Место и назначение ГПП-4 в энергосистеме ОАО «ПНТЗ»

тит

Содержание

1.	ВВЕДЕНИЕ	3
1.	АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ ГПП-4 И УСТАНОВЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ	5
1.1 МЕСТО И НАЗНАЧЕНИЕ ГПП-4 В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ ОАО «ПНТЗ»	5
1.2 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГПП-4	5
1.2.1 НОРМАЛЬНАЯ СХЕМА ГПП-4	7
1.3 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ГПП-4	11
1.4 ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ГПП-4		16
2. МОДЕРНИЗАЦИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ НА ГПП-4	18
2.1 СОВРЕМЕННЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ	18
2.1.1 ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ	18
2.1.2 АНАЛИЗ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ	23
2.2 ВЫБОР РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ 110/6 КВ ГПП-4	32
2.3 ВЫБОР РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА 6 КВ	40
3. ПРОЕКТ МОДЕРНИЗАЦИИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ГПП-4	47
3.1 ПЕРВЫЙ ЭТАП. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ	48
3.2 ВТОРОЙ ЭТАП. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА	49


Введение
     При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы, и единственной защитой от этих повреждений и ненормальных режимов работы является релейная защита и автоматика.
     Релейная защита и автоматика – это комплекс автоматических устройств, состоящих из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования [6].
     Релейная защита и автоматика развивается, как и все другое электрооборудование. В настоящее время на большинстве электроустановок используется релейная защита и автоматика на базе электромеханического реле, которое получило большую популярность в середине 20 века, но на новых подстанциях все чаще применяются современные микропроцессорные устройства. Кроме того старые подстанции модернизируются, это делается для того, чтобы сохранить качество и надежность работы подстанций.
     В последнее время одной из важных проблем в отечественной энергетике является замена устаревшего парка оборудования на электростанциях и подстанциях электроэнергетических систем (ЭЭС), то есть модернизация. Эксплуатация морально устаревших комплексов релейной защиты может привести к ложным срабатываниям защит или даже их отказу, что в свою очередь приведёт к развитию опасных аварийных ситуаций и снижению надёжности функционирования электроэнергетических систем в целом. 
     Актуальность дипломного проекта заключается в том, что морально и физически устаревшее оборудование релейной защиты и автоматики должно заменяться на современные устройства релейной защиты, для повышения качества и надежности работы подстанций в целом.
     В данном дипломном проекте предполагается исследовать главную понизительную подстанцию № 4 (ГПП-4) предприятия ОАО «Первоуральский новотрубный завод»  и проработать основные вопросы модернизации комплексов релейной защиты силовых трансформаторов и распределительного устройства 6 кВ.
     Целью данного дипломного проекта стала разработка мероприятий для модернизации релейной защиты и автоматики ГПП-4.
     Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
   1. Произвести анализ существующей схемы ГПП-4 и установленного на ней оборудования, включая устройства релейной защиты;
   2. Рассмотреть основные характеристики ГПП-4;
   3. Рассмотреть релейную защиту ГПП-4;
   4. Обосновать необходимость модернизации релейной защиты ГПП-4;
   5. Произвести анализ современных устройств релейной защиты и автоматики, и выбрать подходящие устройства для замены;
   6. Разработать мероприятия по модернизации релейной защиты и автоматики ГПП-4;
   7. Предложить методы обучения персонала.

1. Анализ существующей схемы ГПП-4 и установленного оборудования
  1.1 Место и назначение ГПП-4 в энергосистеме ОАО «ПНТЗ»

     ГПП-4 – это главная понизительная подстанция № 4, она была построена в 1971 г. Электроснабжение ГПП-4 осуществлено от воздушной линии 110 кВ Хромпик – Первоуральская ТЭЦ-1 и воздушной линии 110 кВ Хромпик – Первоуральская ТЭЦ-2.
     ГПП-4 служит для электроснабжения некоторых цехов предприятия ОАО «Первоуральский новторубный завод», таких как цех № 1 – Трубопрокатный цех, цех № 4 – Цех финишной обработки труб нефтяного сортамента, цех № 2 – Баллонный цех, цех № 70 – Колледж ОАО «ПНТЗ», цех № 36 – заводоуправление ОАО «ПНТЗ».
     ГПП-4 обслуживает оперативный персонал, в количестве 6 человек и одного начальника участка. 
     Оперативные дежурные – это обученные работники, прошедшие обучение, стажировку и дублирование на рабочем месте, противоаварийные и противопожарные тренировки, а так же не имеющие запрета на работу по медицинским показаниям. Четыре человека работают по графику 1Ж (день, ночь, отсыпной, выходной) и два человека работают по графику 7В (два через два).
     Начальник участка – это работник из числа административно-технического персонала, который занимается организацией работ на участке, при необходимости выдает наряд-допуск на работы или распоряжения. 
  
  1.2 Основные характеристики ГПП-4
     ГПП-4 – это тупиковая двух трансформаторная подстанция. Высоковольтное оборудование описано в таблице № 1.
Таблица № 1. Высоковольтное оборудование ГПП-4
Диспетчерское наименование
Тип
Примечание
110 кВ
ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-1
РНДЗ.2-110Б/1000
ПР-90/180 ЛП
Линейный разъединитель
ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-2
РНДЗ.2-110Б/1000
ПР-90/180 ЛП
Линейный разъединитель
СР 110 кВ Т-1
РНДЗ.2-110У/1000
ПР-90/180 П
Секционный разъединитель
СР 110 кВ Т-2
РНДЗ.2-110У/1000
ПР-90/180 П
Секционный разъединитель
МВ 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-1
ВМТ-110Б 25/1250
ППРК-1400
Выключатель элегазовый баковый
ВЭБ 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-2
ВМТ-110Б 25/1250
ППРК-1400
Выключатель элегазовый базовый
ОПН 110 кВ Т-1
ОПН-У-110/84-3-УХЛ1
Ограничитель повышенного напряжения
ОПН 110 кВ Т-2
ОПН-У-110/84-3-УХЛ1
Ограничитель повышенного напряжения
Т-1 
ТРДН-40000/110/У1
Головной трансформатор, двухобмоточный, с расщепленной обмоткой
Т-2
ТРДН-40000/110/У1
Головной трансформатор, двухобмоточный, с расщепленной обмоткой
6 кВ
МВ
ВМПЭ-10 1500
Масляный выключатель в ячейках отходящих фидеров 
СМВ 1 6 кВ
ВМПЭ-10 3150
Секционный масляный выключатель
СМВ 2 6 кВ
ВМПЭ-10 3150
Секционный масляный выключатель
В 6 кВ Т-1
ВМПЭ-10 3150
Выключатель Ввода № 1
В 6 кВ Т-2
ВМПЭ-10 3150
Выключатель Ввода № 2
ТСН-1
ТМ-250
Трансформатор собственных нужд 6/0,4 кВ
ТСН-2
ТМ-250
Трансформатор собственных нужд 6/0,4 кВ

  1.2.1 Нормальная схема ГПП-4

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

   * Оперативное обслуживание ГПП-4 производится оперативным персоналом филиала АО ЭСК ЧТПЗ в г. Первоуральск с постоянным дежурством на.
   * Нормально питание собственных нужд осуществляется от ТСН-1 и ТСН-2. При отключении одного из ТСН,  собственные нужды автоматически  переводятся питанием на другой ТСН через секционный автоматический выключатель.
   * Параллельная работа ВЛ 110 кВ Хромпик-ПТЭЦ-1, Хромпик-ПТЭЦ-2 на ГПП-4 через ремонтную перемычку запрещена.
   * Параллельная работа Т-1 и Т-2 по стороне 6 кВ допускается только кратковременно, на время перевода нагрузок.
   * Нормально нейтрали Т-1 и Т-2 изолированы и  защищены ограничителями перенапряжений (ОПН).
   * Регулирование напряжения на ГПП-4 осуществляется с помощью АРПН, встроенных в головные трансформаторы Т-1, Т-2.
   * Оборудование ОРУ 110 кВ, ЗРУ 6 кВ оборудовано электромагнитными и механическими блокировками.
   * Телесигнализация ГПП-4 выведена на диспетчерский пункт начальника смены электроцеха филиала АО «ЭСК ЧТПЗ» в г. Первоуральск.
   * На ГПП-4 нет дистанционного управления разъединителями.
   * Изменение схемы ГПП-4 в отличие от нормальной производится с разрешения диспетчера ОДС ЗЭС или ОДГ ПРЭС в зависимости от оперативной принадлежности оборудования ПС. 

 ПРОТИВОАВАРИЙНАЯ АВТОМАТИКА

   * Автоматическая частотная разгрузка предназначена для предотвращения недопустимого снижения частоты и ее последующего восстановления.
   * Уставки по частоте и времени устройств АЧР-1, АЧР-2, а также наименования присоединений, подключенных под действие АЧР, указаны на нормальной схеме.
   * Питание цепей напряжения АЧР секции   выполнено от ТН собственной секции, перевод цепей напряжения на ТН смежной секции не предусмотрен. Ремонт ТН 6 кВ, как правило, совмещается с ремонтом соответствующей секции 6 кВ.


РЕМОНТНЫЕ СХЕМЫ ГПП-4

Ремонт ВЛ 110 кВ Хромпик-ПТЭЦ-1
     С разрешения диспетчера ОДС ЗЭС:
   * Отключить АВР на СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ.
   * Включить СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ, отключить В1 6 кВ Т-1 и В3 6 кВ Т-1.
   * Отключить В 110 кВ Т-1.
     По отдельным командам диспетчера ОДС ЗЭС:
   * Отключить ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-1.
   * Включить ЗН ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-1 в ст. ВЛ.

Ремонт ВЛ 110 кВ Хромпик-ПТЭЦ-2
     С разрешения диспетчера ОДС ЗЭС:
   * Отключить АВР на СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ.
   * Включить СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ.
   * Отключить В2 6 кВ Т-2 и В4 6 кВ Т-2.
   * Отключить В 110 кВ Т-2.
     По отдельным командам диспетчера ОДС ЗЭС:
   * Отключить ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-2.
   * Включить ЗН ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-2 в ст. ВЛ.

Включение Т-1 через ремонтную перемычку 110 кВ
   * Отключить АВР на СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ.
   * Включить СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ.
   * Отключить В1 и В3 6 кВ Т-1.
   * Отключить В 110 кВ Т-1.
   * Отключить ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-1.
   * Включить СР-2 110 кВ в ремонтной перемычке.
   * Включить В 110 кВ Т-1.
   * Включить В1 и В3 6 кВ Т-1.
   * Отключить СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ.
   * На СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ включить АВР.

Включение Т-2 через ремонтную перемычку 110 кВ
   * Отключить АВР на СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ.
   * Включить СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ.
   * Отключить В2 и В4 6 кВ Т-2.
   * Отключить В 110 кВ Т-2.
   * Отключить ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-2.
   * Включить СР-2 110 кВ в ремонтной перемычке.
   * Включить В 110 кВ Т-2.
   * Включить В2 и В4 6 кВ Т-2.
   * Отключить СВ1 6 кВ и CВ2 6 кВ.
   * На СВ1 6 кВ и СВ2 6 кВ подключить АВР.

Ремонт Т-1 (Т-2)
   * Отключить АВР на СВ1 и СВ2 6 кВ.
   * Включить СВ1 и СВ2 6 кВ.
   * Отключить В1 и В3 6 кВ Т-1 (В2 и В4 6 кВ Т-2).
   * Отключить В 110 кВ Т-1 (Т-2).
   * Отключить автомат питания оперативных цепей В 110 кВ Т-1 (Т-2).
   * Отключить Р 110 кВ Т-1 (Т-2).
   * Отключить ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-1 (ЛР 110 кВ ВЛ Хромпик-ПТЭЦ-2).
   * Отключить автомат питания оперативных цепей в ячейках В1 и В3 6 кВ Т-1, (В2 и В4 6 кВ Т-2).
   * Тележку В1 и В3 6 кВ Т-1 (В2 и В4 6 кВ Т-2) выкатить в контрольное положение.
   * Включить ЗН Р 110 кВ Т-1 (Т-2) в ст.Т.
   * Установить переносные заземления на шинный мост 6 кВ Т-1 (Т-2).
Т-1 (Т-2 ) вывести в ремонт.

Ремонт ТСН-1 (2)
  * Отключить АВР секционного автомата на ЩСН-0,4 кВ.
  * Включить секционный автомат на ЩСН-0,4 кВ.
  * На ЩСН-0,4 кВ отключить вводной автомат и рубильник 0,4 кВ ТСН-1 (ТСН-2).
  * В ячейках 6 кВ ТСН-1 (ТСН-2) выкатить в ремонтное положение тележку с предохранителями 6 кВ.
ТСН-1 (ТСН-2) вывести в ремонт.

  1.3 Релейная защита ГПП-4
     
     Питание оперативных цепей управления, сигнализации и защит на  ГПП-4 осуществляется на постоянном оперативном токе от АБ, типа - СК-4.
     Питание цепей соленоидов ВЭБ 110 кВ, В 6 кВ осуществляется на постоянном оперативном токе от АБ.
     Включение, отключение ВЭБ 110 кВ, В 6 кВ осуществляется от ключа управления на ЩУ.
     На ВЭБ 110 кВ Т-1, Т-2 выполнены следующие виды защит: МТЗ, защита от перегруза, дифференциальная защита, газовая защита. Газовая защита включена действием на отключение.
     На В 6 кВ Т-1, Т-2 выполнена МТЗ, АПВ.
     На СВ 6 кВ выполнена МТЗ, АВР. АВР на СВ1 6 кВ приходит в действие при исчезновении напряжения с 1С или 2С 6 кВ, а на СВ2 6 кВ приходит в действие при исчезновении напряжения с 3С или 4С 6 кВ с предварительным отключением от ЗПП 6 кВ В 6 кВ Т-1 или Т-2 той секции, на которой исчезает напряжение.
     Вся релейная защита и автоматика ГПП-4 выполнена на базе электромеханических реле. 
     Электромеханические реле — это элементы, в которых электрический сигнал вызывает механическое перемещение подвижных частей, что приводит к замыканию или размыканию исполнительных контактов.
С помощью реле, затрачивая небольшие мощности на его включение, можно управлять токами и напряжениями значительной величины. Реле, которые коммутируют большие мощности, называются контакторами.
     В аппаратуре управления применяются электромагнитные реле с питанием постоянным или переменным током.
     Электромагнитные  реле  –  это  электромеханические  реле, функционирование которых основано на воздействии магнитного поля неподвижной обмотки с током на подвижный ферромагнитный элемент, называемый якорем. Электромагнитные реле для промышленных автоматически устройств занимают промежуточное положение между сильноточными коммутационными аппаратами (контакторы, магнитные пускатели и т.д.) и слаботочной аппаратурой.
     На каждый вид релейной защиты используется минимум одно электромеханическое реле.
     Щит релейной защиты трансформатора Т-1, Т-2 показан на рисунке 1. Отсек релейной защиты в ячейках распределительного устройства 6 кВ показан на рисунке 2.
     Для релейной защиты используется множество реле различных типов, каждое реле отвечает за отдельную защиту электрооборудования.
     
     Рисунок 1 – Щит релейной защиты Т-1 и Т-2
     

     Рисунок 2 – Релейный отсек высоковольтной ячейки РУ-6 кВ
     На рисунках 1 и 2 можно увидеть как много места занимает релейная защита на базе электромеханических реле, к тому же для проверки релейной защиты, специалистам лаборатории релейной защиты и автоматики цеха № 35, приходится подключать проверочное электрооборудование к каждому реле отдельно.
     Карты уставок релейной защиты ГПП-4 показаны в таблице № 2, 3. Карта уставок это сводная таблица, в которой указаны уставки релейной защиты электроустановок.

Таблица № 2. Карта уставок Т-1 и Т-2 ГПП-4
№   яч.
Наименование присоединения
МТЗ
Диф. защита  ДЗТ-11
Защита от  перегрузки


Iс.з., А
Iс.р., А
t, сек
Iс.з., А
Iс.р., А
Wр. вит
Iс.з., А
Iс.р., А
t, сек

Т – 1     40 мВА









1
Сторона  110 кВ
347
5
3
301
4,4
23



2
Сторона   6 кВ
4200
7
2,5/3

8,7
11
2400
4
9

 Т – 2     40 мВА   









1
Сторона  110 кВ
347
5
3
301
4,4
23



2
Сторона   6 кВ
4200
7
2,5/3

8,7
11
2400
4
9

Таблица № 3. Карта уставок РУ-6 кВ ГПП-4
№ яч
КРУ – 6 кВ
МТЗ
Ток. отсечка
ОЗЗ-6кВ
Защита от  перегрузки





Iс.з., А
Iс.р., А
t, сек


Iс.з., А
Iс.р., А
t, сек





1
ТН – 1 









4
Ввод-2  ПС-1А
2200
11
1,5/0,5


5 А



5
Ввод-1 ПС-1А
2200
11
1,5/0,5


5



6
СМВ-6кВ № 1
3600
6
2/0,5






8
Ввод-1 ПС-1В
1200
10
1,5/0,5


3,8



9
ТН – 2 









12
Ввод-2 ПС-1В
1200
10
1,5/0,5


3,6



15
Ввод-2  ПС-6Б
1700
8,5
1,5/0,5


3,8



16
ТН – 2 









21
Ввод-2  ПС-1Б
1800
9
1,5/0,5


4,2



22
Ввод-2 ПС-9 (ЗОЦ)
1200
10
1,5/0,5


4



24
СМВ-6кВ № 2
3600
6
2/0,5






25
Ввод-1 ПС-9 (ЗОЦ)
1200
10
1,5/0,5


3,5



26
Ввод-1  ПС-1Б
1700
8,5
1,5/0,5


3



31
ТН – 3 









32
Ввод-1  ПС-6
1700
8,5
1,5/0,5


6



34
Групп. сборка № 1
3000
10
1,5/0,5


7,5



34-2
Ввод-1  ПС-6Б
1200
15
1,5/0,5


4



34-3
ТП – 2.  Т-1
280
7
0,5
2040
51
1
128
3,2
9
34-4
Ввод  с ТЭЦ
1500
12,5
1/0,5


4



13
Групп. сборка № 2
3000
10
1,5/0,5


4,4



13-3
ТП – 2.  Т-2
280
7
0,5
2040
51
1
128
3,2
9

 1.4 Обоснование необходимости модернизации релейной защиты ГПП-4

     Цех № 1, № 4 и № 70 стремительно развиваются, в них внедряются современные, новые устройства и технологии, которые весьма чувствительны к изменениям в электроснабжении. В связи с этим возрастает и требование к качеству электроэнергии, включая бесперебойное питание.
     В 2016 году, во время грозового сезона, отключения электрооборудования цехов № 1 и 4 происходили 12 раз. Причины были различные, такие как: неправильная работа релейной защиты, ошибки дежурного персонала и сбои в работе электроустановок.
     К проблемам существующей релейной защиты ГПП-4 относятся:
   * Отказ в работе реле;
   * Ложное срабатывание  реле;
   * Неправильная работа АВР (Автоматическое включение резерва);
   * Неселективная работа релейной защиты;
   * Неправильно выставленные уставки на электромеханических реле.
     В связи с отключениями электрооборудования, в цехах фиксировались простои, а это означает, что цех нес потери по выработке продукции, которые исчисляются сотнями тысяч рублей за каждый час.
     Для того, чтобы оборудование, в том числе новое, цехов работало правильно и без сбоев, необходимо применять новое, более точное и автономное оборудование на ГПП-4 для поддержания качества электроэнергии на необходимом уровне.
     В связи с этим можно сделать вывод о том, что релейная защита на базе электромеханических реле, должна быть заменена на микропроцессорные устройства релейной защиты.  
     Такая модернизация релейной защиты приведет к более устойчивой работе ГПП-4, так как повысится надежность и точность работы релейной защиты. Больше не будет ложных срабатываний релейной защиты из-за неправильно выставленных уставок, так как уставки в микропроцессорные устройства релейной защиты вносятся с помощью компьютера, а правильность их срабатывания контролируется микропроцессором.
     Релейная защита в микропроцессорных устройствах имеет большое быстродействие, уставки по времени можно выбрать в плоть до сотых долей секунды.
     Кроме того, специалистам лаборатории релейной защиты больше не потребуется проводить ежегодную проверку релейной защиты. Производители микропроцессорных устройств релейной защиты рекомендуют проводить проверку релейной защиты в период, не менее одного раза в пять лет.
     

2. Модернизация релейной защиты на ГПП-4
     
     Модернизация релейной защиты на ГПП-4 вполне решаемая задача, ее можно выполнить не останавливая основное производство цехов, хотя, при этом потребуется ограничить потребляемую нагрузку цехов, но это не будет большой проблемой, так как некоторое оборудование цехов можно переключить на резервные источники питания. Это необходимо для того, чтобы силовые трансформаторы не были перегружены во время производства работ по модернизации.
     Для модернизации релейной защиты не потребуется перемонтаж вторичных цепей оперативного тока, токовых цепей и цепей напряжения. Имеется возможность использовать существующие вторичные цепи, трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. 
     Установка, по месту, микропроцессорного устройства релейной защиты, будет производиться на внешнюю дверцу релейного отсека существующих высоковольтных ячеек в распределительном устройстве 6 кВ и на существующий щит релейной защиты трансформаторов Т-1 и Т-2. 
     Работы по модернизации релейной защиты ГПП-4 должны производиться специализированной подрядной организацией с применением проектной исполнительной документации, согласованной с заказчиком.
     Основные требования к подрядной организации должны соответствовать «Основные требования к подрядным организациям ОАО «ПНТЗ»».

  2.1 Современные устройства релейной защиты
2.1.1 Достоинства и недостатки микропроцессорных устройств релейной защиты
     Щиты управления современных электрических распределительных подстанций, а также реконструируемые объекты все чаще комплектуются  микропроцессорными защитными устройствами. Современные достижения в области микропроцессорной техники позволяют создавать полноценные устройства, которые ничем не уступают, и более того во многом превосходят своих предков – защитных устройств, построенных на электромеханических реле.
     Современные микропроцессорные устройства релейной защиты обладает рядом достоинств и недостатков по сравнению с существующей релейной защитой на базе электромеханических реле.
     
     Достоинства микропроцессорных устройств релейной защиты
     Основное преимущество микропроцессорных терминалов защит оборудования – это их многофункциональность. Помимо основных функций, а именно реализации защиты оборудования и работы автоматических устройств, микропроцессорные терминалы осуществляют замер электрических величин.
     Если взглянуть на старые панели защит оборудования подстанции, то мы увидим множество реле и аналоговых измерительных приборов. В случае использования микропроцессорных защит необходимость установки дополнительных измерительных приборов отсутствует, так как значения основных электрических величин можно фиксировать на ЖК-дисплее терминалов защит.
     Тут можно отметить еще одно преимущество – точность измерения. Аналоговый прибор позволяет измерить величину с определенной погрешностью, а если приборы служат не один десяток лет (а в таком состоянии находится подавляющее большинство измерительных приборов электроустановок), то их точность существенно снижается, да и фиксировать показания не всегда удобно. 
     На дисплее терминала указываются точные значения электрических величин и что немаловажно пофазно. Это позволяет контролировать отключенное (включенное) положение всех полюсов выключателей.
Исходя из вышесказанного, можно выделить еще одно преимущество микропроцессорных защит – компактность. При использовании микропроцессорных технологий общее количество панелей для защит, автоматики и управления оборудованием, установленных на общеподстанционном пункте управления, сокращается буквально вдвое.
     Если, например, для защиты, работы автоматических устройств, управления выключателями силового трансформатора устанавливалось три панели с электромеханическими защитами, то в случае использования микропроцессорных защит все необходимые функции выполняет два небольших терминала, установленных на одной панели.
     Следующее преимущество – удобство фиксации возникших неисправностей. При возникновении отклонений от нормального режима работы оборудования, в том числе в случае аварийной ситуации, на терминале защит загораются светодиоды, сигнализирующие о том или иной событии.
     Оперативный персонал, обслуживающий электроустановку, ведет схему-макет (мнемосхему), на которой изображается фактическое положение всех коммутационных аппаратов, в том числе стационарных заземляющих устройств. В данном случае изменение положения коммутационных аппаратов на схеме-макете осуществляется вручную.
     Микропроцессорные терминалы защит позволяют полностью отказаться от схемы-макета. На дисплеях терминалов защит каждого присоединения изображается мнемосхема присоединения, на которой в автоматическом режиме осуществляется изменение положений коммутационных аппаратов в соответствии с их фактическим положением. А так же количество исполнительных механизмов уменьшается, по сравнению с электромеханическими реле. (Рис. 3)
     Кроме того, все терминалы защит подключаются к системе SCADA, на которой отображается вся схема подстанции, значения нагрузок по каждому присоединению, напряжение на шинах подстанции, а также фиксация в реальном времени возникших аварийных ситуаций.
     SCADA (диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью комплекса релейной защиты и автоматики, автоматизированной системы управления технологическими процессами, автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. 
     SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. 
     Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDE серверы. Программный код может быть как написан на языке программирования, так и сгенерирован в среде проектирования.
     Синхронизация систем SCADA подстанций с диспетчерским пунктом позволяет дежурному диспетчеру своевременно фиксировать возникшие аварийные ситуации, контролировать процесс производства переключений оперативным персоналом. Перед выдачей разрешения на допуск бригады для проведения плановых работ, дежурный диспетчер, благодаря системе SCADA, может лично убедиться в правильности и достаточности принятых мер безопасности. 

Рисунок 3 – Пример компановки высоковольтной ячейки 

Недостатки микропроцессорных устройств релейной защиты
     Существенный недостаток микропроцессорных устройств – их высокая стоимость. Кроме того, существенные расходы предприятия выделяются на обслуживание микропроцессорных устройств: необходимо наличие дорогостоящего оборудования, программного обеспечения, а также специалистов с соответствующей квалификацией.
     Недостаток в дорогостоящем обслуживании микропроцессорных устройств не является существенным в том случае, если все подстанции предприятия укомплектованы современными микропроцессорными техниками. В данном случае обслуживанием данных устройств занимается служба релейной защиты и автоматики, которая специализируется исключительно на данных типах защитных устройств.
     Если же микропроцессорные защиты установлены на нескольких объектах, то это действительно дорого обходится предприятию, так как возникает необходимость содержания специалистов нескольких служб для обслуживания, как микропроцессорных устройств, так и традиционных, электромагнитных.
     Еще один недостаток микропроцессорных устройств – узкий диапазон рабочих температур. Традиционные защитные устройства, выполненные на обычных реле, достаточно неприхотливы и могут работать в широком диапазоне рабочих температур. В то время как для обеспечения корректной работы микропроцессорных устройств необходимо устанавливать дополнительное климатическое оборудование.
     Следует отметить такой недостаток микропроцессорных устройств, как периодические сбои в программном обеспечении. Не смотря на заявления производителей микропроцессорных защит об их стабильной работе, очень часто наблюдается сбой в работе программного обеспечения (например, периодическая перезагрузка терминала). Если в момент сбоя программного обеспечения произойдет короткое замыкание, то это может привести к повреждению оборудования, так как в этот момент присоединение находится без защиты.
     На фоне многочисленных преимуществ микропроцессорных устройств, их недостатки не столь существенны, а в некоторых случаях могут быть исключены. Например, установка надежного программного обеспечения и обеспечение оптимальных условий работы микропроцессорных устройств, практически исключает возникновение ошибок или сбоев в их работе.
     Можно сделать вывод, что внедрение микропроцессорных технологий в предприятия электроэнергетической отрасли целесообразно и обоснованно множеством неоспоримых преимуществ.

2.1.2 Анализ микропроцессорных устройств релейной защиты

     Микропроцессорные устройства РЗиА ИЦ "Бреслер"
	Исследовательский центр "Бреслер" г. Чебоксары основан в 2004 году.
	Сегодня ИЦ "Бреслер" - одна из немногих российских компаний, способных выполнить полный спектр работ как по РЗА, так и по автоматизации технологических процессов для подстанций всех уровней напряжений, и готовых к выполнению проектов по комплексному оснащению подстанций. Более 170 специалистов. Более 100 изобретений защищены патентами и сертификатами.
	ИЦ "Бреслер" российская компания, обеспечивающая комплексное решение автоматизации подстанций и станций:
   * Комплекс устройств РЗА объектов всех классов напряжений 6 - 750 кВ
   * Один из немногих поставщиков научно-технической продукции
   * Коллектив разработчиков изделий РЗА и АСУ ТП
   * Молодая компания (средний возраст 27 лет)
     Продукция представляемая предприятием:
   * Серия ТЭМП 2501 - бюджетная версия терминалов защиты 6-35кВ
   * Серия ТОР 100 - реле защиты
   * Серия ТОР 200 - полный комплекс защит энергообъектов 6-35кВ
   * Шкаф защиты линии 35 кВ (замена ПЗ 152, ПЗ 153)
   * Шкафы защиты для элементов ПС 110-750 кВ
   * Шкафы защиты генераторов
   * Комплекты противоаварийной автоматики
   * Система АСУ ТП UniSCADA

     Микропроцессорные устройства РЗиА НТЦ "Механотроника"
	Научно-технический центр "Механотроника" создан в 1990 году. В него вошли ведущие специалисты крупнейшего в Минприборе научно-производственного Объединения "Электронмаш", головного в области производства ЧПУ, счетчиков электроэнергии, АСУ и другого электронного оборудования для промышленности и энергетики.
	С 1992 года НТЦ "Механотроника" специализируется в разработке и производстве микропроцессорных устройств РЗиА, АСУ, а также сопутствующего оборудования и программного обеспечения.
	Предприятие имеет развитую службу НИОКР, сборочное производство, службу качества, лабораторию метрологии и испытаний, аккредитованную Госстандартом на право калибровки, отделы маркетинга и внедрения продукции.
	Предприятия поставляют шкафы защит, что упрощает монтаж. Микропроцессорные комплекты универсальны, функциональны, надежны, помехоустойчивы. Сохранена традиционная российская идеология построения и основные технические требования к устройствам защиты и автоматики, что облегчает настройку и обслуживание терминалов.
	Научный центр предлагает - разработку и производство цифровых устройств релейной защиты, АСУ и сопутствующего оборудования для сетей класса от 0,4 до 220 кВ:
   * Многофункциональный МП блок релейной защиты БМРЗ-100;
   * Микропроцессорный блок РЗ и контроля напряжения БМРЗ-КН;
   * Блок специальных защит электродвигателей БМРЗ-ДС;
   * Комплект многофункциональных МП блоков РЗА БМРЗ-04;
   * Микропроцессорный блок автоматической частотной разгрузки и автоматического повторного включения по частоте БМАЧР;
   * Микропроцессорный блок - многофункциональное реле частоты БММРЧ;
   * Блок микропроцессорной центральной сигнализации БМЦС;
   * Блок питания комбинированный.
     
     Микропроцессорные устройства РЗиА НПП "Экра"
	Научно-производственное предприятие "ЭКРА" - одно из ведущих в России предприятий - производителей устройств релейной защиты, автоматики и управления электрических присоединений 110-500 кВ для подстанций и электрических станций.
	ООО НПП "ЭКРА" (г. Чебоксары) организовано в 1991 г. ведущими специалистами из "ВНИИР" в области релейной защиты и противоаварийной автоматики для электроэнергетики.
	Основной вид деятельности - разработка и реализация инновационных научно-технических программ, в том числе: проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, внедрение новых и совершенствование существующих видов устройств, внедрение разработок по экономному использованию топливно-энергетических ресурсов, обеспечению качества электроэнергии, повышению надежности и безопасности обслуживания оборудования, сервисное обслуживание, обучение, проведение наладочных и ремонтных работ.
	Специалисты ООО НПП "ЭКРА" имеют более чем 30-летний опыт работы в сфере своей деятельности, являются разработчиками подавляющего большинства сложных устройств защиты, выпускаемых в настоящее время ОАО "Чебоксарский электроаппаратный завод" и ряда устройств, выпускаемых в странах СНГ.
	Номенклатура выпускаемых изделий, услуг и технических решений постоянно расширяется.
	Их шкафы защит серии ШЭ2607 приняты межведомственной комиссией с участием представителей РАО "ЕЭС России", отраслевых институтов и эксплуатационных организаций. На основании актов МВК шкафы защит серии ШЭ 2607 соответствуют отраслевым требованиям по функциональным показателям и условиям эксплуатации и рекомендованы к применению в энергосистемах ЕЭС России. С учетом этого, в целях повышения надежности и эффективности работы релейной защиты и автоматики Департамент научно-технической политики и развития РАО "ЕЭС России" рекомендует проектным институтам, энергосистемам и предприятиям электрических сетей при новом строительстве и реконструкции действующих энергообъектов 110-500 кВ применять шкафы РЗА серии ШЭ 2607 с терминалами БЭ2704.
     
     Микропроцессорные устройства РЗиА НПП "ЧЭАЗ"
	ЗАО "ЧЭАЗ" является ведущим предприятием электротехнической промышленности России по производству широкой номенклатуры современной электрической аппаратуры, которая используется в нефтяной и газовой, металлургической и станкостроительной, химической и машиностроительной отраслях промышленности, на транспорте, объектах тепло - и электроэнергетики; в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве.
	Для защиты секции используется универсальный блок релейной защиты типа БЭМП ЗАО " Чебоксарский электроаппаратный завод " - это общее наименования ряда устройств, которые в зависимости от типа защищаемого присоединения разделяются на следующие группы:
   * БЭМП 1-01 - для воздушных и кабельных линий;
   * БЭМП 1-02 - для секционных выключателей;
   * БЭМП 1-03 - для выключателей вводов;
   * БЭМП 1-05 - для асинхронных двигателей;
   * БЭМП 1-04 - для синхронных двигателей;
   * БЭМП 1-06-контроль напряжения на секции
Для напряжения 110-220 кВ применяются шкафы:
   * ШЗЛ - шкаф защиты линии;
   * ШЗТ - шкаф защиты трансформатора;
   * ШЗП - шкаф защиты присоединения и автоматики управления обходным выключателем;
   * ШЗСВ - шкаф защиты секционного выключателя;
   * ШЗШ - шкаф защиты шин.

     Микропроцессорные устройства РЗиА Schneider electric (Sepam)
     Sepam - это микропроцессорное устройство защиты, управления, контроля и измерения. Sepam обеспечивает полный набор функций релейной защиты и автоматики в зависимости от типа присоединения. 
     Области применения:
  1. энергетика: производство и распределение энергии;
  2. объекты инфраструктуры: аэропорты, туннели, общественный транспорт, обработка воды;
  3. промышленность: автомобильная, горная, полупроводники, металлургия, нефтехимия;
  4. сфера услуг: торговые центры, больницы.
     Серия микропроцессорных устройств релейной защиты Sepam.
     Серия Sepam адаптирована ко всем видам применения и предназначена для защиты распределительных сетей среднего напряжения общего пользования и промышленного назначения.
     Серия включает в себя 3 типа устройств, отвечающих самым разнообразным требованиям, от самых простых до наиболее сложных:
  1. Sepam серии 20 для простого применения;
  2. Sepam серии 40 для сложного применения;
  3. Sepam серии 80 для персонализированного применения.
  
  Каждый тип Sepam обладает всем набором функций, необходимых для того вида применения, для которого он предназначен:
  1. эффективная защита оборудования и людей;
  2. точные измерения и подробная диагностика;
  3. единая система управления оборудованием;
  4. сигнализация и местная или дистанционная эксплуатация.
     Для каждого типа применения электротехнического оборудования имеются Sepam, предназначенные для защиты электрических сетей.
     Устройства Sepam используются для следующих видов применения:
  1. защита подстанций (вводы и отходящие фидеры);
  2. защита трансформаторов;
  3. защита двигателей;
  4. защита генераторов;
  5. защита сборных шин;
  6. защита конденсаторов.

     Характеристики устройств
     Sepam серии 20: для применения в простых схемах защиты. Содержит 10 логических входов, 8 релейных выходов, один порт связи, 8 входов подключения температурных датчиков.
     Sepam серии .......................