Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем что это: Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем (РЗА)

Электрик – это специалист, работа которого связана с электрическим оборудованием.

История

Впервые об электрических процессах узнали еще в древности. Это всем известный опыт со статическим зарядом меха. Только вот в те времена мех натирали о янтарь. После этого камень получал свойство притягивать бумагу. Это заметил Фалес Милетский. В связи с ассоциацией с данным камнем появилось слово «электричество», что в переводе означает «янтарь». Данное учение развивается довольно медленно, но все изменяется в эпоху Возрождения, когда ведущие умы мира начинают активно исследовать движение заряженных частиц. Это и привело к началу века электрики. С появлением первых осветительных приборов возникла необходимость в специалистах, которые будут их обслуживать, не боясь риска быть пораженными током. Так появились первые электрики. Их работа была опасной и непредсказуемой. Методом проб и ошибок совершенствовались технологии изоляции оборудования и осваивались технологии применения зарядов в лечебных целях. В наше время электрики занимают нишу опасных и постоянно востребованных профессий.

Описание

Электрик – это специалист, работа которого связана с электрическими приборами и оборудованием. Данные мастера имеют свою классификацию.

Можно выделить простых электриков, которые занимаются бытовым электрическим оборудованием, и электромонтеров. Данные специалисты работают с высокими мощностями на ТЭС, ГЭС и т.д. Ежедневно они сталкиваются со всем спектром опасностей, которые таит в себе высокое напряжение.

В работе электромонтера есть масса процессов. Для их выполнения есть правила допуска. Начинающий специалист никогда не будет иметь дело с высоким уровнем опасности (напряжение более 1000 В). Для квалификации выделяют 5 классов доступа:

 

 

• Первый. Это любой сотрудник организации, который не имеет специфического образования, но при этом он знает об опасностях, оказании первой помощи и о способах избежать поражения. Такого работника не допускают к работе с электрическим оборудованием, особенно с высоковольтным.
• Второй. Это специалист с образованием в сфере электрики. Он знает основы устройства высоковольтного оборудования, все опасности работы с ним и методы оказания первой помощи. Данный специалист должен иметь специальную подготовку и работать с электричеством от 1-2 месяцев. Допускается к объектам с невысоким уровнем опасности.
• Третий. Данный специалист знает об электричестве достаточно много информации: правила работы с высоковольтным оборудованием, опасности поражения, правила техники безопасности, правила допуска до работ с оснащением под напряжением до 1000 В.Обязательно наличие специальной подготовки и опыт работы от 2 до 10 месяцев.
• Четвертый. Это специалист высокого уровня. Он должен знать не только общие положения, но и особенности устройства оборудования, какие составляющие должны отключаться для проведения ремонтных или профилактических работ и как найти их в реальности. Электрик 4 уровня знает все о подконтрольной ему территории, до мельчайшей микросхемы. Он умеет распределить обязанности между сотрудниками и научить их особенностям своей работы. Также электрик не только знает правила оказания первой помощи, но и умеет воплотить их на практике. Опыт работы должен быть от 2 до 12 месяцев минимум.
• Пятый. Более углубленное знание всех схем и нюансов своего участка. Знание не только техники безопасности, но и понимание причин всех ее положений. Умение обучить персонал и оказать первую помощь в случае поражения электрическим током. Опыт работы составляет от 3 до 42 месяцев минимум.

Профессия электрика предполагает высокий уровень концентрации и ответственности не только за свою жизнь, но и за здоровье подчиненных.

Чем приходится заниматься на работе и специализации

Работа электрика относится к классу труда с повышенным уровнем опасности. Это связано не только с возможностью поражения электрическим током. Линии электропередач часто находятся на большой высоте. Работа с ними связана и с вероятностью падения.

Помимо 5 классов допуска, электрики имеют 6 профессиональных разрядов. Чем он выше, тем более квалифицированный специалист перед вами.

Ежедневно электрики сталкиваются с рядом обязанностей:

• Прокладка электрических сетей. Это необходимо для подключения к энергии новых зданий и участков, что обеспечит людей освещением и технологиями.
• Монтаж электрического оборудования и кабелей. Часто это связано с работой в труднодоступных условиях.
• Ремонтные работы с линиями электропередач. При обрыве кабеля или же исчезновении напряжения ремонтные бригады выезжают на объект для выявления и устранения дефекта.
• Ввод в эксплуатацию оборудования. Электрик проверяет и тестирует технику, настраивая ее так, чтобы она была безопасной для персонала.
• Прокладка электрических сетей в помещениях. Именно электрик подсоединяет все розетки и провода таким образом, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию техники в бытовых условиях. Неправильное распределение напряжения чревато возгораниями.
• Обучение персонала технике безопасности при работе с электрическими приборами и высоковольтными сетями.
• Обучение персонала правилам и методам оказания первой помощи при поражении электрическим током.
• Получение новых знаний. Прогресс не стоит на месте. Электрику как никому важно быть в курсе новинок в линиях электропередач.

Также в ежедневные обязанности электрика входит масса мелких процессов, имеющих узкоспециализированную направленность, зависящую от места работы.

Кому подходит данная профессия

Профессия подходит людям с хорошо развитой памятью и логическим мышлением. Специалист обязан знать массу норм и правил, которые необходимы для обеспечения безопасности труда.

Электрик имеет отличную реакцию. Напряжение часто приводит к непредвиденным ситуациям, в которых спасти может только холодный ум и скорость принятия решений.

Осторожность – незаменимое качество в работе данных специалистов. Опытный мастер всегда дважды обдумает каждое свое решение, прежде чем воплотит его в жизнь.

Кропотливость и ответственность. Электрик должен относиться ко всем деталям своей работы с повышенным вниманием, ведь он отвечает не только за себя, но и за окружающих его людей.

Востребованность

Профессия востребована. Несмотря на тот факт, что вакансий не так уж много, электрик без труда найдет работу. Большинство студентов трудоустроены еще до выпуска.

Легко ли устроиться на работу

На работу устроиться достаточно просто. Следует предоставить диплом о том, что вы имеете начальный уровень подготовки. Однако при наличии нескольких претендентов, предпочтение отдается более опытному.

Как обычно строится карьера

Карьера электрика обычно заключается в получении более высокого разряда и класса доступа. Специалисты с 4 и 5 уровнями могут получать в подчинение ряд сотрудников, которых они будут контролировать.

Карьерный рост обычно не предвидится, но в редких случаях исключительно на крупных энергетических объектах вы можете получить должность старшего электрика или инженера-электрика.

ключ к безопасности. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

Современные энергосистемы и их отдельные элементы не могут полноценно функционировать без набора автоматических устройств, выполняющих различные функции управления как в нормальных, так и в аварийных режимах. Независимо от качества компонентов, от того, насколько грамотно они смонтированы и правильно налажены, появление чрезвычайных ситуаций неизбежно. Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем призвана сократить ущерб от повреждения отдельных элементов.

В электроэнергетических системах нередко возникают повреждения и ненормальные режимы работы. Большинство из них приводит к коротким замыканиям. На протяжении продолжительного периода времени основным способом защиты от токов короткого замыкания (КЗ) и перегрузок были предохранители – коммутационные аппараты, предназначенные для отключения защищаемой цепи методом размыкания или разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.

В настоящее время на смену предохранителям пришли сложные комплексы, состоящие из набора защитных средств. Релейная защита и автоматика используются для мгновенного выявления повреждений или отклонений от штатного режима работы и незамедлительной изоляции поврежденных компонентов от сети.

Когда речь идет о релейной защите применительно к автоматизированным системам энергоснабжения, сам термин используется скорее по привычке. Современные системы, предназначенные для контроля работы электроустановок – это не просто набор механических реле, а сложные многофункциональные электронные устройства. Они непрерывно мониторят энергосистему, выявляют угрозу аварии и оперативно принимают решение о необходимости той или иной коммутации.

 Любое отклонение в работе силового оборудования создает угрозу поломки или способствует ускоренному износу. Своевременное выявление и правильная реакция систем контроля на возникшую ситуацию позволяют минимизировать риски, предотвратить убытки и сохранить работоспособность всей системы.

 Подбор типа и марки оборудования – это не самая сложная часть работы, которая входит в компетенции специалистов по РЗА. Ключевая задача состоит в необходимости провести анализ вероятных чрезвычайных ситуаций и, исходя из этого, выбрать правильную конфигурацию элементов контроля и коммутации РЗиА систем энергоснабжения. Именно поэтому к релейной защите предъявляется ряд требований.

1. Селективность (избирательность, чувствительность). Под этим качеством подразумевается способность защиты безошибочно определять аварийный участок системы и изолировать только поврежденный элемент при помощи ближайших к нему выключателей, не нарушая функционирование остальных.

Качественно спроектированная и эффективная релейная защита в состоянии правильно отреагировать на сбой и не допустить обесточивание элементов, если в этом нет необходимости.

Чувствительность релейной защиты – минимальное значение величины, запускающей ее в действие.  Это наименьшее значение, при котором она включается в работу при появлении тока короткого замыкания в подконтрольной зоне.

На эти параметры могут оказывать влияние:

• Погрешность измерений;
• Ошибки в настройках;
• Точность самих реле;
• Внешние факторы;
• Параметры расчета неопределенности.

Понятие безопасности и чувствительности является индивидуальным для каждого отдельно взятого объекта. Ограничения могут быть откорректированы требованиями к устойчивости работы или возможностью переключения на резервные источники питания. Контуры с высокой степенью чувствительности, как правило, всегда сложны, состоят из большого количества оборудования и более дорогостоящие. Такую защиту используют только в тех случаях, когда простые устройства с низкой чувствительностью не смогут справиться с поставленной задачей.

Селективность может быть двух видов:

• Защита с абсолютной селективностью способна отреагировать на короткие замыкания только в зоне ее действия. Защита не срабатывает под действием внешних коротких замыканий. К этому типу относятся дифференциальные защиты линий, трансформаторных установок, шин и других элементов.
• Защита с относительной селективностью реагирует на короткие замыкания в зоне защищаемого элемента и в смежных зонах. Для согласованного действия защит смежных соседних компонентов в защитах такого типа используются выдержки времени. Это означает, что защита с относительной селективностью функционирует медленнее, чем защита с абсолютной селективностью. Однако ее функционал позволяет резервировать защиты смежных элементов сети и действовать в случае их отказа. К этому типу относятся максимальная токовая защита, дистанционная и другие ступенчатые защиты.

2. Надежность и простота. Требование, которое определяет безотказную работу всей энергосистемы. Это означает способность РЗиА работать с минимальным количеством отказов и ложных срабатываний, которые могут способствовать усугублению аварийной ситуации вплоть до развития аварий системного характера. Надежность устройства релейной защиты закладывается на этапе его разработки и производства. В дальнейшем это качество обеспечивается правильной наладкой и соблюдением правил эксплуатации.

В упрощенном виде требование надежности означает, что система защиты должна быть готова функционировать правильно в любое время и при любых условиях, при наличии неисправностей и ненормальных режимов работы энергетической системы, в которую она интегрирована.

Надежность – это количественный термин, который определяется исходя из статистических данных. С увеличением количества подключений и соединений требования к надежности повышаются. Достижению этого показателя способствуют:

• Удобство монтажа;
• Высокая степень пылезащищенности корпусов;
• Качество контактов;
• Качество производства оборудования;
• Использование качественных материалов и контактных групп;
• Качество монтажа;
• Своевременное техническое обслуживание.

Простота и надежность тесно взаимосвязаны. Как правило, чем проще схема защиты и чем меньше в ней задействовано элементов, тем надежнее она будет. То же самое относится к датчикам контроля и анализа.

3. Быстродействие защиты обеспечивает минимизацию повреждений электрооборудования и снижение риска для жизни людей и животных. Суть этого требования заключается в скорости выявления и отключения аварийных элементов. Время действия устройств релейной защиты должно быть минимальным насколько это возможно. Современные реле выполняют свою функцию за промежуток времени меньший, чем один период промышленной частоты.

Продолжительное протекание токов КЗ может спровоцировать нарушение устойчивости энергосистемы или технологического процесса, разрушение поврежденного элемента и даже стать причиной несчастного случая. Быстродействие дает возможность:

• Сократить ущерб;
• Повысить устойчивость системы электроснабжения;
• Сократить период прерывания энергообеспечения потребителей;
• Снизить вероятность развития одной неисправности в другую, предотвратить возникновение системных аварий.

Цифровые средства защиты

Сегодня в работе находится достаточно большое количество устройств релейной защиты, спроектированных и установленных несколько десятилетий назад. Они относятся к поколению электромеханических и микроэлектронных реле и не соответствуют современным научно-техническим требованиям. Сложившаяся ситуация объясняется продолжительным сроком службы традиционных устройств. Релейная защита последних поколений производится с использованием цифровой элементной базы. К преимуществам новых РЗиА можно отнести ряд факторов, отличающих их от аналоговых предшественников:

• Современные устройства защиты содержат в себе меньше измерительных трансформаторов и дают возможность использовать линейные преобразователи. Например, делители напряжения и оптические трансформаторы;
• В режиме контроля потребляют минимум энергии;
• Оснащены удобным интерфейсом с возможностью дистанционного управления и удаленного контроля режима работы энергообъекта и состояния самого устройства защиты;
• Не требуют установки дополнительных измерительных приборов;
• Регистрация режимов, событий и аварийных процессов осуществляется в автоматическом режиме, что позволяет сократить время, необходимое для выяснения причин аварии;
• Способны запоминать и хранить информацию;
• Возможность объединения устройств защиты и автоматики в составе АСУ с обеспечением дистанционной корректировки уставок.

Следует отметить, что цифровые реле – это программируемые устройства, где количество и сложность выполняемых задач определяются алгоритмами функционирования. Этим микропроцессорные устройства принципиально отличаются от традиционных защит на элементной базе.

Использование современных, сравнительно недорогих, но мощных микропроцессорных средств позволяет повысить быстродействие и заложить в реле функции, полностью недоступные электромеханическим и частично микроэлектронным устройствам.

Ключевым преимуществом цифровых реле является многофункциональность. Наряду с основными функциями – защитой оборудования и работы автоматических устройств – микропроцессорные терминалы осуществляют измерение электрических величин.

На более ранних панелях защит подстанционного оборудования можно увидеть множество разных реле и аналоговых измерительных приборов. При использовании цифровых защитных устройств необходимости в дополнительных измерительных приборах нет, поскольку значения основных электрических величин выводятся на дисплей терминалов защит. И что важно, данные указываются пофазно. Это дает возможность контролировать отключенное/включенное положение всех полюсов выключателей.

Следует отметить еще одно весомое преимущество цифровых средств защиты – точность измерений. Аналоговые устройства производят замеры величин с некоторыми погрешностями, а в случае если реле прослужило несколько десятков лет (в таком состоянии находится большинство измерительных приборов), то точность показаний значительно снижается. Да и фиксировать данные не всегда удобно.

Анализируя преимущества цифровых средств РЗиА, эксперты обращают внимание на еще один немаловажный «плюс» – это компактность микропроцессорных устройств. Использование цифровых технологий позволяет на 45–50% сократить общее количество панелей для защит, автоматики и управления оборудованием, установленных на общеподстанционном пункте управления.

К примеру, для защиты, функционирования автоматических устройств и управления выключателями силовой трансформаторной установки необходимо установить три панели с электромеханическими реле. В случае применения цифровых защитных устройств достаточно двух терминалов, смонтированных на одной панели.

В список преимуществ микропроцессорных средств защиты также входит удобство фиксации возникающих поломок и неисправностей в системах объектов энергоснабжения. О каждом отклонении от нормального режима работы энергооборудования сигнализируют светодиодные индикаторы, загорающиеся на терминале защит.

Микропроцессорные терминалы дают возможность отойти от практики использования схем-макетов. На дисплеях каждого присоединения отображается мнемосхема присоединения. На ней в автоматическом режиме (без участия оперативного персонала) демонстрируется каждое изменение положения коммутационных аппаратов, соответствующее их фактическому положению.

Помимо этого, существует возможность подключения всех терминалов защит к системе SCADA, где отображена вся схема энергообъекта, обозначены значения нагрузок по каждому присоединению и в режиме реального времени фиксируются возникающие аварийные ситуации.

Синхронизация работы системы SCADA с удаленным диспетчерским пунктом и передача информации по специальным каналам связи позволяет дежурному диспетчеру оперативно фиксировать возникающие сбои и аварийные ситуации, отслеживать процесс переключений, который выполняется оперативным персоналом.

Прежде чем одобрить допуск ремонтной бригады к энергообъекту для проведения плановых ремонтных работ, диспетчер, с помощью системы SCADA, может лично убедиться в правильности решения, а также в том, что приняты все необходимые меры безопасности.

Для изменения принципов работы цифровых реле большие возможности открывают программные продукты, позволяющие изменить настройки, не меняя при этом аппаратную часть устройства. Как правило, все модификации связаны с набором функций, доступных этому реле.

Также следует отметить, что микропроцессорные устройства обладают возможностью автоматического изменения настроек защиты при внезапной смене режима питания или при плановом выводе части энергооборудования в ремонт.

Использование энергонезависимой памяти позволяет программным путем выполнять более точный ввод и изменение значений уставок срабатывания защит и автоматики без использования специальных измерительных приборов.

В отличие от электромеханических реле цифровые защитные устройства имеют широкий диапазон уставок и потому не требуют модификаций с разнообразными диапазонами измерения входных аналоговых сигналов.

Кроме того, характеристики срабатывания практически не имеют разброса. Микропроцессорные устройства отличаются высоким коэффициентом возврата. Использование энергонезависимой памяти позволяет применять программный модуль регистратора входных токов и напряжений, последовательности срабатывания защит и автоматики, которого не было в реле, выполненных на традиционной электромеханической основе.

Использование цифровых средств защиты позволило выстроить новые принципы эксплуатации силового оборудования. Постоянный мониторинг состояния цепей включения и отключения коммутационных устройств, предельного количества оперативных действий и контроль токов отключения позволяют создать системы диагностики оборудования. Благодаря этой функции принимаются более обоснованные решения о проведении технического обслуживания и плановых ремонтов оборудования.

В конструкции электромеханических реле и большинства микроэлектронных средств защиты отсутствуют встроенные средства самодиагностики. Для микропроцессорных устройств наличие этой функции является обязательным. В автоматическом режиме проверяется исправность отдельных модулей и устройства в целом с индикацией состояния и блокировкой выходов средства защиты в случае обнаружения неисправности.

Современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики энергооборудования характеризуются множеством положительных качеств. Однако, как и любому техническому устройству, им свойственны и свои недостатки:

• Высокая стоимость оборудования. Одним из наиболее существенных «минусов» цифровых защитных устройств эксперты называют высокую стоимость оборудования на базе «цифры». Помимо этого предприятие вынуждено нести расходы, связанные с обслуживанием цифровых реле. Необходимо наличие дорогостоящего оборудования, программных продуктов, а также введение в штат специалистов с соответствующей квалификацией и компетенциями.

Этот недостаток становится менее значимым в том случае, если все энергообъекты компании укомплектованы оборудованием, изготовлены на базе цифровых технологий. Тогда техническое обслуживание устройств вменяется в обязанности работников службы релейной защиты и автоматики, которые специализируются на микропроцессорных типах защитных устройств.

Если же цифровые защиты установлены только на некоторых энергообъектах, в то время как часть оборудования функционирует под защитой аналоговых или микроэлектронных реле, то это действительно дорого обходится предприятию, поскольку требует содержания специалистов нескольких служб одновременно – для обслуживания как традиционных реле, так и защит, созданных с использованием цифровой элементной базы.

• Узкий диапазон рабочих температур. Еще один недостаток микропроцессорных устройств заключается в требовательности оборудования к соблюдению климатических показателей. Классические средства защиты, выполненные на базе обычных реле, достаточно неприхотливы и могут полноценно функционировать в широком диапазоне рабочих температур.

Для обеспечения корректной работы цифровых РЗиА необходимо устанавливать дополнительное климатическое оборудование: в осенне-зимний период воздух в помещении придется обогревать, а летом охлаждать.

• Периодические сбои в работе программного обеспечения. Справедливости ради стоит отметить, что современные программы характеризуются высокой устойчивостью и работают стабильно. Поэтому сбои, требующие периодической перезагрузки терминала, – это скорее исключение из правил. Однако если в момент такого сбоя происходит короткое замыкание, то это может повредить оборудование, поскольку в это время присоединение не защищено.

На фоне многочисленных преимуществ цифровых средств защиты их «слабые» стороны менее существенны, а в некоторых случаях даже могут быть предотвращены. Например, установка климатического оборудования с функцией климат-контроля или использование надежного программного обеспечения практически исключают вероятность возникновения сбоев или некорректной работы микропроцессорных устройств.

С каждым годом средства защиты становятся все более сложными. Для систем РЗиА разрабатывается специализированное программное обеспечение, а сама защита строится на модульной основе. Современные устройства коммутируют через интернет (включая беспроводные коммуникации) и программируются по USB.

В России темпы ввода в эксплуатацию современных высоконадежных типов РЗиА отстают от мировых тенденций. Чтобы ускорить этот процесс, ПАО «Россети» утверждена «Программа инновационного развития на период 2016-2020 годы с перспективой до 2025 года», разработаны целевые программы, в которых выполнено плановое распределение затрат на модернизацию парка устройств релейной защиты и автоматики. В 2017 году разработана Стратегия развития электросетевого комплекса РФ на 2018–2022 гг. и период до 2030 года.

В каждом из указанных документов одной из основных стратегических целей является модернизация средств РЗиА в отечественных электросетях. Кроме того, указана необходимость инновационного развития, которое нуждается в разработке инвестиционных программ, совершенствовании нормативно-технического обеспечения, повышении качества подготовки обслуживающего персонала и проведении научных исследований с целью создания инновационных устройств релейной защиты и автоматики.

Важность защиты и управления (P&C) и IED

Защита и управление (P&C) Engineering

Protection & Controls (P&C) Engineering — это подразделение электроэнергетики, которое занимается защитой систем электроснабжения для энергетики генерации, передачи и распределения. Проектирование и проектирование P&C — это искусство защиты энергосистемы от аномальных условий энергосистемы с одновременным инициированием определенных корректирующих действий. P&C включает в себя защиту крупного и дорогого энергетического оборудования, такого как:

• Генераторы
• Трансформаторы
• Линии передачи (TL)
• Силовые автоматические выключатели
• Электрическая шина и проводники и т. д.

Ниже на рисунке 1 показано изображение небольшой электроподстанции, взятое из Википедии. На ней показано различное электроэнергетическое оборудование – диспетчерская, выключатели, трансформатор, выключатели, электрическая шина и т. д.

0002 Электромеханические реле

P&C использует защитные устройства, такие как защитные реле, для защиты силового оборудования от электрических неисправностей или ударов молнии. С начала 1900-х годов эти защитные устройства были известны как электромеханические реле и приводились в действие главным образом механическими движущимися частями. Электромеханические реле представляют собой переключатели с электрическим приводом, которые используют электромагниты для механического управления путем размыкания или замыкания переключателей; эти реле были почти идеальными устройствами для защиты прежней энергосистемы. Электромеханические реле могли обнаруживать аномалии в потоке мощности, такие как повышенное и пониженное напряжение, перегрузка по току, повышенная и пониженная частота и обратный поток мощности.

Интеллектуальные электронные устройства (IED), интеллектуальные микропроцессорные реле

С цифровым преобразованием и созданием цифровой электроники, включая микропроцессоры, уже в 1990-х годах электромеханические реле были заменены микропроцессорными реле, которые могли выполнять больше функций за более высокую скорость. скорости. Эти новые интеллектуальные электронные устройства (IED), оснащенные микропроцессорами, могли преобразовывать аналоговые напряжения и токи в цифровые значения, а также эмулировать все дискретные функции нескольких электромеханических реле в одном устройстве, что в конечном счете оптимизировало защиту конструкции, требования к пространству и текущее обслуживание. . Сегодня микропроцессорные реле или IED превратились в более интеллектуальные и интеллектуальные устройства, способные выполнять внутренние тесты и определять, правильно ли они работают или неисправны. IED могут обнаруживать различные неисправности из множества различных схем защиты, создавая формы сигналов потока мощности, выполняя функции измерения и обмениваясь данными с диспетчерским управлением и сбором данных (SCADA). Эти микропроцессорные реле также могут поддерживать множество настроек защиты, помогая инженеру по релейной защите, а также позволяя переводить реле в режим обслуживания на подстанция обслуживающий персонал. IED выполняют несколько функций, которые просто невозможно дублировать с помощью электромеханических реле.

Сегодня большинство энергетических компаний заменили все свои электромеханические реле на IED или интеллектуальные микропроцессорные реле. Современные интеллектуальные электронные устройства намного надежнее устаревших электромеханических реле, и они лучше справляются с обеспечением стабильности энергосистемы, намного быстрее очищая и изолируя неисправные компоненты, а также предоставляя информацию о энергосистеме в режиме реального времени.

Ниже на рис. 2 показано сравнение электромеханических реле GE с одним устройством SEL IED.

Рисунок 2, Электромеханические реле GE против одного Sell Ied

Важность P & C Design

аналогично электромеханическому реле, чувственные электрические функции от текущих трансформаторов и потенциальных или потенциальных трансформаторов, в то время как трансформируемые Voltage, в то время как трансформаторы Voltage, в то время как они преобразуют Voltage. инициирование размыкания или срабатывания силовых автоматических выключателей для устранения и локализации неисправностей в генераторах, линиях электропередачи, трансформаторах и электрических шинах, включая неисправные силовые автоматические выключатели. Это искусство проектирования и координации устранения электрических неисправностей чрезвычайно важно для защиты дорогостоящего оборудования, поскольку постоянные неисправности могут привести к необратимому повреждению энергосистем. Например, сегодня замена вышедшего из строя высоковольтного трансформатора может стоить более 500 000 долларов или более 1 миллиона долларов, включая затраты на проектирование и строительство. Это может стоить больше, если не вдвое, по мере роста крупных электрических пожаров, что приводит к большему повреждению другого энергетического оборудования.

Кроме того, получение нового трансформатора от производителя может занять до 6 месяцев или более, если в наличии нет запасных частей. Плохие проекты P&C , которые не координируют и не обнаруживают должным образом условия электрических неисправностей, могут вывести из строя энергосистемы коммунальных предприятий. По этой причине крайне важно иметь безупречный дизайн P&C.

Ниже на рисунке 3 показаны два больших высоковольтных трансформатора, взятые из Википедии.

Рисунок 3, Википедия – Трансформаторы высокого напряжения

Энергосистемы должны проектироваться с учетом четырех основных целей, касающихся функций P&C. Они показаны ниже:

1. Надежность – Силовое оборудование всегда должно работать так, как задумано.
2. Доступность – Силовое оборудование должно работать в нештатных условиях или по требованию.
3. Ремонтопригодность – Силовое оборудование должно быть ремонтопригодным в течение очень короткого промежутка времени.
4. Безопасность — Силовое оборудование должно быть защищено от любых физических или кибернетических взломов и вторжений.

Когда происходят сбои в энергосистеме, обычно происходят перебои в подаче электроэнергии и сбои в работе опытных пользователей или клиентов. Это может привести к прекращению подачи электроэнергии одному потребителю, нескольким потребителям или всему городу. Если весь город остается без электричества в течение пяти-десяти минут и более, каковы экономические последствия потери производительности? Это огромный! Проектирование и координация P&C важны не только для поставщика электроэнергии, но также важны для клиентов, поскольку они позволяют как можно быстрее восстанавливать электроэнергию клиентов. Некоторые химические производственные предприятия пострадали от 15-минутного отключения электроэнергии, что может привести к потере около 1 миллиона долларов США для перезапуска заводского оборудования, процессов и химических смесей. Надежная мощность является необходимостью для этих объектов.

На рис. 4 ниже показано крупное производственное предприятие, которое в значительной степени зависит от надежного электроснабжения.

Рис. 4. Производственное предприятие

Конструкции систем управления с использованием автоматизации

Энергетические компании с использованием IED и интеллектуальных конструкций систем управления и контроля внедряют больше автоматизации для повышения производительности и эффективности. В результате сокращается обслуживающий персонал за счет использования менее мощных техников и операторов из-за того, что в большей степени используется микропроцессорное оборудование защиты и управления. IED продолжают помогать операторам и техническим специалистам электросетей использовать больше данных в режиме реального времени, чтобы лучше эксплуатировать, контролировать, управлять, контролировать и тестировать свою энергосистему. В конечном итоге интеллектуальные электронные устройства объединяются в более интеллектуальную и автоматизированную сеть, управляемую в основном компьютеризированными системами, выполняющими функции P&C. Более новые конструкции P&C с помощью IED обеспечивают несколько преимуществ и важных функций, как показано ниже:

• Улучшенные функции контроля и управления
• Более быстрое обнаружение и локализация неисправностей
• Ускоренная защита и восстановление системы (изолирование и повторное включение)
• Подстанция Автоматика (SA)
• Несколько схем восстановления
• Функция самовосстановления сети, интеллектуальная сеть (SG)
• Автоматизированное тестирование без необходимости присутствия удаленного тестирующего персонала (повторное включение, POTT, DCB, схемы отключения, SCADA и т. д.)
• Снижение частоты и сброс нагрузки (UFLS)
• Снижение напряжения и сброс нагрузки (UVLS)
• Векторные единицы измерения (PMU)
• Выставление счетов по времени суток (TOD)
• Энергоэффективность
• Микросеть/остров
• и другие

Поскольку интеллектуальные электронные устройства приносят большие преимущества, риски безопасности также вызывают серьезную озабоченность. Поскольку киберугрозы для энергетических компаний по-прежнему вызывают все большую обеспокоенность, защита кибербезопасности для устройств P&C должна эволюционировать в более надежную и безопасную конструкцию. Проектирование систем P&C с обеспечением безопасности на начальном этапе важнее, чем попытки повысить безопасность существующей системы P&C. Предотвращение доступа нежелательных лиц или хакеров к системам защиты электропитания и интеллектуальным электронным устройствам должно быть главным приоритетом для коммунальных предприятий, чтобы поддерживать надежность и отказоустойчивость их энергосистемы.

В 3 Phase Associates мы с нетерпением ждем возможности помочь вам модернизировать существующие системы передачи и распределения электроэнергии до более совершенных и надежных систем защиты. Мы можем помочь вам преобразовать вашу электросеть и системы управления в более безопасную и интеллектуальную сеть, что касается физической/кибербезопасности, P&C, IED, SCADA, телекоммуникаций и т. д.

Попробуйте наши базовые электрические калькуляторы.

Давайте придумаем что-нибудь вместе!

https://3phaseassociates.com

423-641-0350

 

 

Защита | Электроэнергетика

С ростом зависимости нашего общества от электроснабжения для клиентов становится важным достижение приемлемого уровня надежности, качества и безопасности по экономичной цене. Система питания как таковая хорошо спроектирована, а также адекватно обслуживается, чтобы свести к минимуму количество возможных неисправностей. Системы защиты устанавливаются для устранения неисправностей, таких как короткие замыкания, поскольку токи короткого замыкания могут повредить кабели, линии, шины и трансформаторы. Трансформаторы напряжения и тока передают измеренные значения фактического напряжения и тока на защитное реле. Реле обрабатывает данные и на основе своих настроек определяет, нужно ли ему управлять автоматическим выключателем, чтобы изолировать неисправные участки или компоненты.

Классическое защитное реле представляет собой электромагнитное реле, состоящее из электрических, магнитных и механических компонентов. В настоящее время компьютеризированные реле берут верх, так как они имеют много преимуществ, таких как: компьютеризированные реле могут выполнять самодиагностику, они могут записывать события и нарушения в базу данных, и они могут быть интегрированы в среду связи, измерения и управления современной подстанции.

Для энергосистемы необходима надежная защита. Когда возникает неисправность или ненормальное состояние системы (например, повышенное/пониженное напряжение, повышенная/пониженная частота, перегрузка по току и т. д.), соответствующее защитное реле должно среагировать, чтобы изолировать затронутую секцию, оставив остальную часть энергосистема в эксплуатации. Защита должна быть достаточно чувствительной, чтобы срабатывать при возникновении неисправности, но защита должна быть достаточно стабильной, чтобы не срабатывать, когда система работает при максимальном номинальном токе. Имеются также неисправности кратковременного характера, например, удар молнии на линии электропередачи или вблизи нее, и нежелательно, чтобы эти неисправности приводили к отключению питания. Поэтому реле защиты обычно имеют функцию АПВ. АПВ подразумевает, что защитное реле сразу после обнаружения нештатной ситуации, ведущей к размыканию контактов автоматического выключателя, дает команду контактам автоматического выключателя снова замкнуться, чтобы проверить, сохраняется ли еще нештатная ситуация. В случае неисправности кратковременного характера нормальная ситуация, скорее всего, снова восстановится, чтобы не было и не было потери питания. Когда ненормальная ситуация сохраняется, защитное реле дает команду выключателю снова разомкнуть свои контакты, так что либо неисправность устранена, либо могут последовать последовательные последовательности АПВ. В большинстве случаев для повышения надежности системы защиты устанавливается так называемая резервная защита.

Когда защитные реле и автоматические выключатели экономически не оправданы в определенных частях сети, могут применяться плавкие предохранители. Предохранитель сочетает в себе «базовые функции» трансформатора тока, реле и автоматического выключателя в одном очень простом устройстве защиты от перегрузки по току. Плавкий элемент непосредственно нагревается проходящим через него током и разрушается, когда ток превышает определенное значение, что приводит к изоляции поврежденных секций или компонентов. После того, как неисправность будет устранена/устранена, предохранитель необходимо заменить, чтобы на изолированную секцию сети можно было снова подать напряжение.

Источником информации является авторитетное Руководство по применению защиты и автоматизации General Electric, ранее известное как Руководство по защите и автоматизации сети (NPAG). Это исчерпывающий 500-страничный технический справочник, который предлагает инженерам по защите и техническим специалистам последнюю информацию и рекомендации по реле защиты, измерению и управлению, включая подробные обзоры приложений, типовые приложения с однолинейными схемами, руководства по выбору продуктов и технические брошюры для Продукты и услуги General Electric для защиты и контроля.