МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ 16.06.17 (1196170), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

- совершенствование защитных функций и основных характеристик (в том числе, чувствительности, селективности);

- возможность ввода новых функций, в первую очередь функций самодиагностики исправного состояния самой релейной защиты;

- возможность непосредственной регистрации процессов и событий, получение информации для выполнения анализа возникших в энергосистеме, на подстанции и электрооборудовании повреждений, для анализа случаев неправильной работы устройств РЗА;

- принципиально новые возможности отображения информации, управления защитой и передачи от нее информации на АСУ ТП и удаленные уровни управления;

- уменьшение массы и габаритов устройств, благодаря новым технологиям изготовления, существенному уменьшению числа используемых блоков и соединений (одно микропроцессорное устройство выполняет обычно различные защитные функции, для реализации которых ранее требовалось несколько устройств);

- значительно большая возможность степени автоматизации проверочных операций, снижающая трудоёмкость работ по наладке и техническому обслуживанию.

- технологичность производства для производителей.

На 2015 год в эксплуатации находится более 1,7 миллиона устройств релейной защиты и автоматики [13]. Из них

• 77,45% - электромеханические устройства;

• 4,12% - микроэлектронные устройства;

• 18,43% - микропроцессорные устройства.

Активное внедрение микропроцессорных устройств релейной защиты (МУРЗ) начался в начале 2000-х годов. К 2005 году их количество насчитывалось около 6 тысяч.

Рисунок 2.1 Динамика изменения доли устройств МУРЗ с 2005 по 2013 года в России.

Рисунок 2.2 Динамика изменения количества МП РЗА, а так же электромеханических устройств (ЭМ) и микроэлектронных устройств (МЭ)[13].

В среднем в настоящее время в энергосистемах в эксплуатации находится более 35% электромеханических устройств, которые эксплуатируются не менее 25 лет, превысив более чем в два раза средний срок службы 12 лет, установленный техническими условиями на электромеханические устройства и релейную аппаратуру. При этом значительно превышены и установленные действующими стандартами средние сроки службы контрольных и радиочастотных (ВЧ) кабелей — 20 лет для контрольных кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией, проложенных на улице, и 25 лет - в помещении согласно ГОСТ 1508-78[14]; для ВЧ кабелей - 13—15 лет в зависимости от марки кабеля.

Однако, большая часть микроэлектронных устройств пока еще не выработала установленный средний срок службы — 12 лет. Из-за отсутствия достаточного опыта более длительной эксплуатации этих устройств предлагается c 2001 года [15] после 12 лет эксплуатации провести техническое обследование состояния устройства, совмещенное с очередным профилактическим восстановлением, по результатам которого можно будет определить допустимость продления срока эксплуатации на последующие 3 года. Следующее продление срока еще на 3 года допустимо при положительных результатах очередного технического обследования. До накопления опыта эксплуатации предлагается считать допустимым продление срока службы этих устройств до 18 лет[15].

2.1 Особенности эксплуатации микропроцессорных устройств релейной защиты в россии.

В конце 1990-х, начале 2000-х годов начали внедрять в электроэнергетические системы первые микропроцессорные устройства релейной защиты (МП УРЗА), опыт их эксплуатации уже превышает 15 лет. Связанно это со старением устройств релейной защиты (УРЗА) предыдущих поколений, электромеханических защит. В среднем в настоящее время в энергосистемах в эксплуатации находится более 65% электромеханических устройств, которые эксплуатируются не менее 25 лет, превысив более чем в два раза средний срок службы 12 лет, установленный техническими условиями на электромеханические устройства и релейную аппаратуру [8].

По сравнению с устройствами на электромеханической и микроэлектронной базе, новые устройства МП УРЗА позволили добиться совершенствования защитных функций и основных характеристик. Введены новые функции, в первую очередь функций самодиагностики исправного состояния самой релейной защиты, непосредственная регистрация процессов и событий, функция определения мест повреждений. Снизилась масса и габариты устройств, которые позволили сэкономить на площади помещений под терминалы, что очень заметно в больших городах, где высокая стоимость аренды помещений.

За время эксплуатации МП УРЗА выявились не только положительные стороны от внедрения защит, но и отрицательные [16].

Классификация причин отказов. Все случаи неправильной работы устройств МП УРЗА разделяются на организационные и технические [17]. Основные технические моменты – старение оборудования, дефекты и неисправность аппаратуры, электромагнитная совместимость. Организационные моменты – ошибки рабочего персонала (так называемый “человеческий фактор”) и нарушение требований директивных материалов и инструкций.

Все случаи нарушении нормальных режимов работы подстанций (автоматические отключения оборудования при коротких замыканиях, ошибочные действия персонала, перерывы в электроснабжении потребителей и др.) рассматриваются как аварии или отказы в работе в зависимости ох их характера, степени повреждения оборудования и тех последствий, к которым они привели.

Электромагнитная совместимость. Электромагнитные возмущения со стороны питающей сети или от других источников (например, гроза или сторонние влияния) оказывают большое влияние на работу микропроцессорных реле. Электромагнитные шумы или помехи в цепях питания и во входных цепях реле. Такие помехи могут быть вызваны различными факторами и явлениями.

Наиболее сильное влияние оказывают грозовые разряды [18], являясь самым мощным источником импульсных воздействий, они могут влиять как на входные сигналы, так и на выходные. В первом случае реле может ложно сработать, когда работа реле не нужна и отключить потребителей. Во втором случае, кроме ложного срабатывания, может быть подан искаженный сигнал, который не вызовет отключения выключателя, тем самым вызвав повреждения оборудования.

Вторые, по степени влияния, коммутационные помехи. Источниками данных помех являются выключатели, разъединители, батареи конденсаторов. При этом условия проникновения в МП УРЗА могут быть разными, от прямых индуцированных наводок на низковольтные провода и кабели вторичных цепей, до импульсных и высокочастотных перенапряжений, возникающих во вторичных обмотках трансформатора тока и напряжения [18]. На рис. 2.1 показано, что наиболее частой реакцией МП УРЗА на воздействие электромагнитных помех будет не разрушение устройства, а кратковременный сбой в работе с последующим восстановлением нарушенной функции.

Рис 2.3 Влияние внешних помех на исходный сигнал, который впоследствии выдает неверный выходной сигнал [18].

Старение защиты. Старение устройств неизбежно, даже самая современная защита со временем устаревает. По данным [8] на начало 2015 года, на объектах ДЗО ОАО «Россети» в эксплуатации находилось более 1,7 миллионов устройств релейной защиты, из которых микропроцессорных 18,43% - 320 тысяч устройств. Количество устройств МП УРЗА со сверхнормативным скором службы составляет (более 15 лет) 3,26% - 10,4 тысяч устройств, данный показатель в 2013 году был – 4,01%.

В микропроцессорных реле большинство электронных элементов находятся под воздействием приложенного напряжения питания, а часть из них – и под воздействием входного тока или напряжения. Часть элементов постоянно находится в режиме генерации сигналов. Некоторые компоненты, например, электролитические конденсаторы, чей срок службы не превышает 7-10 лет, усиленно стареют при постоянном воздействии рабочего напряжения. Микросхемы – основные активные элементы микропроцессорных реле, являются причиной большинства отказов реле [9].

Рисунок 2.4 График изменения показателя отказов защит из-за старения.

Дальнее резервирование. Проблему дальнего резервирования сегодня следует решать с учетом использования микропроцессорных терминалов [11], которые обладают существенно большим техническим совершенством по сравнению с традиционными устройствами защит и в настоящее время достаточно широко внедряются. На отечественном рынке имеется достаточно большой ассортимент микропроцессорных защит различных фирм.

Большинство терминалов содержат не менее пяти ступеней дистанционных органов от всех видов КЗ, имеющих многоугольную характеристику, обширный диапазон независимого регулирования сопротивлений срабатывания по активной и реактивной осям и возможность отстройки от сопротивлений нагрузки путем «вырезания» соответствующей области. Из этого можно сделать вывод, что микропроцессорные защиты, имеющие большее число ступеней, позволяют осуществлять полноценную замену традиционных защит, обеспечивая сохранение существующей системы их согласования, а также дальнее резервирование с помощью дополнительных ступеней [12].

Перегруженность терминалов микропроцессорных устройств релейной защиты одна из проблем релейной защиты в настоящее время. В первую очередь, это отражается на количестве параметров (уставок), которые необходимо учитывать при наладке защиты. Повышается вероятность ошибок при настройке или наладки терминала, связанная с человеческим фактором и требует высокую квалификацию персонала, для предотвращения этого. Так же это влияет и на цену оборудования. Новые технологии и разработки стоят денег, повышение количества функций в терминале отражается на стоимости оборудования и терминалы разных поколений, которые выполняют одинаковые функции, существенно различаются по цене.

Технико-экономический эффект. С точки зрения технико-экономического эффекта, замена старых реле на более новые несет на себе дополнительные расходы. Релейная защита сама по себе не позволяет повысить качество электроэнергии или снизить потери. Но если рассматривать замену устаревшего оборудование на новое, то за счет более высокой надежности и возможности быстрой замены сломанного терминала (при условии, что есть запасные части) можно добиться сокращение перерывов электроснабжения, что в свою очередь снижает издержки крупным предприятиям, которые несут потери при долгого отсутствия электроснабжения

В связи с массовым внедрением МП устройств РЗА, созданием каналов связи и увеличением объема передаваемой и принимаемой технологической информации необходимо обеспечить безопасность работы информационно-технологических систем на энергообъектах, так как они слабо защищены от возможности незаконного вмешательства в работу. В настоящее время информационная защита таких систем обеспечивается разграничением прав доступа и стандартной антивирусной защитой. Это необходимо для предотвращения несанкционированного вмешательства в устройства МП РЗА с целью получения доступа к управлению информацией, а также обеспечивается приемлемый уровень рисков ущерба, связанный с информационной безопасностью.

Угрозы информационной безопасности в каждом случае должны быть четко определены по результатам оценки возможностей (потенциала, оснащенности и мотивации) нарушителей, анализа возможных уязвимостей в устройствах и комплексах РЗА, возможных способов реализации угроз безопасности информации, а также последствий от нарушения свойств безопасности информации (целостности, доступности, конфиденциальности) и безопасного функционирования РЗА. При определении угроз безопасности учитываются характеристики РЗА, включающие физические, логические, функциональные и технологические взаимосвязи между устройствами, взаимодействие с АСУ ТП, АСТУ и информационно-телекоммуникационными сетями.

Из-за отсутствия достаточного опыта более длительной эксплуатации этих устройств МП УРЗА предлагается после 12 лет эксплуатации провести техническое обследование состояния устройства, совмещенное с очередным профилактическим восстановлением, по результатам которого можно будет определить допустимость продления срока эксплуатации на последующие 3 года. Следующее продление срока еще на 3 года допустимо при положительных результатах очередного технического обследования. До накопления опыта эксплуатации предлагается считать допустимым продление срока службы этих устройств до 18 лет [1].

Внедрение микропроцессорной релейной защиты обосновывается следующими экономическими достоинствами:

1. Многофункциональность.

Имея небольшие габариты, микропроцессорное реле может совмещать в себе множество функций, которые имеют аналоговые, при этом существенно меньше их по размеру. В данном случае экономическая эффективность состоит в том, что необходимо проделать меньше монтажных работ, устанавливая терминал вместо нескольких электромеханических реле. Они занимают меньшую площадь и могут обслуживаться удаленно, тем самым экономя время персонала и затраты на помещения, необходимые для терминалов защиты.

1. Постоянная самодиагностика и высокая надежность.

Если релейная защита правильно смонтирована и налажена, имеет надежную защиту от помех и соответствует нормам, то она имеет высокую надежность за счет отсутствия механических подвижных частей и за счет средства самодиагностики. Это средство постоянно контролирует все элементы защиты и в случае нарушения работы сразу подает сигнал о неисправности элемента и поэтому возможна оперативная замена элемента или самого блока реле. Самодиагностика позволяет снизить число плановых проверок защиты, вследствие этого сокращаются затраты на ремонтный и обслуживающий персонал. Вследствие этого при более оперативном ремонте реле снизятся затраты, которые бывают из-за перерыва электроснабжения, когда реле выведено из работы.

1. Регистрация событий.

Данная функция позволяет регистрировать аварийные ситуации и составлять статистику. Благодаря этим функциям можно более глубоко анализировать аварийные события и принимать меры для их устранения и невозможности повторения в будущем

На рис 2.3 видно, что старение оборудования является причиной более 30% от всех неправильных срабатываний всех МП УРЗА.

Характеристики

Список файлов ВКР