CC BY
33
0,05
г
О ---1---------1-----1-
0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1
Рисунок 1. График изменения средних погрешностей от степени неопределенности исходных данных.
ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И НАПРАВЛЕНИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НИХ ВЫСШИХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ
Мартынов Николай Олегович
Магистрант кафедры электроэнергетики и электротехники, ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», г.Тольятти
Мартынова Светлана Геннадьевна
Магистрант кафедры электроэнергетики и электротехники, ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», г.Тольятти
В настоящее время определяющим исходным условием технического перевооружения устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) следует считать наличие в эксплуатации высокого процента устаревших устройств, подлежащих реконструкции или замене. При этом их количество увеличивается с каждым годом, так как замена выработавших ресурс и устаревших устройств происходит в недостаточном объеме из-за ограниченных финансовых возможностей эксплуатирующих организаций.
Основным направлением технического перевооружения устройств РЗА в энергетике должно являться внедрение микропроцессорных устройств, обладающих существенными преимуществами перед электромеханическими и микроэлектронными аналогами [2].
Однако из-за финансовых ограничений, высокой стоимости микропроцессорных устройств, особенно импортных, большого количества подлежащих замене устройств в течение ряда лет наряду с внедрением микропроцессорных устройств взамен устаревших нельзя будет исключить применение для их замены или модернизации выпускаемых в настоящее время электромеханических и микроэлектронных устройств и аппаратуры.
Кроме того, опыт внедрения импортных микропроцессорных устройств РЗА показывает, что отличие в технической идеологии этих устройств от принятой в России, невысокое качество перевода технической документации, ошибки в тексте и схемах функций вызывают определенные трудности при их внедрении и требуют в ряде случаев внесения изменений в их конфигурацию.
В последнее время разработаны, серийно выпускаются и внедряются в энергосистемах отечественные микропроцессорные устройства для присоединений 6-35 кВ, например, серии БМРЗ (НТЦ «Механотроника»), серии «Сириус» и «Орион» (НПФ «Радиус»). Совместным предприятием для этих присоединений выпускаются устройства серии SPAC-800. В НПП «ЭКРА» разработан
и принят приемочной комиссией шкаф ШЭ2607 с терминалами БЭ2704 версий 010 и 020 (резервные защиты линий 110-220 кВ); первая партия этих шкафов уже находится в эксплуатации. Ведется разработка терминалов основных защит линий и защит трансформаторов 110-220 кВ. Разработка и выпуск терминалов устройств РЗА присоединений 500 - 750 кВ предусмотрена в НПП «ЭКРА» на ближайшую перспективу.
Отечественные микропроцессорные устройства реализуют принятую в России техническую идеологию в области релейной защиты и значительно дешевле импортных, что облегчает их внедрение и обеспечивает снижение затрат на перевооружение энергообъектов. При необходимости замены устройств РЗА присоединений 330-500 кВ, основных защит линий и защит трансформаторов 110-220 кВ до появления соответствующих отечественных микропроцессорных устройств могут быть использованы имеющие экспертное заключение микропроцессорные устройства иностранных фирм (АББ, Сименс, Альстом и др.) или отечественные электромеханические или микроэлектронные устройства.
Целесообразно на каждом предприятии иметь периодически пересматриваемый перечень подлежащих замене устройств РЗА в порядке очередности замены с учетом срока их эксплуатации, защищаемого оборудования, возможных последствий отказа или ложной работы, наличия отечественных микроэлектронных аналогов и др.
Следует отметить, что внедрению микропроцессорных устройств должны предшествовать специальные испытания для оценки электромагнитной обстановки (ЭМО) на энергообъекте и проведения при необходимости мероприятий, обеспечивающих ее совместимость с уровнем помехозащищенности устройств. Необходимость таких испытаний вызывается тем, что до последнего времени при проектировании энергообъектов, в частности, их
заземляющих устройств вопросы электромагнитной совместимости не учитывались. Достаточно большое число случаев в эксплуатации выхода из строя элементов микроэлектронных устройств и элементов электроники электромеханических устройств РЗА, по всей видимости, объясняется в значительной степени тем, что при их внедрении оценка ЭМО, как правило, не проводилась. Поэтому оценку ЭМО целесообразно провести также и на тех энергообъектах, где внедрены микроэлектронные устройства, особенно учитывая предстоящее внедрение микропроцессорных устройств.
В настоящее время большинство фирм - производителей прекращают выпуск электромеханических реле и устройств и переходят на цифровую элементную базу [3].
Переход на новую элементную базу не приводит к изменению принципов релейной защиты и электроавтоматики, а только расширяет ее функциональные возможности, упрощает эксплуатацию и снижает стоимость. Именно по этим причинам, микропроцессорные реле быстро занимают место устаревших электромеханических и микроэлектронных.
Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше микроэлектронных, а тем более электромеханических. Так, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1-0,5 ВА, аппаратная погрешность
- в пределах 2-5%, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,96-0,97.
Мировыми лидерами в производстве РЗА являются европейские концерны ALSTOM, ABB и SIEMENS. Общим является все больший переход на цифровую технику. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют высокую стоимость, которая, впрочем, окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью.
Переход на цифровые способы обработки информации в устройствах РЗА не привел к появлению каких-либо новых принципов построения защиты электроустановок, но существенно улучшил эксплуатационные качества реле.
В интегрированных цифровых комплексах РЗА появляется возможность перехода к новым нетрадиционным измерительным преобразователям тока и напряжения
- на основе оптоэлектронных датчиков, трансформаторов без ферромагнитных сердечников и так далее [4]. Эти преобразователи технологичнее при производстве, обладают очень высокими метрологическими характеристиками, но имеют малую выходную мощность и непригодны для работы с традиционной аппаратурой.
В реле защиты зарубежного производства ALSTOM, SIEMENS, ABB применяется защита по направлению активной мощности нулевой последовательности. Например, реле MiCOM - Р125 -127, 140 ALSTOM используют реле направления активной мощности. Активные токи утечки на землю не компенсируются реактором, и их величина и направление используются защитой для определения поврежденного фидера.
Величина тока высших гармоник не постоянна, а зависит от схемы сети, тока нагрузки, уровня напряжения на шинах; поэтому величина тока в защите колеблется и трудно подобрать установку, а рассчитать ее тоже нельзя, не имея реальных данных. Поэтому часто единственным методом настройки такой защиты является опыт замыкания на землю, при котором определяются величины токов высших гармоник на поврежденном и неповрежденных фидерах. Наибольший эффект при применении метода высших гармоник, дает принцип сравнения величины тока
на фидерах. Его можно организовать на подстанционном уровне управления. В любом случае величина тока высших гармоник на поврежденном фидере больше, чем на неповрежденном.
Одной из особенностей цифровых устройств является относительная простота организации контроля исправности аппаратной части и программного обеспечения [1]. Этому благоприятствует циклический режим работы микропроцессора по заложенной в реле программе. Отдельные фрагменты этой программы и выполняют самотестирование устройства защиты. В арсенале разработчиков цифровой аппаратуры имеется целый набор типовых решений в части тестирования. В цифровых реле при самоконтроле часто используются следующие приемы.
Неисправность тракта аналого-цифрового преобразования с большой глубиной охвата входящих в него узлов обнаруживается путем периодического считывания опорного (неизменного по времени) напряжения. Если микропроцессор (МП) обнаруживает расхождение между последним и ранее полученным результатом, то он формирует сигналы неисправности.
Исправность ОЗУ проверяют, записывая в ячейки заранее известные числа и сравнивая результаты, получаемые при последующем считывании.
Рабочая программа, хранимая в ПЗУ, периодически рассматривается МП как набор числовых кодов. МП выполняет их формальное суммирование, а результат сравнивает с контрольной суммой, хранимой в заранее известной ячейке. Целостность обмоток выходных реле проверяется при кратковременной подаче на них напряжения и контроле обтекания их током. Периодически выполняется самотестирование МП, измеряются параметры блока питания и других важнейших узлов устройства.
На случай выхода из строя самого МП, осуществляющего самоконтроль, в цифровых устройствах предусматривается специальный сторожевой таймер «watch dog» [3]. Это несложный, а, следовательно, очень надежный узел.
В нормальном режиме МП посылает в этот узел импульсы с заданным периодом следования. С приходом очередного импульса сторожевой таймер начинает отсчет времени. Если за отведенное время от МП не придет очередной импульс, который сбрасывает таймер в исходное состояние, то таймер воздействует на вход возврата МП в исходное состояние. Это вызывает перезапуск управляющей программы. При неисправности МП «зависает», устойчиво формируя 0 или 1. Это обнаруживает сторожевой таймер и формирует сигнал тревоги. При необходимости блокируются наиболее ответственные узлы устройства защиты.
Безусловно, тестирование не может обеспечить 100 % выявления внутренних дефектов изделия. Глубина тестирования целиком находится в компетенции разработчика, так как тестирование выполняется с учетом особенностей конкретного устройства и, в общем случае, неизвестна пользователю. Реально тестированием удается охватить примерно 80-95 % всех элементов изделия. Однако, разработчик, заинтересованный в достижении максимального совершенства своего продукта, стремится предпринять всё возможное для достижения этого.
Надежность функционирования любого устройства следует рассматривать в двух аспектах: надежность самого устройства и надежность функционирования всей системы, в состав которой входит данное устройство. Надежность аппаратной части какого-либо устройства в первую очередь определяется количеством затраченных
на его изготовление комплектующих изделий и их качеством.
Для примера предположим, что два устройства с одними и теми же функциями выполняются, соответственно, на аналоговом и цифровом принципах из комплектующих (резисторов, конденсаторов, диодов и т. п.) с близкими показателями по надежности. Очевидно, что более надежным окажется устройство, выполненное с использованием меньшего числа элементов. У аналоговых устройств объем аппаратной части растет пропорционально с увеличением числа реализуемых функций и их сложности С, а у цифровых устройств объем аппаратной части остается практически неизменным при вариациях сложности алгоритма в достаточно широких пределах. С другой стороны, для цифровых устройств характерен непрерывный автоматический контроль аппаратной части и программного обеспечения. Самоконтроль существенно повышает надежность РЗА как системы, благодаря своевременному оповещению персонала о случаях отказа аппаратной части. Это позволяет незамедлительно принимать меры по восстановлению работоспособности системы РЗА. В аналоговых системах РЗ, как правило, предусматривается лишь периодический тестовый контроль работоспособности аппаратной части, причем с участием человека. При периодическом контроле возможна эксплуатация неисправной системы РЗА в течение достаточно длительного времени - до момента очередной плановой проверки. Таким образом, можно говорить о более высокой надежности функционирования цифровых устройств. Следовательно, цикл их технического обслуживания может быть теоретически увеличен до 10-12 лет. Однако пока отсутствует необходимый практический опыт, подтверждающий это положение. Поэтому в энергосистемах существует мнение, что цикл их технического обслуживания следует сохранить на уровне микроэлектронных защит 6 лет. Однако, учитывая наличие автоматического контроля, объем проверки может быть существенно уменьшен.
Кроме того следует иметь в виду, что в состав защиты входят также цепи вторичной коммутации, которые практически не изменились и по прежнему требуют периодической проверки. Еще одно обстоятельство следует иметь в виду: при наладке устройства защиты из-за недостаточного знания аппаратуры вполне могут быть внесены ошибки, поэтому следует сохранить и первый профилактический контроль, призванный обнаружить и устранить ошибки, а также выявить приработочные отказы.
Следует также представлять себе, что если защита в процессе контроля выявила неисправность, то оборудование оставлено без защиты. Поэтому в силе должны быть оставлены требования о ближнем и дальнем резервировании. Т.е. следует позаботиться о резервной защите на ответственных элементах, особенно в случаях, когда дальнее резервирование неэффективно.
Список литературы
1. Гловацкий, В.Г. Современные средства релейной защиты и автоматики электросетей/ В.Г. Гловацкий. - М., 2003. - 534 с
2. Гуревич. В.И. Микропроцессорные реле защиты: альтернативный взгляд / В.И. Гуревич // Электро-инфо. - 2006. - № 4 (30). - С. 40 - 46.
3. Коновалова, Е.С. Устройства РЗА в ЕНЭС. Основные результаты работы / Е.С. Коновалова //Новости электротехники. - 2008. - № 4(52).
4. Нормы технологического проектирования подстанций с высшим напряжением 35 - 750 кВ (ОНТП 5-78).-М.: Минэнерго, 1999.
5. Шалимов, А.С. Повышение надёжности и эффективности функционирования релейной защиты при помощи современной испытательной системы РЕ-ТОМ-51. / А.С. Шалимов и [др.].// Новости в энергетике. - 2007. - № 5.
О РИСКАХ ИТ-СЕРВИСА И СПОСОБАХ ИХ ОЦЕНКИ
Киселева Тамара Васильевна
Д.т.н., проф., зав. кафедрой прикладной информатики и программирования, СибГИУ, г. Новокузнецк
Маслова Елена Владимировна аспирант кафедры прикладной информатики и программирования, СибГИУ, г. Новокузнецк
ИТ-сервис - это комплекс взаимодействующих ИТ-активов, цель которого состоит в производстве ценности для потребителя, определяемой полезностью, доступностью, мощностью, непрерывностью и безопасностью сервиса [1, с.128]. Он, как любое изделие, имеет жизненный цикл - это совокупность взаимосвязанных процессов, выполняемых от момента выявления потребностей в определенном продукте (услуге) до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта (услуги). Это определение соответствует стандарту ISO 9004-1 «Управление качеством и элементы системы». Поставщиком ИТ-сервиса является ИТ-провайдер.
Согласно ITIL (библиотеке современных руководств по управлению ИТ-сервисами) жизненный цикл ИТ-сервиса, который требует непрерывного улучшения, включает следующие стадии:
1. Стратегия.
2. Проектирование.
3. Внедрение.
4. Эксплуатация.
Принятие решений при информатизации любого производства характеризуется высокими рисками и требует от руководителя глубоких знаний в области информационных технологий и понимания особенностей их применения, коммуникационных навыков и умения работать с крупной командой ИТ-специалистов. Большое влияние «человеческого фактора» обусловлено тем, что при информатизации производства (бизнеса) должны создаваться определенные условия для взаимодействия сторон, и стороны, участвующие в нем, несут равную ответственность за результаты использования ИТ-технологии. Т.е. нельзя возлагать ответственность только на ИТ-специалистов, точно так же, как нельзя говорить, что исключительно заказчик или исполнитель виноваты в том, что ИТ-сервис не удался.
Управляя деятельностью организации, особенно важно четко спланировать стратегию развития общей информационной инфраструктуры, конкретные этапы реализации этой стратегии и пути минимизации рисков и затрат на каждом из этих этапов.
