МОДЕРНИЗАЦИЯ  РЕЛЕЙНОЙ  ЗАЩИТЫ  ТЯГОВОЙ  ПОДСТАНЦИИ  М.ГОРЬКИЙ  НА  БАЗЕ  МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ  ТЕХНИКИ

Кузьмин  Анатолий  Дмитриевич

студент  4  курса,  специальность  Электроснабжение  (по  отраслям)  ВТЖТ-филиал  РГУПС,  РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  radvtgt@mail.ru

Сизикова  Лариса  Васильевна

заведующий  отделением  ВТЖТ-  филиал  РГУПС,  РФ,  г.  Волгоград

Главной  задачей  комплекса  тягового  электроснабжения  является  обеспечение  нормальной  работы  железной  дороги.  Для  этого  нужно,  чтобы  мощность  всех  частей  системы  электроснабжения  была  достаточной  для  обеспечения  каждому  локомотиву  мощности  при  всех  возможных  условиях  работы  железнодорожной  линии.

Эта  проблема  может  быть  решена  только  при  грамотно  подобранных  параметрах  устройства  системы  электроснабжения,  которые  обеспечивают  качество  работы  электрооборудования  в  допустимых  для  него  пределах  не  только  по  нагрузке,  но  и  необходимое  качество  электроэнергии,  и  в  первую  очередь,  уровень  напряжения.

Итак,  понятно,  что  увеличение  нагрузки  для  данного  элемента  электрической  установки  может  привести  к  прекращению  его  работы. 

Соответственно,  параметры  устройств  системы  электроснабжения  обязаны  выбираться  таким  образом,  чтобы  они  беспрерывно  работали  в  течение  времени,  в  соответствии  с  их  сроком  службы.

К  началу  30-х  годов  относится  появление  высокочастотных  защит  ЛЭП  с  электронными  лампами.  С  конца  40-х  годов  зародилась  тенденция  конструирования  реле  с  использованием  полупроводниковых  диодов  и  транзисторов.  Уже  в  60-х  годах  такие  реле  стали  получать  все  большее  распространение  и  в  настоящее  время,  например,  вместо  индукционных  реле  направления  сопротивления  и  мощности  выпускаются  полупроводниковые.

В  80-х  годах  начали  производится  отдельные  реле  и  комплекты  защит,  сделанные  с  применением  элементов  микроэлектроники  (цифровых  и  аналоговых  микросхем).  Дальнейшая  цепочка  развития  техники  релейной  защиты  связана  с  использованием  микропроцессорных  комплексов.  Такие  комплекты  устройств  осуществляют  как  функции  релейной  защиты,  так  и  ряд  сервисных  и  дополнительных  функций  (автоматическое  повторное  включение,  определение  места  повреждения,  фиксация  параметров  аварийного  режима  и  тому  подобное)  с  отображением  на  встроенном  экране.

Автоматизированная  система  управления  электроснабжением  предприятий,  в  том  числе  железнодорожного  транспорта,  обязана  обеспечить  наилучшие  условия  распределения  и  передачи  электрической  энергии  потребителям  в  рабочих  и  аварийных  режимах.  При  этом  она  должна  учитывать  все  особенности  функционирования  системы  электроснабжения,  а  именно,  быстротечность  электромагнитных  и  электромеханических  процессов  во  время  аварийной  ситуации,  в  результате  чего  оперативный  или  диспетчерский  персонал  может  не  успеть  вмешаться  в  эти  прoцессы  для  устранения  их  рaзвития.

Определяют  устройства  системной,  а  также  технологической  автоматики.  Назначение  технологической  автоматики  —  управлять  локальными  процессами  рабочего  режима  на  отдельных  видах  объекта.  Системная  автоматика  осуществляет  управление  режимами  работы  системы  электроснабжения  и,  далее,  подразделяется  на  автоматику  управления  в  нормальных  и  рабочих  режимах,  которая  в  состоянии  обеспечить  соответствующий  и  необходимый  уровень  напряжения  и  повышение  экономичности  работы  системы  электроснабжения.  И  вторая  классификация  —  автоматика  управления  в  ненормальных,  аварийных  режимах.  К  этой  автоматики  относятся  устройства  релейной  защиты,  и  в  том  числе  сетевая  автоматика,  которая  включает  в  себя  автоматическое  включение  резерва,  автоматическое  повторное  включение,  а  также  установление  места  короткого  замыкания.

Релейная  защита  является  непременной  составляющей  всех  энергетических  уcтановок,  объектов  и  cистем  напряжением  1  кВ  и  выше,  вследствие  чего,  представляет  собой  непростую  информационную  систему,  которая  состоит  из  комплекса  взаимосвязанных  электромагнитных,  электронных,  микроэлектронных  устройств  и  источников  питания.

Для  защиты  устройcтв  оборудования  тяговых  подстанций  электрифицированных  железных  дорог  применяются  чаще  всего  такие  же  защиты,  как  и  на  понизительных  подстанциях  энергосистем,  однако  защиты  тяговых  сетей  обладают  своей  особой  исключительностью.  В  тяговых  сетях  поcтоянного  и  переменного  тока  макcимальные  токи  нагрузки  являютcя  сопоставимыми  с  минимальными  токами  короткого  замыкания,  в  результате  чего  возникают  значительные  трудности  для  защиты,  которая  обязана  точно  разграничивать  эти  режимы.  Поэтому  защиту  стараются  разработать  таким  образом,  чтобы  она  смогла  среагировать  на  другие  дополнительные  показатели,  характерные  для  нормальных  рабочих  и  аварийных  режимов,  а  именно,  тяговых  сетей.

Развитие  релейной  защиты  тяговых  cетей  переменного  тока  прошло  неcколько  этапов.  Cейчас  наступил  новый  этап,  cвязанный  с  оcвоением  цифровых  защит  электротяговых  cетей  переменного  тока  на  оcнове  интеллектуальных  терминалов,  таких  как  микропроцессорные  и  многофункциональные  комплексы.  Такой  терминал  осуществляет  не  только  функции  связанные  с  релейной  защитой,  но  и  функции  автоматики,  сигнализации,  управления,  регистрации  событий,  контроля  параметров  нагрузки,  и  аварийных  процессов,  связи,  самодиагностики,  а  также  сервисные  функции.

Релейная  защита,  которая  контролирует  состояние  лишь  одного  данного  объекта  и  которая  отключается  при  аварийных  режимах,  называется  индивидуальной.  В  других  ситуациях  основные  свойства  защиты,  такие  как  —  чувствительность,  селективность  и  быстродействие  —  улучшаются,  если  индивидуальные  устройства  взаимосвязаны  между  собой.  К  релейной  защите  в  соответствии  с  ее  главным  назначением  предъявляют  следующие  требования:  избирательность,  надежность,  резервирование,  быстродействие  и  чувствительность.  Кромеперечисленного,  релейная  защита  обязана  быть  по  возможности  недорогой  и  наименее  безопасной  при  ее  обслуживании.

Входя  в  составную  часть  комплекса  устройств  автоматики,  релейная  защита  имеет  основную  специфику,  выделяющую  ее  в  независимые  научные  и  научно-технические  направления,  основы  которых  опираются  на  углубленных  положениях  теории  стационарных  и  нестационарных  электромагнитных  и  электромеханических  процессов,  математической  логики,  теории  надежности,  электрических  аппаратов,  электроники  и  микроэлектроники.

Функциональным  назначением  релейной  защиты  представляется  купирование  повреждения,  предотвращение  или,  по  возможности,  сокращение  убытка  при  внезапном  возникновении  повреждения  или  ненормальных,  аварийных  режимов  работы  электрических  и  энергетических  устройств  выработки,  преобразования,  передачи  и  перераспределения  электрической  энергии,  предоставление  устойчивости  и  надежности  систем  электроснабжения.  Одновременно  с  устройствами  автоматического  повторного  включения  (АПВ)  и  автоматического  включения  резерва  (АВР)  релейная  защита  основывает  систему  противоаварийной  автоматики,  то  есть  автоматики  управления  в  ненормальных  аварийных  режимах.

Целью  дипломного  проекта  является  модернизация  релейной  защиты  на  тяговой  подстанции  М.  Горький  на  базе  микропроцессорной  технике,  замена  действующего  устройства  на  устройство  ЦЗА-27,5-ФКС.  Устройство  ЦЗА-27,5-ФКС  как  интеллектуальный  терминал  выполняет  следующие  функции  защит  —  защита  автоматики  и  управления,  сигнализация,  контроль  параметров  нагрузки,  регистрация  событий  и  аварийных  процессов,  самодиагностика,  связь  и  сервисное  обслуживание.

Конструктивно  устройство  ЦЗА-27,5-ФКС  представляет  собой  два  отдельных  блока:  блока  защиты  и  автоматики  (БЗА)  и  блока  управления  (БУ).  Связь  между  этими  блоками  осуществляется  с  помощью  интерфейсного  кабеля.

Перспективным  и  приоритетным  направлением  в  практике  и  теории  релейной  защиты  служит  применение  микропроцессоров  (МП),  а  также  микро-электронно  вычислительных  машин  (микро-ЭВМ),  разработка  на  их  базе  защиты,  которые  получили  название  микропроцессорные  защиты  или  программные  защиты.

Микропроцессор  —  программно-управляемое  устройство,  с  помощью  которого  возможно  обрабатывать  цифровую  информацию  и  управлять  в  соответствии  с  хранимой  в  памяти  микропроцессора  программой.  Микро-ЭВМ  это  цифровая  ЭВМ  с  интерфейсом  ввода-вывода,  в  состав  которой  входят  микропроцессор,  память  программ,  память  данных,  пульт  управления  и  несколько  источников  питания.

Микропроцессоры  и  микро-ЭВМ  входят  в  состав  вычислительной  системы  (ВС),  которая  является  основной  частью  микропроцессорных  релейных  защит.  Вычислительные  системы  состоят  из  одного  или  несколько  МП  или  микро-ЭВМ,  и  таким  образом  образуют  однопроцессорную,  многопроцессорную,  одномашинную  или  многомашинную  вычислительные  системы  релейной  защиты.

При  переработке  полученной  информации  в  многопроцессорных  и  многомашинных  вычислительных  системах  возможно  осуществление  обработки  информации  одновременно  как  только  по  независимым  программам,  так  и  по  независимым  на  отдельных  участках  ветвям  программы.

Использование  полупроводниковой  электроники  дает  возможность  изготовить  и  разработать  релейную  защиту  одновременно  с  другими  устройствами  автоматики  и  телемеханики  в  варианте  одной  системы  или  комплекса.

Применение  и  использование  микропроцессорных  систем  и  микроэлектроники  в  большей  степени  повышает  оперативность  релейной  защиты  и  автоматики.  Раскрывает  перспективы  для  передачи  и  распределения  функций  релейной  защиты.  Возможность  управлять  вычислительными  машинами,  управляющими  устройствами  электроснабжения  в  рабочих  и  аварийных  режимах.

В  связи  с  этим  важное  значение  обретает  исследование  алгоритма  программ,  которым  обязана  подчиняться  релейная  защита  вне  зависимости  от  той  элементной  базы,  на  основании  которой  она  изготовлена.

Применение  МП  и  микро-ЭВМ  для  выполнения  функций  релейной  защиты  обусловлено  их  большими  функциональными  возможностями,  обеспечивающими  создание  защиты  нового  поколения  любой  сложности  и  высокой  надежности.

Список  литературы:

1. Почаевец  В.С.  Электрические  подстанции:  учебник.  Мн.:  ФГБОУ  «Учебно-методический  центр  по  образованию  на  железнодорожном  транспорте»,  2012.  —  491  с.
2. Фигурнов  Е.П.,  Жарков  Ю.И.,  Петрова  Т.Е.  Релейная  защита  сетей  тягового  электроснабжения  переменного  тока:  учеб.  пособие.  Мн.:  Маршрут,  2011.  —  272  с.