Микропроцессорная техника, используемая на ТПС

Развитие релейной защиты ТС переменного тока прошло в несколько этапов. Сейчас наступил этап, связанный с освоением цифровых защит ТС переменного тока на основе интеллектуальных терминалов, таких как микропроцессорные и многофункциональные комплексы. Такой терминал осуществляет не только функции связанные с релейной защитой, но и функции автоматики, сигнализации, управления, регистрации событий, контроля параметров нагрузки, и аварийных процессов, связи, самодиагностики, а также сервисные функции.

Релейная защита, которая контролирует состояние лишь одного данного объекта и которая отключается при аварийных режимах, называется индивидуальной. В других ситуациях основные свойств защиты, такие как - чувствительность, селективность и быстродействие - улучшаются, если индивидуальные устройства взаимосвязаны между собой. К релейной защите в соответствии с ее главным назначением предъявляют следующие требования: избирательность, надежность, резервирование, быстродействие и чувствительность. Кроме перечисленного, релейная защита обязана быть по возможности недорогой и наименее безопасной при ее обслуживании.

Входя в составную часть комплекса устройств автоматики, релейная защита имеет основную специфику, выделяющую ее в независимые научные и научно-технические направления, основы которых опираются на углубленных положениях теории стационарных и нестационарных электромагнитных и электромеханических процессов, математической логики, теории надежности, электрических аппаратов, электроники и микроэлектроники.

Функциональным назначение релейной защиты представляется купирование повреждения, предотвращение или, по возможности, сокращение убытка при внезапном возникновении повреждения или ненормальных, аварийных режимов работы электрических и энергетических устройств выработки, преобразования, передачи и перераспределения электрической энергии, предоставление устойчивости и надежности систем электроснабжения. Одновременно с устройствами автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР) релейная защита основывает систему противоава- рийной автоматики, то есть автоматики управления в ненормальных аварийных режимах.

С целью улучшения функциональной безопасности релейная защита на ТПС заменяется на микропроцессорную технику, в частности на устройство ЦЗА-27,5-ФКС. Устройство ЦЗА-27,5-ФКС как интеллектуальный терминал выполняет следующие функции защит - защита автоматики и управления, сигнализация, контроль параметров нагрузки, регистрация событий и аварийных процессов, самодиагностика, связь и сервисное обслуживание.

Конструктивно устройство ЦЗА-27,5-ФКС представляет собой два отдельных блока: блока защиты и автоматики (БЗА) и блока управления (БУ). Связь между этими блоками осуществляется с помощью интерфейсного кабеля.

Перспективным и приоритетным направлением в практике и теории релейной защиты служит применение микропроцессоров (МП), а также микроэлектронные вычислительные машины (микро-ЭВМ), разработка на их базе защиты, которые получили название микропроцессорные защиты или программные защиты.

Микропроцессор - программно-управляемое устройство, с помощью которого возможно обрабатывать цифровую информацию и управлять в соответствии с хранимой в памяти микропроцессора программой. Микро-ЭВМ - это цифровая ЭВ с интерфейсом ввода- вывода, в состав которой входят микропроцессор, память программ, память данных, пульт управления и несколько источников питания.

Микропроцессоры и микро-ЭВМ входят в состав вычислительной системы (ВС), которая является основной частью микропроцессорных релейных защит. Вычислительные системы состоят из одного или несколько МП или микро-ЭВМ, и таким образом образуют однопроцессорную, многопроцессорную, одномашинную или многомашинную вычислительные системы релейной защиты.

При переработке полученной информации в многопроцессорных и многомашинных вычислительных системах возможно осуществление обработки информации одновременно, как только по независимым программам, так и по независимым на отдельных участках ветвям программы.

Использование полупроводниковой электроники дает возможность изготовить и разработать релейную защиту одновременно с другими устройствами автоматики и телемеханики в варианте одной системы или комплекса.

Применение и использование микропроцессорных систем и микроэлектроники в большей степени повышает оперативность релейной защиты и автоматики. Раскрывает перспективы для передачи и распределения функций релейной защиты. Возможность управлять вычислительными машинами, управляющими устройствами электроснабжения в рабочих и аварийных режимах.

В связи с этим значение обретает исследование алгоритма программ, которым обязана подчиняться релейная защита вне зависимости от той элементной базы, на основании которой она изготовлена.

Применение МП и микро-ЭВМ для выполнения функций релейной защиты обусловлено их большими функциональными возможностями, обеспечивающими создание защиты нового поколения любой сложности и высокой надежности.

При проектировании подстанций нового строительства, технического перевооружения и реконструкции ПС НО кВ и выше должен быть выполнен комплекс мероприятий, обеспечивающих ЭМС устройств РЗА, ПА, АСУ ТП и связи в соответствии с действующими нормативными документами.

Основные мероприятия должны быть разработаны с учетом выбранной электрической схемы ПС и включать:

• -компоновочные решения объекта (компоновка и размещение силового, первичного и реакторного оборудования, как источников импульсных высокочастотных помех, МП и т.п. на открытой (закрытой) части подстанции, в зданиях и помещениях ГЩУ, ОПУ, релейных щитах);
• -выполнение устройств молниезащиты объекта в части защиты вторичных цепей и устройств от ЭМ воздействий молнии (например, размещение по отношению к кабельным трассам и зданиям с обеспечением допустимого воздействия молнии на вторичные цепи и устройства);
• -выбор заземляющего устройства подстанции (ЗУ ПС) с указанием «шага» сетки на каждом ОРУ и непосредственно около установленного оборудования, количества связей между ЗУ ОРУ разных напряжений, ЗУ здания и ЗУ ПС и их прокладки;
• -выбор трассы прокладки кабельных каналов, типа кабельной канализации с указанием расстояний между ними и высоковольтными шинами (ошиновками), наличия и длины участков их параллельной прокладки по отношению к шинам (ошиновкам) и оценка их влияния на кабели вторичной коммутации;
• -выполнение защиты от статического электричества устройств РЗА, ПА, АСУ ТП, АИИС КУЭ, связи (напольные антистатические покрытия, поддержание благоприятного режима по температуре и влажности).

Дополнительные мероприятия должны быть разработаны с обоснованием их необходимости, с учетом основных мероприятий и анализа ожидаемых уровней электромагнитных, радиочастотных помех, МП и других воздействий на устройства РЗА, ПА, АСУ ТП, АИИС КУЭ, связи и включать:

• -применение экранированных контрольных кабелей и заземление их экранов;
• - экранирование помещений, в которых размещаются устройства РЗА, ПА, АСУ ТП, АИИС КУЭ, связи;
• -раскладку силовых кабелей и кабелей вторичной коммутации по кабельным каналам;
• -обеспечение ЭМС высокоомных входов устройств РЗА, ПА, АСУ ТП, при подключении к ним кабелей, приходящих из РУ разных напряжений, других зданий;
• -обеспечение защиты от импульсных помех в системах оперативного постоянного и переменного токов;

Мероприятия по обеспечению требований ЭМС на проектируемых объектах технического перевооружения и реконструкции должны разрабатываться с учетом результатов проведенных обследо- ванийЭМО, где устанавливаются МП устройства РЗА, ПА, связи (для объектов других собственников - на основании представленных ими результатов проведенных обследований).