Сегодня понедельник 12 апреля 2021 г. 13:11
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№157март 2021Энергетика и электротехника
Защитное реле
Энергетика не отстаёт от государственнного вектора, направленного на цифровую трансформацию. Конечные цели этого процесса — типизация принципов построения и устройств РЗА и энергосистем, повышение наблюдаемости объектов для снижения затрат на обслуживание и возможность создания дистанционно управляемых электрических станций без постоянного находящегося там персонала.

Фото: enerink.by

Благодаря развитию микропроцессорной техники, по словам менеджера по продукции ООО «НТЦ «Механотроника» Никиты Дремина, производители стали создавать полноценные устройства, которые ничем не уступают и во многом превосходят устройства релейной защиты, построенные на электромеханических реле. У новых приборов относительно небольшие размеры и функционал, реализация которого занимала несколько электрических шкафов. Микропроцессорные устройства РЗА объединяют в себе множество функций, связанных не только с защитой, но и с осциллографированием, формированием аварийных отчётов и журналов событий. Появилась возможность передавать данные об энергообъекте на верхний уровень, тем самым повышая наблюдаемость объекта. В дальнейшем возможен уход от такого понятия, как устройство РЗА, когда разрозненные устройства на каждом технологическом присоединении будут заменены на шкафы централизованных защит, представляющие собой серверы обработки данных.

Однако доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Теоретическая и общая электротехника» Энергетического института ОмГТУ, консультант ПО «ВЭЛТА» по вопросам релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем Константин Никитин считает, что защиту изначально устанавливают на отходящем присоединении или на вводе около выключателя. И хотя энергетики всегда мечтали о централизованной защите в одной панели, но надёжность такой защиты для существующих подстанций пока будет ниже, чем отдельной защиты на каждом присоединении, поэтому требование автономности останется одним из важнейших свойств РЗА. Это связано с тем, что, если сделать централизованную защиту на существующей подстанции, то от каждого выключателя, трансформаторов тока и напряжения будут идти волоконно-оптические и электрические связи большой длины. Даже десяток-два метров кабеля будет в целом значительно снижать надёжность. Микропроцессорная защита является независимой от сигналов АСУ, самостоятельно определяет повреждения и ненормальные режимы, и подаёт сигнал на отключение выключателя своего присоединения, а потом уже посылает сигнал в верхний иерархический уровень к компьютеру АСУ о том, что повреждённое присоединения отключено. А дальше уже диспетчеры, дежурный и эксплуатационный персонал принимают определённые меры для ликвидации аварии. Возможно при дальнейшем уменьшении размеров электрических подстанций, ещё меньших, чем существующие элегазовые, такие централизованные защиты вполне реальны и над ними несомненно нужно работать.


С переходом на микропроцессорные системы мы уже способны реализовывать любые алгоритмы. Защиты, построенные на индукционных и электромеханических принципах, используют простые алгоритмы. Поэтому РЗА совершенствуется в направлении разработки новых сложных и адаптивных алгоритмов. Устройства микропроцессорных защит постоянно наделяются более совершенными функциями, которые способны реализовать, допустим, дальнее резервирование.


в 1905-1908 г.г. появились токовые дифференциальные защиты. Релейная защита получила новое свойство – абсолютную селективность


За счёт использования в микропроцессорных устройствах волоконно-оптических линий связи можно повысить быстродействие, а также это позволяет создать централизованную защиту.  В конечном итоге использование такой техники повышает показатели по основным требованиям РЗА – селективность, чувствительность, быстродействие и надёжность.

«Одной из особенностей микропроцессорных устройств РЗА является наличие цифровых каналов связи, позволяющие осуществлять удалённый сбор информации, мониторинг и управление как вторичного, так и первичного оборудования. Обычно все действия осуществляются с АРМ оперативного персонала в ОПУ, либо с центра управления сетями. Если взять электромеханические реле или полупроводниковые панели, то у них канал связи отсутствует, следовательно, возникают сложности в организации удалённого доступа. Помимо этого, отсутствие канала связи потребует дополнительных трудозатрат во время разбора аварий (получение уставок, осциллограмм и т. д.), особенно это сказывается, если подстанция находится в труднодоступной местности», — утверждает заместитель директора департамента стратегического развития ООО «Релематика» Александр Алексеев.

Заместитель директора по РЗА ООО «ПАРМА» Максим Клюкин говорит, что цифровые устройства РЗА позволили существенно улучшить характеристики релейной защиты: уменьшили времена ступеней селективности, сделали проще обслуживание, что связано с уменьшением внешних связей, так как большинство логических цепочек реализовано внутри устройства и, соответственно, их не нужно диагностировать во время проведения регламентных работ. Система самодиагностики постоянно контролирует целостность самого устройства. Также снизилась необходимая площадь помещений по сравнению с той, которая нужна была для защит на электромеханике. А возможность работать с цифровыми устройствами РЗА удалённо, собирать, выводить на экраны ПТК и архивировать информацию, получаемую от всех устройств РЗА на объекте, повысило наблюдаемость системы.

По его словам, также начали прорабатывать возможности разработки устройств РЗА с применением нейросетей. Разрабатывают алгоритмы самообучения с самонастройкой защиты под конкретное присоединение. И это касается не только установок срабатывания защит, но и сам набор функций будет подстраиваться устройством под конкретное присоединение.

Требования к выбору УРЗА

«Важные критерии при выборе устройств РЗА — надёжность, простота настройки, наличие готовых комплексных решений.

В последние годы стал важным такой параметр, как уровень локализации устройства, на некоторых из своих изделий мы достигли очень высокого значения в 91%», — рассказывает Никита Дремин.

По словам Максима Клюкина, критериев выбора устройств РЗА на сегодняшний день много: наличие аттестации ПАО «РОССЕТИ», цена, функционал, сервисное обслуживание и т. п.

Кроме установки цифровых РЗА необходимо закладывать затраты на обучение обслуживающего персонала. Также необходимо учитывать стоимость проектирования, монтажа и пусконаладочных работ. При автоматизации подстанции дополнительно будут траты на оборудование и программное обеспечение АСУ.

Основные и наиболее объёмные стандарты описаны в СТО 56947007-29.120.70.241-2017 ПАО «ФСК ЕЭС». В данном документе не только требования к устойчивости цифровых устройств РЗА к внешним воздействиям и аппаратным характеристикам, но к функциям. Есть группа правил ПАО «ФСК ЕЭС» к оборудованию цифровых подстанций, в том числе и к РЗА как составляющей части цифровой подстанции. Но для других отраслей энергетики и промышленности эти правила не являются обязательными.

К устройствам релейной защиты предъявляют четыре главных требования, перечисляет Никита Дремин. Это селективность, то есть действие защиты на отключение только повреждённого элемента энергосистемы; быстрота отключения; чувствительность и надёжность. Всё перечисленное напрямую влияет на финансовые последствия аварий, которые в электрических сетях развиваются очень быстро и даже лишние доли секунд могут стать следствием повреждения дорогого оборудования.

Причины аварий

«Основное назначение релейной защиты — отключение повреждённых участков энергосистемы при авариях, коротких замыканияхи других ненормальных режимах для минимизации или полного исключения повреждения оборудования», — говорит Никита Дремин.

И стоит учитывать, что причин таких непредвиденных случаев, когда могут спасти данные установки, множество, но всё-таки среди них можно выделить основные.

«Цифровые устройства РЗА дошли до такого уровня, что при правильном применении они могут предотвратить тяжёлые последствия после различных типов повреждений в энергосистеме», — считает Максим Клюкин.


С конца 1940-х годов наметилась тенденция конструирования реле с использованием полупроводниковых диодов и транзисторов


По словам Константина Никитина, причин много, статистику трудно найти. В советское время в журналах «Электрические станции» печатали регулярные отчёты по авариям и срабатываниям устройств релейной защиты и автоматики. Сейчас такую информацию можно услышать на некоторых конференциях. В сложности использовании микропроцессорных защит есть несколько моментов. Первый — это электромагнитная совместимость. То есть некоторые новые разработка, не всегда учитывают особенности переходных процессов, которые возникают в трансформаторах тока при коротких замыканиях. То есть нужна ещё дополнительная «обкатка» и доработка этих устройств.

Фото: kbtehnab.ru

«Второй момент — это персонал, который не всегда обучен правильному обслуживанию микропроцессорных терминалов РЗА конкретного производителя. А на рынке сейчас более двух сотен комплектов от нескольких десятков отечественных и зарубежных производителей. Я всегда привожу пример студентам: когда вы покупаете новый сотовый телефон, он вас раздражает, потому что там новое меню, другие опции. Чтобы найти в нём какие-то нужные функции по сравнению со старым телефоном мы тратим много времени, иногда не находим. Также и микропроцессорная защита, надо внимательно изучить, потренироваться, осмыслить и овладеть этим устройством», — утверждает г-н Никитин.

«Здесь много причин: в первую очередь в поле зрения попадает сам производитель релейной защиты, так как РЗА выполняет ключевую функцию в обеспечении гарантированной защите дорогостоящего первичного оборудования в случае возникновения аварии», — говорит Александр Алексеев.

Он напоминает, что каждая сеть энергосистемы имеет свои характеристики.

У 6-35 киловольт особенные системы заземления и нейтральный режим работы, свои токи, которые порой даже релейная защита выше киловольт, так как там уже другие условия работы, дополнительно появляется защита, где идёт резервирование. В 6-35 этого не требуется, там просто устанавливаем, грубо говоря, блок-ячейку, куда КРУ КСО, допустим, ставим и всё. При работе с присоединениями 110-220 уже надо больше ответственности, потому что тут и токи другие, и напряжение, и оборудование дорогое, которое требует более пристального внимания в части защиты.

Монтаж устройств     

От правильности монтажа устройств РЗА зависит многое: гарантированное воздействие на первичное оборудование, обмен информацией между устройствами, передача информации на верхний уровень и многое другое.

«Как правило, монтаж устройств РЗА происходит на самом энергообъекте во время строительно-монтажных работ. При этом могут заменять не просто устройства защиты, а релейные отсеки или двери целиком. В этом случае монтаж устройств осуществляют во время изготовления двери или отсека. Это относится к классу напряжения 6(10) - 35 кВ. Что касается 10 - 750 кВ, то здесь устройства РЗА заранее монтируют в шкафы защиты, которые проходят полный этап проверки в части приёмо-сдаточных и климатических испытаний, пробоя изоляции. После уже на самом объекте происходит обвязка шкафов между собой», — считает Александр Алексеев.


В 1920-е годы техника РЗА доросла до такого уровня, что на эту тему стали выходить обобщающие научные публикации


«По сравнению со старыми электромеханическими защитами, микропроцессорные устройства проще и практически в десять раз дешевле устанавливать. Если в первом случае мы монтируем десяток-полтора реле, обвязываемых каждое проводами, то при монтаже новых УРЗА мы подводим только провода от трансформаторов тока и напряжения, а также как минимум подключаем катушку отключения выключателя», — говорит Константин Никитин.


ЭКСПЕРТ


Никита Дремин, 
менеджер по продукции ООО «НТЦ «Механотроника»

«Несмотря на то, что первые микропроцессорные устройства релейной защиты в нашей стране начали разрабатывать ещё в 1990 году, внедрение цифровых устройств защиты не произошло повсеместно. Это связано с ограниченными бюджетами на реконструкции существующих энергообъектов и небольшими инвестиционными программами обслуживающих компаний. Сейчас более 70% устройств релейной защиты в России — это электромеханические реле возрастом более 30 лет».


ЭКСПЕРТ


Константин Никитин, 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Теоретическая и общая электротехника» Энергетического института ОмГТУ, консультант ПО «ВЭЛТА» по вопросам релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем 

«Устройства РЗА стали более функциональными, туда много дополнительных функцией вместились, в частности, регистратор, появилась возможность построения АСУ ТП. Микропроцессорные защиты стали ядром в цифровой энергетике подстанции сетей. Такие защиты начали разрабатывать довольно давно, ещё в советское время одна из первых диссертации в 1984 году была посвящена теме микропроцессорной защите от однофазных замыканий на землю. Так что научные кадры России давно в этом направлении работали».


К СЛОВУ

В 1980-х годах появились отдельные реле и комплекты защит, выполненные с применением элементов микроэлектроники 



Текст: Иван Шалгинов.

Новости
 
Выставка «MashExpo Siberia» будет работать до 2 апреля
Международная промышленная выставка по металлообработке и сварке......
 
 
Опыт мировых лидеров и новейшие станки, оборудование на MashExpo Siberia
Первый всероссийский форум «3D близко», посвященный цифровым......
 
 
Центр четвёртой промышленной революции появится в Ульяновской области
Фото: assets.new.siemens.comВ Ульяновской области начали работу по......
 
 
Правительство ограничит дивиденды для «вредных» компаний
Фото: pxhere.comВ правительстве России в рамках борьбы......
 
 
Власти профинансируют развитие промышленности в регионах
Фото: elastomersunion.itМинпромторг РФ выделит в этом году......
 
 
Проект SPOK НПП «Темп» им. Ф. Короткова получит статус резидента Сколково
В конце 2020 года разработка НПП «Темп»......
 
 
Производство и энергетика — отраслевые лидеры кибератак
Фото: filandor.comКомпания IBM Security опубликовала ежегодный индекс......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru