Рзиа что это такое
Релейная защита: определение, функции и принципы работы
Определение понятия Релейная защита
Во время работы РЗ постоянно контролирует защищаемые элементы, чтобы своевременно зафиксировать возникшее повреждение (или отклонение в работе энергосистемы) и должным образом отреагировать на случившееся.
При аварийных ситуациях релейная защита должна выявить и выделить неисправный участок, воздействуя на силовые коммутационные аппараты, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания, замыкания на землю и т.д.).
Релейная защита сопряжена с иными видами электрической автоматики, которые позволяют сохранять бесперебойную работы энергосистемы и электроснабжения потребителей.
На данный момент отрасль релейной защиты активно развивается и расширяется, уже сейчас используется микропроцессорная аппаратура и компьютерные программы не только для защиты, но и для комплексного управления оборудованием и системой в целом.
Функции релейной защиты
Главной задачей устройств РЗ является выявление ненормальных и аварийных режимов работы первичного (силового) оборудования, а именно фиксация следующих видов повреждений:
Принципы построения релейной защиты
Существует несколько видов реле, каждый из которых соответствует характеристикам электроэнергии (в данном случае – реле тока, напряжения, частоты, мощности и т.д.). Такая система отслеживает несколько показателей, выполняя непрерывное сравнение величин с ранее определенными диапазонами, которые называются уставки.
В том случае, когда контролируемая величина превышает установленную норму, соответствующее реле срабатывает: тем самым осуществляя коммутацию цепи путем переключения контактов. В первую очередь, такие действия касаются подключенной логической части цепи. В соответствии с выполняемыми задачами эта логика настраивается на определенный алгоритм действий, оказывающих влияние на коммутационную аппаратуру. Возникшая неисправность окончательно ликвидируется силовым выключателем, прерывающим питание аварийной схемы. В любой релейной защите и автоматике настройка измерительного органа выполняется с учетом определенной уставки, разграничивающей зону охвата и срабатывания защитных устройств. Сюда может входить только один участков или сразу несколько, состоящих из основного и резервных.
Реакция защиты может проявляться на все повреждения, которые могут возникнуть в защищаемой зоне или только на отдельно взятые отклонения от нормального режима работы.
В связи с этим, защищаемый участок оснащен не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими друг друга. Основные защиты должны воздействовать на все неисправности, возникающие в рабочей зоне или охватывать их значительную часть. Они обеспечивают полную защиту всего участка, находящегося под контролем и должны очень быстро срабатывать при возникновении неисправностей. Все остальные защиты, не подходящие под основные условия, считаются резервными, выполняющими ближнее и дальнее резервирование. В первом случае резервируются основные защиты, работающие в закрепленной зоне. Второй вариант дополняет первый и резервирует смежные рабочие зоны на случай отказа их собственных защит.
Принципы построения схемы защитных устройств
Несмотря на то, что в данный момент рынок предлагает большое количество разнообразных устройств РЗ, базовый алгоритм процессов остается прежним, только модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.
Более подробно ознакомиться со структурной схемой защит и другими органами РЗ можно в нашей статье Основные органы релейной защиты.
Шкафы РЗА
Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют не только свою прямые задачи защиты, но и другие смежные функции. Таким образом, сегодня большое количество устройств можно укомплектовать в одном шкафу, что значительно упрощает монтаж оборудования, непосредственную эксплуатацию, а также значительно освобождает пространство.
Типовые шкафы защиты имеют еще ряд дополнительных преимуществ: так как шкафы выполняются по стандартным схемам, проверенным в эксплуатации, вероятность ошибок в работе значительно снижается, а удобство в наладке и монтаже возрастает. Узнайте еще больше о РЗА и типовых решениях на нашем сайте.
Релейная защита: определение, функции и принципы работы
Определение понятия Релейная защита
Во время работы РЗ постоянно контролирует защищаемые элементы, чтобы своевременно зафиксировать возникшее повреждение (или отклонение в работе энергосистемы) и должным образом отреагировать на случившееся.
При аварийных ситуациях релейная защита должна выявить и выделить неисправный участок, воздействуя на силовые коммутационные аппараты, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания, замыкания на землю и т.д.).
Релейная защита сопряжена с иными видами электрической автоматики, которые позволяют сохранять бесперебойную работы энергосистемы и электроснабжения потребителей.
На данный момент отрасль релейной защиты активно развивается и расширяется, уже сейчас используется микропроцессорная аппаратура и компьютерные программы не только для защиты, но и для комплексного управления оборудованием и системой в целом.
Функции релейной защиты
Главной задачей устройств РЗ является выявление ненормальных и аварийных режимов работы первичного (силового) оборудования, а именно фиксация следующих видов повреждений:
Принципы построения релейной защиты
Существует несколько видов реле, каждый из которых соответствует характеристикам электроэнергии (в данном случае – реле тока, напряжения, частоты, мощности и т.д.). Такая система отслеживает несколько показателей, выполняя непрерывное сравнение величин с ранее определенными диапазонами, которые называются уставки.
В том случае, когда контролируемая величина превышает установленную норму, соответствующее реле срабатывает: тем самым осуществляя коммутацию цепи путем переключения контактов. В первую очередь, такие действия касаются подключенной логической части цепи. В соответствии с выполняемыми задачами эта логика настраивается на определенный алгоритм действий, оказывающих влияние на коммутационную аппаратуру. Возникшая неисправность окончательно ликвидируется силовым выключателем, прерывающим питание аварийной схемы. В любой релейной защите и автоматике настройка измерительного органа выполняется с учетом определенной уставки, разграничивающей зону охвата и срабатывания защитных устройств. Сюда может входить только один участков или сразу несколько, состоящих из основного и резервных.
Реакция защиты может проявляться на все повреждения, которые могут возникнуть в защищаемой зоне или только на отдельно взятые отклонения от нормального режима работы.
В связи с этим, защищаемый участок оснащен не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими друг друга. Основные защиты должны воздействовать на все неисправности, возникающие в рабочей зоне или охватывать их значительную часть. Они обеспечивают полную защиту всего участка, находящегося под контролем и должны очень быстро срабатывать при возникновении неисправностей. Все остальные защиты, не подходящие под основные условия, считаются резервными, выполняющими ближнее и дальнее резервирование. В первом случае резервируются основные защиты, работающие в закрепленной зоне. Второй вариант дополняет первый и резервирует смежные рабочие зоны на случай отказа их собственных защит.
Принципы построения схемы защитных устройств
Несмотря на то, что в данный момент рынок предлагает большое количество разнообразных устройств РЗ, базовый алгоритм процессов остается прежним, только модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.
Более подробно ознакомиться со структурной схемой защит и другими органами РЗ можно в нашей статье Основные органы релейной защиты.
Шкафы РЗА
Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют не только свою прямые задачи защиты, но и другие смежные функции. Таким образом, сегодня большое количество устройств можно укомплектовать в одном шкафу, что значительно упрощает монтаж оборудования, непосредственную эксплуатацию, а также значительно освобождает пространство.
Типовые шкафы защиты имеют еще ряд дополнительных преимуществ: так как шкафы выполняются по стандартным схемам, проверенным в эксплуатации, вероятность ошибок в работе значительно снижается, а удобство в наладке и монтаже возрастает. Узнайте еще больше о РЗА и типовых решениях на нашем сайте.
Основные органы релейной защиты
Структурная схема устройства релейной защиты
В настоящее время в нашей стране и мире находится в эксплуатации огромное множество устройств РЗА различных классов, типов и модификаций. С момента своего появления устройства РЗА эволюционировали от электромеханических до статических, и далее – цифровых, наиболее современных.
Внешний облик и составные элементы устройств в процессе их эволюции претерпели значительные изменения, однако общая структурная схема устройства остается неизменной и по сей день.
Рисунок 1. Структурная схема устройства РЗА
Измерительные (пусковые) органы обеспечивают непрерывный контроль состояния защищаемого объекта (линии, трансформатора, двигателя и др.) с помощью измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН), от которых к ним поступают сигналы вторичных токов и напряжений в реальном времени.
ТТ и ТН выполняют гальваническую развязку цепей защиты и измерения от сети высокого напряжения и уменьшают измеряемые сигналы до приемлемого уровня.
Измерительные органы вычисляют значения подаваемых на устройство РЗА токов и напряжений, а также производных параметров, таких как мощность, сопротивление и др. Далее устройство выполняет сравнение полученных значений с уставками и формирует признаки срабатывания пусковых органов.
Так, например, признак срабатывания пускового органа тока максимальной токовой защиты формируется, если любой из фазных токов превышает значение уставки, заданной в устройство РЗА.
Логическая часть получает информацию о признаках срабатывания пусковых органов, положении выключателя, состоянии защищаемого объекта и смежных с ним (если это необходимо).
В зависимости от состояния полученных сигналов и последовательности их поступления логическая часть формирует управляющие воздействия в соответствии с алгоритмом функционирования, заложенным в устройстве РЗА.
Например, логическая часть максимальной токовой защиты обеспечивает контроль состояния вольтметровой блокировки и реле направления мощности, задержку срабатывания защиты или ее отсутствие при опробовании присоединения, а также формирование сигнала отключения выключателя.
Исполнительные органы, роль которых чаще всего выполняют различные промежуточные реле, обеспечивают связь устройства РЗА с выключателем защищаемого присоединения, системой центральной сигнализации и другими объектами.
Местная сигнализации о срабатывании устройства РЗА осуществляется с помощью Сигнальных органов, выполняемых в виде световых индикаторов. Срабатывание сигнальных органов осуществляется непосредственно по сигналам логической части или через исполнительные органы.
Схема максимальной токовой защиты
Рисунок 2. Схема токовой отсечки: а – измерительный (пусковой); б – логическая часть;
в – исполнительный орган.
Рассмотрим работу схемы максимальной токовой защиты на базе электромеханических реле (рисунок 2) при возникновении повреждения в сети:
Рзиа что это такое
Наладка схем и аппаратуры сигнализации
Наладочные работы являются завершающими перед вводом подстанции в работу. Поэтому они должны проводиться с особой тщательностью с тем, чтобы своевременно выявить и устранить все ошибки, которые могли быть допущены при проектировании схем сигнализации, изготовлении и монтаже аппаратуры и вторичных цепей. В процессе эксплуатации исправлять ошибки и недостатки в схемах и монтаже намного сложнее, так как, во первых, сигнализация на подстанции может быть выведена из работы лишь на короткое время, а, во-вторых, цепи сигнализации тесно связаны с цепями управления. Это может привести при работе в цепях сигнализации, в случае возможных ошибок, к ложному отключению оборудования подстанции, что недопустимо.
Наладочные работы, как правило, проводятся в следующей последовательности.
Схемы питания цепей сигнализации
Па подстанциях с постоянным оперативным током цепи сигнализации вместе с цепями управления защиты и автоматики получают питание от аккумуляторной батареи. Для повышения надежности питания потребителей на подстанции обычно имеются две секции и две системы шин постоянного тока. На крупных подстанциях устанавливаются две аккумуляторные батареи. В этом случае каждая из систем шин питается от отдельной батареи. Обе батареи работают раздельно. Если на подстанции установлена одна аккумуляторная батарея, то системы шин питаются от разных секций щита постоянного тока. Нормально обе секции замкнуты между собой с помощью секционного рубильника, а зарядный агрегат отключен. Возможна такая схема питания, когда одна из секций получает питание от аккумуляторной батареи, а вторая — от зарядного агрегата.
Сигнализация действия защиты и автоматики
При действии защиты подастся звуковая и световая сигнализация — мигают лампы положения отключившихся выключателей и включается звуковой сигнал аварийного отключения. Вместе с тем, срабатывание защит фиксируется выпадением флажков указательных реле соответствующих защит.
При срабатывании защит дежурный персонал должен по возможности быстро поднять выпавшие флажки указательных реле, в противном случае при повторном отключении будет неясно, какая из защит срабатывала при первом, а какая — при втором отключении. Чтобы ускорить процесс отыскания выпавших флажков указательных реле, на щите управления подстанции на панели центральной сигнализации устанавливается общее световое табло «блинкер не поднят». Над всеми панелями защиты и автоматики прокладываются две шинки ВШ и ШТБ, к которым подключаются контакты указа тельных реле всех защит.
Схемы с центральным осведомлением и участковой сигнализацией
Эти схемы применяются на крупных подстанциях с большим числом присоединений, разделенных на несколько участков. На щите управления такой подстанции на панели центральной сигнализации устанавливается несколько световых табло в соответствии с количеством участков. По загоревшемуся табло дежурный сразу определяет участок, на котором появился индивидуальный сигнал. Это резко сокращает время на поиски того присоединения, от которого поступил сигнал. Сигнализация такого типа называется сигнализацией с центральным осведомлением.
Аварийно-предупредительная сигнализация
На небольших подстанциях, где невелико количество коммутационных аппаратов, управляемых со щита, сравнительно невелико и общее количество подаваемых сигналов. На таких подстанциях, особенно в тех случаях, когда обслуживание их ведется с дежурством на дому, нет необходимости иметь два различных звуковых сигнала. Вполне достаточен один общий сигнал, подаваемый от любого вида сигнализации. На рис. 45 показана такая схема с одним общим звуковым сигналом (сиреной), выполненная с реле РИС-Э2М. Схема такого типа получила название аварийно-предупредительной. Здесь все сигналы подаются на одну шинку звуковой сигнализации ШЗС.
Поскольку на таких подстанциях в схемах управления обычно используются ключи без фиксации положений (рис. 31), то сигнал аварийного отключения на шинку ШЗС подается от контактов реле фиксации положения выключателя и реле РПО. Индивидуальным сигналом аварийного отключения является мигание соответствующей лампы сигнализации положения выключателя.
Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем
Введение
Автоматизация электроэнергетических системна производстве в целом подразумевает комплекс технических и программных средств, предназначенных для минимизации участия человека или снижения трудоемкости выполняемых операций в технологическом процессе. Основным предназначением автоматизации является оптимизация производственных процессов, позволяющая повысить производительность труда и снизить участие человека в представляющих опасность операциях. В состав систем автоматизации входят датчики измерения аналоговых величин, устройства ввода/вывода дискретных сигналов и передачи управляющих воздействий, средства сбора и обработки информации – серверы, человеко-машинные интерфейсы – панели управления и автоматизированные рабочие места (АРМ), а также сети передачи данных как уровня энергообъекта так и межобъектного обмена. Применение саморегулирующихся программно-технических комплексов (ПТК) и их совершенствование в конечном итоге ведет к созданию полностью автоматических систем, действующих без участия человека.
Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем представляет собой оснащение энергообъектов и электросетевых комплексов отдельными устройствами и системами для управления производством, передачей и распределением ЭЭ в нормальных и аварийных режимах.
К основным задачам автоматизации электроэнергетических систем (ЭЭС) относят:
— поддержку нормальных режимных параметров отдельного объекта и сети в целом;
— минимизацию потерь на производство и передачу электроэнергии – повышение КПД;
— повышение устойчивости ЭЭС за счет ликвидации аварийных и ненормальных режимов работы с максимальным быстродействием;
— минимизацию аварийности путем предотвращения развития ненормальных режимов работы в аварийные и своевременного проведения ремонта оборудования.
Эффективное комплексное решение указанных задач предназначено для обеспечения бесперебойного питания и повышения качества электроэнергии у конечного потребителя.
Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем. Применение.
К наиболее распространенным элементам автоматизации и автоматики относятся:
– система автоматизированного проектирования (САПР), позволяющая минимизировать трудоемкость процесса проектирования, сократить сроки и себестоимость проектирования, сократить затраты на натурное моделирование и испытания, повысить качество конечного продукта, в том числе путем снижения количества механических ошибок;
— релейная защита и автоматика (РЗА), предназначенная для ликвидации аварийных и предотвращения развития ненормальных режимов в рамках локального узла (распределительное устройство, линия, трансформатор, генератор и пр.);
— автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП), выполняющая функции наблюдения за состоянием коммутационных аппаратов, переключающих и управляющих устройств, другого силового и вторичного оборудования; оперативного управления силовым и вторичным оборудованием; сбора, обработки и хранения данных нормального и аварийного режимов; взаимодействия с местными и удаленными АРМ диспетчеризации;
— автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ), обеспечивающая достоверный учет количества отпущенной и потребленной энергии, позволяющая не только упростить процесс коммерческих расчетов между поставщиком и потребителем, но и, за счет сбора аналитической информации, совершенствовать энергоэффективность передачи и потребления путем корректировки режимов нагрузки (например, смещением пиковых нагрузок, разнесением плановых ремонтов и техобслуживания), внедрения энергосберегающего оборудования и других мероприятий, направленных на снижение потерь и выравнивание графиков нагрузки;
— автоматизированная система контроля качества электроэнергии (АСККЭ), предназначенная для оценки основных показателей качества электроэнергии, таких как напряжение, частота, гармонические составляющие и пр., позволяющая не только контролировать состояние энергосистемы в режиме реального времени, но и разрабатывать мероприятия по обеспечению нормального функционирования оборудования на основании аналитических данных;
— противоаварийная автоматика (ПА), предназначенная для выявления, предотвращения развития и ликвидации ненормальных режимов, таких как асинхронный режим, нарушение устойчивости, снижение или повышение частоты, снижение или повышение напряжения, перегрузка оборудования, в сетях передачи электроэнергии высокого и сверхвысокого напряжения.
Задачами современных САПР являются:
— автоматизация оформления документации;
— автоматическое формирование большей части рабочей документации;
— информационная поддержка и автоматизация процесса принятия решений;
— использование технологий параллельной работы над проектом;
— унификация проектных решений и процессов проектирования;
— повторное использование проектных решений, данных и наработок;
— использование математического моделирования вместо натурных испытаний и макетирования;
— повышение эффективности управления процессом проектирования;
— применение методов оптимизации и вариантного проектирования.
Релейная защита осуществляет непрерывный контроль состояния элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов, выявляя поврежденный участок и отключая его от электроэнергетической системы посредством воздействия на силовые выключатели.
Современные устройства РЗА выполняются на микропроцессорной базе (МП РЗА). По сравнению с устройствами релейной защиты на электромеханических реле МП РЗА имеет лучшие показатели быстродействия, чувствительности и надежности. Также применение микропроцессорной базы в устройствах РЗА позволяет помимо основных функций (отключение поврежденных участков и узлов электроэнергетической системы) реализовать и дополнительные, такие как самодиагностика, регистрация и осциллографирование, интеграция в АСУ ТП, разграничение прав доступа и пр.
АСУ ТП на объектах электроэнергетики выполняет следующие функции:
— сбор и обработка дискретной и аналоговой информации от основного оборудования;
— сбор и обработка информации от специализированных подсистем технологического управления (РЗА, локальная противоаварийная автоматика, управление вспомогательными технологическими процессами);
— дистанционное управление электротехническим оборудованием (коммутационными аппаратами, устройствами РПН силовых трансформаторов, источниками реактивной мощности);
— учет электропотребления и контроль качества электрической энергии;
— регистрация процессов и аварийных событий;
— генерация отчетов оперативной и учетной информации по основной и вспомогательной технологической деятельности;
— контроль работы аппаратуры и каналов связи;
— передача телеинформации, команд РЗА и ПА, диспетчерских команд по каналам связи;
— обеспечение информационной и общей безопасности АСУТП.
Современная АСУ ТП строится как трехуровневая система:
— В нижний уровень входят программно-технические средства и МП-контроллеры, обеспечивающие сбор информации, сигнализацию и выдачу команд управления.
— Средний уровень содержит устройства сбора, обработки и передачи информации на верхний уровень.
— Верхний уровень АСУ ТП составляют серверы, автоматизированные рабочие места (АРМ), средства локальной вычислительной сети для хранения и передачи данных.
Использование АСУ ТП на объектах электроэнергетики позволяет достичь уменьшения ошибок персонала, предотвращения повреждений основного электрооборудования, снижения трудозатрат при дальнейшем техническом обслуживании объектов, повышения устойчивости работы межсистемных и магистральных связей, увеличения надежности электроснабжения потребителей.
— контроль нагрузок и оперативный мониторинг в режиме реального времени;
— точный и оперативный учёт электроэнергии, измерение объема потребления или поставки;
— хранение параметров учета в базе данных;
— обеспечение многотарифного учета отпуска/потребления электроэнергии;
— передача полученных результатов проведенных измерений в АИИС КУЭ смежных субъектов;
— вывод расчетных параметров на экран и/или устройство печати;
— регистрация информации с учетом астрономического времени;
— фиксирование нарушений в специальном журнале учета событий для изучения оперативным, диспетчерским и ремонтным персоналом;
— сведение баланса электроэнергии;
— контроль и диагностика состояния элементов АИИС КУЭ, фиксация сбоев связи, работы с базами данным с уведомлением администратора и сохранением событий для анализа;
— разграничение прав доступа пользователей.
Автоматизированная система контроля качества электроэнергии также имеет многоуровневую структуру и выполняет следующие функции:
— автоматизированные измерения параметров электрической сети;
— сбор и обработка данных, полученных в ходе измерений;
— сбор диагностической и другой служебной информации о средствах измерения;
— хранение и передача информации;
— разграничение прав доступа пользователей.
Противоаварийная автоматика выполняет следующие функции:
— предотвращение нарушения устойчивости (АПНУ);
— ликвидация асинхронных режимов (АЛАР);
— ограничение снижения или повышения частоты (АОСЧ, АОПЧ);
— ограничение снижения или повышения напряжения (АОСН, АОПН);
— предотвращение недопустимых перегрузок силового оборудования (АОПО).
АПНУ организуется по иерархическому принципу и состоит из одного или нескольких уровней:
— уровень ЕЭС России (Единой энергетической системы России) – КСПА;
— уровень операционной зоны филиала ОАО «СО ЕЭС» ОДУ – ЦСПА;
— уровень объектов электроэнергетики – ЛАПНУ.
АЛАР, АОСЧ, АОПЧ, АОСН, АОПН, АОПО выполняются в виде локальных комплектов ПА.
В состав технических средств ПА входят:
— устройства измерения параметров доаварийного режима и текущих объемов управления,
— устройства автоматической дозировки воздействия (АДВ), выполняющие выбор управляющих воздействий (УВ),
— устройства приема-передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК), доаварийной информации;
— каналы передачи информации ПА.
Современные устройства ПА выполняются на микропроцессорной элементной базе, что позволяет совместить несколько функций в одном МПУ.