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].
Преимущества:
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.
Недостатки:
Многие покупатели микропроцессорных устройств релейной защиты остались неудовлетворенными работой этих систем благодаря:
− высокой стоимости;
− низкой ремонтопригодности.
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.
Вывод.
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.
Литература:
- 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.
