CC BY
116
Stepanov Vladimir Mikhaylovich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, director of the educational and technical center «Energoeffektivnost», ener-gy@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula state university
Kosyrikhin Victor Semenovich, candidate of technical sciences, docent, energy@tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula state university
УДК 621.316.06
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ
РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
И.М. Базыль, А.В. Верижников
Рассмотрены перспективы развития микропроцессорных защит на базе фундаментальных исследований по информационной теории релейной защиты. Изучены проблемы, связанные с внедрением на объектах новых измерительных органов, которые решены путем создания рекомендаций по расчету уставок и программ для их автоматизированного расчета.
Ключевые слова: релейная защита и автоматика, адаптивная защита, микропроцессорные системы, фильтры информационных параметров.
Автоматика и устройства релейной защиты в последнее время существенно изменились. Это в первую очередь: реализация функций защит, возникновение теории уставок, значительное увеличение степени интеграции. В последнее время всё более актуально применение унифицированного оборудования, которое могло бы быть использовано для разных классов напряжения.
Опыт разработки и эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) позволяет определить основные направления в структуре создания устройств РЗА, дополняя традиционные решения современной теории. Одним из основных направлений совершенствования микропроцессорных систем РЗА является применения всё большего количества измерительных органов с элементами адаптации. В разработках использованы универсальные алгоритмы для распознающего модуля и фильтра информационных составляющих.
Оборудование и новые разработки. Основными направлениями в области разработки устройств автоматики и релейной защиты являются:
- создание автоматизированных систем управления и современных многофункциональных защит на элементной базе микропроцессорной электроники и предполагает осуществление всех необходимых защит в сетях 0.4/6-35 кВ, 110-750 кВ, систем автоматизированного управления, а также системы учета электроэнергии;
- разработка типовых проектных решений их дальнейшая адаптация к конкретным задачам;
- комплексное оснащение оборудования подстанций 0.4/6-35/110-220 кВ системами автоматизации.
Классические алгоритмы защиты оборудования РЗА дополняются измерительными органами, которые дополнены элементами адаптации и выполнены с учётом универсальности решений. Новые алгоритмы, применяемые в измерительных органах устройств защиты, отличаются использованием процедур обработки входных сигналов,
оптимально использующих получаемую информацию. К примеру, выделение основной гармоники какой-либо электрической величины осуществляется частотными фильтрами. При получении необходимой точности и при минимальном затраченном времени обработки переходных процессов в некоторых случаях мы вынуждены отказаться от классических решений применения фильтра Фурье и использовать частотно-независимый фильтр с применением оптимального варианта фильтрации [1].
Разработаны алгоритмы защиты с распознающими свойствами, приближающимися к физическому пределу распознаваемости повреждений защищаемого энергообъекта. Получение алгоритмов с предельными распознающими свойствами невозможно без процедуры обучения, целью которой является повышение чувствительности защит к аварийным ситуациям. В дальнейшем повышение интеллектуализации релейной защиты предполагает разработку адаптивных обучающихся систем РЗА. Некоторые направления интеллектуализации РЗА на предприятии выделены в отдельные направления и находят своё применение в исследовании возможностей применения определённого алгоритма в той или иной защите. Такой подход к разработке функций защит заставил разработчиков отказаться от применения некоторых классических приемов, применяемых в аналоговых реле, которые не всегда удовлетворяют условиям оптимального распознавания аварийных ситуаций. К примеру, используемый способ защиты неповрежденных фаз в цикле однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) путём сравнения модулей токов имеет ограниченные распознающие свойства и в защитах заменен способом применения аварийных составляющих контролируемых величин.
Упомянем некоторые из таких защит:
• дифференциально-фазная;
• избиратель поврежденных фаз;
• устройство ОАПВ;
• ступенчатые защиты линии;
• направленная ВЧ-защита линии;
• УРОВ (время возврата не более 20 мс);
• дифференциальная защита шин (время срабатывания не более 10 мс);
• комплекты защит 0.4/6-35 кВ;
• программное обеспечение терминалов защит и комплект сервисных программ.
Современное развитие релейной защиты направлено в сторону усложнения и функционального насыщения защитных устройств. На стадии проектирования решаются проблемы надежности путем дублирования или использования двух защит, которые выполнены на разных принципах.
Чтобы защитить линии электропередачи желательно иметь две основные и две резервные защиты. В качестве одной основной защиты применяют дифференциально-фазную или продольную дифференциальную защиты, в качестве другой - ступенчатые защиты с ВЧ-блокировкой. Резервные защиты состоят из двух комплектов ступенчатых защит, вторые ступени которых являются телеускоряемыми.
Минимальный набор комплектов защит на подстанции для одной линии с условием полного резервирования функций составляют два шкафа, при условии, что вторая резервная ступенчатая защита встроена в шкаф основной защиты [2].
Применение основных и резервных ступенчатых защит по отдельности на сегодняшний день практически решено с принципиальной и технической стороны и имеет широкое внедрение, то их совместное использование в одном устройстве (терминал или шкаф) защиты порождает ряд задач. Одна из которых - приоритет в работе каждой составной части комплекса защиты без снижения быстродействия. Очевидно, что
наивысший приоритет всегда имеет основная защита. Быстродействующие ступени резервной защиты, которые работают без выдержки времени, рекомендуется включать с действием на сигнал, если работает основная защита. Наряду с защитой, обладающей абсолютной селективностью, могут вводиться в работу ускоренные ступени защиты с ВЧ-блокировкой и с надлежащей логикой разрешающих сигналов.
Здесь просматриваются следующие возможности построения комплексных защит в одном устройстве:
1) в одном цикле, который проходит программа осуществляется основная защита и все ступени резервной. Данный вариант работы алгоритмизирован и может быть реализован, но не свободен от проблем, обусловленных недостаточной вычислительной мощностью терминала. При увеличении времени цикла происходит понижение быстродействия и точности.
2) в одном цикле, который проходит программа осуществляется основная защита и первые ступени дистанционной (ДЗ) и токовой защиты нулевой последовательности (ТЗНП) - резервные защиты. Ступени резервной защиты работают с выдержкой времени и выполняются один раз в 2-4 и более циклов прохождения программ защиты;
3) в одном цикле, который проходит программа осуществляется основная защита и первые ступени ДЗ и ТЗНП - резервные защиты. Ступени резервной защиты работают с выдержками времени и вводятся в действие после вывода основной защиты из работы;
4) в одном цикле, который проходит программа осуществляется только основная защита. Резервная защита (все ступени) вводится в действие после вывода основной защиты из работы. Основной недостаток этого варианта - задержка при вводе в работу первых ступеней резервных защит.
Преимущество имеет второй вариант, так как в этом случае не происходит задержки при вводе функции дальнего резервирования. Когда происходит вывод основной защиты, то все ступени токовых и дистанционных защит выполняются в каждом цикле расчета.
Имеющиеся методики, разработанные в прежние годы, рассчитаны на аналоговые защиты и во многом не учитывают специфику цифровых устройств. Для некоторых измерительных органов методики расчета ранее вообще не разрабатывались. К этой группе, например, можно отнести реле, реагирующие на векторные приращения токов и напряжений: фазных величин, разности фазных величин, составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей. Не менее важной задачей является автоматизация этапов расчета уставок и конфигурирования терминалов защит с применением современных технологий [3].
Обилие предлагаемых типовых решений дает возможность быстро и качественно осуществлять работы как по проектированию подстанций, так и по частичной их модернизации.
Список литературы
1. Гуревич В.И. Микропроцессорные реле защиты. Устройство, проблемы, перспективы. М.: Инфра-Инженерия, 2011. 336 с.
2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: учебное пособие для вузов. М.: ВШ, 2008. 639 с.
3. Кужеков С. Л. Анализ совокупностей требований к релейной защите с целью оценки ее эффективности / С.Л. Кужеков, П.И. Оклей, Г.С. Нудельман. М., 2010. 43 с.
Базыль Илья Михалойвич, канд. техн. наук, ассистент, eistsaramhler.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Верижников Александр Владимирович, магистрант, gooddy5 7rus@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
TENDENCIES OF DEVELOPMENT OF MICROPROCESSOR RELA Y PROTECTION
I.M. Bazyl, A. V. Verizhnikov
The prospects for the development of microprocessor-based protection based on basic research on the information theory of relay protection are considered. The problems associated with the introduction of new measuring bodies at the facilities were studied, which were solved by creating recommendations for calculating settings and programs for their automated calculation.
Key words: relay protection and automation, adaptive protection, microprocessor systems, filters of information parameters.
Bazyl Ilya Mikhailovich, candidate of technical sciences, assistant, eistsarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Verizhnikov Alexander Vladimirovich, undergraduate, gooddy5 7rus@gmail. com, Russia, Tula, Tula state university
УДК 621.315
ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КАБЕЛЬНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
В.Ю. Карницкий, А. С. Филатова
Данная статья посвящена новым современным материалам, применяемым для изоляции кабеля.
Ключевые слова: кабели, изоляция, оболочка, безгалогенные, огнестойкие, полимеры.
Трудно представить современный мир без кабельных коммуникаций, масштаб которых с каждым годом увеличивается. По силовым кабельным линиям осуществляется питание силовых электроприемников, контрольными кабелями производится передача сигналов для управления технологическими процессами, информация передается с помощью кабелей связи. Надёжность прокладываемых кабельных коммуникаций должна быть настолько высока, насколько это реально возможно.
Одним из аспектов повышения надежности кабельных линий (КЛ) является выбор наиболее соответствующего материала для оболочкии изоляции кабельной продукции.
Токопроводящие жилы требуют электрической изоляция. Для одножильных кабелей изоляция служит защитой от замыкания на землю, адля многожильных - защищает от замыкания между фазами и замыкания кабеля на оболочку. Применение кабелей, несоответствующих условиям эксплуатации в промышленности, может привести к пробою изоляции кабеля, что повлечет за собой перерыв в электроснабжении электротехнических установок, а также материальный ущерб.
189
