Тенденции развития систем МП РЗА в сетях 6-750 кВ на примере научно-исследовательского центра Бреслер

1. Введение
Автоматика и устройства релейной защиты в последнее время существенно изменились. Это в первую очередь: реализация функций защит, возникновение теории уставок, значительное увеличение степени интеграции. В последнее время всё более актуально применение унифицированного оборудования, которое могло бы быть использовано для разных классов напряжения. Отечественный производитель микропроцессорных систем РЗА“ Исследовательский центр Бреслер” успешно работает в этом направлении. Опыт разработки и эксплуатации устройств РЗиА научно-исследовательского центра позволяет определить основные направления в структуре создания устройств РЗА, дополняя традиционные решения современной теорий. Одним из основных направлений совершенствования микропроцессорных систем РЗА является применения всё большего количества измерительных органов с элементами адаптации. В разработках предприятия использованы универсальные алгоритмы для распознающего модуля и фильтра информационных составляющих, основанного на структуре, названной Бреслеровским фильтром.
2. Оборудование и новые разработки внедряемые ИЦ Бреслер.
Основными направлениями предприятия в области разработки устройств автоматики и релейной защиты являются:
Во-первых
– создание автоматизированных систем управления и современных многофункциональных защит на элементной базе микропроцессорной электроники и предполагает осуществление всех необходимых защит в сетях 04/6-35 кВ, 110-750 кВ, систем автоматизированного управления, а также системы учета электроэнергии;
– разработка типовых проектных решений и их дальнейшая адаптация к конкретным задачам; –комплексное оснащение оборудования подстанций 04/6-35/110-220 кВ системами автоматизации.
Во-вторых: внедрение современных достижений eq ре теории обработки сигналов и теории основ микропроцессорной релейной защиты. Классические алгоритмы защиты оборудования РЗА ИЦ Бреслер дополняются измерительными органами,  которые дополнены элементами адаптации и выполнены с учётом универсальности решений. Новые алгоритмы, применяемые в измерительных органах устройств защиты, отличаются использованием процедур обработки входных сигналов, оптимально использующих получаемую информацию. К примеру, выделение основной гармоники какой-либо электрической величины осуществляется частотными фильтрами. При получении необходимой точности и при минимальном затраченном времени обработки переходных процессов в некоторых случаях мы вынуждены отказаться от классических решений применения фильтра Фурье и использовать частотно независимый фильтр с применением оптимального варианта фильтрации. ИЦ «Бреслер» занимается фундаментальными исследованими в сфере теории релейной  защиты, благодаря чему разработаны алгоритмы защиты с распознающими свойствами, приближающимися к физическому пределу распознаваемости повреждений защищаемого энергообъекта. Получение алгоритмов с предельными распознающими свойствами невозможно без процедуры обучения, целью которой является повышение чувствительности защит к аварийным ситуациям. В дальнейшем повышение интеллектуализации релейной защиты предполагает не только внедрение актуального стандарта МЭК 61850, но и разработка адаптивных обучающихся систем РЗА. Некоторые направления интеллектуализации РЗА на предприятии выделены в отдельные направления и находят своё применение в исследовании возможностей применения определённого алгоритма в той или иной защите. Такой подход к разработке функций защит заставил разработчиков отказаться от применения некоторых классических приемов, применяемых в аналоговых реле, которые не всегда удовлетворяют условиям оптимального распознавания аварийных ситуаций. К примеру, используемый способ защиты неповрежденных фаз в цикле ОАПВ путём сравнения модулей  токов имеет  ограниченные распознающие  свойства и в защитах ИЦ «Бреслер» заменен способом применения аварийных составляющих  контролируемых величин. Продукция ИЦ «Бреслер». На  энергетическом рынке предприятие представлено системами РЗА И АСУ ТП. Название «Исследовательский центр» предприятия предопределяет избранную концепцию развития. Технические решения, закладываемые в выпускаемую продукцию, учитывают не только отечественный опыт, но и опыт международного сотрудничества. Упомянем некоторые из таких защит:
• дифференциально-фазная защита – возможность работы без цепей напряжения, в т.ч. и в неполнофазных режимах цикла однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ);
• избиратель поврежденных фаз – работа только на базе токовых информационных составляющих без привлечения цепей напряжения;
• устройство ОАПВ – повторное включение с адаптивной паузой; возможность отключения неповрежденных фаз с учетом перенапряжений на линии;
• ступенчатые защиты линии – пятиступенчатая дистанционная защита от всех видов замыканий, адаптивная отстройка от нагрузки и до 8 ступеней направленной токовой защиты нулевой последовательности;
• токовые защиты многовариантны: имеют возможность функционирования в режиме направленных и ненаправленных защит во всем спектре информационного базиса: фазных, разности фазных величин, симметричных, аварийных составляющих;
• направленная ВЧ-защита линии – возможность безусловной замены на подстанциях устаревших защит на электромеханической или микроэлектронной элементной базе с  развитием функциональности - свободной конфигурацией входных/выходных сигналов защиты;
• дифференциальная защита шин со временем срабатывания не более 10 мс;
• комплекты защит 0.4/6-35 кВ, оптимальные по критерию «цена/функциональность» и адаптируемые к требованиям потребителя; Москва, 7–10 сентября 2009 г. 81
• программное обеспечение терминалов защит и комплект сервисных программ, позволяют создавать максимальный комфорт для  оперативного персонала при  обслуживании защит на подстанциях. Дополнительно  отметим следующие очевидные тенденции в  построении защит ведущими мировыми производителями:
• сохранение известных алгоритмов,  хорошо зарекомендовавших  себя в прошлых поколениях релейной защиты;
• создание защит на новых принципах с учетом особых возможностей микропроцессорных терминалов и цифровой обработки сигналов;
• комбинированный подход. Сказанное в полной мере относится к защитам  серии «Бреслер». Направленная защита линии типа «Бреслер ШЛ 2607» охватывает возможности  аналоговых защит ПДЭ-2802, но с добавлением возможностей микропроцессорной техники по сервисным и диагностическим функциям. Другие защиты с абсолютной селективностью (дифференциально-фазные защиты (ДФЗ) «Бреслер ШЛ 2604») выполнены на основе комбинированного подхода с привлечением современной информационной теории релейной защиты, позволяющей придать защите способность к  адаптации. Например, в  реализации ДФЗ предусмотрено использование в пусковых и отключающих измерительных органах (ИО) всего спектра токовых ИО: фазных  величин, разности фазных величин, симметричных составляющих и аварийных составляющих тока, а также ИО компенсированного напряжения обратной последовательности для применения защиты на  длинных линиях при недостаточной чувствительности токовых ИО. Применение аварийных составляющих – не только способ повышения чувствительности защиты, но и возможность добавления в нее новых качеств, привнесенных адаптацией алгоритмов защиты к реальному текущему режиму. Единственным информационным параметром для избирателя поврежденных фаз и вида повреждения (ИПФ) являются токи. Такой алгоритм создает предпосылки для  работы комплексной защиты при потере цепей напряжения. К тому же уставки в ИПФ отстраиваются только от небалансов и составляют  3-7% по токам обратной и/или нулевой последовательности в зависимости от класса  напряжения линии.  Устройство ОАПВ, помимо стандартных функций, содержит модули и ИО на адаптивном  принципе, которые за  счет уменьшения бестоковой паузы в цикле ОАПВ  позволяют повысить устойчивость электрической системы и снизить коммутационные перенапряжения путем выбора порядка отключения и включения фаз по концам линии. Идея построения адаптивных ИО ОАПВ заключается в привлечении всей наблюдаемой информации  путем совместной работы с другими органами в составе терминала. Наиболее информативной величиной для органа контроля погасания дуги  подпитки является напряжение на отключенной фазе. ОКПД для большинства слабо нагруженных линий может быть построен на основе одного реле напряжения, реагирующего на  модуль фазного напряжения, тогда как на линиях электропередачи с большими углами передачи мощности требуется привлечение ИО реле сопротивления и ИО реле напряжения, реагирующих на аварийные составляющие. Современная тенденция развития  релейной защиты направлена в сторону функционального насыщения и  усложнения устройств защит. Проблемы надежности решаются на стадии проектирования путем дублирования или применения двух защит, выполненных на разных принципах. Для защиты линий электропередачи предпочтительно иметь две основные и две резервные защиты. В качестве одной основной защиты применяют дифференциально-фазную или продольную дифференциальную защиты, в качестве другой – ступенчатые защиты с ВЧ-блокировкой. Резервные защиты, как правило, состоят из двух комплектов ступенчатых защит, вторые ступени которых являются телеускоряемыми. Минимальный набор комплектов защит на подстанции для одной линии условием полного резервирования функций составляют два шкафа, при условии, что вторая резервная ступенчатая защита встроена в шкаф основной защиты.
Заключение.
ИЦ «Бреслер» видит перспективу развития в проведении разработок микропроцессорных защит на базе фундаментальных исследований по информационной теории релейной защиты. Результатом теоретических исследований стал синтез алгоритмов защиты с распознающими свойствами, близкими к пределу распознаваемости повреждений защищаемого энергообъекта. 2. Оправдал себя принятый на предприятии комбинированный подход к реализации защит, предполагающий полную совместимость с защитами предыдущих поколений и разработку новых функций защит, учитывающих особые возможности микропроцессорных терминалов и цифровой обработки сигналов. 3. Качество защиты во многом определяется правильным выбором ее уставок. Проблемы, связанные с внедрением на объектах новых измерительных органов, в том числе и реагирующих на приращения величин, решены путем создания рекомендаций по расчету уставок и программ для их автоматизированного расчета.