Захисту і автоматика на мікропроцесорах для мереж 6-35 кВ і власних потреб електростанцій

ПМ РЗА "Дiамант" для класу напруги 6 - 35 кВ призначений для виконання функцій релейного захисту, автоматики, управління, вимірювань і сигналізації приєднань 6 - 35 кВ:
• повітряної лінії 6-10 кВ;
• повітряної лінії 35 кВ;
• кабельної лінії 6 - 35 кВ;
• асинхронного двигуна;
• синхронного двигуна;
• секційного вимикача;
• вимикача введення;
• трансформатора до 6,3 МВА;
• секціонувального пункту мережі 6-10 кВ;

Функції захисту та автоматики, виконувані ПМ РЗА 6 - 10 кВ і їх розподіл по модифікаціям наведені в таблиці.

Примітка:
П - функція приймача команди ЛЗШ;
Д - функція датчика команди ЛЗШ.

Максимальний струмовий захист

Максимальний струмовий захист має три ступені:
- перший ступінь - струмовий відсічення;
- друга і третя ступені з пуском по напрузі і можливістю вибору типу времятоковой характеристики.
Передбачена можливість роботи без пуску по напрузі.

В МТЗ передбачені наступні типи времятоковой характеристики:
- незалежна;
- залежна (полога, крута, лінійна).
У захисті передбачена можливість дії з прискоренням за умови включення вимикача на КЗ.
За пуску другої і третьої ступенів МТЗ формується вихідний дискретний сигнал для блокування логічної захисту шин.

Захист від замикань на землю

Захист від замикань однієї фази на землю має два ступені.
Передбачена можливість роботи кожного ступеня "на відключення" або "на сигнал" з витримкою часу.
Для реалізації функції захисту від замикань на землю використовується фільтр першої гармоніки з фільтрацією вищих гармонійних складових.

Передбачені наступні типи пускових органів захисту:
- по току нульової послідовності 3I0 (ненаправленная захист);
- по току нульової послідовності 3I0 (спрямований захист з можливістю блокування або виведення спрямованості при обриві вимірювальних ланцюгів 3U0);
- по напрузі нульової послідовності 3U0.

Для реалізації спрямованості визначається напрямок потужності нульової послідовності за значенням фазового кута між струмом 3I0 і напругою 3U0.
За спрацьовування захисту видається сигналізація.

Захист від підвищення напруги на шинах

Кожух для захисту приєднання від підвищення напруги.
Захист спрацьовує, якщо рівень хоча б одного з лінійних напруг перевищує встановлений рівень.
Передбачена можливість роботи захисту "на відключення" або "на сигнал" з витримкою часу.

Захист від пониження напруги на шинах

Кожух для захисту приєднання від зниження напруги.
Захист спрацьовує, якщо рівень хоча б одного з лінійних напруг менше встановленого рівня.
Передбачена можливість роботи захисту "на відключення" або "на сигнал" з витримкою часу.

Захист від обриву фази живильної фідера (ЗОФ)

ЗОФ реалізується методом розрахунку струму зворотної послідовності I2 за формулою

Функція ЗОФ вводиться програмно при завданні конфігурації ПМ РЗА.

Логічна захист шин (ЛЗШ)

Сигнал ЛЗШ модуля лінійного приєднання формується при перевищенні вхідним струмом уставки по струму першої або другої ступені МТЗ (за вибором) і наявності на вході сигналу пуску захистів введення (або секційного вимикача).
Функція ЛЗШ реалізується в модулі введення (або СВ) при відсутності блокуючих сигналів від МТЗ лінійних модулів шляхом прискорення МТЗ введення.

При отриманні вхідного сигналу від ЛЗШ лінійного приєднання прискорення МТЗ знімається і МТЗ діє селективними витримками часу. Крім того, ПМ РЗА дозволяє реалізувати ЛЗШ від зовнішніх датчиків.
В ПМ РЗА секційного вимикача передбачено два входи ЛЗШ, що дозволяє розв'язати гальванически ланцюга ЛЗШ двох секцій підстанцій.

Автоматичне повторне включення

Автоматичне повторне включення (АПВ) запускається за фактом відключення ВВ від захистів. Передбачена можливість вибору захистів, по спрацьовуванню яких запускається АПВ.
Функція АПВ реалізована з одним / двома циклами роботи (за вибором) без контролів.

Заборона АПВ здійснюється при:
- спрацьовуванні функції ПРВВ;
- ручному відключенні від ключа управління вимикачем;
- наявності дискретного сигналу "Заборона АПВ" від схем існуючого ПРВВ;
- ручному включенні на фіксований час;
- несправності вимикача.

Резервування відмови вимикача (ПРВВ)

Функція ПРВВ запускається при спрацьовуванні захистів на відключення. Початок пуску циклограми відповідає моменту зняття команди відключення, тривалість якої 2Т паспортного відключення. Відмова вимикача визначається за струмами фаз А, В і С.

Тимчасова циклограмма формування вихідного сигналу "Робота ПРВВ" приведена на рис. 1.

Управління високовольтним вимикачем

Відключення високовольтного вимикача передбачено в наступних випадках:
- при спрацьовуванні власних захистів;
- при наявності сигналу зовнішнього відключення;
- при наявності сигналу від зовнішнього ПРВВ;
- при ручному відключенні від ключа управління високовольтним вимикачем.

Виконання команди "ВИКЛ" контролюється станом блок-контактів вимикача "Включений", "Відключений" і по зникненню вхідних фазних струмів. Тривалість команди відключення дорівнює подвоєному паспортному часу відключення вимикача, заданому в експлуатаційних параметрах ПМ РЗА.

При відключенні вимикача захистами або при роботі захистів "на сигнал" формується вихідний дискретний сигнал ПМ РЗА "Робота захистів".

Включення вимикача передбачено:
- в циклі АПВ
- при наявності команди включення від ключа управління вимикачем.

Команда включення видається на справний вимикач при розімкнутому заземляющем ножі.
Виконання команди "ВКЛ" контролюється станом блок-контактів вимикача. Тривалість передається команда ON дорівнює подвоєному паспортному часу включення вимикача.

При вкативаніі і викочуванні візка з увімкненим вимикачем, вимикач відключається без витримки часу.
Виключена можливість багаторазового включення вимикача на коротке замикання.

Автоматична частотна розвантаження (АЧР)

АЧР призначена для автоматичного відключення приєднання при зниженні частоти напруги живлення нижче частоти спрацьовування з витримкою часу.
АЧР працює в діапазоні частот 45 - 55 Гц.
АЧР, яка спрацювала на заданій частоті, що не повертається в початковий стан при подальшому зниженні частоти до 30 Гц і зниженні контрольованого напруги до 0,1 Uном.

При зникненні або зниженні на необмежений час контрольованої напруги і при подальшому його появі або підвищенні, якщо частота мережі не змінювалася, не відбувається помилкових спрацьовувань АЧР.
Передбачена можливість частотного автоматичного повторного включення (ЧАПВ).

Частотне автоматичне повторне включення

Частотне автоматичне повторне включення (ЧАПВ) одноразової дії запускається за фактом відключення ВВ від автоматичного частотного розвантаження.

Включення ВВ по ЧАПВ після відновлення частоти виконується через задається час.
До включення ВВ за дією ЧАПВ забезпечується блокування будь-яких автоматичних і дистанційних команд включення ВВ.
Заборона включення ВВ в циклі ЧАПВ здійснюється при несправності вимикача.

Розрахунок ресурсу високовольтного вимикача

Розрахунок комутаційного ресурсу у відсотках проводиться окремо для кожної фази вимикача з урахуванням фазних струмів при відключенні і включенні вимикача:

де n - кількість проведених операцій включення / відключення; Nmax - максимальна кількість відключень для даного типу вимикача (задається уставкой); I - струм при відключенні або включенні вимикача; Iном. викл. - номінальний струм відключення вимикача.

Комутаційний ресурс 100% відповідає допустимому кількості операцій включення / відключення при даному струмі.
Для реалізації іншої характеристики вимикача коефіцієнти 631 і 2,8 можуть змінюватися відповідно до типу вимикача і його характеристикою.

Розрахунок кількості операцій включення і відключення проводиться окремо за типами операції.

Автоматичне включення резерву (АВР)

Функція АВР виконується взаємними діями ПМ РЗА - СВ і двох ПМ РЗА - ВВ. На ПМ РЗА - ВВ реалізується алгоритм АВР ВВ, на секційному вимикачі - алгоритм АВР СВ. (ПМ РЗА-СВ, встановлений в осередку секційного вимикача, ПМ РЗА-ВВ, встановлений в осередку введення 6-35 кВ.)

Вихідною інформацією для пуску і для спрацьовування АВР є рівень напруги Uab> UBC і UBHP контрольованих ПМ РЗА - ВВ, положення вимикача введення (РПО / РПВ), а також наявність дозволяючого сигналу від другого введення. Тому алгоритм АВР ст є "провідним", а алгоритм АВРСВ "виконавчим".

Алгоритм АВР ст для ПМ РЗА - ВВ

Пуск АВР відбувається при спрацьовуванні пускового органу по напрузі. При цьому видається команда на вимикач введення, а після виконання цієї команди видається команда включення на ПМ РЗА - СВ з витримкою часу.

Після спрацьовування АВР ПМ РЗА - ВВ контролює відновлення напруги робочого джерела UBHP. При зростанні UBHP вище 0,8 Uном з витримкою часу видається команда включення на вимикач введення, а через 0,5 с після виконання цієї команди ПМ РЗА - ВВ видає на ПМ РЗА - СВ команду відключення з витримкою часу.

ПМ РЗА - ВВ формує вихідний дискретний сигнал дозволу АВР для другого введення. Сигнал, що дозволяє виконання АВР, видається при наявності напружень UAB. UBC і UBHP. перевищують 80% Uном.

Алгоритм АВР св для ПМ РЗА - СВ

ПМ РЗА - СВ виконує без затримки команди включення секційного вимикача, які надходять від першого або другого введення. Після включення секційного вимикача ПМ РЗА - СВ виконує роль захисту введення для секції, яка втратила основне живлення.

Функції АВРВВ АВРСВ блокуються вхідним дискретним сигналом "Блокування АВР".

Визначення місця пошкодження (ЗМУ)

По балансу реактивних потужностей прямий і зворотної послідовностей в точці ушкодження визначається відстань до місця пошкодження. При розрахунку відстані до місця пошкодження використовуються вторинні значення питомих опорів.

Захист і автоматика повітряної лінії 35 кВ

ПМ РЗА для повітряної лінії 35 кВ забезпечує виконання таких функцій:
• захисту:
- 4-х ступінчастою дистанційній захисту від усіх видів КЗ;
- спрямованої максимального струмового захисту;
- міжфазни- струмового відсічення,
- захисту від однофазних замикань на землю.
• автоматики:
- ПРВВ;
- АПВ.

Дистанційна захист

Дистанційна захист (ДЗ) є основним захистом селективного дії від усіх видів міжфазних коротких замикань.

При міжфазних КЗ в якості пускового органу ДЗ використовуються комплексні опору ZAB. ZBC. ZCA. які визначаються по лінійним напруженням UAB. UBC. UCA і струмів IAB. IBC. ICA:

В ПМ РЗА "Дiамант" реалізована четирехступенчатая дистанційна захист від міжфазних КЗ.
Форма характеристики кожного ступеня ДЗ може бути задана у вигляді кола (або сектора кола) з довільним розташуванням на комплексній площині в осях активного і реактивного опору. Це досягається за допомогою відповідного вибору п'яти параметрів, які визначають координати центру кола, її радіус, а також кутове положення початкового і кінцевого радіус-векторів для визначення сектора спрацьовування.

На рис. 2 наведено можливі форми зон спрацювання дистанційного захисту, їх розташування на комплексній площині.

На рис. 2 прийняті наступні позначення:
- О (Про _Re, Про _Im) - координати центру кола (або сектора) зони спрацьовування в осях активного і реактивного опору;
- R - радіус кола (або сектора) зони спрацьовування;
- # 945; - кут між віссю активного опору і радіус-вектором, що визначає початок сектора зони;
- # 946; - кут між віссю активного опору і радіус-вектором, що визначає кінець сектора зони.
Зазначені кути, що визначають початкове і кінцеве положення радіусів сектора спрацьовування захисту, відраховуються від позитивного напрямку осі активного опору проти годинникової стрілки.

Для наочності зони спрацьовування дистанційній захисту заштриховані.
В реалізованої ДЗ передбачені:
- індивідуальне налаштування часу спрацьовування кожного ступеня;
- можливість вибору оперативного або автоматичного прискорення кожного ступеня ДЗ з відповідним часом спрацьовування;
- автоматичне блокування дистанційній захисту при наявності несправностей у вимірювальних ланцюгах напруги.

Спрямована максимальний струмовий захист

Максимальний струмовий захист (МТЗ) застосовується в якості резервного захисту від міжфазних КЗ.

У захисті передбачені:
- можливість вибору дії захисту "на відключення" або "на сигнал";
- введення / виведення спрямованості;
- введення / виведення автоматичного прискорення і відповідної витримки часу;
- автоматичне блокування спрямованого захисту при обриві вимірювальних ланцюгів напруги.
Направлений захист виконана з контролем струму, величини і напрямки потужності в трьох фазах. Напрямок потужності визначається за значенням фазових кутів між струмом IА і напругою UBC. струмом Iв і напругою UCA. струмом Iс і напругою UAB. відповідно. Передбачена можливість побудови будь-якої зони спрацьовування захисту за допомогою регульованого кута максимальної чутливості.

Діаграма визначення напрямку потужності наведена на рис. 3.

В.В.Горбенко, Ю.І. Кочегаров, А.Д. Ністратов
НПП "Хартрон-Інкор"