Релейная защита и автоматика до 1000 вольт

Релейная защита и автоматика в цифрах
Общее количество устройств РЗА, отнесенных к объектам диспетчеризации, на 31.12.12 составляет порядка 432000 штук.
В зависимости от аппаратного (микропроцессорное, полупроводниковое, электромеханическое) и конструктивного исполнения устройств РЗА, при выполнении нескольких функций защит и (или) автоматик в одном терминале (панели, шкафу) и обслуживаемом как единое целое объектом диспетчеризации является терминал, шкаф, панель.
Устройства релейной защиты и сетевой автоматики
Устройства противоаварийной автоматики
Распределение устройств РЗА, отнесенных к объектам диспетчеризации Системного оператора, по видам исполнения и напряжению

Последствия повреждений оборудования при КЗ
ПС 500 кВ Магнитогорская
ПС 500 кВ Арзамасская

Назначение релейной защиты и автоматики
Отключение поврежденного оборудования может приводить к нарушению нормального режима работы энергосистемы
Система противоаварийной автоматики предназначена для уменьшения последствий для энергосистемы, вызванных отключением поврежденного оборудования
Противоаварийная автоматика формирует управляющие воздействия на источники генерации (ОГ, АЗГ) и отключение нагрузки у потребителей (ОН)
Основное назначение релейной защиты – автоматическое отключение поврежденного элемента от остальной, неповрежденной части системы при помощи выключателей

Релейная защита и сетевая автоматика
Эксплуатационные и аварийные процессы в энергосистемах характеризуются малым временем протекания
Электроэнергетическое оборудование при эксплуатации может повреждаться
Основным видом повреждения являются короткие замыкания (к.з.) и повреждения, вызванные перегрузкой оборудования
Все электрические установки снабжаются автоматически действующими устройствами:
релейной защиты, осуществляющими их защиту от к.з.
автоматического повторного включения
Релейная защита – один из видов автоматики

Классификация релейной защиты и автоматики

Устройства релейной защиты и автоматики
Устройства РЗА по исполнению делятся на:
электромеханические
микроэлектронные
цифровые

Особенности цифровой техники РЗА
Мощность современных процессоров достаточна для реализации в одном цифровом устройстве РЗА нескольких функций РЗА, что приводит к появлению сложных устройств, обладающих новыми свойствами;
Относительная простота реализации алгоритмов релейной защиты и противоаварийной автоматики;
Сложность и трудоемкость при задании свойств цифрового устройства РЗА (параметрирование);
Возможность автоматического контроля исправности логической части цифрового устройства РЗА (самодиагностика) с последующим автоматическим выводом (в случае неисправности);
Возможность регистрации внутренних параметров срабатывания устройств РЗА;
Возможность информационной интеграции в АСУТП энергообъектов;
Цифровые устройства РЗА позволяют обходится без традиционной «вторички», выполненной «медью»;
Появляются тенденции совмещения АСУ и РЗА, что не допустимо:
АСУ это автоматизированные системы, а
РЗА - автоматические

Принципы построения РЗА
Абсолютно надежных устройств РЗА не бывает
Известная ненадежность компенсируется архитектурой системы РЗА
Архитектура строится таким образом, чтобы обеспечить:
Надежность выполнения основных функций РЗА;
Селективность действия РЗА;
Чувствительность РЗА;
Быстродействие РЗА
Устройства РЗА условно делятся на:
Основные
Резервные
Устройства РЗА бывают
от всех видов КЗ (ДФЗ, НДЗ, ДЗЛ, ДЗТ…)
от отдельных видов КЗ (ДЗ, ТЗНП…)

Обеспечение ВЛ защитой от всех видов КЗ
Установка единственной защиты с абсолютной селективностью от всех видов повреждений (ДФЗ, ДЗЛ):
Плюсы:
очень быстрая;
защищает всю ВЛ;
действует при всех видах КЗ
Минусы:
требует канала связи с противоположным полукомплектом на другой стороне ВЛ;
отказ или необходимость технического обслуживания требует отключения ВЛ

Обеспечение ВЛ защитой от всех видов КЗ
Установка двух защит с абсолютной селективностью от всех видов повреждений (ДФЗ, ДЗЛ):
Плюсы:
усиливаем ближнее резервирование;
уменьшаем вероятность отказа защиты;
обеспечиваем возможность выполнения технического обслуживания
Минусы:
Сохраняется вероятность отказа обеих защит по общей причине

Обеспечение ВЛ защитой от всех видов КЗ
Установка комплекта резервных ступенчатых защит:
Плюсы:
получаем более полноценное ближнее резервирование;
получаем дальнее резервирование;
получаем возможность организовать дополнительно (вторую или третью) быстродействующую защиту (при выполнении телеускорения / телеотключения)
Минусы:
усложняется эксплуатация комплекса защит

Алгоритм работы устройств РЗА

Требования к оснащенности ЛЭП и оборудования устройствами РЗА
На каждой стороне ЛЭП 330-750 кВ должен устанавливаться комплекс РЗА, состоящий не менее чем из двух устройств релейной защиты.
При этом микропроцессорный терминал релейной защиты, независимо от количества выполняемых функций, является одним устройством релейной защиты.
Все устройства РЗА должны реализовывать функцию быстродействующей защиты от всех видов коротких замыканий.
В составе комплекса РЗА на каждой стороне ЛЭП как минимум одно устройство должно выполняться на принципе ступенчатых защит с реализацией быстродействия с помощью разрешающих (блокирующих) сигналов.
Три устройства релейной защиты должны устанавливаться в обязательном порядке в следующих случаях:
на ЛЭП, отходящих от атомных электростанций;
на межгосударственных линиях электропередачи;
на ЛЭП, при коротком замыкании на которых не обеспечивается принцип дальнего резервирования;
на ЛЭП, при коротком замыкании на которых и отказе быстродействующих защит увеличение времени отключения короткого замыкания приводит к нарушению устойчивости энергосистемы.

Требования к оснащенности СВМ ветроэлектростанций устройствами РЗА
Схема выдачи мощности СЭС (ВЭС) должна быть оснащена устройствами РЗА в том числе:
основными и резервными защитами оборудования СЭС (ВЭС);
РЗА ЛЭП и оборудования прилегающей сети;
устройствами синхронизации оборудования СЭС (ВЭС);
устройствами АОПН, АОПЧ, АОСЧ, АОСН;
автоматического повторного включения;
устройствами выделения на сбалансированную нагрузку.
Устройства РЗ, СА и ПА СЭС (ВЭС) должны учитывать изменение эксплуатационного состояния и технологического режима работы СЭС (ВЭС).
В качестве источника оперативного постоянного тока СЭС (ВЭС) должны применяться аккумуляторные батареи.

Требования к оснащенности АТ(Т) устройствами РЗА
При выполнении релейной защиты на АТ (Т) необходимо предусматривать защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
однофазных и многофазных КЗ в обмотках и на выводах (ошиновке);
витковых замыканий в обмотках;
токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;
токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;
токов неполнофазного режима;
частичного пробоя изоляции вводов высшего и среднего напряжения;
понижения уровня масла.

Структурная схема устройства РЗА

Электромеханическая защита

Полупроводниковая защита

Микропроцессорная защита

Рынок микропроцессорных устройств РЗА

Нормативная база
Федеральные законы РФ:
от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом регулировании»
от 26.03.2003 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике»
Постановления Правительства РФ:
от 27.12.2004 № 854 «Об утверждении Правил оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике
от 26.07.2007 № 484 «О выводе объектов электроэнергетики в ремонт и из эксплуатации»
от 17.10.2009 № 823 «О схемах и программах перспективного развития электроэнергетики»
от 28.10.2009 № 846 «Об утверждении правил расследования причин аварий в электроэнергетике»
СТО 59012820.29.020.002-2012 «Релейная защита и автоматика. Взаимодействие субъектов электроэнергетики, потребителей электрической энергии при создании (модернизации) и организации эксплуатации» (далее – Стандарт), от 28.04.2012
Положение о порядке формирования диспетчерскими центрами ОАО «СО ЕЭС» перечней объектов диспетчеризации с их распределением по способу управления, от 05.03.2013
Требования к разработке и содержанию программ и бланков переключений по выводу и вводу в работу устройств релейной защиты и автоматики, от 15.03.2012
СТО 59012820.29.020.003-2013 «Релейная защита и автоматика. Требования к содержанию и оформлению инструкций диспетчерских центров по обслуживанию устройств (комплексов) релейной защиты и автоматики», от 14.06.2013