В настоящее время в России в эксплуатации находится значительное количество подстанций, с устройствами РЗА выполненными на устаревшей электромеханической релейной аппаратуре. Эта аппаратура физически изношена, ее характеристики значительно отстают от современных требований по точности, энергопотреблению, возможности работать в экстремальных аварийных условиях.
Жесткая конкуренция на рынке устройств РЗА стимулирует производителей бороться за качество не только удачными идеями, воплощенными в конструкцию и в программное обеспечение, но и технологиями, гарантирующими высочайшую надежность продукции.
Значительное количество российских и зарубежных фирм таких как: ОАО «ЧЭАЗ», НПФ «Радиус», ALSTOM, Siemens, ABB, General Electric, Merlin Gerin , РЕЛСiС и другие предлагают новую, микропроцессорную аппаратуру релейной защиты, которая соответствует современным требованиям и может быть использована для модернизации средств РЗА существующего электрооборудования, а также для новых объектов. Рассмотрим лишь один из примеров инновационного производства: стремительно завоевывает рынок РЗА серия современных микропроцессорных защит марки РЕЛСіС®, которую завод планирует в 2007 году расширить до семи устройств, определяющими функциями которых (Таблица 1) являются:
- РЗЛ-01.00 — с независимыми выдержками времени МТЗ с ускорением на три ступени одновременно, а также однократное АПВ; питание от цепей оперативного тока (постоянного, переменного, выпрямленного);
- РЗЛ-01.01 — возможность выбора одной из пяти зависимых временных характеристик, двукратное АПВ и ускорение МТЗ на каждую ступень отдельно;
- РЗЛ-01.02 — функции аналогичны РЗЛ-01.01 с дополнительной функцией питания от измеренных токов КЗ, обеспечивающей работу защиты при отсутствии оперативного тока;
- РЗЛ-01.03 — функции аналогичны РЗЛ-01.02 с дополнительной функцией шунтирования/дешунтирования;
- РЗЛ-02.(01-03) — расширенные функциональные возможности на свободно программируемой логике с питанием только от цепей оперативного тока (постоянного, переменного, выпрямленного).
Сфера применения этих инновационных продуктов — сети распределения электроэнергии, КРУ собственных нужд электростанций, распределительные подстанции сетевых предприятий, коммунальные предприятия, крупные промышленные предприятия и т.п. Серия защит типа РЗЛ предназначена для применения в качестве основной защиты присоединений на воздушных линиях электропередачи напряжением до 110 кВ, в качестве основной или резервной защиты присоединений на кабельных или воздушных линиях электропередачи напряжением до 35 кВ, а также трансформаторов. При этом дополнительно устройства выполняют функции автоматики, управления, сигнализации и регистрации событий. Серия защит РЗЛ устанавливается на панелях и в шкафах релейных залов станций, подстанций распределительных сетей или промышленных предприятий.
Серия защит РЗЛ-01 успешно прошла испытания приемной ведомственной комиссией и имеет утвержденные технические условия ТУ У31.2-22965117-055.2005, которые в установленном порядке прошли государственную регистрацию.
Реализованные в устройстве алгоритмы функций защиты и автоматики, а также схемы подключения соответствуют требованиям к современным системам РЗА и разработаны в сотрудничестве с представителями энергосистем, что обеспечивает совместимость с аппаратурой, выполненной на различной элементной базе, а также облегчает применение новой техники при проектировании и последующей эксплуатации.
Характеристика релейной защиты и автоматики РЕЛСiC®
| РЗЛ-02.01-03 (ВВ, СВ, ВП)* | РЗЛ-01.01(01.00) | РЗЛ-01.02 | РЗЛ-01.03 | |
|---|---|---|---|---|
| Функции защиты | ||||
| Трехступенчатая направленная и ненаправленная МТЗ: | ||||
| - с независимой выдержкой времени, | + | + | + | + |
| - с одной из пяти зависимых времятоковых характеристик, | + | + (-) | + | + |
| - с вольтметровой блокировкой. | + | - | - | - |
| Токовая отсечка (с возможностью выдержки времени на срабатывание) — 1 ст. | + | - | - | - |
| Ненаправленная защита на землю (ЗНЗ) по 3 Іо на основной частоте сети — 3 ст. | + | + | + | + |
| Защита от повышения линейного напряжения Umax — 3 ст. | + | - | - | - |
| Защита от понижения линейного напряжения Umin — 3ст. | + | - | - | - |
| Защита от обрыва фаз по I2 | + | - | - | - |
| Подключение дуговой защиты | + | - | - | - |
| Логическая защита шин (ЛЗШ) | + | + | + | + |
| Защита минимального тока | + | - | - | - |
| Ускорение МТЗ на каждую ступень независимо (по ДВ и токам) (РЗЛ-01.00 — на три ступени одновременно) | + | + (-) | + | + |
| Количество групп уставок — 2 группы | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Автоматика | ||||
| Дистанционное включение и отключение выключателя по дискретным входам и ключа управления | + | + | + | + |
| Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ), 2 ст. с контролем по фазному току | + | - | - | - |
| Автоматическое повторное включение (АПВ) | + | 2хкрат (1крат) | 2хкрат | 2хкрат |
| Автоматическое включение резерва АВР (контроль напряжения одной из секций от внешнего источника) | + | - | - | - |
| Внешняя блокировка защиты | + | + | + | + |
| Автоматическая частотная разгрузка, частотное АПВ (АЧР-ЧАПВ) (от внешних реле) | + | + (-) | - | - |
| Контроль исправности ТН по перекосу напряжений | + | - | - | - |
| Блокировка защит по напряжению и частоте | + | - | - | - |
| Индикация и управление | ||||
| Количество дискретных входов (программируемых) | 16\8 или 12\12 | 6 | 6 | 6 |
| Количество дискретных выходов (программируемых) | 13\12 | 5 | 5 | 5 |
| Количество светодиодных индикаторов (программируемых) | 8\5 | 8/7 | 8/7 | 8/7 |
| Интерфейсы: RS232, RS485 | + | + | + | + |
| Язык интерфейса: украинский, русский, английский | + | + | + | + |
| Сервисные функции | ||||
| Контроль чередования фаз | + | - | - | - |
| Контроль целостности цепей управления выключателем | + | - | - | - |
| Функции самодиагностики и контроля (реле самодиагностики KWD) | + | |||
| Измерение текущих значений токов фаз и ЗНЗ (действующее значение) | + | + | + | + |
| Измерение текущих значений токов фаз и ЗНЗ, напряжений (действующее значение) | + | - | - | - |
| Запоминание тока КЗ (фиксация величины тока и времени события) | + | + | + | + |
| Цифровой осциллограф с фиксированной длительностью записи осциллограмм | + | + | + | + |
| Измерение напряжений, частоты, мощности | + | - | - | - |
| Часы/календарь | + | + | + | + |
| Энергонезависимый журнал событий | + | + | + | + |
| Условия эксплуатации | ||||
| Напряжение оперативного питания (90..250 В DС или AC) | + | + | + | + |
| Условия эксплуатации УХЛ4 | + | + | + | + |
| Температурный режим эксплуатации от -20 до +55°С | + | + | + | + |
| Конструктивное исполнение | ||||
| Утопленное | + | + | + | + |
* ВВ — выключатель ввода. СВ — секционной выключатель. ВП — выключатель присоединения.
Трехступенчатая ненаправленная максимальная токовая защита (МТЗ) от междуфазных замыканий имеет возможность ускорения, защита от замыканий на землю (ЗНЗ), одно/двухступенчатое автоматическое повторное включение (АПВ), реализация логической защиты шин (ЛЗШ), устройство резервирования отказов выключателя (УРОВ).
МТЗ может иметь 3 ступени. Ток и время ступени задается с помощью установок. Количество активных ступеней МТЗ задается с помощью установок. Есть возможность активиро-вать/деактивировать ступень по дискретному входу либо вручную, либо по ТУ через RS-485. Ступени МТЗ-1, МТЗ-2 имеют независимую времято-ковую характеристику. Ступень МТЗ-3 имеет возможность выбора типа вре-мятоковой характеристики из следующего ряда: независимая, пологая, крутая, нормально инверсная, сильно инверсная, чрезвычайно инверсная. Есть возможность ускорения работы МТЗ после неуспешного АПВ или ручного включения выключателя.
Ненаправленная ЗНЗ имеет отдельный измерительный вход от суммирующего трансформатора токов. ЗНЗ имеет одну ступень. Защита от ЗНЗ всегда работает без ускорения и с запретом АПВ.
АПВ выключателя имеет две ступени, которые могут быть включены/отключены как при конфигурировании устройства, так и по дискретному входу. Работа АПВ может быть назначена независимо на одну, две или три ступени МТЗ. Установки времени АПВ первой и второй ступени общие для всех ступеней МТЗ. АПВ успешное, неуспешное может фиксироваться на светодиодах. Запуск цикла АПВ может производиться по дискретному входу. В случае работы ступени МТЗ с ускорением, АПВ не работает. После работы защиты от ЗНЗ АПВ не работает.
Все защиты РЗЛ имеют необходимые интерфейсы для передачи по протоколу Modbas RTU (Modicon) по каналам связи на компьютер данных аварийных отключений, просмотра и изменения установок, контроля текущего состояния устройства, а также дистанционного управления дискретными выходами.
Серия РЗЛ может поставляться в виде самостоятельного изделия для установки на действующих объектах при их модернизации или реконструкции. Кроме того, защита может входить в комплектные поставки при капитальном строительстве электроэнергетических объектов. Возможность свободного перепрограммирования делает серию защит РЗЛ-02 универсальным устройством, максимально приближенным к требованиям потребителей, а также значительно продлевает срок службы, решая проблему морального старения устройства.
В защите РЗЛ-02 имеются до 12 настраиваемых дискретных выходов, а у РЗЛ-01 — 5. Защита РЗЛ-01 имеет одно реле с переключающим контактом и 4 — с замыкающим, а в защите РЗЛ-02 0 все реле имеют замыкающий контакт. Серия защит РЗЛ обеспечивает дистанционное управление выключателем, которое осуществляется командами, поступающими по дискретным входам, а также по линии связи.
При отсутствии питающего напряжения РЗЛ-01 в цепях оперативного тока более 0,5 с работа защит (ЗНЗ и 3-х ступеней МТЗ) в устройствах РЗЛ-01.02 и РЗЛ-01.03 гарантирована при условии, что величина тока КЗ во вторичных измерительных цепях превышает 4 А.
Выходные реле обеспечивают импульсный режим работы (ограничение длительности сигналов). Длительность замкнутого контакта можно регулировать в диапазоне от 10 мс до 1 сек с шагом 10 мс. Если на выходное реле назначена функция УРОВ, то длительность выходного импульса регулируется независимо в пределах от 10 мс до 1с шагом 10 мс. При работе функции ЛЗШВ — работа назначенного дискретного выхода проходит от момента пуска до момента работы МТЗ. Любой из выходов может быть ранжирован на любую функцию (кроме функции шунтирования/дешунтирования).
При включении питания серия защит РЗЛ проводит самодиагностику узлов схемы в течение 0,25 с. По результатам диагностики происходит включение или отключение реле контроля исправности KWD.
В устройстве имеются свободно назначаемые дискретные входы. Управление входами производится путем подачи постоянного или переменного напряжения 220 В с шины управления на вход. Полярность включения не имеет значения, так как вход имеет выпрямитель. Время распознавания состояния составляет 60 мс (при отсутствии «дребезга» за этот период времени).
Для регистрации в памяти устройства действий, выполняемых защитами РЗЛ, с привязкой к астрономическому времени, в устройстве реализован энергонезависимый журнал событий. При этом любой пуск защиты, приход дискретного сигнала, срабатывание выходного реле и т.д. регистрируются в памяти событий с присвоением событию даты и времени момента обнаружения. Максимальное количество записей событий в памяти — 32. Считывание информации регистратора событий осуществляется с компьютера по каналу связи либо с клавиатуры.
При срабатывании защиты РЗЛ-01 на отключение по сигналам аварийного отключения в память записываются осциллограммы всех токов, а также состояние дискретных входов и выходов устройства. Длительность записи составляет 0,5 с до начала аварийного процесса и 3,25 с — после начала аварии. Максимальное количество записанных осциллограмм равно 15. Считывание осциллограмм осуществляется с компьютера по каналу связи. Просмотреть осциллограммы можно с помощью стандартных или поставляемых программ, которые поддерживают отображение информации в формате COMTRADE.
Защита РЕЛСіС® получила положительные отзывы по результатам опытно-промышленной эксплуатации на более чем 30 объектах энергетики и на промышленных предприятиях. Более года защита РЗЛ-01 находится в эксплуатации. За это время все защиты РЗЛ-01 все аварийные случаи отработали правильно. Случаев отказа, ложной и излишней работы не было. В процессе работы обслуживающий персонал изучил особенности и преимущества комплексной защиты РЗЛ-01. Временные и материальные затраты на обслуживание защит значительно сократились. Определяющими факторами при выборе защиты РЕЛСіС® являлись: ее надежность, высокие эксплуатационные характеристики, широкие возможности, невысокая цена, простота и удобство в обслуживании, а также гибкая аппаратнопрограммная структура.
Выбор фирмы — производителя аппаратуры является сложной задачей, так как основные характеристики защиты и автоматики, входящие в устройства, совпадают: ведь они соответствуют тем или другим международным стандартам. Поэтому при выборе РЗА необходимо руководствоваться не только экономическими соображениями — цена и качество, но и жизненными — сервис и обслуживание.
Эксплуатация защиты на объектах энергетики Украины и России показывает востребованность реализации данной аппаратно-программной структуры и ее соответствие требованиям, предъявляемым к микропроцессорным устройствам РЗА. Сочетание расширенных возможностей, надежности и оптимального соотношения цена/качество позволяет утверждать, что серия защит РЗЛ является достойной альтернативой лучшим отечественным и зарубежным производителям.
Таким образом, на примере защиты разработанной и реализуемой РЕЛСіС® можно с уверенностью сказать, что будущее энергетического комплекса состоит в повсеместном внедрении передовых инновационных технологий, обеспечении абсолютно надежной его защиты на всех уровнях и дальнейшее наращивание энергетических мощностей, составляющих сердце экономики каждой промышленно развитой страны.
Сергей ПОСТОЯЛКО, директор ООО «РЕЛСиС».
