Результаты опытно-промышленной эксплуатации релейной защиты ЛЭП 110–220 кВ ОАО «НИПОМ»

30 декабря 2016

Издание: «Релейщик», №3(27) 2016 / журнал для сециалистов в области цифровой техники и технологий для энергетики

Авторы статьи: директор управления перспективных разработок ОАО «НИПОМ» В.М. Зинин, старший инженер по разработке РЗиА  А.А. Петров


В 2016 году ОАО «НИПОМ» завершило разработку оригинальной линейки продуктов релейной защиты и автоматики, предназначенной для комплексной системы защит основного подстанционного оборудования 110–220 кВ, на стандартизованных микропроцессорных компонентах для промышленной автоматизации с применением усовершенствованных алгоритмов обработки сигналов и с внешним интерфейсом, соответствующим стандарту МЭК 61850. В статье приводятся результаты опытно-промышленной эксплуатации шкафа релейной защиты ОАО «НИПОМ»

Общая структура условного обозначения шкафов РЗиА ОАО «НИПОМ» приведена в таблице 1. Ранее в 2015 году завершилась разработка типовых комплектов защит ЛЭП 110–220 кВ высокой степени заводской готовности (таблица 2), производимых по единым ТУ. Результаты разработки впервые были представлены на выставке «Электрические сети России – 2015». За прошедший год были пройдены обязательные квалификационные испытания и сертификация на соответствие МЭК 61850 нового изделия.

Таблица 1. Общая структура условного обозначения шкафов РЗиА ОАО «НИПОМ»

ОАО «НИПОМ» Назначение шкафа РЗА Аппаратная реализация
P0XXX Защита линий электропередач Универсальный МП-терминал РЗА
P1XXX Защита силовых трансформаторов и автотрансформаторов
P2XXX Защита шин и ошиновок
P3XXX Защита конденсаторных батарей
P4XXX АЛАР, ФОЛ, сигнализация


Таблица 2. Примеры вариантного исполнения типовых комплектов защит ЛЭП 110–220 кВ

Тип комплекта Кодировка ОАО «НИПОМ» Функции защит
ДЗЛ с КСЗ P0101 Дифференциальная токовая защита линии с комплектом ступенчатых защит (ДЗ, ТНЗНП, МТЗ), МФТО, УРОВ, АРПТ
ВЧ-защита с КСЗ P0201 Высокочастотная защита линии (ДФЗ, НВЧЗ или ВЧБ) с комплектом ступенчатых защит (ДЗ, ТНЗНП, МТЗ), МФТО, УРОВ, АРПТ
КСЗ с АУВ P0301 Комплект ступенчатых защит линии с функцией автоматики управления линейным выключателем (ДЗ, ТНЗНП, МТЗ), МФТО, УРОВ, ТАПВ, АРПТ, ТЗ
КСЗ с РС P0302 Комплект ступенчатых защит линии и приемом сигналов с противоположного конца линии (ДЗ, ТНЗНП, МТЗ), МФТО, УРОВ, АРПТ
АУВ P0401 Комплект автоматики управления выключателем с трехфазным или пофазным приводом, УРОВ, ТАПВ



В апреле 2016 года ОАО «НИПОМ» заключило договор с филиалом «Нижновэнерго» ПАО «МРСК Центра и Приволжья» о проведении опытно-промышленной эксплуатации (ОПЭ)шкафов РЗА ЛЭП 110–220 кВ, продолжительность которой для данной категории оборудования, в соответствии со стандартами ПАО «МРСК Центра и Приволжья» [1], должна составлять не менее 6 месяцев. Для проведения ОПЭ была выбрана линия 110 кВ Урень – Ветлуга (диспетчерское наименование ВЛ-169) длиной порядка 50 км, с отпайками, проходящая по лесной местности. Шкаф релейной защиты РЗА P0301-2-1-УХЛ4 ОАО «НИПОМ» был установлен со стороны подстанции «ПС 110/35/10 кВ Урень» в режиме работы «на сигнал» параллельно со штатной электромеханической РЗА ЭПЗ-1636.

Шкаф РЗА P0301, представленный на ОПЭ, позволяет реализовать следующие функции защиты и автоматики: комплект ступенчатых защит (дистанционная защита, токовая направленная защита нулевой последовательности, максимальная токовая защита) с функцией приема сигналов с противоположного конца линии, межфазовая токовая отсечка, автоматика управления выключателем, устройство резервирования отказа выключателя, трехфазное автоматическое повторное включение, автоматика разгрузки перегрузки по току. Кроме этого в изделии предусмотрена функция регистрации аварийных событий при срабатывании пусковых органов (ПО) различных видов защит, осуществляющая запись аналоговых и дискретных сигналов в виде стандартного COMTRADE-файла [2] с частотой дискретизации, соответствующей стандарту МЭК 61850 и составляющей 256 отчетов на период промышленной частоты. Полученный файл можно открыть и проанализировать как с помощью специализированного программного обеспечения ОАО «НИПОМ» [3], так и с помощью сторонних программ, поддерживающих формат СOMTRADE [4].

РАБОТА ШКАФА В РЕЖИМЕ КЗ В ПРЕДЕЛАХ ЗАЩИЩАЕМОЙ ЗОНЫ

В ходе проведения ОПЭ шкафа релей- ной защиты P0301 было зафиксирова- но короткое замыкание в защищаемой зоне. Зарегистрированная осцилло- грамма приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Осциллограмма аварийных сигналов.

а) – аналоговые сигналы;


б) – дискретные сигналы

Анализируя осциллограмму, можно определить ряд характеристик короткого замыкания (рисунок 1, а): 

  • вид КЗ – двухфазное на «землю», сопровождающееся снижением напряжения в поврежденных фазах (A и B); 
  • ударные токи пофазно: фаза «А» – 2,03 кА; фаза «B» – 2,41 кА; 3I 0 – 1,35 кА; „
  • среднеквадратичные значения фазных токов спустя период промышленной частоты (0,02 с) после возникновения повреждения: фаза «А» – 1,1 кА; фаза «B» – 1,58 кА; 3I 0 – 1,2 кА; „
  • среднеквадратичные значения фазных напряжений спустя период после возникновения повреждения: фаза «А» – 30,9 кВ; фаза «B» – 6,5 кВ; 3U0 – 40,7 кВ.

При возникновении поврежде- ния сработали следующие ПО (ри- сунок 1, б): реле сопротивления I–IV ступеней защиты ДЗ, реле тока I–IV ступеней защиты ТНЗНП, реле то- ка ТО, реле минимального напряже- ния на шинах подстанции.

Сработавшие защиты и их уставки: 

  • I ступень ТНЗНП с уставкой 0,6 кА; „
  • междуфазная ТО с уставкой 0,72 кА.


Одновременно с шкафом РЗиА P0301, функционирующем в режиме «на сигнал», произошло срабатывание штатной электромеханической защиты РЗА ЭПЗ-1636. Работоспособность устройства в условиях короткого замыкания подтверждена. Защиты терминала, а также функция осциллографирования сработали правильно.

ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕРМИНАЛОМ

Современные микропроцессорные устройства РЗиА позволяют интегрироваться в систему АСУ ТП и обмениваться информацией через специальные каналы связи [5].

На базе шкафа P0301, находящегося в ОПЭ, была протестирована удаленная работа специализированного программного обеспечения. Программа «Конфигуратор цифровой подстанции ОАО «НИПОМ» позволяет реализовать функции конфигурирования, управления, контроля состояния и проверки работоспособности интеллектуальных устройств ЦПС стандарта МЭК 61850, в том числе и терминалов РЗА. Программа-клиент (АРМ инженера службы РЗА) эмулирует привычные для цифровых защит других производителей физические органы управления и сигнализации и, кроме всего прочего, позволяет получить сохраненные терминалом осциллограммы и журналы событий [3].

Обмен данными между терминалом релейной защиты и специализированным программным обеспечением осуществлялся по выделенному каналу связи, протяженность которого составляет около 200 км. Работоспособность удаленной работы специализированного ПО с терминалом релейной защиты, находящимся в условиях действующей подстанции, подтверждена.

КОРРЕКЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА ПО ОПЕРАТИВНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ТЕРМИНАЛОМ

В ходе проведения ОПЭ шкафа РЗиА было решено повысить наблюдаемость органов управления и индикации, в результате была скорректирована виртуальная панель светодиодов терминала путем добавления дополнительных индикаторов. Скорректированная логическая схема защиты с измененной виртуальной панелью (рисунок 2) была обновлена в терминале, после ее проверки и подтверждения работоспособности на осциллограммах короткого замыкания, зарегистрированных ранее этим терминалом.

Рис. 2. Интерфейс ПО оперативного взаимодействия с терминалом

РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЭ ШКАФА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

По результатам ОПЭ шкафа релейной защиты РЗА P0301-2-1-УХЛ4 ОАО «НИПОМ» можно сделать выводы: 

  • за период ОПЭ не было зафиксировано отказов работы и ложных срабатываний устройства; „
  • шкаф релейной защиты ОАО «НИПОМ» показал надежную работу в условиях действующей подстанции; „
  • подтверждена функция записи осциллограмм терминалом с произвольным количеством сигналов в формате COMTRADE для последующего ее анализа с помощью специализированного ПО;
  • разработанное программное обеспечение позволяет свободно менять логику защит терминала и тестировать ее с помощью записанных COMTRADE- файлов, в том числе, в условиях самой подстанции при наличии соответствующих прав доступа и полномочий; „
  • замеченные в ходе ОПЭ недостатки легко устранимы путем коррекции логической схемы терминала и ее обновления (в том числе и удаленно).


В целом работоспособность устрой-ства подтверждена. Основные технические решения корректны и могут быть использованы в промышленной эксплуатации. В настоящее время ОПЭ изделия на ВЛ 110 кВ «Урень – Ветлуга» продолжается, а в ближайшей перспективе планируется установка комплекта РЗА P0101 (ДЗЛ + КСЗ) на ВЛ 220 кВ «Борская – Семеновская» Нижегородского ПМЭС.

ЛИТЕРАТУРА

1. СТО 01-067-2014. Опытно-промышленная эксплуатация образцов устройств, оборудования и систем на объектах электросетевого хозяйства ОАО «МРСК Центра и Приволжья». Стандарт организации; введ. 15.07.2014 приказом №401. – Нижний Новгород: ОАО «МРСК Центра и Приволжья», 2014. – 23 с.

2. IEEE Std C37.111-1999 (Revision of IEEE Std C37.111-1991). IEEE Standard Common Format for Transient Data Exchange (COMTRADE) for Power Systems; approved 18.03.1999. – NY: IEEE-SA Standards Board, 1999. – 47 pp.

3. Зинин В.М. Микропроцессорная защита ЛЭП 110–220 кВ – новый продукт компании НИПОМ / В. М. Зинин // Релейщик, 2016. – № 1. – С. 10–15.

4. Дорохин Е.Г. Формат COMTRADE: Сравнительный анализ функциональности программ просмотра цифровых осциллограмм разных производителей / Е. Г. Дорохин // Релейная защита и ав- томатизация, 2013 – № 3. – С. 82–90.

5. Горелик Т.Г. «Автоматизация энер- гообъектов с использованием техноло- гии «цифровая подстанция». Первый российский прототип» / Т.Г. Горелик, О.В. Кириенко // Релейная защита и автоматизация, 2012 – № 1. – С. 86–89.

подписаться на рассылку

Подпишитесь на рассылку, чтобы быть в курсе актуальных новостей, анонсов мероприятий и полезной информации, касающихся компании "НИПОМ" и ее продукции