Как работят релейната защита и автоматизация

Първите експерименти с електричество и създаването на вериги за преминаване на ток бяха придружени от късо съединение и неизправности, по време на които се придобива опит и знания, разкриват се закономерности на процесите и се разработват правила за работа.

Въз основа на анализа на допуснатите грешки започнаха да се създават устройства, които предпазват оборудването и хората от електрически ефекти. Първите такива устройства бяха предпазители, които изгаряха при създаване на критични натоварвания, прекъсвайки веригата на електрическия ток.

По-сложните защитни конструкции започват масово да се въвеждат след 1891 г., когато в Русия, по проекта на Михаил Осипович Доливо-Доброволски, 220 кВт електрическа енергия на 175 км успешно се транспортира с ефективност 77% въз основа на трифазна система на напрежение, разработена от същия учен.

Принципът на защита се основава на принципа на релета - устройства, които постоянно следят всеки електрически параметър на мрежата и когато достигнат критични стойности, те задействат: рязко променят първоначалното си състояние чрез превключване на електрическата верига.

Първите защитни устройства са направени на базата на електромеханични релейни конструкции и специалистите, участващи в тяхната експлоатация, започват да се наричат ​​терминът "реле", който е валиден и до днес.

Услугата за релейна защита и автоматизация (RPA), създадена в електроенергийната система въз основа на постоянно натрупан опит, е едновременно включена в други сложни процеси:

• системи за управление, включително локални, отдалечени и отдалечени методи;

• брави на устройства;

• сигнални вериги, позволяващи анализиране на събития, случващи се в мрежата;

• измервания на различни електрически количества в съществуващи вериги;

• анализ на качеството на измерванията въз основа на метрологичните стандарти;

• някои други функции.

Принципи на конструиране на верига от защитни устройства

Доста тромава и сложна първоначална основа, основана на електромеханичните структури, непрекъснато се усъвършенства и модифицира. За работата по защита се въвеждат нови технически разработки. В съвременните енергийни комплекси успешно се комбинират електромагнитни, индукционни, статични - полупроводникови и микропроцесорни устройства.

Те са обединени от практически непроменен основен алгоритъм на процесите, който се модернизира за всеки конкретен случай. Основните защитни функции са демонстрирани от структурната схема.

Основните функции на защитните устройства

Единица за наблюдение

Основната му функция е да наблюдава текущите електрически процеси в системата въз основа на измервания от токови и / или измервателни напрежения на трансформатори.

Изходните сигнали, взети от устройството, могат да бъдат директно предавани на логическата верига за сравнение с дефинираните от потребителя отклонения от номиналните стойности, наречени настройки или първоначално преобразувани в цифрова форма.

Логически блок

Тук входните сигнали се сравняват с граничните характеристики на настройките. Най-малкото съвпадение между тях води до издаване на команда за управление на защитите.

Изпълнителна единица

Тя се поддържа постоянно в готовност за отговор на команди на логически единици. В този случай превключването става в схемата на окабеляване съгласно предварително определен алгоритъм, който изключва повреда на оборудването и телесни наранявания.

Алармен блок

Процесите, протичащи в системата, се извършват толкова бързо, че човек не е в състояние да ги възприеме със своите органи.За да коригират перфектните събития, се инсталират алармени устройства, които използват визуални, звукови методи за експозиция, като запазват промените, настъпили в паметта.

Във всички алармени конструкции прехвърлянето на неговото състояние след работа в първоначалното му положение се извършва веднъж ръчно от оператора, което елиминира загубата на информация за работата на защитата чрез автоматизация.

Принципи на защита

Много сериозно отношение към надеждността и безопасността на използването на електроенергия определи основните изисквания, на които трябва да отговарят системите за релейна защита. Те обаче са и технически устройства, което означава: те имат способността да нарушават правилното изпълнение.

Сбой на релейните системи за защита е възможен с:

• неизправности вътре в защитите;

• прекомерни реакции, когато действието на изпълнителния орган не се изисква;

• фалшива работа при липса на повреда в електрическата система.

За да се изключат повреди по време на работа, се разработва, монтира проект, въвежда се в експлоатация и поддръжка на релейни защитни устройства, като се вземат предвид разработените изисквания за релейни устройства за защита и автоматизация за:

• избирателност въз основа на йерархията на схемата;

• скорост, определена от времето за реакция;

• чувствителност към начални фактори;

• надеждност на работата.

Принцип на избирателност

Друго често срещано име за него е избирателността. Тази характеристика ви позволява точно да идентифицирате и локализирате мястото на проявената неизправност в структурирана мрежа с всяка йерархия.

Например генераторът предава електрическа енергия на много потребители, разположени в секции № 1, 2 и 3, оборудвани със собствени защити съответно 1-2, 3-4 и 5. В случай на късо съединение вътре в крайния потребител на обект № 3, токовете за повреда ще преминат през всички защитни вериги от източника.

В тази ситуация обаче има смисъл да изключите крайния участък с повреден електромотор, оставяйки всички работещи устройства в експлоатация. За тази цел се въвеждат различни настройки за защита на релето за всяка верига на етапа на проектиране на веригата.

Защитните устройства от раздел 5 трябва да чувстват токовете на повреда по-рано и да осигурят по-бързото им изключване от генератора. Следователно в горната схема стойностите на текущите и времевите настройки във всеки раздел се намаляват от генератора до потребителя, следвайки принципа: колкото по-близо до мястото на повреда, толкова по-висока е чувствителността.

В този случай се изпълнява принципът на резервираност, като се отчита възможността за отказ на всякакви технически устройства, включително защитни системи от по-ниско ниво. Това означава: ако защитата на секция 5 на раздел 3 не работи, късо съединение трябва да изключи устройствата за защита на реле № 4 или 5 от линия № 2, които от своя страна са застраховани от защитата на секция № 1.

Принцип на изпълнение

Времето за изключване на щетите се състои от най-малко два фактора:

1. задействана защита;

2. работа на задвижването на прекъсвача.

Първият параметър може да се регулира от минималната стойност поради дизайна на защитата и броя на използваните елементи. Тези методи създават време за закъснение за включване на специални регулируеми релета във веригата. Използва се за допълнителна защита.

Устройствата в близост до мястото на повреда трябва да бъдат конфигурирани да работят с възможно най-кратки интервали от време.

Принцип на чувствителност

Тази характеристика ви позволява да определите видовете изчислени повреди и аномални ситуации на електроенергийната система в текущата защитна зона.

Чувствителност на релейните устройства за защита и автоматизация

За да се определи нейното числово изражение, се въвежда коефициент Кч, изчислен от съотношението на минималната стойност на тока на късо съединение за секцията към стойността на тока на изключване.

В същото време релейните устройства за защита и автоматизация работят правилно при Icz

Оптималната стойност на коефициента на чувствителност е в границите 1,5-2.

Принцип на надеждност

За да го дефинирате, са въведени термините:

• непрекъсната работа;

• поддръжка;

• трайност;

• постоянство.

Всеки от тях има свои собствени критерии за оценка.

Надеждност на релейните устройства за защита и автоматизация

Експлоатацията и поддръжката на релейните защитни устройства разглеждат три варианта за надеждност на функциите за реагиране:

1. с вътрешно късо съединение в защитената зона;

2. по време на преминаването на външно късо съединение извън работната зона;

3. в режими без повреди.

В същото време надеждността се разделя на:

• оперативен;

• помещение за хардуер.

Авариен контрол

Всеки реле защитен блок е не само независима верига, но е комбиниран в комплекси от по-високо ниво, които в крайна сметка съставляват системата за аварийно управление на електроенергийната система. Тя има всеки елемент, свързан с други компоненти и изпълнява комплексно своите задачи.

Съкратен списък на функциите за защита и автоматизация е демонстриран чрез опростена блокова схема.

Мрежа за управление на спешни ситуации

Кратко обобщение на характеристиките на работата на релейната защита и автоматизация ни позволява да заключим, че професията на релейния оператор изисква постоянно изучаване на влизащото в експлоатация оборудване, усъвършенстване на знанията и формиране на силни практически умения.

Повече за професията на релейния оператор: Професия Електрик реле защита и автоматизация

Прочетете за съвременните устройства за релейна защита тук: Устройства за защита на релейни микропроцесори: преглед на възможностите и противоречиви проблеми