaти налаштування мереже-вих iнтерфейсiв RS-485 та USB; переглядати та змiнювaти уставки функцш захисту, автоматики та контролю, а також режими роботи дискретних входiв (ДВ), реле та СД1; збертати значення уставок у файл i завантажувати ix з файлу в пристрш; зберiгaти тaблицi налаштувань пaрaметрiв та уставок у формaтi Excel; переглядати журнал подш пристрою, налаштовувати та зберiгaти його у формап Excel; зчитувати з пристрою аваршш та користуваль-ницьк1 осцилограми, налаштовувати та збертати !х на ПК у формап COMTRADE; настроювати умови запису користувацьких осцилограм (за допомогою вшьно програмуючо! логiки (ВПЛ) або уставок); здшснювати запис користувальницьких осцилограм у пристро! за командою з ПК; здшснювати друк лiчениx осцилограм; переглядати, збертати та роздруковувати журнал адрес MODBUS пристрою; формувати та переглядати звiти щодо подш; створювати i редагувати логiчнi схеми користувача, в пристроях, якi шдтримують ВПЛ (рис. 1); зберiгaти у файл та завантажувати лопчш схеми (для пристро!в, що пiдтримують ВПЛ).
Рис. 1. Спрощена CTyniHb МСЗ, що створена за допомогою редактора вшьноТ програмованоТ логiки (ВПЛ) [5, 6]
Керування пристроем захисту можливе як при пiдключеннi через переднш порт USB, так i через штерфейс RS-485.
Вкладка «Поточт значення» ПЗ «Моштор-2» призначена для монiторингу стану пристрою i може бути нала-штована пiд потреби користувача. Вид пaнелi представлений рисунку 2.
Рис. 2. Панель «Поточш значення» [5, 6]
Ця панель може працювати в режимi автоматичного оновлення або статичному режима Вибiр режиму здш-снюеться мiткою бiля «Auto» на рядку статусу або пунктом меню «Пристрш» - > «Автоповтор».
У режимi автооновлення ПЗ «Моштор-2» з деякою перюдичшстю зчитуе данi про стан пристрою (таю як значения часу пристрою, значення вимiрюваних величин, стану дискретних входiв, реле, СД1, вiртуальних виходiв тощо) та виводить Гх на панель «Поточнi значення» [5, 6].
Перiод зчитування шформаци може бути змiнений, але не менше значення часу повноГ вичитки iнформацií. Час вичитування iнформацií' залежить вiд кiлькостi об'eктiв на панелi та вiд конкретного виконання пристрою [5, 6].
Найбшьш цiкавим та вщповвдальним при налаштуваннi даних мжропроцесорних реле являеться роздiл «Уставки», вщ якого залежить правильнiсть та ефектившсть роботи системи релейного захисту та автоматики. Панель «Уставки» призначена для вщображення або змiни вставок функцш захисту, автоматики та контролю конкретного пристрою. Зовшшнш вигляд панелi «Уставки» в режимi ввдтворення наведено на рисунку 3.
■Ш Ш1
PEftCfC I- <] г г ■■............ dpiipjiЛИЛА
-■ ■**{- ИИ ■
-■л VII
villi'
" "Им
- I-^.V
* ,'Jn.......
V- /¡h^n.-l'.i
v .-■■... - ■■
1 ■!!■ !■
^V rill 1 Ъи _l
ig И1Ш FOm* fci ЙН
[D.HUH ГВ ИЙ11 1 . E <№ []'»
Ю ШЗПЗа; NT3 1 Пи Dim
19 ,111 Л В» ■Dmi Щ.
Ю. И1<. <ЗИ ¿1С IN
|И1П 41 3 1 mil В ■VFW
14 МЩП» Ml......rTft J) 4
14 4li ЛИ Ml V 1 11»! -.ч-.и^т in 14
Го.чцлэя ИТЗЛи™ Ohd Ими
lo.uunxi Hliin* A 14) ЬЯ
Ю.мща* Ml V к«. = in пти
ID M1H3U "13JC-™ В kwc ВИЙф
ig mw л
ig миn.v 1» М
ID 41 ш» 01.1 №чл
Id М!2 ПЛ1 M 1 ^ 1
«.until Mljiliw A MJ UK
ID N11« NljJm— 13) (гв
ig alii* N1HH?H«HH г too
ig huw MljJIl'W (*..*! ■ Й1
1U NT3. язи fJTj ] cw К л Ji
Ю "Цлц bnjiniu [mifL ct: j: in 1К
ig нц«л ИЧЛ*. 1 b I) Н) ^
Рис. 3. Панель «Уставки» [5, 6]
Читання значень вставок панелi «Уставки» вщбуваеться автоматично пiсля встановлення зв'язку програми з пристроем. Повторне читання значень уставок панелi «Уставки» (наприклад, шсля розриву з'еднання) можна здiйснити натисканням на кнопку «Оновити» (або поеднанням клавiш «Ctrl + R»).
Для зручносп уставки розбитi на рiвнi. Кожен iз рiвнiв мiстить уставки riei чи шшо! функцп захисту, автоматики та контролю. У правш частиш вiкна панелi «Уставки» е фшьтр «Рiвнi». Використовуючи цей фшьтр, корис-тувач може вибрати один або кшька рiвнiв уставок, необхщних для роботи на даний момент.
Список уставок, як правило, подшено на чотири стовпцi, зокрема:
1. <^вень» - вказуе, до якого рiвня вщноситься дана уставка (наприклад, ЗНЗ, ВнЗ, ЗОФ i т.д.);
2. «Найменування» - власне найменування уставки (наприклад, «МСЗ-1 струм», «ЗОФ режим»);
3. «Група 1» - значення уставок для першо! групи уставок;
4. «Група 2» - значення уставок для друго! групи уставок.
Варто зауважити, що деяш пристро! можуть мати бшьше двох груп уставок. Активна група уставок позначена позначкою «Active» у верхньому рядку стовпця значень уставок.
Для редагування вставок необхщно перейти в режим редагування, вибравши, перебуваючи на панелi «Уставки», пункт меню «Файл» -> «Редагувати параметри/уставки» (рисунок 4).
Рис. 4. Активащя режиму редагування панелi «Уставки» [5, 6]
Для ефективно! та оперативно! роботи диспетчеризацп використовуеться так званий «Журнал подш», який призначений для збереження вйх подш, що вщбуваються iз мшропроцесорним пристроем. Для перегляду журналу подш необхвдно натиснути кнопку, перебуваючи в панелi «Журнал подiй». Вигляд панелi «Журнал подiй» пiсля завантаження даних iз пристрою наведено на рисунку 5.
Рис. 5. Панель «Журнал подш» [5, 6]
Поди вщображаються у зворотному порядку, тобто в першому рядку вщображаеться остання подiя. Максимальна кiлькiсть подiй, збережених у пристро!, залежить вiд типу пристрою (як правило 256). Осшльки буфер подш циктчний, новi подi! зашнюють старi. При завантаженнi з пристрою ввдображаються всi подi!, збе-режеш на ньому в даний момент [5, 6].
Список уйх подш та !х можливi фронти е ушкальними для кожного виконання таких мжропроцесорних термiналiв. У стовпцi «Категорiя» вiдображаеться назва рiвня подi!. Ус подi! роздiленi на кiлька рiвнiв (сис-темнi, подi! ДВ та реле, пуски та роботи захисту тощо). У стовпщ «Найменування» вщображаеться найме-нування подi!, що вщбулася. У стовпцi «Момент» вiдображаеться точний час поди, зафжсований пристроем. У стовпщ «Значення» кольором вiдображаеться яким фронтом сталася подiя. Червоний колiр означае початок подi!, а зелений - його зашнчення. Наприклад, пуск будь-якого захисту мае початок i закшчення, реле мае момент замикання та момент вiдпускання тощо. У стовпцях «Вимiрювання» вiдображаються значення струмiв i напруг на вимiрювальних каналах на момент поди. Варто зауважити, що вимiрювання можуть вiдображатися як i у вторинних значеннях, так i первинних. Змiна режиму вщображення здiйснюеться мiткою бiля «Первиннi значення» на рядку статусу [5, 6].
У стовпцях «Дискретш входи» та «Реле» вщображаються стани конкретних дискретних входiв та реле на момент поди. Ширину стовпщв можна змшювати шляхом перемiщення лiнiй, що !х роздiляють, прибравши у вкладцi <^вш» всi мiтки. У лiвiй частиш панел1 журналу подiй вiдображаються параметри вiдображення списку журналу подiй. Закладка «Ршт» призначена для фiльтрацi!' подш за рiвнями. Вибiр необхiдних рiвнiв для ввдображення здiйснюеться мiтками б™ назви рiвня, а всi iншi рiвнi ховаються [5, 6].
Висновки
Отже, анал1з функцiональних можливостей програмного забезпечення для керування iнтелектуальними пристроями релейного захисту та автоматизаци енергосистем на базi РЗЛ-05 або РЗЛ-06 показуе, що досягнення абсолютно! автоматизаци енергетичних мереж та трансформаторних пiдстанцiй досягаеться завдяки викорис-танню таких мiкропроцесорних термiналiв з ввдповщним програмним забезпеченням, як1 дозволяють на верх-ньому рiвнi здiйснювати керування та диспетчеризацш енергетично! системи в цшому.
Список використаноТ лiтератури
1. Яндульський О.С. Релейний захист. Цифровi пристро! релейного захисту, автоматики та управлшня елек-троенергетичних систем : навч. пойб. / О.С. Яндульський, О.О. Дмитренко. Щд загальною редакщею д.т.н. О.С. Яндульського. Ки!в : НТУУ «КП1». 2016. 102 с.
2. Бунько В.Я., Дарморю П.М. Дослщження iнтелекгуального термiналу для релейного захисту та автоматизаци систем. Збiрнuк наукових праць Нацюнального унiверсиmеmу кораблебудування iменi адмiрала Макарова» № 1 (490) / 2023. С. 135-142.
3. Кутш В.М. (2017). Засоби дiaгностувaння релейного захисту та автоматики електроенергетичних систем : навч. пойб. / В.М. Кутш, М.В. Кутша, М.О. 1люхш. Вшниця: ВНТУ 120 с.
4. Бунько В.Я. (2019). Дослвдження та aнaлiз роботи мшропроцесорного пристрою в умовах змши потужностi споживача. [Електронний ресурс] / В.Я. Бунько, П.М. Дарморю. // Енергетика i автоматика. № 1. С. 64-72. Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/eia_2019_1_9.
5. Пристро! серп РЗЛ-05 з втно програмованою лопкою. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://relsis. ua/ua/products/relay-protection-automation/rzl-05/rzl-05-spl (дата звернення 12.11.2023)
6. Пристрш захисту та контролю для шдстанцш та приеднань 6-35 кВ РЗЛ-05.М [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://relsis.ua/ua/products/relay-protection-automation/rzl-05/rzl-05m. (дата звернення 15.11.2023)
7. Гребченко М.В., НЫфоров А.П., Бунько В.Я. Релейний захист i автоматика розподшьних електричних мереж. Частина 1. Навчальний пойбник. Ки!в : ЦП «КОМПРИНТ». 2019. 314 с.
References
1. Yandulskyi, O.S. & Dmytrenko, O.O. (2016). Releinyi zakhyst. Tsyfrovi prystroi releinoho zakhystu, avtomatyky ta upravlinnia elektroenerhetychnykh system [Relay protection. Digital devices of relay protection, automation and control of power systems]. Kyiv: NTUU «KPI». [in Ukrainian].
2. Bunko, V.Ia. & Darmoris, P.M. (2023). Doslidzhennia intelektualnoho terminalu dlia releinoho zakhystu ta avtomatyzatsii system. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho universytetu korablebuduvannia imeni admirala Makarova» № 1 (490) / 2023. S. 135-142 [in Ukrainian].
3. Kutin, V.M., Kutina, M.V, & Iliukhin, M.O. (2017). Zasoby diahnostuvannia releinoho zakhystu ta avtomatyky elektroenerhetychnykh system [Diagnostic tools for relay protection and automation of electric power systems]. Vinnitsa: VNTU [in Ukrainian].
4. Bunko, V.Ia. & Darmoris, P.M. (2019). Doslidzhennia ta analiz roboty mikroprotsesornoho prystroiu v umovakh zminy potuzhnosti spozhyvacha [Research and analysis of the operation of the microprocessor device under the conditions of changing the power of the consumer]. Enerhetyka i avtomatyka - Energy and automation, № 1. 64-72. Retrieved from: http://nbuv.gov.ua/UJRN/eia_2019_1_9 [in Ukrainian].
5. Prystroi serii RZL-05 z vilno prohramovanoiu lohikoiu. [Devices of the RZL-05 series with freely programmable logic]. relsis.ua. Retrieved from: https://relsis.ua/ua/products/relay-protection-automation/rzl-05/rzl-05-spl [in Ukrainian].
6. Prystrii zakhystu ta kontroliu dlia pidstantsii ta pryiednan 6-35 kV RZL-05.M [Protection and control device for substations and connections 6-35 kV RZL-05.M]. relsis.ua. Retrieved from: https://relsis.ua/ua/products/relay-protection-automation/rzl-05/rzl-05m [in Ukrainian].
7. Hrebchenko, M.V, Nikiforov, A.P. & Bunko, V.Ia. (2019). Releinyi zakhysti avtomatyka rozpodilnykh elektrychnykh merezh [Relay protection and automation of electrical distribution networks]. Kyiv: TsP «KOMPRYNT» [in Ukrainian].
