CC BY
60
1 SCIENCE TIME ■
тл 1(4 »Li ' tL® Jfl "тН -1 щг 1 - ■Fl ~ JP |Г1 1 r^g) АНАЛИЗ СТАТИСТИКИ ОТКАЗОВ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ Салтовский Никита Алексеевич, Сундуков Александр Сергеевич, Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград E-mail: saltovsky-nikita@yandex. ru
ANALYSIS OF FAILURE STATISTICS OF MICROPROCESSOR AND ELECTROMECHANICAL RELAY PROTECTION DEVICES
Abstract. In this article, the current issue of increasing the reliability of relay protection and automation of electric power systems is discussed through joint operation and backup of electromechanical and microprocessor protections.
Key words: relay protection and automation, electromechanical protection, microprocessor protection, reliability of relay protection and automation.
Аннотация. В данной статье рассмотрен актуальный вопрос повышения надежности релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем за счет совместной работы и резервирования электромеханических и микропроцессорных защит.
Ключевые слова: релейная защита и автоматика, электромеханическая защита, микропроцессорная защита, надежность релейной защиты и автоматики.
Значимость вопроса о защите линий электропередач и электроэнергетического оборудования берет свое начало со времен осуществления первой в мире передачи электроэнергии на большие расстояния Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским. Модель электропередачи включала в себя: трехфазный генератор, повышающий напряжение трансформатор, линия электропередачи, понижающий трансформатор и 3-х фазный электродвигатель. Для одобрения проведения испытаний власти требовали доказательств безопасности данного эксперимента. После подачи напряжения, был искусственно оборван провод, упавший на железнодорожные
| SCIENCE TIME |
пути. Сразу же после касания проводом рельса, Михаил Осипович дотронулся до рельса оголеной рукой, на глазах многочисленных официальных представителей, демонстрируя тем самым надежность системы релейной защиты [1].
Вместе с развитием и усложнением энергосистем совершенствуется и релейная защита, усложняются алгоритмы ее работы, активно внедряются новые технологии и материалы при изготовлении устройств защиты. Основными типами применяемых защит в настоящее время являются микропроцессорные и электромеханические релейные защиты.
В настоящее время все активнее внедряются современные микропроцессорные устройства РЗиА. Несмотря на все достоинства микропроцессорных защит, существует немало споров, подвергающих сомнению повсеместный переход на микропроцессорные устройства и отказ от электромеханических реле.
Проанализировав данные статистик [2] за 2013-2014 гг., установлено, что количество микропроцессорных и микроэлектронных устройств РЗА растет, постепенно вытесняя электромеханические устройства. К сожалению, наметившаяся тенденция отдачи предпочтений микропроцессорным устройствам РЗиА не обуславливает повышения надежности релейной защиты в целом. Процент неправильных действий микропроцессорных устройств составляет 1,4%, а электромеханических реле - 0,5% [5].
Становится актуальным вопрос повышения надежности защит. Целью исследования является оценка эффективности повышения надежности резервирования микропроцессорных устройств РЗиА и электромеханических реле.
Для достижения указанной цели нужно исследовать данные статистики отказов микропроцессорной и электромеханической релейных защит.
Надежность защиты - это способность выполнения защитой требуемой функции в заданных условиях в течение заданного интервала времени.
Результатом действия релейной защиты является ее срабатывание во всех необходимых случаях (надежность срабатывания), и несрабатывание в случаях, когда действие защиты не требуется (надежность несрабатывания). [4]. Сложность состоит в том, что улучшение показателей надежности одного вида отрицательно влияет на показатели надежности другого вида.
Согласно пункту 4 «Показатели работы устройств РЗА» РД 34.35.516-89 «Инструкция по учету и оценке работы релейной защиты и автоматики электрической части энергосистем» основным показателем для оценки работы РЗА принимается процент правильной работы. Данный показатель рассчитывается по следующей формуле:
где: ппс - число правильных срабатываний;
^ис - число излишних срабатываний;
плс - число ложных срабатываний;
пос - число отказов срабатываний;
Сумма ппс + пос составляет число требований срабатывания. [6]
Но пользуясь данной методикой нельзя корректно оценить надежность РЗ. Данный метод оценки релейной защиты оперирует абсолютными, а не нормализованным показателями. Расчет по нормализованным показателям приведен ниже.
где: - отказы реле, не связанные с неправильными действиями РЗ, но
требующие ремонта или замены вышедших из строя элементов, блоков и модулей;
М0; - неправильные действия релейной защиты, т.е. излишние срабатывания при отсутствии аварийного режима или несрабатывания при аварийном режиме, не связанные с ошибками персонала;
Мр. - ошибки персонала, связанные с эксплуатацией, тестированием и программированием реле, влияющие на правильность действия релейной защиты, выявленные до наступления неправильного действия защиты или после него [7].
Согласно [2] на 2013-2014 гг. в эксплуатации находится около 1,7 млн устройств релейной защиты. Подробные данные в табл.1 ниже.
Таблица 1
Тип УРЗА/год 2013 г (шт) 2014 г (шт) 2013 г (%) 2014 г (%)
Электромеханические устройства (ЭМ) 1 346 857 1 344 437 79,69% 77,45%
Микроэлектронные устройства (МЭ) 69 213 71 479 4,10% 4,12%
| SCIENCE TIME |
продолжение таблицы 1
Микропроцессорные устройства (МП) 274 062 319 912 16,22% 18,43%
ВСЕГО 1 690 132 1 735 828 100% 100%
Электромеханические устройства составляют основную часть от всех устройств РЗиА 77,45%. Но они постепенно вытесняются перспективной микропроцессорной техникой. Ниже в табл. 2 [2] представлена статистика работы устройств РЗА.
Таблица 2
Год 2013 г. 2014 г.
Случаи работы "правильно" 366748 534545
Случаи работы "неправильно" Всего 1653 1399
"ложно" 947 427
"излишне" 387 474
"отказы 319 498
Правильное срабатывание, %. 99,5% 99,7%
Согласно данным, удалось улучшить один из показателей надежности -ложные срабатывания. Но в тоже время увеличились показатели излишних сработок и отказов срабатывания устройств релейной защиты. Возможно, это связано с увеличением доли микропроцессорных устройств (с 16,22% до 18,43%) и уменьшения электромеханических (с 79,69% до 77,45%).
Для повышения надежности релейной защиты можно использовать резервирование устройств путем включения на параллельную работу электромеханическую и микропроцессорную защиты. Для использования всех возможностей характеристик микропроцессорных устройств, следует установить задержку на срабатывание электромеханической защиты [3].
Предлагаемые решения должны повысить надежность систем, не приводя к их удорожанию.
I
SCIENCE TIME
I
Литература:
1. Из истории электротехники. - Москва: Электричество, 1962.
2. Приложение №1 к протоколу Правления ОАО «Россети» от 22.06.2015 № 356 пр. Концепция развития релейной защиты и автоматики электросетевого комплекса. - Москва, 2015. - 49 с.
3. Гуревич В.И. Электромеханические и микропроцессорные релейные защиты. Возможен ли симбиоз? - 2013. - 3 с.
4. Надежность-релейная защита [Электронный ресурс]. - URL: http:// www.ngpedia.ru/id170002p1.html
5. Шалин А.И. Микропроцессорные реле защиты: необходим анализ эффективности и надежности // Новости ЭлектроТехники. 2006. № 2 (38).
6. РД 34.35.516-89 «Инструкция по учету и оценке работы релейной защиты и автоматики электрической части энергосистем»
7. Гуревич В.И. Проблемы оценки надежности релейной защиты // Электричество. 2011. № 2. С. 28-31.
