Цифровая аппаратура релейной защиты и связи для автоматизации распределительных сетей 6-35 кВ

Микропроцессорные блоки релейной защиты (БМРЗ) предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений от 0,4 до 220 кВ. Применяются блоки в различных сегментах электрических сетей: на воздушных и кабельных линиях электропередачи, секционных и вводных выключателях распределительных подстанций, пунктах секционирования, трансформаторах, синхронных и асинхронных двигателях любой мощности.

БМРЗ устанавливают в релейных отсеках КРУ и КРУН, на панелях и шкафах в релейных залах и пультах управления электростанций, в том числе атомных, распределительных подстанций в сетевых предприятиях. БМРЗ также применяются на подстанциях газовых и нефтяных промыслов, нефтеперекачивающих и газокомпрессорных станциях, местных электростанциях и других объектах газовой и нефтяной промышленности. Блоки микропроцессорной защиты используют в КРУ метрополитена и тяговых подстанций электрифицированных железных дорог, а также на подстанциях промышленных и коммунальных предприятий, их используют для защиты трансформаторов 110 (220) кВ, а также на линиях 110 (220) кВ.

На НТЦ «Механотроника» (Санкт-Петербург) по различным проектам вторичных систем КРУ созданы типовые комплекты блоков БМРЗ, которые применяются для оснащения новых и реконструкции действующих распределительных устройств любых КРУ-строительных заводов.

Функции блоков достаточно разнообразны: от направленной/ненаправленной максимальной токовой защиты (МТЗ) с комбинированным пуском по напряжению любой ступени до автоматического осциллографирования аварий и пусковых режимов. Перечислим основные:

Максимальная токовая защита (МТЗ) – многоступенчатая, с ускорением, с комбинированным пуском по напряжению и контролем U2, направленная – конфигурация выбирается при заказе и задается программно. Первая и вторая ступени с независимыми времятоковыми характеристиками. Третья ступень с выбором типа характеристики – независимой или зависимой.

Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) – одноступенчатая, с независимой характеристикой, с одной или двумя выдержками времени. Может выполняться с контролем тока и напряжения нулевой последовательности, направленной или ненаправленной. Кроме того, БМРЗ обеспечивает хранение двух наборов уставок и программных ключей функций ОЗЗ и МТЗ, включая параметры пуска МТЗ по напряжению. Смена программ производится подачей на вход БМРЗ дискретного сигнала, командой по последовательному каналу или автоматически, при изменении направления мощности.

Защита от несимметрии и от обрыва фазы питающего фидера (ЗОФ) реализуется методом расчета тока обратной последовательности I2. Фиксацией I2 в момент аварии обеспечивается определение места повреждения. После получения сигнала о включении выключателя на одну секунду вводится защита от снижения напряжения при включении выключателя (ЗСН). Срабатывает при снижении линейного напряжения или при появлении напряжения обратной последовательности.

Защита минимального напряжения (ЗМН) выполняется с контролем двух линейных напряжений и напряжения обратной последовательности. Предусмотрена возможность блокировки ЗМН при пуске МТЗ и внешним дискретным сигналом. ЗМН может действовать как с контролем, так и без контроля положения выключателя. При введенном контроле (по сигналу «РПВ») ЗМН срабатывает только при включенном выключателе. Контроль положения выключателя может быть выведен, например, при использовании ЗМН в качестве «делительной автоматики».

Функция дальнего резервирования (ДР) является ненаправленной максимальной защитой по реактивной составляющей тока с независимой выдержкой времени, с блокировкой по минимальному напряжению и с пуском по току обратной последовательности.

Автоматическое повторное включение (АПВ) – двукратное, с возможностью блокировки одного или обоих циклов. Оба цикла АПВ могут блокироваться входными дискретными сигналами, при неисправности БМРЗ или выключателя, при срабатывании логической защиты шин, при срабатывании первой ступени МТЗ. Программно может быть задана блокировка второго цикла АПВ при появлении напряжения 3Uо.

БМРЗ отходящих линий комплектуются УРОВ – датчиками, БМРЗ вводов – УРОВ – приемниками, БМРЗ-СВ – УРОВД и УРОВП. Сигнал «УРОВД» выдается при невыполнении команды на отключение выключателя и снимается по факту возврата защит. Возможна реализация одного из двух вариантов логической защиты шин – с последовательным или параллельным соединением датчиков.

Автоматическое включение резерва (АВР) выполняется совместными действиями БМРЗ-СВ и двух БМРЗ-ВВ, или двух БМРЗ-ВВ с контролем напряжения U2 и частоты на рабочей секции, напряжения на резервной секции и напряжения до выключателя. Предусмотрена блокировка АВР при наличии напряжения 3Uo и по дискретным сигналам. Предусмотрена возможность выполнения АВР без выдержки времени по команде на дискретный вход (при срабатывании защит трансформатора, при работе технологической автоматики и т. д.). Предусмотрена возможность автоматического восстановления схемы нормального режима после АВР (ВНР). БМРЗ может управлять любым типом выключателя: масляным, вакуумным, элегазовым и другими. Обеспечиваются местный и дистанционный режимы управления выключателем, защита от многократного включения, а также диагностика исправности.

Блок микропроцессорной релейной защиты обеспечивает индикаторную сигнализацию на лицевой панели: состояние защит, автоматики, положения выключателя, исправности блока и выключателя; дискретными сигналами (выходными реле): аварийную и предупредительную сигнализацию, неисправность блока и выключателя.

Технические возможности БМРЗ определяются способностью управлять одним или несколькими коммутационными аппаратами (выключателями) со стандартными схемами управления, а также выключателями типа ВВ/ТEL, обеспечивая контроль положения, ресурса и исправности выключателя.

В блоке может быть до 23/23 дискретных входов/выходов, что позволяет обеспечивать любые стандартные и заказные алгоритмы автоматики и сигнализации, не применяя промежуточные реле в ячейках КРУ, он имеет встроенную систему самодиагностики, выдающую сигнал при обнаружении неисправности. Предусмотрена расширенная проверка работоспособности блока оператором в режиме «Тест».

Информация о выбранных уставках и конфигурации защит в энергонезависимой памяти хранится в течение всего срока службы блока. Кроме того, БМРЗ обеспечивает сохранение информации о параметрах последних девяти аварийных событий, об общем количестве, времени пусков и срабатываний защит, о количестве отключений выключателя, о количестве циклов АПВ. При отсутствии питания блока сохранение информации обеспечивается в течение 200 часов. При срабатывании защиты производится автоматическая запись осциллограммы действующих значений аналоговых сигналов и временной диаграммы дискретных сигналов с дискретностью 10 мс. Длительность записи процесса – 10 с, в том числе предыстория процесса длительностью 1 с. Чтение записи – по каналам связи RS-232, RS-485 или ВОЛС. Кроме того, БМРЗ записывает до восьми осциллограмм мгновенных значений всех аналоговых сигналов. При повторном возникновении условий пуска осциллографа стирается первая по времени записи осциллограмма.

Санкционированный (после введения пароля) доступ для смены уставок и конфигурации защит производится с пульта блока или по линиям связи по АСУ и с ПЭВМ.

БМРЗ могут использоваться в качестве подсистемы нижнего уровня в различных АСУ при применении протокола обмена ModBUS. Скорость обмена – от 600 до 19200 бит/с.

Защита кабельных (воздушных) линий

Для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления, измерения и сигнализации кабельных и воздушных линий электропередачи, распределительных подстанций и электростанций предназначен цифровой блок релейной защиты БМРЗ-КЛ-05-36-01. В блоке предусмотрено свободное назначение резервных дискретных входов и выходов. Три выходных реле могут использоваться для сигнализации пусков или срабатывания любой ступени МТЗ, пусков или срабатывания ЗОФ и ЗМН, а также для дублирования выходных сигналов «УРОВД», «вызов», «аварийное отключение», «неисправность». Резервный вход может использоваться либо для квитирования защиты и сигнализации блока, либо для регистрации и сигнализации о срабатывании внешней защиты.

В блоке реализованы два варианта защиты от ОЗЗ:

Второй способ эффективен в сетях с компенсированной нейтралью и может использоваться для автоматического или ручного отключения поврежденного фидера, резко сокращая время поиска неисправности. При объединении блоков БМРЗ в АСУ информация о значениях высших гармоник 3Iо во всех фидерах секции КРУ появляется на компьютере релейщика или диспетчера подстанции через 1–2 с после возникновения ОЗЗ.

Дистанционная защита

Дистанционная защита от межфазных КЗ контролирует сопротивление петли фаза-фаза. При фиксации двойных однофазных замыканий на землю дистанционная защита от междуфазных КЗ выводится из действия. Защита от двойных замыканий на землю контролирует сопротивление петли фаза-ноль по току и напряжению нулевой последовательности и имеет избиратель поврежденной фазы (ИПФ). Применение ИПФ в блоках БМРЗ-ДЗ, установленных на смежных (параллельных) ВЛ, позволяет задать очередность отключения линий и устранять двойные однофазные замыкания. Предусмотрена возможность ускорения второй и третьей ступеней дистанционных защит при действии АПВ, а также при включении выключателя оперативно или по внешним командам.

При возникновении неисправности в цепях напряжения дистанционные защиты выводятся из действия.

При задании конфигурации блока резервная двухступенчатая токовая защита может устанавливаться направленной или ненаправленной и действовать постоянно или только при возникновении неисправностей в цепях напряжения.

Характеристики срабатывания реле сопротивления в комплексной плоскости по выбору для любой ступени могут иметь вид окружности, усеченной окружности, треугольника или четырехугольника. Характеристика может иметь смещение по отношению к началу координат в любом направлении. Вид характеристики, используемой для каждой ступени, задается при настройке защиты.

Уставки по сопротивлению задаются во вторичных значениях. Диапазон уставок по R и X от 0,5 до 1000 Ом с дискретностью 0,01 Ом. Диапазон уставок по времени от 0 до 10 с, дискретность 0,01 с.

Микропроцессорный блок автоматической частотной разгрузки и автоматического повторного включения по частоте – БМАЧР

Блок служит для предотвращения аварийного снижения частоты в энергосистеме и ее восстановления до заданного уровня путем автоматического отключения части потребителей при возникновении дефицита активной мощности (автоматическая частотная разгрузка) и для автоматического включения отключенных потребителей после ликвидации аварийного дефицита мощности (автоматическое повторное включение по частоте).

БМАЧР устанавливается в помещениях централизованных щитов управления, релейных блочных групповых щитов электростанций.

Источник: Журнал «Рынок Электротехники», № 1, 2006 г.