Содержание
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 21.12.2016 2016-12-21
Статья просмотрена: 2525 раз
Библиографическое описание:
Смородин Г. С., Лысенко В. С., Копейкин Д. А., Гафаров А. А. Микропроцессорные устройства релейной защиты // Молодой ученый. 2016. №29. С. 136-138. URL https://moluch.ru/archive/133/37131/ (дата обращения: 27.11.2019).
Современные электронные устройства не могут обойтись без защиты от недопустимо низкого или высокого напряжения питающей сети. Для реализации этих функций разработаны самые различные пороговые схемы.
Принцип их работы основан на устройстве, которое называется реле напряжения. Кроме защитных функций такие схемы применяются в автоматизации производственных процессов, их можно найти в бытовой технике, они с успехом используются в автомобилестроении и т. д. Использование реле напряжения уже давно стало признаком хорошего проектирования при разработке схем по электрике и электронике.
Объект исследования: релейная защита.
Предмет исследования: микропроцессорные устройства релейной защиты
Микропроцессорные устройства релейной защиты.
Около 15 лет назад в энергетике стало массово внедряться новое оборудование для защиты объектов энергоснабжения, использующее компьютерные технологии на базе процессоров. Его стали называть сокращенным термином МУРЗ — микропроцессорные устройства релейной защиты.
Они выполняют функции обыкновенных устройств РЗА на основе новой элементной базы — микроконтроллеров (микропроцессорных элементов).
Современные разработки в области микропроцессорной техники позволили создать полноценные устройства релейной защиты и автоматики, которые являются альтернативной заменой электромеханическим устройствам. В данной статье кратко охарактеризуем современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики оборудования электроустановок, а также приведем их основные преимущества и недостатки [1, c. 101].
Отказ от электромеханических и статических реле, обладающих значительными габаритами, позволил более компактно размещать оборудование на панелях РЗА. Такие конструкции стали занимать значительно меньше места. При этом управление посредством сенсорных кнопок и дисплея стало более наглядным и удобным.
Внешний вид панели, включающей блок микропроцессорной релейной защиты, показан на рисунке. Сейчас внедрение МУРЗ стало одним из основных направлений в развитии устройств релейных защит. Этому способствует то, что кроме основной задачи РЗА — ликвидации аварийных режимов, новые технологии позволяют реализовать ряд дополнительных функций. На рисунке 1 изображены панели РЗА, оборудованные микропроцессорными защитами.
Рис. 1. Панели РЗА, оборудованные микропроцессорными защитами: а) вид спереди; б) вид сзади
К ним относятся:
− регистрация процессов аварийного состояния;
− опережение отключения синхронных потребителей при нарушениях устойчивости системы;
− способность к дальнему резервированию.
Реализация таких возможностей на базе электромеханических защит ЭМЗ и аналоговых устройств не осуществляется ввиду технических сложностей.
Микропроцессорные системы релейной защиты точно работают по тем же принципам быстродействия, избирательности, чувствительности и надежности, что и обычные устройства РЗА.
В процессе эксплуатации выявлены не только преимущества, но и недостатки таких устройств, а по некоторым показателям до сих пор ведутся споры между производителями и эксплуатационниками.
Существенное преимущество микропроцессорных устройств защиты — это их многофункциональность. МП-устройства производят измерения основных электрических величин. То есть данные устройства являются достойной заменой не только защитных устройств, но и аналоговых измерительных приборов.
Например, терминал защит линий 110 кВ выполняет функции дистанционной защиты, токовой направленной защиты нулевой последовательности, а также осуществляет измерение основных электрических величин. На ЖК-дисплее данного устройства персонал, обслуживающий данную электроустановку, может контролировать нагрузку данной линии по фазам, напряжение, потребляемую активную и реактивную мощность [2, c. 112].
Каждый электромонтер, который осуществляет оперативное обслуживание подстанции, знаком с так называемой схемой-макетом (оперативной схемой). При производстве оперативных переключений, электромонтер отображает выполненные изменения на схеме-макете вручную. Это необходимо для того, чтобы убедиться в правильности и достаточности выполненных операций, а также для удобства контроля положений коммутационных аппаратов.
МП-устройства имеют еще одну полезную функцию — отображение мнемосхемы присоединения. Эта функция позволяет контролировать положение коммутационных аппаратов, заземляющих устройств. Микропроцессорные устройства всех присоединений подстанции подключаются к системе SCADA, на которой отображается вся схема подстанции. В данном случае система SCADA является альтернативной заменой схеме-макету. Если в схеме-макете изменения положения коммутационных аппаратов фиксировались вручную, то в системе SCADA эти функции выполняются автоматически.
Многие покупатели микропроцессорных устройств релейной защиты остались неудовлетворенными работой этих систем благодаря:
Если при поломке устройств, работающих на полупроводниковой или электромеханической базе достаточно заменить отдельную неисправную деталь, то для микропроцессорных защит часто нужно заменять полностью материнскую плату, стоимость которой может составлять треть цены за все оборудование.
К тому же для замены потребуется потратить много времени на поиск детали: взаимозаменяемость в таких устройствах полностью отсутствует даже у многих однотипных конструкций одного производителя.
На рубеже 2012/13 г устройства претерпели значительные конструктивные изменения.
Устройства выгодно отличаются от отечественных и зарубежных аналогов доступностью, малыми габаритами, низким потреблением, точностью контроля параметров и удобством эксплуатации, а по соотношению функциональность/стоимость превосходят большинство аналогов.
При конструировании устройств теперь применен известный хорошо зарекомендовавший себя принцип использования блок-каркаса с функционально завершенными «Типовыми элементами замены» (ТЕЗ). Каждый ТЕЗ выполнен в виде одноплатной конструкции, с разъемом в передней части для подключения через кросс плату к внутренней схеме устройства и клеммником и/или разъемом в задней части для внешних подключений.
Разъемы и клеммники для внешних подключений закреплены на вертикальной металлической пластине, которая является завершением ТЕЗа и одновременно элементом задней стенки корпуса устройства. ТЕЗ при установке в блок-каркас скользит по направляющим и во вставленном положении фиксируется винтами. Имеется возможность установки — извлечения ТЕЗов как при снятой крышке корпуса.
В данной работе рассмотрены и решены задачи, поставленные в начале.
Рассмотрены микропроцессорные устройства релейной защиты. В настоящее время МП РЗА являются основным направлением развития релейной защиты. Помимо основной функции — аварийного отключения энергетических систем, МП РЗА имеют дополнительные функции по сравнению с устройствами релейной защиты других типов (например, электромеханическими реле) по регистрации аварийных ситуаций.
В некоторых типах устройств введены дополнительные режимы защиты, например, функция опережающего отключения синхронных электродвигателей при потере устойчивости, функция дальнего резервирования отказов защит и выключателей. Данные функции не могут быть реализованы на устройствах релейной защиты на электромеханической или аналоговой базе
Наступивший новый век и третье тысячелетие ставят новые грандиозные задачи перед энергетиками и, в общем комплексе решения этих задач, роль релейной защиты и ее развитие будет возрастать.
- Червоный А. Л. Реле и элементы промышленной автоматики. Практическое пособие для инженеров [Текст] / А. Л. Червоный. — М.: РадиоСофт. — 2012. — 208 с.
- Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей [Текст] / М. А. Шабад. — СПб: ПЭИПК. — 2012. — 350 с.
Релейная защита и автоматика среднего класса напряжения на микропроцессорной основе.
Комплексное решение для защиты присоединений 6-35 кВ.
Функции устройств
Серия устройств РЗА БЗП, включает в себя терминалы с разным функционалом. Начиная от базового для защиты распределительных пунктов и других объектов нуждающихся в простом и надежном решении, заканчивая устройствами для защиты подстанций.
Сравнение устройств
Технические параметры
Список алгоритмов
Руководство по эксплуатации
Бланки задания уставок
Пособие по наладке
10 лет
гарантия на каждое устройство
график работы технической поддержки
Продукция сертифицирована
Чем терминалы БЗП лучше остальных устройств РЗА?
Блок подходит
для всех типов присоединений
- Сокращение складского и резервного запаса
- Простая номенклатура: БЗП-ХХ
- Единое руководство эксплуатации
- Возможность изменения типа программно без демонтажа
- Типовой монтаж для всех блоков
Прочность
Устройства БЗП прошли проверку на стойкость при механических воздействиях, испытания проводились на базе Конструкторско-Технологического Института Научного Приборостроения СО РАН.
Прочная конструкция и качественный монтаж устройств позволяют избежать повреждений при транспортировке.
Точный анализ
срабатываний РЗА
- Встроенный цифровой осциллограф
- Регистратор событий
По данным с устройства специалисты нашей компании могут провести анализ аварийных событий и предоставить экспертное заключение.
Удаленное управление
БЗП дает возможность связать до 246 устройств в единую сеть и организовать передачу полной информации об устройстве в удаленный диспетчерский пункт.
Мониторинг и управление можно осуществлять через программное обеспечение KIWI. Передача данных производится по протоколу Modbus через последовательные линии связи RS-485.
Работа при отсутствии оперативного тока
Устройство РЗА сохраняет работоспособность при просадке напряжения оперативного тока ниже минимального рабочегов течение 4 секунд.
Для обеспечения БЗП-01 гарантированным питанием используйте блок питания от цепей тока Пион-Т:
- Минимальный суммарный входной рабочий ток 3А (во вторичных величинах)
- БЗП-01 сохраняет полную работоспособность всех алгоритмов при отсутствии оперативного тока
Устройства релейной защиты в распределительных сетях 6÷10 кВ в подавляющем большинстве случаев, более 95 %, выполнены на электромеханических реле, и только около 2 % приходится на долю цифровых защитных устройств, по данным на 2004 г.
Не смотря на то, что практика показывает высокий процент правильных действий РЗА [10], для электромеханических реле характерны существенные недостатки, которые препятствуют или существенно затрудняют комплексную автоматизацию распределительных сетей. К таким недостаткам относят:
— большое время отключения междуфазных КЗ;
— невозможность выполнения многократных устройств АПВ;
— трудности в выполнении устройств, запоминающих сверхтоки КЗ и токи замыканий на землю;
— трудности в выполнении устройств с автоматическим изменением уставок срабатывания РЗА;
— отсутствие эффективной защиты от однофазных замыканий на землю.
Появление микропроцессорных реле позволило создать малогабаритные устройства защиты и автоматики с большим количеством функций и высокой надежностью. Программы, алгоритмы работы и регулирования закладываются в память микропроцессорного устройства. Микропроцессорная система, работающая в реальном времени, использует заложенные или предварительно обработанные данные временных зависимостей в защищаемом элементе. Например, цифровое реле максимального тока с обратнозависимой времятоковой характеристикой вычисляет по заданному алгоритму необходимое время срабатывания реле в зависимости от значения тока КЗ или тока перегрузки электрооборудования. Необходимую времятоковую характеристику заранее выбирают из нескольких заложенных характеристик.
Компьютерные программы используют не только для обеспечения функционирования цифровых реле, но и для их дистанционной настройки и обслуживания.
Кроме того, цифровые реле, выполненные на микропроцессорной элементной базе, могут входить в современную цифровую АСУ электроустановками как ее нижний иерархический уровень. Таким образом реле-терминалы обеспечивают не только защиту от КЗ и нештатных режимов, но и управление коммутационными аппаратами, регистрацию параметров нормальных и аварийных режимов, учет электроэнергии, передачу данных на верхний уровень АСУ и прием приходящих команд.
Перспективным является использование МП–устройств РЗА в системах электроснабжения промышленных предприятий при резких изменениях токов КЗ и электрической нагрузки, что имеет место при питании предприятия от нескольких источников, например, от собственной ТЭЦ и энергосистемы. При возникновении аварийной ситуации в зависимости от конкретных условий используют различные схемы питания. Так, например, при достаточно большой мощности собственного источника, когда он может обеспечить основную нагрузку предприятия, в нормальном режиме используют один (рабочий) источник энергосистемы и параллельно с ним работающие генераторы ТЭЦ. При авариях и переходе в автономный режим в качестве источника питания сохраняются лишь параллельно работающие генераторы ТЭЦ, что меняет требования к РЗА, поскольку уменьшаются значения токов КЗ, чувствительность ряда защит становится недостаточной, и требует ее перестройки. Такая перестройка РЗА в системе электроснабжения без отключения потребителей действиями оперативного персонала достаточно сложна, а в ряде случаев практически невозможна. В таких ситуациях целесообразно применять автоматически перестраивающуюся систему РЗА, что достигается с помощью МП–устройств.
Цифровые устройства защиты обеспечивают более быстрое отключение КЗ, чем электромеханические. Цифровые реле могут осуществлять профилактические защиты электрооборудования от опасных режимов, предотвращая возникновение КЗ.
К недостаткам цифровых реле можно отнести:
— маломощный выходной сигнал, что делает необходимым применение усилителей, а также использование, например, промежуточных электромеханических реле для связи с катушкой привода выключателя.
Отмечается, что переход на цифровые способы обработки информации не привел к появлению новых принципов построения защиты электрооборудования, но существенно улучшил эксплуатационные качества реле.
К основным преимуществам МП–устройств относятся
— большое число выполняемых функций;
— возможность дистанционного управления РЗА;
— простое аппаратное исполнение за счет применения микропроцессоров;
— высокая эксплуатационная надежность;
— возможность быстрого проведения сложных расчетных операций программным путем;
— получение большого объема информации об аварийных режимах;
— обеспечение самодиагностики исправности устройства в процессе
эксплуатации;
— удобство технического обслуживания;
— минимальные массогабаритные показатели.
Системы РЗА нового поколения применяются для подстанций всех уровней напряжения и представляют совокупность микропроцессорных устройств релейной защиты и компьютерной системы управления, обеспечивающих:
— наглядность процесса для оператора, что дает возможность оператору своевременно реагировать для предотвращения аварии;
— дистанционное управление, как терминалами релейной защиты, так и первичным оборудованием подстанции;
— непрерывную диагностику, позволяющую проводить предаварийную профилактику;
— гибкость как в работе с устройствами релейной защиты, так и в использовании системы автоматизации;
— возможность наращивания системы, как релейной защиты, так и измерения и управления;
— регистрирование и сохранение всех величин в предаварийных и аварийных ситуациях для точного послеаварийного анализа причин аварии;
— ряд вспомогательных функций управления и контроля, например, автоматической разгрузки.
Надежность системы энергоснабжения достигается многократным резервированием и постоянным контролем исправности устройств оператором рабочей станции, дежурным персоналом подстанции. В результате – автоматически и дистанционно локализуются повреждения и, тем самым, сводится к минимуму ущерб от перерывов энергоснабжения.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9493 — 
| 7459 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
