Цифровые устройства релейной защиты

Для безошибочного управления ячейкой  в логике терминала предусмотрена  блокировка от ошибочного включения  или отключения аппаратов.

В терминале предусмотрены так  же следующие функции:

- АПВ; 
- токовая защита нулевой последовательности; 
- защита от отказа выключателя, 
- автоматическая функция ОМП.

Система цифровой дифференциальной защиты 7UT6 является быстрой и селективной защитой от коротких замыканий в трансформаторах всех уровней напряжения, в последовательных и шунтирующих реакторах.

Основным преимуществом принципа действия дифференциальной защиты является мгновенное отключение в случае короткого  замыканий в любой точке защищаемой зоны. Трансформаторы тока по концам сети ограничивают защищаемую зону.

Этот твердый предел является причиной абсолютной селективности схемы  дифференциальной защиты. При использовании  терминала в качестве защиты трансформатора, устройство обычно подключается к выводам  трансформаторов тока, которые отделяют силовой трансформатор от энергосистемы.

Смещение фаз и межсцепление токов, возникающие благодаря соединению обмоток трансформатора, обрабатываются в устройстве с помощью расчетных  алгоритмов. Условия заземления нейтрали(ей) могут быть адаптированы по желанию  пользователя, они автоматически  учитываются в алгоритмах расчетов.

Терминал 6MD66 из всех терминалов системы Siprotec является представителем 4 поколения, тогда как остальные относятся  к 6 или 7 поколению.

Основные функции 6 MD66 это управление ячейкой, измерение аналоговых величин, АПВ, УРОВ, блокировка от ошибочных  действий при переключениях, определение  расчетного места короткого замыкания.

Сам по себе терминал не несет функций  защиты, поэтому при проектировании его устанавливают совместно  с терминалами 7 SA61, 7 SJ63.

При схеме два выключателя на одно присоединение (схема четырехугольника, 2/3) АПВ на 6MD66 не предусматривают, так  как каждый терминал отвечает только за собственный выключатель. В этом случае АПВ ячейкой организуют через  выходные цепи 7 SA61.

Устройство защиты шин (ДЗШ) и устройство резервирования отказа выключателей (УРОВ) SIPROTEC 7SS52 состоит из компактных терминалов присоединений, соединенных с центральным  терминалом с помощью волоконно-оптических кабелей.

В терминалах присоединений производится измерение токов (в цепях присоединений  и шиносоединительного выключателя), временная синхронизация, преобразование величин в цифровую форму, обработка  и передача информации в центральный  терминал через быстродействующий  последовательный порт.

Терминалы присоединений осуществляют сбор информации о положениях разъединителей и прочих дискретных сигналах соответствующего присоединения, выполняют функции  УРОВ и полной автоматической самодиагностики.

Центральный терминал считывает синхронизированные по времени значения токов, измеряемых терминалами присоединений, подключенных к нему, и обрабатывает их вместе с дискретной информацией от защитных функций (дифференциальной защиты шин, УРОВ).

Результаты расчетов и логических операций, выполненные в центральном  терминале, периодически передаются обратно  в терминалы присоединений. Все  операции по конфигурированию и заданию  уставок защиты шин и УРОВ производятся с центрального терминала.

Возможна связь через последовательный порт с использованием ПК и программы DIGSI. Показания, параметры и измеряемые величины представляются на дисплее  центрального терминала или в DIGSI. Дополнительно, программа позволяет  осуществлять чтение данных об аварийных  процессах и их анализ.[6]

6 MiCOM P139 – ТЕРМИНАЛ ЗАЩИТЫ ФИДЕРА И УПРАВЛЕНИЯ ЯЧЕЙКОЙ

Комбинированное устройство максимальной токовой защиты и управления Р139 объединяет в себе функции защиты и управления. Функции защиты включают в себя селективную защиту от коротких замыканий, замыканий на землю и  перегрузки в сетях среднего и  высокого напряжения. Эти сети могут  эксплуатироваться с низкоомным заземлением нейтрали, с компенсацией тока замыкания на землю или с  изолированной нейтралью. Также  функций защиты позволяет широко использовать устройство для защиты как участков кабельных и воздушных  линий, так и трансформаторов и электродвигателей.

В устройстве реализованы  функции, позволяющие управлять  установленными в высоковольтных ячейках  распределительных устройств среднего напряжения или простых РУ высокого напряжения коммутационными аппаратами (до шести), имеющими электропривод  и электрическую сигнализацию.

Внешние вспомогательные  устройства сведены к минимуму за счет включения в устройство независимых  от напряжения питания двоичных входов и силовых выходов, возможности  прямого подключения трансформаторов  тока и напряжения, а также выполнения всех необходимых блокировок в самом устройстве.

Устройство Р139 имеет большое  количество функций защиты и управления, которые, в зависимости от условий  применения, могут быть индивидуально  введены или выведены из конфигурации.

Основные функции устройства являются автономными функциональными  группами, которые могут быть индивидуально  введены в работу в зависимости  от конкретного применения. Функциональные группы выведенные из работы маскируются  в подгруппах параметров (группы уставок) и видны лишь в меню конфигурации. 
 
МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ 
Р139 обеспечивает максимальные токовые защиты по трем фазным токам, по току нулевой последовательности, по току обратной последовательности с независимыми, и многочисленными обратнозависимыми характеристиками срабатывания.

Пороги срабатывания всех ступеней максимальных токовых защит  могут динамически изменяться (например, на время броска пускового тока двигательной нагрузки). Кроме этого некоторые  ступени фазной МТЗ и ТЗОП, при  необходимости, могут блокироваться  при броске тока намагничивания.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ  КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 
Благодаря наличию в реле органа направления мощности КЗ, Р139 может использоваться в качестве направленной максимальной токовой защиты. 
Для каждой из ступеней, пользователь имеет возможность выбрать один из режимов работы: направленная в линию, направленная к шинам, ненаправленная. Определение направления КЗ выполняется отдельными органами направления мощности для защит от междуфазных и однофазных замыканий (на землю).

ЗАЩИТА ПРИ  ВКЛЮЧЕНИИ НА ПОВРЕЖДЕНИЕ 
Включение выключателя может произойти на короткое замыкание, например, если после ремонта не снято эксплуатационное заземление. Защита при включении на повреждение обеспечивает отключение выключателя без выдержки времени при возникновении повреждения на линии до истечения выдержки времени таймера запоминания ручного включения выключателя. 
 Для защиты асинхронных двигателей прямого включения с ротором критичным по температуре, в реле предусмотрены следующие специально для этого предназначенные функции защиты:  
- Распознавание режима работы 
- Защита от перегруза ротора на базе тепловой модели ротора 
- Выбор между обратнозависимой квадратичной или логарифмической характеристиками срабатывания 
- Учет процесса охлаждения ротора после нескольких пусков 
- Задание различных постоянных охлаждения для вращающегося и остановленного двигателя 
- Контроль частоты повторных пусков с блокированием АПВ 
- Логика контроля затянувшегося пуска и защита от заклинивания ротора 
 При использовании внешних термодатчиков Р139 обеспечивает прямой контроль температур обмотки статора и подшипников.

ЗАЩИТА ОТ ТЕПЛОВОГО  ПЕРЕГРУЗА 
Р139 обеспечивает защиту от теплового перегруза линий, трансформаторов и статорных обмоток высоковольтных электродвигателей. Наибольший из фазных токов используется для тепловой модели первого порядка по рекомендациям IEC (МЭК) 255-8.  
Температура охлаждающей среды может быть учтена в тепловой модели защищаемого объекта путем использования внешнего терморезистора или входа для 20мА преобразователя (указывается при заказе реле). Пользователь имеет выбор использования в тепловой модели относительных или абсолютных температур.

ЗАЩИТА МИНИМАЛЬНОГО и/или МАКСИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Р139 обеспечивает многоступенчатую защиту максимального и минимального напряжения на базе прямых измерений или вычисленных значений напряжения.

НАПРАВЛЕННАЯ  ЗАЩИТА ПО МОЩНОСТИ 
Направленная защита по мощности контролирует заданные пороговые значения по активной и реактивной мощности а также обнаруживает резкое падение и изменение направления потока мощности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЕ  КЗ ПРИ ЗАМЫКАНИЯХ НА ЗЕМЛЮ 
В реле Р139 для определения замыканий на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью (дугогасящая катушка Петерсена) могут быть использованы два проверенных метода: 
> Ваттметрический метод (анализ параметров установившихся параметров режима), ступени на сигнал и отключение 
> Метод по переходным параметрам (опция) 
АПВ 
 Функция автоматического повторного включения работает в режиме 3-фазного управления выключателем. Пользователь имеет возможность выполнить конфигурацию одного цикла быстродействующего АПВ (БАПВ) и до девяти циклов с замедлением повторного включения (ТАПВ).

АВТОМАТИЧЕСКАЯ  ПРОВЕРКА СИНХРОНИЗМА 
 Данная функция Р139 может быть использована в сочетании с автоматическим или ручным повторным включением выключателя, а также в сочетании с командой дистанционного включения.  
Это позволяет выполнять повторные включения выключателя только при выполнении условий синхронизма.

Обмен информацией между  реле по концам линии может быть использован в сочетании с  органами определения направления  КЗ. Для этого устройства защиты должны быть должным образом связаны  друг с другом посредством проводной  связи или с использованием интерфейса InterMiCOM. 
Телеускорение защит на приемных концах линий в радиальной сети может быть выполнено без использования органов определения направления КЗ.

Для сбора данных от внешних  измерительных устройств (преобразователей) а также для передачи данных во внешние цепи в Р139 предусмотрены  устанавливаемые по заказу два входа 0- 20 мА и два выхода 0-20мА. Коэффициент  масштабирования, задаваемый в виде уставки, упрощает согласование диапазонов сигналов входов относительно выходов (например, 0-10 мА, 4-20 мА). 
Р139 допускает подключение (опция) до 10 внешних терморезисторов для ввода в реле данных прямых измерений температуры. В зависимости от заданного режима работы, резистивные все датчики температуры могут работать параллельно или разбиваются на две подгруппы: основные (рабочие) и резервные.

Поставляемый по заказу (опция) интерфейс InterMiCOM позволяет построить  защиту абсолютной селективности с  использованием разрешающей или  блокирующей логики а также обеспечивать обмен между реле установленными по концам линии дискретной информацией. При этом также поддерживается задача передачи команд телеотключения. Для  повышения надежности работы системы  выполняется постоянный мониторинг исправности канала связи и проверка достоверности получаемых данных (с  передачей циклического избыточного  проверочного кода).  
Интерфейс InterMiCOM обеспечивает сквозную передачу (end-to-end) восьми-битных сигналов связываемых с любыми логическими сигналами в реле MiCOM. Имеется возможность задать логические состояния сигналов

Информация из реле может  быть выведена на дисплей на передней панели устройства, на компьютер подключенный к переднему порту связи или  через два (по заказу) порта связи. 
Один из интерфейсов поддерживает связь по IEC 60870-5- 103, IEC 60870-5-101, DNP 3.0, ModBus и Courier (в стадии подготовки протокол IEC 61850) и предназначен для интеграции устройства в систему управления объектом. 
Второй интерфейс поддерживает протокол связи IEC 60870- 5-103 и предназначен для удаленного доступа к реле и задания уставок. 
Синхронизация времени выполняется от системы управления объектов с использованием одного из протоколов или посредством входа для сигнала IRIG-B. [6]

7 АНАЛИЗ И ВЫБОР МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

В настоящее время большинство  фирм производителей прекращают выпуск электромеханических реле и устройств  и переходят на цифровую элементную базу.

Переход на новую элементную базу не приводит к изменению принципов  релейной защиты и электроавтоматики, а только расширяет её функциональные возможности, упрощает эксплуатацию и  снижает стоимость. Именно по этим причинам микропроцессорные реле очень быстро занимают место электромеханических  и микроэлектронных.

Основными характеристиками 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 приделах 2-5 %, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,96-0,97.

Мировыми лидерами в производстве релейной защиты и автоматики являются европейские концерны ALSTOM, ABB и SIMENS. Общим является всё больший переход  на цифровую технику. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют  высокую стоимость, которая впрочем, окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью.

Современные цифровые устройства РЗА  интегрированы в рамках единого  информационного комплекса функций  релейной защиты, измерения, регулирования  и управления электроустановкой. Такие  устройства в структуре автоматизированной системы управления технологическим  процессом энергетического объекта  являются оконечными устройствами сбора  информации. 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 т.д. Эти преобразователи  технологичнее при производстве, обладают очень высокими метрологическими характеристиками, но имеют алую выходную мощность и непригодны для работы с традиционной аппаратурой.