Цифровая интегрированная защита и автоматика распределительных сетей

В последнее время происходит интенсивное развитие микропроцессорной техники, которая всё более широко внедряется в энергетике. Рассмотрим цифровую интегрированную защиту и автоматику в распределительных сетях города.

Комплексные цифровые автоматические устройства на микропроцессорной элементной базе интегрированной защиты и противоаварийной автоматики, предназначенные для распределительных сетей напряжением 6−35 кВ, разрабатываются научно-производственной фирмой (НПФ) «Радиус» НИИ «Зенит» (г. Зеленоград) и научно-техническим центром (НТЦ) «Механотроника» (г. Санкт-Петербург). Они характеризуются высокими показателями технического совершенства и обладают широкими информационными и сервисными функциями, свойственными техническим средствам обработки информации цифровой вычислительной техникой.

НТЦ «Механотроника» — первое российское предприятие по разработке и производству микропроцессорных устройств релейной защиты, управления и противоаварийной автоматики для электрических сетей от 0,4 до 35 кВ.

Высококвалифицированные специалисты НТЦ «Механотроника» имеют многолетний опыт разработки и выпуска цифровых устройств управления и автоматики для промышленности. Разрабатываемая продукция выпускается заводами «ЛЭМЗ» и «Электронмаш», которые имеют современное европейское технологическое оборудование по производству цифровой техники для промышленности и энергетики.

Разработки цифровых устройств РЗА проводятся НТЦ «Механотроника» по заданиям РАО «ЕЭС России», РАО «Газпром», предприятий МинАтома, железных дорог, в них принимают участие специалисты ведущих российских предприятий и энергосистем.

В разработках реализуются как традиционные решения, принятые в отечественной электроэнергетике, так и новые требования, не имеющие мировых аналогов.

Проектными организациям проводятся работы по привязке цифровых РЗА НТЦ «Механотроника» к ячейкам КРУ и КТП московского и самарского заводов «Электрощит», минского электротехнического завода и других предприятий, выпускающих распределительные устройства.

Цифровые РЗА НТЦ «Механотроника» не уступают многим зарубежным аналогам по техническим и эксплуатационным характеристикам, при этом их стоимость существенно ниже.

Серийный выпуск и промышленная эксплуатация изделий начаты в 1996 году. Первыми потребителями цифровых РЗА НТЦ «Механотроника» являются: «Ленэнерго», «Колэнерго», «Камчатэнерго», «Лентрансгаз», ЛАЭС, «Воронежэнергоавтоматика», «Комиэнерго», Октябрьская Ж. Д., ЛенМетрополитен.

В микропроцессорный блок релейной защиты заложены следующие функции:

направленной трехступенчатой максимальной токовой защиты защиты с комбинированным пуском по напряжению направленной защиты от однофазных замыканий на землю защиты от несимметрии и от обрыва фазы питающего фидера индивидуальной защиты минимального напряжения логической защиты шин определение направления мощности определение места повреждения резервирование отказов выключателя двукратное автоматическое повторное включение автоматическое включение резерва с восстановлением схемы нормального режима выполнение команд от внешних защит автоматическое осциллографирование аварий самодиагностика БМРЗ предназначен для защиты и управления вводных и секционных выключателей, воздушных и кабельных линий электропередачи, трансформаторов до 6,3 МВА, электродвигателей 6−10 кВ, мощностью до 4 МВт, пунктов секционирования и сетевого автоматического включения резерва.

БМРЗ — цифровое устройство, не уступающее мировым стандартам, построено на самой современной элементной базе, осуществляет весь комплекс защит присоединения и, обеспечивая простоту и надежность в эксплуатации, не требует специального технического обслуживания.

Гибкая аппаратно-программная архитектура БМРЗ позволяет адаптировать устройство к индивидуальным требованиям каждого заказчика.

На базе БМРЗ легко создаются любые сетки вторичных схем. БМРЗ может управлять одним или несколькими коммутационными аппаратами (выключателями) со стандартными схемами управления, а также выключателями типа ВВ-ТЭЛ. Обеспечивается контроль положения, исправности и ресурса выключателя.

Связь БМРЗ c АСУ позволяет дистанционно вести настройку БМРЗ, измерения, управление и контроль присоединения.

Во время работы блок осуществляет автоматическую самодиагностику и выдает сигнал при обнаружении неисправности. Расширенная проверка работоспособности блока может быть произведена оператором в режиме «Тест».

Память блока, после снятия питающего напряжения, обеспечивает хранение уставок и конфигурации защит в течение всего срока службы. Хранение параметров девяти последних аварийных событий, информации об общем количестве, а также о времени пусков и срабатываний защит, количестве отключений выключателя и циклов АПВ обеспечивается, без питания, в течение 200 часов.

Смена конфигурации защит, блокировок и уставок осуществляется с санкционированным доступом с пульта блока или дистанционно.

При срабатывании защиты автоматически фиксируется осциллограмма действующих значений 5 аналоговых сигналов и временная диаграмма 8 дискретных сигналов. Длина осциллограммы 9 с, предыстория — 1 с, дискретность — 10 мс.

Имеется возможность организации технического учета электроэнергии в комплекте со счетчиком с телеметрическим выходом.

Автоматика.

Местное и дистанционное управление выключателем.

Блокировка многократных включений.

Логическая защита шин.

УРОВ.

Выполнение команд от внешних защит: АЧР/ЧАПВ, дифференциальных защит трансформатора и шин, дуговой защиты.

Автоматическое и дистанционное переключение двух программ уставок.

Измерения и контроль.

Фазные токи.

Максиметр фазного тока.

Активная и реактивная составляющие тока прямой последовательности.

Линейные или фазные напряжения.

Активная и реактивная мощность.

Частота.

Ток и напряжение нулевой последовательности.

Ток и напряжение обратной последовательности.

Счетчик аварийных отключений.

Суммарный ток отключений по фазам.

Счетчик пусков и срабатываний каждой защиты.

Счетчик успешных и неуспешных циклов АПВ Преобразователи выполняют функции гальванической развязки и масштабирующего преобразования переменного тока в переменное напряжение. Основное назначение — работа в точной измерительной аппаратуре вместо измерительных трансформаторов тока.

Схема преобразователя содержит трансформатор тока и активный преобразователь ток-напряжение, а также схему тестирования. Конструктивно преобразователи выполнены в виде печатной платы с элементами, помещенной в пластиковый корпус. Подключение преобразователей осуществляется пайкой к контактным площадкам печатной платы. Входы сильноточных модификаций преобразователей выполнены изолированным проводом сечением 2,5 мм².

Преобразователи выполняют функции гальванической развязки и масштабирующего преобразования переменного напряжения в переменное напряжение. Основное назначение — работа в точной измерительной аппаратуре вместо измерительных трансформаторов напряжения.

Схема преобразователя содержит трансформатор тока и активный преобразователь ток-напряжение, а также схему тестирования (опционно). Конструктивно преобразователи выполнены в виде печатной платы с элементами, помещенной в пластиковый корпус. Подключение преобразователей осуществляется пайкой к контактным площадкам печатной платы.

Блок питания комбинированный БПК-2.

Назначение Блок питания комбинированный БПК-2 предназначен для питания аппаратуры релейной защиты и автоматики выпрямленным оперативным током на подстанциях без аккумуляторных батарей.

БПК-2 обеспечивает заряд блока конденсаторов для управления катушкой отключения выключателя.

БПК-2 получает питание от одного или двух трансформаторов напряжения (или трансформаторов собственных нужд), а также от трансформаторов тока защищаемого присоединения.

Возможности Питание оперативным выпрямленным током устройств релейной защиты линий (6−10)кВ, в том числе микропроцессорных.

Заряд накопительной электрической емкости выпрямленным током ограниченной величины до номинального значения напряжения =400 В. Сигнализация снижения напряжения заряда замыканием контактов сигнального реле.

Обеспечение надежной работы при изменении входного напряжения от 50% до 120% от его номинального значения без использования питания от трансформаторов тока. При снижении входного напряжения ниже 50% от его номинального значения — обеспечение надежной работы с использованием питания от трансформаторов тока в диапазоне входного тока от 7А до 150А.

Блок микропроцессорный центральной сигнализации БМЦС Назначение и область применения БМЦС предназначен для применения в системах центральной сигнализации электрических подстанций, оборудованных цифровыми или электромеханическими устройствами РЗА, в различных отраслях ТЭК и промышленности.

БМЦС позволяет собрать, обработать, наглядно отобразить и оперативно передать информацию о состоянии объекта, а также быстро и удобно изменить конфигурацию системы сигнализации.

Функции Прием и отображение аварийной сигнализации с обеспечением повторности действия;

Прием и отображение предупредительной сигнализации, в том числе с центральной выдержкой времени, с обеспечением повторности действия;

Прием и отображение сигналов от отдельных датчиков;

Передача информации об изменении состояния сигнальных контактов;

Выдача сигналов обобщенной сигнализации: «Авария»,"Предупредительный","Звонок","Сирена","Отказ БМЦС";

Непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностика) в течение всего времени работы;

Технические возможности Прием и индикация 32 входных сигналов, в том числе прием групповых сигналов от шинок ШЗА, ШЗП1, ШЗП2, ВШ (аналог реле импульсной сигнализации).

Прием как импульсных, так и длительных сигналов.

Регистрация событий.

Встроенное звуковое сигнальное устройство.

Местное и дистанционное квитирование сигналов.

Программная регулировка выдержки времени на пуск каждого входа.

Местный и дистанционный ввод уставок и конфигурации.

Санкционированный доступ к изменению уставок и конфигурации.

Режим ручного тестирования.

Связь по двум стандартным последовательным каналам связи RS 232 и RS 485.

Включение в АСУ в качестве подсистемы нижнего уровня.

БМЦС запоминает не менее 100 событий. В регистре фиксируются тип событий и астрономическое время их наступления. Разрешающая способность по времени не более 10 мс. В каждом канале предусмотрен счетчик событий, увеличивающийся на единицу при каждом событии.

При отсутствии оперативного тока длительность хранения набора уставок, а также программируемой конфигурации в памяти блока — неограничена, аварийной информации — не менее 200 часов. При наличии оперативного тока длительность хранения информации не ограничена.

Блок может размещаться на дверце релейного шкафа или панели и удобен при установке и монтаже. Габаритные размеры, не более: 230*205*250 мм. Вес блока не более 5 кг.

Разработка выполнена по техническому заданию и при участии ЦСРЗА «Ленэнерго» и СУ «ЛенОЭГ» согласованному РАО «ЕЭС России» и РАО «Газпром».

Блоками БМРЗ оснащаются ячейки КРУ Московского и Самарского заводов «Электрощит». БМРЗ используются на распределительных подстанциях, тяговых подстанциях железных дорог, компрессорных станциях РАО «Газпром», тепловых и атомных электростанциях, на промышленных предприятиях, метрополитене и других объектах.

Производственные мощности НТЦ «Механотроника» совместно с заводами «ЛЭМЗ» и «Электронмаш» позволяют выпускать до 5 тысяч устройств в год.

Использование цифровой интегрированной защиты и автоматики распределительных сетей позволяет увеличить качество контроля процессов, протекающих в системах электроснабжения, повысить уровень надёжности электроснабжения всех потребителей электроэнергии особенно наиболее ответственных потребителей, вести контроль и своевременно реагировать на изменение параметров качества электроэнергии, поддерживая эти показатели в рамках ГОСТ 13 109–97, уменьшить время ликвидации повреждений, за счёт более быстрого обнаружения места повреждения и т. д.

электрический трансформаторный город напряжение.