Релейные защиты

     Основные  функции терминала. Основной функцией терминала является осуществление дистанционной РЗ ЛЭП с индивидуальными измерительными элементами для разных видов и зон КЗ. Как показано на рис. 6, РЗ имеет три (по числу зон) четырехугольных характеристики (Z1, Z2, Z4). Подобные характеристики, как известно, обеспечивая хорошую отстройку РЗ от токов нагрузки, позволяют отключать КЗ с хорошей чувствительностью. 

     Как дополнение к первой зоне дистанционной  РЗ в терминале предусмотрена токовая отсечка от междуфазных КЗ.

     Нормально предусмотрено при любом виде повреждения отключение выключателей всех трех фаз защищаемой ЛЭП.

     Терминал  REL 521 имеет встроенную операционно-программную логику, которая позволяет осуществлять любую схему взаимодействия двух комплектов РЗ, расположенных по обоим концам защищаемой ЛЭП, имея в виду разрешение и запрещение действия разных зон РЗ.

     Предусмотрено ускорение действия РЗ при включении  на закоротку.

     Предусмотрена возможность задания четырех  групп уставок, выбора среди них  рабочей и изменения каждой уставки.

     Предусмотрена регистрация трех аварийных ситуаций (до 150 событий с фиксацией времени их возникновения). Имеется возможность привязки массивов аварийной информации к системе точного времени.

     Дополнительные  функции. Ряд дополнительных функций может быть введен в систему с помощью дополнительных СП:

     -две  зоны дистанционной РЗ (Z3 и Z5 на рис. 6), направленные к шинам рассматриваемой ПС;

     -однофазное  АПВ (ОАПВ) с дистанционными избирателями  поврежденной фазы и соответствующей  логикой выходных цепей, предусматривающей пофазное отключение выключателей при действии РЗ;

     -блокировка  при качаниях с двумя реле  сопротивления, имеющими концентрически расположенные характеристики, реагирующая на разную скорость изменения сопротивления при КЗ и качаниях;

     -блокировка  от неисправности цепей напряжения, реагирующая на сочетание органов тока и напряжения нулевой или обратной последовательностей с действием на сигнал или на блокировку РЗ;

     -дополнительная  токовая РЗ нулевой последовательности (направленная или ненаправленная) с четырьмя зависимыми и одной независимой от тока характеристиками. Предусмотрена возможность использования одного из двух элементов направления мощности (в прямом и обратном направлениях). Направленная токовая РЗ от КЗ на землю на обоих концах ЛЭП так же, как дистанционная РЗ, может быть дополнена цепями, обеспечивающими их взаимодействие в процессе отключения КЗ; устройство определения места повреждения, реализуемое с помощью дополнительного СП;

     -аварийный  осциллограф, обеспечивающий фиксацию  до 10 аналоговых и 48 цифровых сигналов при минимальном времени записи 10 с. Результаты осциллографирования могут быть выведены на ПЭВМ, установленную на подстанции или электростанции, и переданы на диспетчерский центр. Предусмотрена возможность выбора и настройки пусковых органов осциллографа;

     -автоматическое  повторное включение (АПВ) - однофазное, трехфазное или комбинированное,  однократное или двухкратное. Предусмотрены элементы контроля синхронизма и отсутствия напряжения на ЛЭП, а также возможность ускорения РЗ после неуспешного АПВ;

     -устройство резервирования при отказе выключателей (УРОВ) с контролем тока в ЛЭП с двумя выдержками времени, действующими на отключение отказавшего выключателя (повторно), а затем на отключение всех соседних выключателей;

     -контроль  перегрузки защищаемой ЛЭП, или соседних ЛЭП; контроль симметрии токов в фазах (обнаружение обрыва провода), контроль наличия напряжения;

     -РЗ  короткого участка (например, участка  распредустройства в схеме с  1,5 выключателями на цепь, когда  ТН установлен со стороны ЛЭП);

     -все  внутренние логические сигналы терминала могут управлять одним или более выходными реле;

     -предусмотрена  возможность выхода на базу  данных терминала через ПЭВМ, а также посредством каналов связи с удаленным диспетчерским пунктом.

     Рассмотренный терминал REL521 предназначен для использования на ЛЭП 330 кВ и выше. Для 110 и 220 кВ фирма выпускает терминалы REL 501 и 511, имеющие аналогичное структурное построение с исключением некоторых функций. В частности для РЗ ЛЭП ПО и 220 кВ не нужны частотные фильтры. Для выпуска микропроцессорных РЗ в России создано совместное предприятие "Чебоксары-ABB".

     Достоинства микропроцессорных РЗ. Микропроцессорные РЗ имеют следующие преимущества по сравнению с традиционными РЗ, выполненными на электромеханических и полупроводниковых реле:

     -надежность, быстродействие, непрерывные автоматические  контроль исправности и диагностика;

     -возможность  осциллографирования и запоминания  параметров аварийных процессов;

     -возможность  реализации более сложных и  совершенных алгоритмов управления, удобство настройки, наладки и эксплуатации;

     -интеграция (объединение) систем оперативного  и автоматического управления, позволяющая создать терминал, в пределах одного защищаемого объекта;

     -большая  помехозащищенность, чем РЗ на  аналоговых элементах. Однако и здесь необходимо применять рекомендованные средства защиты от внешних электромагнитных и электростатических помех. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОМПЛЕКТНЫЕ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ СЕРРИ SPAC800 

     Структурная схема комплектного устройства серии SPAC800. Устройство предназначено для защиты и автоматики кабельных и воздушных линий, трансформаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей различной мощности, реакторов и других присоединений в сетях напряжением 6—10—35 кВ. Устройство выполняет не только функции защиты и автоматики, но и местного и дистанционного управления, измерения и сигнализации, а также выполняет блокировки и может применяться в качестве устройства нижнего уровня для построения системы управления энергообъектов (АСУ).

     Основными достоинствами устройства являются многофункциональность; местное и дистанционное управление; возможность интегрирования в систему управления верхнего уровня; прием сигналов от внешних устройств с последующим действием на отключение или (и) сигнализацию; контроль готовности цепей управления выключателем; регистрация параметров аварийных событий; гибкая программируемая логика с действием на сигнал или отключение; цифровой дисплей для отображения параметров; интерфейс последовательной связи для передачи данных о событиях, уставках и состоянии оборудования; высокая надежность, обеспечиваемая системой самоконтроля; малое потребление по цепям тока и оперативного питания; устойчивость к воздействию электрических помех.

     Устройства имеют несколько типоисполнений. На рис. 7 приведена структурная схема, единая для всех серий SPAC800. Она состоит из шести основных блоков. 
 

     Блок  входных трансформаторов, на вход которого подаются аналоговые входные сигналы от измерительных трансформаторов тока или напряжения защищаемого присоединения. Здесь эти сигналы преобразуются до уровней, необходимых для работы АЦП. Блок обеспечивает также разделение цепей устройства от цепей измерительных трансформаторов.

     Измерительный блок выполняется на микропроцессорной элементной базе и имеет независимую систему самоконтроля, которая обеспечивает высокую надежность функционирования блока. Измерительный блок преобразует аналоговые сигналы, поступившие на его вход от блока входных трансформаторов, в последовательность двоичных кодов и сравнивает их со значением уставок. Если сигнал превысит значение уставки, то в регистры памяти записываются параметры аварийного режима и формируется логический сигнал (SS1...SS3; TS1...TS3), которым поступает на вход блока управления.

     Блок  управления выполнен на микропроцессорной элементной базе в виде блока логики L2210. Блок содержит микроЭВМ, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). Такие же запоминающие устройства входят в измерительный блок. На вход блока управления кроме сигналов SS1...SS3; TS1...TS3 поступают также логические сигналы от блока дискретных входов, которые обеспечивают прием внешних сигналов, например, от газовой защиты, от реле, контролирующих состояние выключателя (РПО, РПВ), от датчика дуговой защиты и др. Все поступающие сигналы блок управления обрабатывает по заранее определенному алгоритму и формирует сигналы срабатывания выходных реле отключения и сигнализации (КL1...КL16). Микропроцессорная часть блока осуществляет постоянный контроль состояния этих реле. Предусмотрены меры, исключающие самопроизвольное их срабатывание.

     Блок  выходных реле принимает команды от блока управления и обеспечивает срабатывание реле КL1...КL16.

     Блок  питания обеспечивает необходимые уровни напряжения питания для функционирования всех блоков устройства.

     Функциональная  схема измерительной  части терминала  кабельной (воздушной) линии SPAC801.01. Эта часть содержит блок входных трансформаторов и измерительный блок, в который входит микропроцессорный вычислительный модуль SPCJ4D28 (рис. 8). Вычислительный модуль выполняет следующие функции релейной защиты.

     Трехступенчатая ненаправленная токовая  защита с уставками по току срабатывания и времени ступеней (I_ном = 1 или 5 А):

     •   первой (реле КА1, DTI) I>>> ( ) = (0,5...40)I_НОМ; t>>> = (0,04...30) с;

     •   второй (реле КА2, DT2) I>>>( ) = (0,5...40)I_НОМ; t>>> = (0,04...300)с;

     •   третьей (реле КАЗ, DT3) I>>> ( ) = (0,5...5)I_НОМ и временем срабатывания t >, зависимым от тока.

     Двухступенчатая ненаправленная токовая  защита от замыкания на землю с уставками по току нулевой последовательности и времени ступеней:

     •   второй (реле КА6, DT6)I₀ >>( ) = (0,1...10)I_ном; t>>= (0,05... 300) с;

     •   третьей (реле КА5, DT5) I₀> ( ) = (0,1...0,8)I_ном, время срабатывания t₀> имеет зависимую от тока характеристику.

     Защита  от несимметричных режимов (КА4, DT4) по току срабатывания и времени = (0,1 — 1)I_ном; = (1...300) с. 
 

     Третьи  ступени трехступенчатой токовой  защиты и защиты от замыкания на землю наряду с обратнозависимыми имеют независимые характеристики выдержек времени, t> (t₀>) = (1...300) с.

     Вычислительный  модуль, кроме программных измерительных  реле (КА1...КА6; DT1...DT6), содержит ключи уставок SGR1...SGR10 и максиселектор МАХ. Максиселектор выделяет наибольшее по амплитуде напряжение на резисторах R_Б, пропорциональное соответствующему фазному току. Это напряжение подается на вход реле КА1, КА2 и КАЗ трехступенчатой токовой защиты.  Напряжение, пропорциональное току нулевой последовательности, подводится к реле КА5, КА6 защиты от замыкания на землю от трансформатора TLA₀.

     Выходные  сигналы SS1...SS3 и TS1, TS2 вычислительного модуля определяются поведением соответствующих защит и положением ключей уставок SGR1...SGR10. В соответствии со схемой, изображенной на рис. 8, сигнал TS2 появляется и при срабатывании первой (реле KAI, DT1) и второй (реле КА2, DT2) ступеней. Вторая ступень может также действовать с ускорением. В этом случае на выходе модуля появляется сигнал SS1. При срабатывании первой ступени, кроме сигнала TS2, проходит и сигнал SS3. Третья ступень от междуфазных КЗ (реле КАЗ, DT3) обуславливает сигнал TS1, а третья ступень защиты от замыкания на землю (реле КА5, DT5) сигнал SS2. Указанные сигналы поступают в блок управления, который формирует сигналы срабатывания выходных реле отключения и сигнализации. 
 
 
 

     7. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ БЛОК БМРЗ—04 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЦЕНТРА «МЕХАТРОНИКА»

     Этот  блок выполняет различные функции  релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации и обладает обширными информационными и сервисными свойствами. Он содержит весь комплекс защит и автоматики линии электропередачи в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Среди них: трехступенчатая  токовая защита с контролем по напряжению и направлению мощности с независимой или зависимой от тока выдержкой времени; направленная защита от однофазных замыканий на землю; минимальная защита напряжения, устройство автоматического повторного включения; устройство автоматического включения резервных выключателей и другие устройства защиты и автоматики.

     В качестве примера рассмотрим некоторые  из них.

     Трехступенчатая токовая защита с  контролем по напряжению и направлению  мощности.   Функциональная  схема  защиты  показана  на рис. 9. Программная измерительная часть защиты содержит три однофазных реле максимального тока КА1...КАЗ, подключенных ключами SG1...SG3 через максиселектор (max) ко вторичным измерительным трансформаторам тока TAL; фильтр напряжения обратной последовательности ZV2 и реле KV1; одно измерительное реле минимального напряжения KV2 с миниселектором (min) трехфазного напряжения вторичных трансформаторов TVL; два реле направления мощности KW, включенных по 90-градусной схеме ( ).