Безбереж’єв Ю.В. , Войтюк Т.В.

Національний технічний університет України « КПІ»

ЗАСТОСУВАННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ТЕХНІКИ ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ І АВТОМАТИКИ ГЕНЕРАТОРІВ

Більшість пристроїв релейного захисту (РЗ), що знаходяться в експлуатації в нашій країні представляють із себе електромеханічні і напівпровідникові реле. Однак швидкий розвиток обчислювальної техніки і її елементної бази створили передумови для розробки і створення більш досконалих пристроїв автоматики і релейного захисту. Застосування нової елементної бази, поряд з можливістю збереження традиційних принципів дії захистів, відкриває широкі можливості до вдосконалення пристроїв захисту. З'явилася можливість реалізації алгоритмів захистів, які не могли бути реалізовані раніше на елементах аналогової техніки. Сьогодні мікропроцесорні системи захистів пропонують на світовому ринку такі компанії як ABB, SIEMENS, GEC ALSTHOM, SСHNEIDER ELECTRIC, та ін. Аналіз цифрових пристроїв РЗ, що випускаються цими компаніями показав, що в основному мікропроцесорні пристрої захистів побудовані за принципом перекладу традиційних алгоритмів захисту на нову мікропроцесорну базу.

До релейного захисту генераторів пред'являються високі вимоги по швидко-дії при коротких замиканнях (КЗ) в генераторі і на його виводах. Релейний захист повинен забезпечувати роботу генератора при граничних теплових характеристиках ізоляції обмоток, при зовнішніх КЗ або в режимі перевантажень. Швидке відключення генератора при внутрішніх КЗ мінімізує руйнування в генераторі і не призводить до випадання з синхронізму паралельно працюючих справних машин, розвалу енергосистеми. При правильній роботі захистів генератори працюють без неприпустимих режимів і перевантажень. Це дозволяє продовжити термін їх експлуатації. У свою чергу неправильні дії релейного захисту при відключенні генератора створюють дефіцит електричної енергії та відключення споживачів.

Цифрові реле мають ряд переваг над аналоговими. Виготовлення цифрових реле значно простіше, ніж електромеханічних, тому що виробництво і контроль якості цифрових реле максимально автоматизовані. Самодіагностика, яка забезпечує високу надійність спрацювання і неспрацювання цих реле, дозволяє суттєво знизити об’єми і терміни періодичних профілактичних перевірок захисних пристроїв. Цифрові РЗ забезпечують відключення КЗ набагато швидше ніж це можуть зробити електромеханічні захисти. Враховуючи актуальність проблеми на електричних станціях різної потужності поступово впроваджуються цифрові системи захистів генераторів, такі як: REG216, REG316 (АВВ), LGPG111(GEC ALSTHOM), SIPROTEC 7UW50 (SIEMENS).

Мікропроцесорна система REG216 призначена для захисту генераторів і блоків «генератор-трансформатор». Система програмного забезпечення REG216 пропонує бібліотеку захисних функцій. Система дозволяє вибрати різну ступінь резервування. Надійність і готовність захисту може бути підвищена за допомогою дублювання, наприклад, блоків живлення або системи в цілому. Стандартні інтерфейси забезпечують сумісність REG216 з різними системами управління. При високих рівнях управління можливий обмін даними, наприклад, одностороння передача інформації про стан і подіях, виміряних значеннях і параметрах функцій. Мікропроцесорні захисти, виконані на комп’ютерній базі, входять в сучасну цифрову АСУ генераторів, як її нижній рівень. Цифрові термінали забезпечують не тільки захист від КЗ і ненормальних режимів, але і управління комутаційними апаратами, реєстрацію параметрів нормальних і аварійних режимів, передачу даних на верхній рівень АСУ і прийом команд.

Цифрові реле серії SPACOM (ABB) повністю відповідають всім вимогам, пред’явленим як до засобів захисту генераторів від аварійних режимів. В них записана велика кількість програм для роботи релейного захисту з різними функціями і характеристиками. Всі аналогові величини (струм, напруга) надходять в аналого-цифровий перетворювач, який потім надає інформацію в цифровому вигляді в мікропроцесор. В нових мікропроцесорних пристроях функції релейного захисту об’єднали з функціями пристроїв передачі даних, реєстраторів аварійних режимів, та ін. Мікропроцесорна система, працююча в реальному часі, використовує закладені, або попередньо оброблені дані часових залежностей в елементі котрий захищається. Наприклад, інтелектуальний електронний пристрій REG 670 (АВВ) із зворотньо залежною струмово-часовою характеристикою по заданому алгоритму розраховує необхідний час спрацювання реле в залежності від значення струму КЗ, чи струму перевантаження генератора. . У пристрої REG 670 захист генератора перейшов на новий рівень функціональної ефективності та надійності. Можливість використання до 24 аналогових входів дозволяє об'єднати в одному пристрої основний та резервний захисти.

Цифрові термінали захисту генераторів і блоків «генератор-трансформатор» представлені новим терміналом REM 543 (АВВ), який призначений для РЗ, управління, вимірювання і контролю стану синхронних машин (генераторів, електродвигунів).

Розглянуті принципи побудови систем релейного захисту генераторів дозволять підвищити їх надійність і зручність у використанні. Якщо якісь вузли показали незадовільну роботу, то їх можна замінити на вузли іншого виробника. Аналогічним чином можна буде замінювати і модернізувати програмне забезпечення захисту. Все це призведе до появи на ринку нових компаній, спеціалізованих на виробництві окремих функціональних блоків та прикладних програм, посилення конкуренції і, в кінцевому випадку, до стрімкого поліпшення якості релейного захисту при одночасному зниженні його вартості.

Література:

1. Шабад М.А. Защита генераторов малой и средней мощности . – Ч.2 - СПб.: ПЭИПК, 2010. – 48 с.

2. Циглер Г. Цифровые устройста дифференциальной защиты. – М.: Энергоиздат, 2005. – 273 с.