Застосування мікропроцесорних терміналів РЗА на прикладі БМРЗ, в тому числі на РЖД, функції, приклади, гідності

При реконструкції тягової підстанції «Олехнович» Білоруської залізниці вперше в СНД вторинні кола РУ27,5 кВ були виконані виключно на основі інтелектуальних мікропроцесорних терміналів (МТ) типу БМРЗ, є спільною розробкою ТОВ «НІІЕФАЕНЕРГО» і ТОВ НТЦ «механотроніка». МТ даного типу за своїми характеристиками найбільш адекватні вимогам, що пред’являються з боку електротяги мереж, існуючих на території СНД.

Для підстанції «Олехнович» були використані МТ чотирьох типів, розроблені спеціально для приєднань 27,5 кВ:

– БМРЗ – ФКС блок мікропроцесорний релейного захисту, автоматики, управління і сигналізації фідерів контактної мережі;

-БМРЗ-ФВВ блок мікропроцесорний релейного захисту, автоматики, управління і сигналізації фідера вимикача введення;

-БМРЗ-ФПЕ блок мікропроцесорний релейного захисту, автоматики, управління і сигналізації фідера поздовжньої електрифікації;

-БМРЗ-ТСН блок мікропроцесорний релейного захисту, автоматики, управління і сигналізації фідера трансформатора власних потреб.

У БМРЗ функціонального ряду 27,5 кВ є відмінності від інших блоків типу БМРЗ, основні з яких полягають в наступному.

Маємо специфічні «залізничні» захисту: струмовий відсічення і ненаправленная дистанційна захист, що працюють на половині періоду сигналу; чотири ступені спрямованої дистанційній захисту контактної мережі; захист від підживлення з боку контактної мережі.

Використання захистів, вимірювальні органи яких забезпечують роботу на половині періоду частоти мережі, було обумовлено необхідністю зниження до мінімуму часу спрацьовування цих захистів, оскільки контактний провід при протікання струмів короткого замикання швидко нагрівається і втрачає властивість пружності.

Доповнені функції автоматики: адаптація уставок 2-й і 3-й ступенів дистанційній захисту за коефіцієнтом гармонік; прискорення цих ступенів дистанційній захисту по співвідношенню токовдвух суміжних фідерів; функція автоматичного повторного включення (АПВ) БМРЗФКС доповнена можливостями: 1) блокування АПВ при відсутності напруги і 2) прискорення першого циклу АПВ приналичии напруги в фідері; логічна захист шин забезпечує відключення ФКС, через які можлива підживлення короткого замикання від суміжної підстанції; сигнал на резервування відмови вимикача (УРОВд) формується тільки за наявністю струму в фідері після команди відключення по защітам.Введени функції управління: в БМРЗФКС – двома роз’єднувачами; в БМРЗФПЕ – однімраз’едінітелямі; в БМРЗТСН – контактором на стороні 0,4 кВ. Введення уставок здійснюється в первинних величинах струму, напруги та опору.

Введено додаткові функції діагностики стану обладнання: розрахунок виробленого ресурсу вимикачів; контроль ланцюгів управління роз’єднувачами; контроль ланцюгів ізмерітельнихтрансформаторов напруги; контроль наявності напруги на шинах включають котушок.

Розширено можливості цифрової реєстрації аварійних процесів – зберігається до восьми осциллограмм останніх аварійних відключень із записом всіх аналогових сигналів і 16 дискретних; тривалість осцилограми 2,5 с; передісторія 0,5 с.

Реалізовано протокол обміну MODBUS, що використовується для створення розподіленої автоматизованої систем управління тягової підстанцією (АСУТПР).

БМРЗ функціонального ряду 27,5 кВ виконують функції не тільки РЗА і управління, але також функції:

– місцевої та дистанційної сигналізації;

-вимірювань поточних і аварійних значень параметрів навантаження;

-реєстрації всіх пусків і спрацьовувань захистів;

-осцилографування аварійних режимів;

-діагностику основного обладнання;

-зберігання накопиченої інформації і передачі її по послідовному каналу зв’язку.

Крім того, БМРЗ функціонального ряду 27,5 кВ виконують функції РЗА не тільки відповідних приєднань, а й необхідні функції РЗА більш високих рівнів:

-розподільчого пристрою в цілому (захист від внутрішніх коротких замикань), всього пристрою тягового електропостачання (ПРВВ, захист від підживлення),

а також межподстанціонной зони (автоматичне відновлення нормальної схеми живлення після ліквідації аварії).

Це дозволяє на основі БМРЗ як контролерів нижнього рівня будувати повнофункціональні автоматизовані системи управління пристроями тягового електропостачання. При цьому Нетреба додаткові пристрої релейних захистів, і автоматики, телевимірювань, діагностики, реєстрації і т.д.

На тягової
підстанції «Олехнович» в якості захистів фідерів контактної мережі використовуються БМРЗ-ФКС. Ці МТ включають в себе:

– дві струмові відсічення, одна з яких реагує на струм основної гармоніки, друга – на нефільтровану криву повного струму;

– чотириступінчасту дистанційну захист (ДЗ), в якій перша ступінь може бути як спрямованої, так і ненаправленої, з блокуванням по струму або напрузі, дві спрямовані ступені з блокуванням по куту (реалізація характеристики «замкова щілина»), ступінь, що захищає при з’єднання від коротких замикань через великі перехідні активні опори (характерістікавитянута уздовж осі активних значень). При пропажі напруги від ТН27,5 кВ (изза відключення автомата ТН) перші три ступені переводяться в режим струмових реле з тими ж витримками часу.

Уставки по току задаються при програмуванні БМРЗФКС

-захист мінімальної напруги (ЗМН);

-квазітепловую захист фідера;

-резервування при відмовах вимикача (ПРВВ);

-логічну захист шин (ЛЗШ);

-дворазове автоматичне повторне включення (АПВ);

-захист суміжного фідера контактної мережі (струмовий відсічення і другий ступінь ДЗ).

Для захисту фідерів ДПР були застосовані БМРЗ-ФПЕ, що дозволили здійснити:

-струмовий відсічення; триступеневу МТЗ, причому перші два ступені мають незалежну витримку часу, а витримка часу третього ступеня може бути як залежною, так і незалежної на вибір;

– захист мінімальної напруги;

-ПРВВ;

-логічну захист шин;

-дворазове АПВ.

Інші захисту, що входять в МТ БМРЗФПЕ (захист нульової послідовності і т.д.), не використовуються.

На вимикачах вводів 27,5 кВ використані МТ БМРЗФВВ, що містять в собі:

-двоступеневу МТЗ з блокуванням за напругою;

-два ступені ДЗ ( «замкова щілина»);

-захист мінімальної напруги;

-УРОВ з можливістю включення вихідного реле в ланцюзі РЗА захистів високою боку на напруги силового трансформатора;

-логічну захист шин;

-захист від підживлення коротких замикань на стороні високої напруги від суміжних підстанцій через контактну мережу.

ТСН підстанції захищені МТ БМРЗ-ТСН

Вони включають:

-токовую відсічення;

-двоступеневу МТЗ;

-захист мінімальної напруги;

-УРОВ;

-логічну захист шин.

Все БМРЗ здійснюють осциллографирование аварійних режимів і моментів запуску захистів. Зчитування осциллограмм можливо через порт RS232 за допомогою портативного комп’ютера іліпосредством шини RS485 зі щита управління підстанцією. Останній обладнаний контролером підстанції (мікроРС) з сенсорним дисплеєм і модемом для підключення до лінія ТУ / ТС систем телемеханіки «Лісна» або АСТМУ.

Крім того, розподільчий пристрій 27,5 кВ обладнано захистом від замикань всередині ЗРУ, що впливає на всі приєднання боку тягового напруги.

Застосування МТ БМРЗ як захистів приєднань тягових підстанцій змінного струму призвело до необхідності вдосконалити методику розрахунку уставок деяких приєднань. Зокрема, доводиться враховувати, що при пошкодженнях на лініях ДПР здійснюється запуск дистанційних захистів вводів тягового напруги.

Перший рік експлуатації пристроїв підтвердили переваги використання МТ, а саме:

-більш високу швидкодію захистів, яке забезпечило можливість зниження тимчасової сходинки до 0,3 с, а в деяких випадках до 0,25 з точність і стабільність значень уставок захистів;

-глибоке резервування захистів, особливо фідерів контактної мережі, які раніше не мали реального резерву;

-підвищення селективності роботи пристроїв РЗА;

-зручність експлуатації;

В цілому застосування МТ на підстанції дозволило

-збільшити надійність захистів тягової підстанції, всієї системи тягового електропостачання змінного струму і, як наслідок, безперебійне електропостачання електрорухомого складу та інших споживачів;

-зменшити час налагодження релейних захистів, автоматики, вимірювань і телемеханіки приєднань;

-знизити експлуатаційні витрати;

-підготувати базу для створення автоматизованої системи діагностики обладнання тягової підстанції, визначення відстані до місць пошкодження на контактній мережі і лініях ДПР.

Вбудовані функції вимірювань і цифрового осцилографування аварійних процесів дозволили уточнити параметри захищаються приєднань, скорегувати методику розрахунку уставок захистів.

Одночасно необхідно зазначити недоліки, програмно закладені в БМРЗ, і зробити їх корекцію:

-необхідно дати можливість вводити уставки по струму на БМРЗ-ТСН, починаючи з менших значень (не більше
0,5 А), так як встановлювати трансформатори струму з коефіцієнтом трансформації менш 200/5 на стороні 27,5 кВ можна через те, що вони не проходять по критеріям динамічної та термічної стійкості;

-необхідно дати можливість вводити уставки по струму і опору на БМРЗ-ФКС для захисту суміжного фідера, відмінні від уставок власного приєднання;

-необхідно надати можливість вносити уставки за часом в БМРЗ-ФКС для резерв них струмових захистів, відмінні від уставок дистанційних;

-необхідно розробити алгоритми і приступити до випуску МТ для захисту саме фідерів ДПР;

-необхідно ввести в БМРЗ-ТСН, БМРЗ-ФПЕ і БМРЗ-ДПР блокування роботи захисту від мінімальної напруги при пропажі напруги від ТН27,5 кВ изза відключення автоматів.

Виявлені недоліки в проектних схемах управління і РЗА приєднань були в основному усунуті в процесі налагодження обладнання тягової підстанції «Олехнович» .У даний час в процесі налагодження знаходиться інформаціоннодіагностіческій комплекс

(ІДК) тягової підстанції «Олехнович», в якому МТ відводиться роль датчиків поточних і аварійних значень електричних величин. Інформаціоннодіагностіческій комплекс включає в себе наступні функції:

-визначення відстаней до місця пошкодження на фідерах контактної мережі і ДПР;

-визначення залишкового ресурсу вимикачів приєднань, заснованого на використанні заводських характеристик вимикачів;

-блокування АПВ фідерів контактної мережі, щоб уникнути перевитрати контактного проводу пріповрежденіях на що стоїть ЕРС;

-визначення тимчасових характеристик силових вимикачів;

-діагностика правильності дії РЗА в режимі тривоги;

-діагностика стану роз’єднувачів з моторними приводами;

-діагностика стану контуру заземлення підстанції;

-діагностика стану ланцюгів зворотного потоку;

-вимір величин оперативних напруг постійного і змінного струму;

-контроль ізоляції оперативних ланцюгів постійного і змінного струму щодо землі (контроль останніх ланцюгів здійснюється для підстанцій, які працюють з ізольованою середньою точкою ТСН);

-визначення втрат електроенергії в тягових трансформаторах, ТСН, фідерах контактнойсеті;

-регулювання величини напруги на стороні тягового напруги за допомогою РПН;

-реєстрація і архівація величин напружень на стороні 27,5 кВ;

-реєстрація і архівація величин струмів силових трансформаторів, ТСН, фідерів контактної мережі, ліній ДПР і СЦБ;

-автоматизоване визначення оптимального числа включених в роботу тягових трансформаторів і ТСН;

-систему технічного обліку електроенергії, споживаної тягової підстанцією в цілому і її приєднаннями.

Надалі планується розвиток функцій інформаційно-діагностичний комплексу.

В даний час Білоруської залізниці придбані МТ типу БМРЗ для захисту фідерів контактної мережі і вводів тягового напруги для десяти підстанцій змінного струму, систем електропостачання 27,5 і 2х25 кВ (всього 103 пристрої).

Одночасно на цих же підстанціях будуть внедрениінформаціоннодіагностіческіе комплекси 27,5 і 2х25 кВ, між якими існують деякі відмінності. Монтаж і налагодження зазначених терміналів і комплексів планується завершити в поточному році.

Ссылка на основную публикацию