ВЛИЯНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ

С развитием цифровых технологий, их интеграция в автоматизированные системы энергетических объектов стала обыденностью в различных отраслях промышленности. Применение микропроцессорных систем защиты, управления и автоматики (РЗА) обладает рядом выгод по сравнению с традиционными электромеханическими и электронными системами. В частности, они позволяют автоматизировать процесс сбора данных о работе оборудования и происходящих событиях, что способствует уменьшению затрат на эксплуатацию. Кроме того, эти устройства обеспечивают интеграцию с передовыми системами автоматического управления технологическими процессами (АСУ ТП), выполняя множество функций. Наконец, значительная экономия достигается за счет уменьшения затрат на строительство и монтаж.

В тексте данной статьи обсуждаются различные аспекты связанные с улучшением системы релейной защиты и автоматики (РЗА). Предлагается стратегия для более быстрого реагирования на короткие замыкания за счет сокращения количества селективных ступеней. Дополнительно, подчеркивается важность более эффективного мониторинга оборудования и работы систем РЗ. Стандартизация компонентов и унификация технических решений выдвигаются как способы уменьшения потребности в запасных частях.

Для упрощения процесса настройки устройств РЗА и повышения их точности, предлагается оптимизировать процедуру расчета уставок. Оптимизация системы релейной защиты достигается через ряд инновационных подходов. Прежде всего, предлагается ускорить прекращение коротких замыканий, минимизируя уровни селективности. Такой метод позволяет быстрее изолировать и устранять неисправности. В дополнение к этому, усовершенствование наблюдения за состоянием и функционированием релейной защиты является ключевым фактором для повышения надежности системы.

Стратегия обеспечения запасных частей достигается за счет унификации проектных решений и предусматривает снижение затрат и упрощение технического обслуживания. Упрощение процедур расчета уставок и повышение точности настройки устройств РЗА становится возможным благодаря новым методикам. Кроме того, систематическая регистрация информации об аварийных ситуациях способствует ускоренному выявлению их причин, в то время как интеграция свободных логических элементов предоставляет гибкость для внедрения дополнительных функций в будущем.

Настройка системы становится более интуитивной благодаря разработке специализированных инструментов. В процессе эксплуатации возможно проведение тщательной диагностики как защитных устройств, так и основного оборудования, что способствует улучшению их функционирования. Кроме того, заметно сокращается использование энергии в цепях управления постоянным током и напряжением.

Однако, переход на современные микропроцессорные устройства защиты и автоматики (МПУ РЗА) не лишен определенных трудностей. Существует необходимость в переобучении оперативного персонала, что представляет собой затраты времени и дополнительных усилий, особенно для тех, кто привык работать с традиционной электромеханической техникой.

При этом, молодые специалисты, хотя и имеют меньше опыта в области РЗА по сравнению с опытными релейщиками прошлых лет, демонстрируют более быструю адаптацию к новым микропроцессорным системам, поскольку для них подобные технологии схожи с использованием компьютеров.

Электромеханические системы выделяются своей способностью к немедленному функционированию с момента подачи энергии, в то время как микропроцессорные устройства нуждаются в определённом времени для инициализации перед началом работы. В сфере атомной энергетики России отказываются от внедрения микропроцессорных систем защиты по причине их малых размеров, что может быть неподходящим в определённых обстоятельствах. Что касается надёжности питания, то добавление источников бесперебойного питания представляет собой эффективное решение, которое лишь незначительно повышает общую стоимость систем защиты. Тем не менее, те, кто занимается обслуживанием, подходят с осторожностью к идее замены электромеханических аппаратов защиты на микропроцессорные, сомневаясь в возможности быстрого обновления существующего оборудования.

В компаниях появилась потребность в том, чтобы приспособить электронное оборудование для работы с другими, уже функционирующими системами, что было вызвано рядом факторов. Основной целью стала гарантия согласованной работы в условиях электромагнитных помех. Существовал вопрос о том, как обеспечить стабильность управляющих микропроцессорных устройств в режиме защиты в присутствии мощных электромагнитных излучений, исходящих от магистральных кабелей, который требовал незамедлительного вмешательства. В то же время было важно оценить, насколько надежны могут быть вновь разработанные схемы, учитывая индивидуальные характеристики их устойчивости к сбоям. При рассмотрении систем защиты возникает уникальная задача оценки их эффективности, так как их истинную работоспособность можно проверить только при возникновении экстренной ситуации, в которой они должны активироваться.

Рисунок 1. Общий вид терминала защиты REF 541

Рисунок 1 представляет собой вид снаружи устройства REF 541, используемого для обеспечения безопасности.

В рамках функционала устройства REF 541 для защиты линий электропередач можно выделить несколько ключевых аспектов:

• набор операций по обеспечению безопасности;
• оценка и измерение параметров;
• надзор за качественными характеристиками электрической энергии;
• процессы управления системой;
• мониторинг текущего состояния устройства;
• возможности для обмена данными;
• универсальные функциональные возможности;
• нормативные задачи и операции.

В сегменте обеспечения безопасности выделяются следующие функции:

• повторное автоматическое включение после срабатывания защиты (совершается за 5 циклов);
• трехфазная система для предотвращения дисбаланса тока в конденсаторах;
• защитный механизм против работы системы в неполнофазном режиме;
• ориентированная на определение фаз земляных коротких замыканий система защиты.

В дополнение к базовым функциям, таким как измерение потоков активной и реактивной энергии, микропроцессорные системы защиты выделяются своей способностью самодиагностики. Среди возможностей REF 541 — это мониторинг состояния выключателя с точки зрения его износа, проверка надежности цепей, задействованных в процессе отключения. В случае обнаружения каких-либо неисправностей, устройство инициирует оповещение на управляющую панель.

Для защиты линий с напряжением в 10 кВ применяются многоуровневые токовые релейные защиты.

В некоторых случаях, особенно при работе с короткими электрическими линиями, выбор падает на двухступенчатую схему, включающую токовую отсечку и максимальную токовую защиту с определенной выдержкой времени, либо на одноступенчатую схему, где применяется только максимальная токовая защита.

В процессе модернизации следует учитывать уникальные характеристики каждого объекта энергетики, разрабатывая специфические стратегии переоснащения. Эксперты подчеркивают необходимость крайней осторожности и продуманности в деле обновления защитных механизмов, включая установку новых элементов защиты, например, для автотрансформаторов, и настройку параметров срабатывания защиты, таких как шкала уставок трансформаторов.

Использование микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики (МПУ РЗА) может значительно улучшить финансовую эффективность и операционную производительность. При внедрении этих систем, особенно когда они интегрированы в автоматические системы управления для электростанций и подстанций, можно наблюдать снижение затрат на обслуживание и минимизацию убытков, связанных с неполной выдачей электроэнергии. Кроме того, оптимизация рабочих процессов и повышение эффективности работы персонала благоприятно сказываются на общем экономическом прогрессе и улучшении операционных процедур на производственных объектах.

Список литературы:

1. Шкаф защиты трансформатора и автоматики управления выключателем типа ШЭ2607 041015 / Руководство по эксплуатации. ЭКРА.656453.047 РЭ. Т.1. - 2005.
2. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 - 500 кВ: Расчеты. - М.: Энергоатомиздат, 1985, - 96 с.
3. Kazemi, A., Kauhaniemi, K., & Venäläinen, S. (2020). Cyber-physical threats and security in future power system protection and control. 2020 IEEE PES/IAS PowerAfrica, 320-326.