CC BY
63
УДК 621.316.925.1 Д. Д. Исабеков
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар
ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ФИРМЫ «ARЕVA», ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований и модель электрической схемы соединений для защиты линии электропередач и силовых трансформаторов.
Ключевые слова: трансформатор, релейная защита, электрическая схема, линия электропередач.
Скорость работы микроЭВМ как известно зависит от разрядности чисел, передаваемых по шинам от узла к узлу. Это определяется разрядностью шины данных. Современные микроЭВМ работают с 16- и 32-разрядными машинными словами. Время выполнения команды определяется тактовой частотой задающего генератора и зависит от быстродействия применяемых интегральных микросхем, что в свою очередь определяется технологией их изготовления. Сегодня электронной промышленностью предлагаются десятки разновидностей микропроцессора, и они непрерывно совершенствуются. По этой причине происходит периодическое обновление аппаратной базы и в цифровых устройствах релейной защиты и автоматики. На рисунке 1 представлены основные узлы МУРЗ, которыми являются: 1 - внутренние трансформаторы тока и напряжения; 2 - антиалиазинговые фильтры; 3 - цепи выборки и запоминания; 4 - мультиплексор; 5 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП); 6 - микропроцессор; 7 - таймер; 8 - электрически стираемое перепрограммируемое запоминающее устройство (EEPROM); 9 - оперативная память (RAM); 10 - постоянное запоминающее устройство (ROM); 11 - логические входы-выходы; 12 - клавиатура и дисплей; 13 - сериальный порт; 14 - оптроны; 15 - выходные реле.
ДНАДО( ЛЙЪЛ ПМПП1'
Рисунок 1 - Структурная схема микропроцессорного устройства релейной защиты Существует несколько конструктивных схем расположения печатных
и и и /~\ и
плат в корпусах микропроцессорных устройств релейной защиты. Одной из таких конструктивных схем является так называемый «этажерочный модуль», которая предусматривает расположение печатных плат одна над другой. Платы скрепляются между собой резьбовыми втулками, образуя единый конструктивный модуль, похожий на этажерку. Этот модуль затем устанавливается внутри корпуса микропроцессорных устройств релейной защиты. Соединение между платами осуществляется посредством разъемов и плоского гибкого кабеля.
Компания «ARЕVA» является одним из ведущих в мире предприятий в областях производства и передачи энергии. Отделы компании располагают приобретенным в течение десятилетий опытом разработки и производства высоковольтных коммутационных аппаратов, отвечающих самым высоким требованиям. В более чем в 120 странах коммутационные аппараты обеспечивают экономичное и надежное электроснабжение.
Все изделия. выпускаемые компанией «ARЕVA» соответствуют международным стандартам. Они отличаются высокой эксплуатационной безопасностью и надежностью. Устройства адаптированы к требованиям ПУЭ и ПТЭ), имеют методики применения и выбора уставок, схемы подключения
« Г) Л «
ко всем типам коммутационной аппаратуры. Зашиты имеют 3 серии устройств: MODULEX3, МЮОМ, MODN. Серия МЮОМ представлена на рисунке 2 и отличается от MODULEX3, представленной на рисунке 3 расширенным перечнем функций и повышенной точностью работы. Серия MODN имеет расширенные возможности по управлению выключателем, что упрощает схему управления
К достоинствам устройств компании «ARЕVA» можно отнести то, что эти устройства имеют малые габариты
Рисунок 2 - Блок защиты серии МЮОМ Рисунок 3 - Блок защиты серии MODULEX3
Первые реле на базе микропроцессора было выпущено этой фирмой в 1984 году. К достоинствам устройств компании «ARЕVA» можно отнести то, что эти устройства имеют малые габариты. Кроме выполнения функций защиты и противоаварийной автоматики устройства осуществляют замер текущих величин, имеют автоматический контроль исправности. Конструктивно изделие МЮОМ выполнено в виде электронного блока с металлическим корпусом в виде кассеты. На задней стенке корпуса находятся клеммы для подключения входных и выходных сигналов. Внутри корпуса клемники выполнены в виде разъемов. Замена электронного блока осуществляется выемкой его из кассеты без отключения соединительных проводов [2, 35 с.].
Стандартной функцией блоков защит является запись осциллограмм аварийных процессов. В случае аварии записывается ряд аварийных параметров, время события, и осциллограмма 4 аналоговых и 16 дискретных сигналов. Осциллограмма пишется с дискретностью 20 точек/период, продолжительностью 3 с. Запись предистории может программироваться от 100 мс до 3 с. Максимальное число записей пять.
Защиты МЮОМ Р120 - Р123 имеют только токовые защиты, МЮОМ Р125 - Р125 имеют токовые защиты и защиты по напряжению. Все блоки защит, имеющие входы тока и напряжения измеряют электрическую мощность и энергию, т.е. могут быть использованы для технического учета электроэнергии. Однако, для правильной оценки погрешности показаний, необходимо учитывать уточненные характеристики трансформаторов тока и напряжения.
Дистанционная защита МЮОМ Р433 - Р439 имеет 6 ступеней. Устройство имеет также четырехступенчатую защиту от замыканий на землю и четырех ступенчатую токовую защиту обратной последовательности. Ступени защит могут быть направленными. Для МЮОМ Р433, Р439, может быть использована схема ускорения защиты по ВЧ каналу. Среди возможных способов ускорения по ВЧ каналу, имеется способ ускорения для режима «слабого питания», т.е. тупиковый режим электроснабжения.
Устройство МЮОМ Р439 имеет жидкокристаллический графический дисплей, на котором может быть изображена мнемосхема ячейки с разъединителями и заземляющими ножами, и может управлять до 6 аппаратами. Область применения такой защиты это ячейки с дистанционным управлением разъединителями и заземляющими ножам.
Защита МЮОМ Р441 работает при междуфазных коротких замыканиях и при замыканиях на землю и имеет 5 ступеней дистанционной защиты (ДЗ). Устройство имеет также трехступенчатую защиту от замыканий на землю и четырехступенчатую максимальную токовую защиту от междуфазных коротких за мыканий. Она может быть направленной, и применена вместо дистанционной защиты. Может быть также использована схема ускорения защиты по ВЧ каналу.
В серии МЮОМ имеется набор дифференциальных защит линии МЮОМ Р540. Может быть применено устройство МЮОМ Р541, если не нужно АПВ, или если выполнить на резервной дистанционной защите, МЮОМ Р542 имеет четырехкратное АПВ. Перечисленные защиты могут работать по проводному или оптоволоконному каналу. Имеется также дифференциально-фазная защита МЮОМ Р547, которая работает по ВЧ каналу. Принцип ее действия похож на широко применяемые в СНГ защиты ДФЗ-201. Все эти устройства могут быть применены в качестве основной защиты, а в качестве резервной применяются вышеупомянутые дистанционные защиты Р433 - Р439, Р44 [1, 73 с.].
В настоящее время микропроцессорные защиты введены в эксплуатацию на многих предприятиях промышленности. Остановимся более подробно на одном из реле микропроцессорных защит, типа «МЮОМ Р 123» [3, 8 с.].
Моделируя проект защиты объекта, представленного на рисунке 4 с применением микропроцессорных устройств защит на базе реле МЮОМ необходимо отдать должное, что современные разработки в области микропроцессорной техники позволили создать полноценные устройства релейной защиты и автоматики, которые являются альтернативной заменой электромеханическим устройствам. Электрическая схема соединений состоит из активной «Р» и реактивной нагрузки <^», которые через модель линии электропередач <^1», выключатель <^1» и <^2», трехфазную трансформаторную группу «Т» подключены к источнику питания <^». Выключатели <^4» и <^5» используются как короткозамыкатели. В начале линии электропередач включены три трансформатора тока (на фазный ток фаз <<А», <<В» и <<С») блока измерительных трансформаторов тока. Вторичные обмотки трансформаторов тока блока подключены к реле микропроцессорной защиты типа <<МЮОМ» [5, 11 с.].
Перед проведением эксперимента необходимо убедиться, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания [6, 35 с.].
Проведение эксперимента:
1. Соединить гнезда <<ТК» источника G.
2. Соединить гнезда защитного заземления <<@» устройств, используемых в эксперименте, с гнездом <<РЕ» источника G.
3. Соединить аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
4. Переключатели режимов работы выключателей <<д1» и <<д2» установить в положение «АВТ.», выключателей <<д4» и <<д5» - в положение «РУЧН.». Номинальные напряжения обмоток трансфоматоров блока «Т» выставить равными 230 В. Параметры линии электропередачи <^1» переключателями установить следующими: R = 200 Ом, L/RL=1,2/32 Гн/Ом, С1=С2=0 мкФ. Выбрать мощность активной нагрузки <<Р» 40 % от 50 Вт во всех трех фазах, а мощность реактивной нагрузки <<д» 25 % от 40 Вар также во всех трех фазах.
5. Включить источник G. О наличии напряжений на его выходе сигнализируют светящиеся лампочки.
6. Включить выключатели <<СЕТЬ» выключателей <<д1», <<д2», <<д3», <<д4» и <<д5».
7. Задав уставки на реле смоделировать <<МТЗ трансформатора» или <<МТЗ ЛЭП».
Таблица 1 - Пе
речень используемой аппаратуры
Примечание
Обозначение Наименование
G Источник питания
Т Трансформатор
д1, д2, дэ Выключатель
д4, д5 Выключатель для создания короткого замыкания
W1 Линия электропередач
р Активная нагрузка
д Реактивная нагрузка
ТА Трансформатор тока
Задаваясь уставками по току на реле <<МЮОМ Р 123» в значениях от нуля до одного (пяти) ампер проводим эксперимент. Перед проведением эксперимента предварительно на реле <<МЮОМ Р 123» выставляем необходимые уставки [4, 7 с]. Выключатели <<д4» и <<д5» является в данном случае элементом создающим короткое междуфазное замыкание (короткозамыкателем). На появившееся короткое замыкание срабатывает данное реле, отключая либо поврежденный трансформатор, либо поврежденную линию электропередач. Уставки можно выставить равными к примеру 0,3 А.
СВ Т 02 М 01 в
Рисунок 4 - Смоделированная электрическая схема соединений для защиты линии электропередач и силовых трансформаторов, с применением реле серии «МЮОМ»
Данный эксперимент предлагается впервые и его проведение дает дополнительные широкие возможности использования микропроцессорных устройств релейной защиты, как для расширения комплекса лабораторных работ по предмету «Релейная защита и автоматика энергосистем», смежных предметов, так и возможности его применения для обучения на учебных тренажерах эксплуатационного, ремонтного и инженерно-технического персонала промышленных предприятий и электрических станций. При этом несомненно повышается уровень теоретических и практических знаний и навыков, как студентов и магистрантов, так и работников промышленных предприятий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Гуревич, В. И. Микропроцессорные реле защиты. Устройство, проблемы, перспективы. - М.: Инфра-Инженерия, 2011. - С. 336.
2 Микропроцессорные устройства релейной защиты энергосистем: учебное пособие / Ф. Р. Исмагилов, Ф. С. Ахматнабиев / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа: УГАТУ, 2009. - С. 171.
3 Введение. Терминалы максимальной токовой защиты типа МЮОМ Р 123. www.rza.org.ua.
4 Руководство для пользователя терминалов МТЗ типа МЮОМ. - www.rza.org.ua
5 Руководство по наладке и эксплуатации терминалов МТЗ типа MiCOM. -www.rza.org.ua.
6. Карпеш, М. А. Учебный программно-методический комплекс «Релейная защита электрических систем». Руководство по выполнению базовых экспериментов. Под редакцией к.т.н. П.Н. Сенигова. - Челябинск: ООО «Учебная техника», 2003. - С. 257.
Материал поступил в редакцию 15.12.2015.
Д. Д. Исабеков
«AREVA» фирмасынын реле корганысыныц электр 6eprnici желтнщ жэне куатты трансформаторларда микропроцессорлык кондыргыларды колдану
С. Торайгыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университетi, Павлодар к.
Материал 15.12.2015 баспаFа тYстi
D. D. Isabekov
The use of microprocessor relay protection devices of «AREVA» company, for the protection of power lines and power transformers
S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.
Material received on 15.12.2015.
Осы мацалада тэжiрибелiк зерттеулердщ нэтижелерi жэне электр бершЫ желктщ кррганысы ушт крсътдыларът электр жуйестщ улгс жэне цуатты трансформатор усынылган.
This article presents the results of experimental research and a model of electric circuit diagram for the protection ofpower lines and power transformers.
