Релейная защита и автоматика до 1000 вольт

1.

Курсы подготовки специалистов служб перспективного развития,
долгосрочного планирования энергетических режимов
«Управление развитием ЕЭС России»
Релейная защита и автоматика до 1000
вольт
Владимиров Алексей Николаевич
Заместитель начальника службы РЗА
27 сентября 2021 г.

2.

Релейная защита и автоматика в цифрах
2
■ Общее количество устройств РЗА, отнесенных к объектам диспетчеризации, на 3
1.12.12 составляет порядка 432000 штук.
■ В зависимости от аппаратного (микропроцессорное, полупроводниковое, электр
омеханическое) 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 терми
нал, шкаф, панель.
для напряжения 330-750 кВ
для напряжения 110-220 кВ
Устройства релейной защиты и сетевой автоматики
для напряжения 330-750 кВ
для напряжения 110-220 кВ
Устройства противоаварийной автоматики
Распределение устройств РЗА, отнесенных к объектам диспетчеризации Системного операт
ора, по видам исполнения и напряжению

3.

Последствия повреждений оборудования при КЗ
3
ПС 500 кВ Арзамасская
ПС 500 кВ Магнитогорская

4.

Назначение релейной защиты и автоматики
4
Отключение поврежденного оборудования может приводить к нарушению норм
ального режима работы энергосистемы
Система противоаварийной автоматики предназначена для уменьшения послед
ствий для энергосистемы, вызванных отключением поврежденного оборудова
ния
Противоаварийная автоматика формирует управляющие воздействия на источ
ники генерации (ОГ, АЗГ) и отключение нагрузки у потребителей (ОН)
Основное назначение релейной защиты – автоматическое отключение поврежд
енного элемента от остальной, неповрежденной части системы при помощи вы
ключателей

5.

Релейная защита и сетевая автоматика
Эксплуатационные и аварийные процессы в энергосистемах характеризуют
ся малым временем протекания
Электроэнергетическое оборудование при эксплуатации может повреждать
ся
Основным видом повреждения являются короткие замыкания (к.з.) и повре
ждения, вызванные перегрузкой оборудования
Все электрические установки снабжаются автоматически действующими ус
тройствами:
релейной защиты, осуществляющими их защиту от к.з.
автоматического повторного включения
Релейная защита – один из видов автоматики
5

6.

Классификация релейной защиты и автоматики
6

7.

Устройства релейной защиты и автоматики
7
■ Устройства РЗА по исполнению делятся на:
▬ электромеханические
▬ микроэлектронные
▬ цифровые

8.

Особенности цифровой техники РЗА
8
■ Мощность современных процессоров достаточна для реализации в од
ном цифровом устройстве РЗА нескольких функций РЗА, что приводи
т к появлению сложных устройств, обладающих новыми свойствами;
■ Относительная простота реализации алгоритмов релейной защиты и п
ротивоаварийной автоматики;
■ Сложность и трудоемкость при задании свойств цифрового устройств
а РЗА (параметрирование);
■ Возможность автоматического контроля исправности логической част
и цифрового устройства РЗА (самодиагностика) с последующим автом
атическим выводом (в случае неисправности);
■ Возможность регистрации внутренних параметров срабатывания устр
ойств РЗА;
■ Возможность информационной интеграции в АСУТП энергообъектов;
■ Цифровые устройства РЗА позволяют обходится без традиционной «в
торички», выполненной «медью»;
■ Появляются тенденции совмещения АСУ и РЗА, что не допустимо:
▬ АСУ это автоматизированные системы, а
▬ РЗА - автоматические

9.

Принципы построения РЗА
9
■ 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…)

10.

Обеспечение ВЛ защитой от всех видов КЗ
10
1. Установка единственной защиты с абсолютной селективностью от всех видов п
овреждений (ДФЗ, ДЗЛ):
▬ Плюсы:
очень быстрая;
защищает всю ВЛ;
действует при всех видах КЗ
▬ Минусы:
требует канала связи с противоположным полукомплектом на другой сто
роне ВЛ;
отказ или необходимость технического обслуживания требует отключени
я ВЛ

11.

Обеспечение ВЛ защитой от всех видов КЗ
11
1. Установка двух защит с абсолютной селективностью от всех видов повреждени
й (ДФЗ, ДЗЛ):
▬ Плюсы:
усиливаем ближнее резервирование;
уменьшаем вероятность отказа защиты;
обеспечиваем возможность выполнения технического обслуживания
▬ Минусы:
Сохраняется вероятность отказа обеих защит по общей причине

12.

Обеспечение ВЛ защитой от всех видов КЗ
12
1. Установка комплекта резервных ступенчатых защит:
▬ Плюсы:
получаем более полноценное ближнее резервирование;
получаем дальнее резервирование;
получаем возможность организовать дополнительно (вторую или треть
ю) быстродействующую защиту (при выполнении телеускорения / телеот
ключения)
▬ Минусы:
усложняется эксплуатация комплекса защит

13.

Алгоритм работы устройств РЗА
13
Выявление повреждения
ЛЭП или оборудования
(КЗ)
Сравнение параметров
аварийного режима
(токи, напряжения)
с параметрами настройки
РЗА
(уставками)
Формирование действия РЗА
на отключение ВВ повредившейся ЛЭП или оборудования
Отключение 3-х фаз ВВ
поврежденной ЛЭП
Для ЛЭП возможно
отключение одной
повредившейся фазы
Автоматическое повторное
включение трех фаз ЛЭП
(ТАПВ)
Выбор поврежденной фазы
ЛЭП
(избиратели
поврежденной фазы)
Пуск УРОВ
Для оборудования (АТ, Т,
реакторы, генераторы)
используется только
трехфазное отключение
Формирование действия УРОВ на отключение
выключателей смежных с отказавшим
выключателем
Отключение ВВ
поврежденного
оборудования
Автоматическое повторное
включение одной фазы
(ОАПВ)
Для ВВ ЛЭП – как
правило
отключение ВВ СШ
Формирование действия
УРОВ «на себя»
Отключение поврежденной
фазы ЛЭП
Если ВВ не отключился
Для ВВ
оборудования – как
правило
отключение ВВ ЛЭП

14.

Требования к оснащенности ЛЭП и оборудования устро
йствами РЗА
14
■ На каждой стороне ЛЭП 330-750 кВ должен устанавливаться комплекс РЗА, сост
■
■
■
■
оящий не менее чем из двух устройств релейной защиты.
При этом микропроцессорный терминал релейной защиты, независимо от коли
чества выполняемых функций, является одним устройством релейной защиты.
Все устройства РЗА должны реализовывать функцию быстродействующей защ
иты 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 быстроде
йствия с помощью разрешающих (блокирующих) сигналов.
Три устройства релейной защиты должны устанавливаться в обязательном пор
ядке в следующих случаях:
▬ на ЛЭП, отходящих от атомных электростанций;
▬ на межгосударственных линиях электропередачи;
▬ на ЛЭП, при коротком замыкании на которых не обеспечивается принцип дальнего резервир
ования;
▬ на ЛЭП, при коротком замыкании на которых и отказе быстродействующих защит увеличени
е времени отключения короткого замыкания приводит к нарушению устойчивости энергосист
емы.

15.

Требования к оснащенности СВМ ветроэлектростанций
устройствами РЗА
15
■ 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 эксплуатацион
ного состояния и технологического режима работы СЭС (ВЭС).
■ В качестве источника оперативного постоянного тока СЭС (ВЭС) должны примен
яться аккумуляторные батареи.

16.

Требования к оснащенности АТ(Т) устройствами РЗА
16
■ При выполнении релейной защиты на АТ (Т) необходимо предусматривать защит
ы 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.

17.

Структурная схема устройства РЗА
17
2TV
Цепи напряжения
QS
л1
Измерительный
орган
л1
л1
и1
и1
и1
TA
Цепи тока
и2
и2
и2
л2
л2
л2
Выходные цепи
Логический орган
Q
Отключение ВВ
QS
I с. ш.
QS

18.

Электромеханическая защита
18
ТН
КО
В
сигнал
ТТ
+
+
РД
+
РБК
РВ
ФНОП
-
+
РС
РП
-
РД-реле дистанционное
РБК -реле блокировки от качаний
РВ-реле времени
РС-реле сигнальное
РП-реле промежуточное
КО-катушка отключения
Структурная схема релейной защиты на электромеханической элементной базе

19.

Полупроводниковая защита
19
ТН
В
сигнал
КО
ТТ
СБ
ВЧ
Iр
ФЧ
KпТIр
ПТ
СЧ
U1
Ki
CC
РО
ЛБ
ИБ
KпнUр
Uр
ПТ-преобразователь тока
ПН-преобразователь напряжения
ВЧ-воспринимающая часть
ФЧ-формирующая часть
СЧ-сравнивающая часть
СС-схема сравнения
РО-реагирующий орган
СБ-сигнальный блок
ЛБ-логический блок
БП-блок питания
ИБ -исполнительный блок
ПН
Ku
Un
От АБ или Uсети ~ 220 В
БП
=15 В
= 24-110-220 В

20.

Микропроцессорная защита
20
ТН
сигнал
КО
В
ОУ
+
= 220
+ В -
+
ТТ
~
=
ДД
=
дисплей
88888
KL
БП
-
Микро-ЭВМ
ДД
KL
(микропроцессор)
АД
АЦП
I
U
АД
U
ЭК
ПЗУ
U
ДД-преобразователь дискретных
сигналов
АД- преобразователь аналоговых
сигналов
ЭК-электронный коммутатор
БП-блок питания
АЦП-аналого-цифровой пеобразователь
К1-кнопка управления дисплеем
К2-кнопку задания уставок
ПЗУ-постоянное запоминающее
устройство
ППЗУ-перепрограммируемое
запоминающее устройство
ОЗУ-оперативное запоминающее
устройство
KL-выходное реле
X-порт
ППЗУ
ОЗУ
X
К
К

21.

Рынок микропроцессорных устройств РЗА
21
3%
1%
2%
1% 1%
1%
1%
4%
3%
30%
4%
6%
6%
11%
15%
11%
НПП ЭКРА
АББ Автоматизация
Радиус Автоматика
Siemens
Alstom
ООО Уралэнергосервис
ИЦ Бреслер
НПФ Прософт-Системы
General Electric
НПП Бреслер
НТЦ ГОСАН
ОЗАП Мосэнерго
НТЦ Механотроника
АВВ Энергосвязь
НПФ Энергосоюз
Прочие

22.

Нормативная база
22
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 электроэ
нергетике
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 э
лектроэнергетики, потребителей электрической энергии при создании (модернизации) и орг
анизации эксплуатации» (далее – Стандарт), от 28.04.2012
Положение о порядке формирования диспетчерскими центрами ОАО «СО ЕЭС» перечней о
бъектов диспетчеризации с их распределением по способу управления, от 05.03.2013
Требования к разработке и содержанию программ и бланков переключений по выводу и вв
оду 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

23.

Спасибо за внимание
Евграфов Леонид Николаевич
9 группа
ОГБПОУ ТИК