Краткое описание цифровых устройств. Широкий спектр устройств различного назначения. Основные принципы работы микропроцессорных устройств защиты, автоматики и управления

1. Краткое описание цифровых устройств

В последнее время, как за рубежом, так и в России, в области энергетики все большее распространение получают цифровые устройства защиты, автоматики и управления.

Существует широкий спектр устройств различного назначения:

-  защиты и автоматики вводов секций 6-10кВ;

-  защиты и автоматики секционных выключателей 6-10кВ;

-  защиты и автоматики воздушных и кабельных линий 6-10кВ;

-  защиты и автоматики синхронных и асинхронных двигателей различных диапазонов мощностей;

-  автоматика шинного ТН, АЧР и т.д.

Цифровые устройства имеют ряд неоспоримых преимуществ перед аналогичными электромеханическими устройствами. Использование современной микропроцессорной элементной базы ведет к значительному снижению массогабаритных показателей, позволяет увеличить надежность и срок службы, обеспечивает высокую точность измерений, постоянство характеристик, что позволяет повысить чувствительность, быстродействие и селективность защит. Наличие различных интерфейсов связи позволяют интегрировать устройства в систему АСУ ТП, что позволит получать оперативную информацию о состоянии различных элементов схемы, управлять выключателями, настраивать РЗА, получать информацию об аварийной ситуации, осциллографировать и т.д. Возможность фиксации текущих значений контролируемых токов и напряжений позволяет более четко анализировать аварийные ситуации.

За последние несколько лет на рынке подобных устройств появилось довольно большое количество фирм, предлагающих весь спектр решений для энергетики: Schneider Electric, ABB, Alstom, AVK/SEG. Важно заметить, что среди них имеются и отечественные производители такие как, НТЦ ²Механотроника², АББ Реле-Чебоксары, НПО ²Радиус², которые разрабатывают устройства на импортной элементной базе. Цель данной работы – дать краткое описание имеющихся на Российском рынке цифровых комплектных устройств и их технических характеристик.

Сравнение устройств сделано на базе схемы подстанции ОАО ²Борский стекольный завод², реконструкция которой выполнена на базе микропроцессорных устройств фирмы Schneider Electric, пуск подстанции намечен на IV квартал 2001г. Диспетчерская схема управления ГПП 110/6 кВ приведена в приложении 1.

Все сравниваемые устройства являются современными цифровыми устройствами защиты, автоматики и управления и представляют собой приборы, объединяющие различные функции защиты, контроля, управления и сигнализации. Все из них могут быть включены в систему АСУ ТП, что позволяет еще более широко использовать их возможности.

Алгоритмы функций защиты и автоматики разработаны по техническим требованиям к отечественным устройствам РЗА на электромагнитной базе, что обеспечивает совместимость с действующими устройствами и облегчает проектировщикам и эксплуатационному персоналу переход на новую технику.

В таблицах 1 – 8 приведены технические данные устройств фирм Schneider Electric, ABB, Alstom, AVK/SEG, НТЦ ²Механотроника², АББ Реле-Чебоксары, НПО ²Радиус².

Отметим, что в таблицах приведены базовые конфигурации устройств. Для некоторых устройств возможно увеличение числа дискретных входов/выходов, изменение алгоритмов автоматики и т.д., но это приводит, в свою очередь, к увеличению стоимости устройства.

Представленные устройства отличаются количеством и характеристиками функций защиты, автоматики и управления, числом дискретных входов/выходов, массогабаритными показателями, типом протокола связи АСУ ТП, ценой (что, на сегодняшний день, является основным фактором для большинства потребителей в России) и рядом других показателей.

Следует отметить, что в таблице для некоторых фирм приведены лишь отдельные устройства из серии устройств. Например, для Sepam 2036 для резервной защиты трансформатора существует целая группа устройств (Т01 – Т19), отличающихся набором защитных функций, числом дискретных входов/выходов, возможностями по управлению и контролю. Подобные серии есть для защиты, управления и автоматики подстанций (вводы или отходящие линии), секционного выключателя и т.д. Поэтому при конкретном проектировании необходимо выбирать наиболее подходящие устройства, используя документацию фирм-изготовителей цифровых защит.

Все представленные устройства способны работать в широком диапазоне входного напряжения от 0,4Uн до 1,1Uн и более.

В этих таблицах Iн – номинальный ток трансформатора тока, Uн – номинальное напряжение, Is – уставка по току для МТЗ в фазах, Iso – уставка по току для МТЗ на землю, Id – уставка по току для дифференциальной защиты.

В таблицах 9 – 10 приведены параметры некоторых наиболее важных и часто используемых защит  микропроцессорных устройств зарубежного и отечественного производства. Для импортных МП устройств характерно то, что каждый защите присвоен уникальный код ANSI, который отражает функциональность защит. В таблице ANSI приведены коды ANSI для некоторых защит, которые рассмотрены в данной работе.

Таблица ANSI

В приложениях 2 – 5, для ознакомления, приведены схемы отходящей линии