Jak funguje ochrana a automatizace ochrany

První lidské experimenty s elektřinou a vytvoření obvodů pro průchod proudu byly doprovázeny zkraty a poruchami, během nichž byly získány zkušenosti a znalosti, byly odhaleny zákonitosti probíhajících procesů a byla vyvinuta provozní pravidla.

Na základě analýzy provedených chyb se začaly vytvářet zařízení, která chrání zařízení a lidi před elektrickými účinky. Prvními takovými zařízeními byly pojistky, které při vzniku kritického zatížení vyhořely a přerušily obvod elektrického proudu.

Složitější ochranné struktury se začaly masivně zavádět po roce 1891, kdy bylo v Rusku podle projektu Michaile Osipoviče Dolivo-Dobrovolského přepraveno 220 kW elektrické energie na 175 km s účinností 77% na základě systému třífázového napětí vyvinutého stejným vědcem.

Princip ochrany byl založen na principu relé - zařízení, která neustále monitorují jakýkoli elektrický parametr sítě, a když dosáhnou kritických hodnot, spustí se: prudce změní svůj původní stav přepnutím elektrického obvodu.

První ochranná zařízení byla vyrobena na základě elektromechanických konstrukcí relé a odborníci podílející se na jejich provozu se začali nazývat termínem „relé“, které platí dodnes.

Služba ochrany a automatizace relé (RPA) vytvořená v energetickém systému na základě neustále získaných zkušeností je současně zapojena do dalších složitých procesů:

• řídicí systémy, včetně místních, vzdálených a vzdálených metod;

• zámky zařízení;

• signalizační obvody, které umožňují analyzovat události vyskytující se v síti;

• měření různých elektrických veličin ve stávajících obvodech;

• analýza kvality měření na základě metrologických standardů;

• některé další funkce.

Zásady konstrukce obvodu ochranných zařízení

Poměrně těžkopádná a složitá počáteční základna založená na elektromechanických strukturách se neustále zlepšuje a upravuje. Pro ochranné práce se zavádí nový technický vývoj. V moderních energetických komplexech se úspěšně kombinují elektromagnetická, indukční, staticko - polovodičová a mikroprocesorová zařízení.

Sjednocuje je prakticky neměnný základní algoritmus procesů, který je modernizován pro každý konkrétní případ. Hlavní ochranné funkce jsou znázorněny strukturálním diagramem.

Hlavní funkce ochranných zařízení

Pozorovací jednotka

Jeho hlavní funkcí je sledovat probíhající elektrické procesy v systému na základě měření z transformátorů měření proudu a / nebo napětí.

Výstupní signály odebrané z jednotky lze přímo přenést do logického obvodu pro srovnání s uživatelem definovanými odchylkami od jmenovitých hodnot, nazývaných nastavení, nebo zpočátku převést do digitální podoby.

Logický blok

Zde jsou vstupní signály porovnány s hraničními charakteristikami nastavení. Nejmenší shoda mezi nimi vede k vydání příkazu k ovládání obrany.

Výkonná jednotka

Je neustále udržována připravenost reagovat na příkazy logických jednotek. V tomto případě dojde ke spínání v schématu zapojení podle předem určeného algoritmu, který vylučuje poškození zařízení a zranění osob.

Poplachová jednotka

Procesy, ke kterým dochází v systému, jsou prováděny tak rychle, že je člověk nemůže vnímat svými orgány.K zajištění dokonalých událostí jsou nainstalovány poplašná zařízení, která používají vizuální metody expozice zvuku a ukládají změny, ke kterým došlo v paměti.

Ve všech konstrukcích poplachů je přenos stavu po operaci do výchozí polohy jednou proveden operátorem ručně, což eliminuje ztrátu informací o činnosti ochrany automatizací.

Zásady ochrany

Velmi seriózní přístup ke spolehlivosti a bezpečnosti používání elektřiny určil základní požadavky, které musí systémy ochrany ochrany splňovat. Jsou to však také technická zařízení, což znamená: mají schopnost narušit správný výkon.

Porucha systémů ochrany relé je možná s:

• poruchy uvnitř ochran;

• nadměrné reakce, pokud není nutná činnost výkonného orgánu;

• falešná práce bez poškození elektrického systému.

Aby se vyloučily poruchy během provozu, je vyvíjen, instalován, uveden do provozu uvedení do provozu a údržba reléových ochranných zařízení s ohledem na vyvinuté požadavky na reléová a automatizační zařízení pro:

• selektivita založená na hierarchii schématu;

• rychlost stanovená dobou odezvy;

• citlivost na počáteční faktory;

• spolehlivost práce.

Zásada selektivity

Dalším běžným názvem je selektivita. Tato vlastnost vám umožňuje přesně identifikovat a lokalizovat místo projevené poruchy ve strukturované síti s jakoukoli hierarchií.

Například generátor přenáší elektrickou energii na mnoho spotřebitelů nacházejících se v oblastech č. 1, 2 a 3, vybavených vlastní ochranou 1-2, 3-4, respektive 5. V případě zkratu uvnitř koncového uživatele na místě č. 3 budou všechny ochranné obvody ze zdroje procházet poškozenými proudy.

V této situaci je však rozumné odpojit koncovou část s poškozeným elektromotorem a ponechat všechna provozní zařízení v provozu. Za tímto účelem se ve fázi návrhu obvodu zavedou různá nastavení ochrany relé pro každý obvod.

Ochranná zařízení oddílu 5 musí pociťovat poruchové proudy dříve a zajistit jejich nouzové odpojení od generátoru rychleji. Proto jsou v daném schématu hodnoty aktuálního a časového nastavení v každé sekci sníženy z generátoru na spotřebitele, přičemž je dodržen princip: čím blíže k místu poškození, tím vyšší citlivost.

V tomto případě je zásada redundance splněna, přičemž se bere v úvahu možnost selhání jakéhokoli technického zařízení, včetně ochranných systémů nižší úrovně. To znamená, že pokud je ochrana oddílu 5 oddílu 3 nefunkční, musí zkrat odpojit zařízení ochrany ochrany č. 4 nebo 5 linky č. 2, která jsou zase chráněna ochranou oddílu č. 1.

Princip výkonu

Doba vypnutí poškození sestává z nejméně dvou faktorů:

1. spouštěná ochrana;

2. provoz pohonu vypínače.

První parametr může být upraven z minimální hodnoty kvůli konstrukci ochrany a počtu použitých prvků. Takové způsoby vytvářejí zpoždění pro zahrnutí speciálních nastavitelných relé do obvodu. Používá se pro další ochranu.

Zařízení v blízkosti místa poškození musí být nakonfigurována tak, aby fungovala s co nejkratšími možnými časovými intervaly.

Princip citlivosti

Tato vlastnost umožňuje určit typy vypočteného poškození a neobvyklých situací energetického systému uvnitř aktuální ochranné zóny.

Citlivost reléových ochranných a automatizačních zařízení

K určení jeho numerického vyjádření se zavede koeficient Кч, vypočtený poměrem minimální hodnoty zkratového proudu pro průřez k hodnotě vypínacího proudu.

Ve stejné době ICP

Optimální hodnota koeficientu citlivosti leží v rozmezí 1,5-2.

Princip spolehlivosti

Pro jeho definici jsou zavedeny pojmy:

• uptime

• udržovatelnost;

• dlouhověkost;

• vytrvalost.

Každá z nich má svá vlastní hodnotící kritéria.

Spolehlivost reléových a automatizačních zařízení

Provoz a údržba reléových ochranných zařízení zvažují tři možnosti spolehlivosti reakčních funkcí:

1. s vnitřními zkraty v chráněné zóně;

2. během průchodu vnějšího zkratu mimo pracovní oblast;

3. v režimech bez poškození.

Současně se spolehlivost dělí na:

• funkční;

• hardwarová místnost.

Nouzové ovládání

Jakýkoli ochranný blok relé není jen nezávislým obvodem, ale je také spojen do komplexů vyšší úrovně, které v konečném důsledku tvoří nouzový řídicí systém energetického systému. Má každý prvek propojený s ostatními komponenty a komplexně plní své úkoly.

Zkrácený seznam funkcí ochrany a automatizace je demonstrován zjednodušeným blokovým diagramem.

Grid Emergency Management

Stručné shrnutí charakteristik provozu ochrany a automatizace ochrany nám umožňuje dospět k závěru, že profese operátora přenosu vyžaduje neustálé studium zařízení, které se uvádí do provozu, zlepšení znalostí a formování silných praktických dovedností.

Více o povolání provozovatele přenosu: Ochrana a automatizace relé Elektrikář

Přečtěte si o moderních zařízeních ochrany relé zde: Zařízení ochrany relé založená na mikroprocesorech: přehled možností a kontroverzních otázek