Микропроцессорные системы РЗиА.

Появление микропроцессорных реле позволило создать малогабаритные устройства защиты и автоматики с большим количеством функций и высокой надежностью. Программы, алгоритмы и регулировочные алгоритмы закладываются в память микропроцессора. Микропроцессорная система, работающая в реальном масштабе времени, использует заложенные или предварительно обработанные данные временных зависимостей в защищаемом элементе.

К недостаткам цифровых реле можно отнести: малую помехоустойчивость, маломощный выходной сигнал, что делает необходимым применение усилителей, а также использование, например, промежуточных электромеханических реле для связи с катушкой привода выключателя. Переход на цифровые способы обработки информации не привел к появлению новых принципов построения защиты электрооборудования, но существенно улучшил эксплуатационные качества реле.

К основным преимуществам МП–устройств относятся

- большое число выполняемых функций;

- возможность дистанционного управления РЗА;

- простое аппаратное исполнение за счет применения микропроцессоров;

- высокая эксплуатационная надежность;

- возможность быстрого проведения сложных расчетных операций программным путем;

- получение большого объема информации об аварийных режимах;

- обеспечение самодиагностики исправности устройства в процессе эксплуатации;

- удобство технического обслуживания;

- минимальные массогабаритные показатели.

Системы РЗА нового поколения применяются для подстанций всех уровней напряжения и представляют совокупность микропроцессорных устройств релейной защиты и компьютерной системы управления, обеспечивающих:

- наглядность процесса для оператора, что дает возможность оператору своевременно реагировать для предотвращения аварии;

- дистанционное управление, как терминалами релейной защиты, так и первичным оборудованием подстанции;

- непрерывную диагностику, позволяющую проводить предаварийную профилактику;

- гибкость как в работе с устройствами релейной защиты, так и в использовании системы автоматизации;

- возможность наращивания системы, как релейной защиты, так и измерения и управления;

- регистрирование и сохранение всех величин в предаварийных и аварийных ситуациях для точного послеаварийного анализа причин аварии;

- ряд вспомогательных функций управления и контроля, например, автоматической разгрузки.

Надежность системы энергоснабжения достигается многократным резервированием и постоянным контролем исправности устройств оператором рабочей станции, дежурным персоналом подстанции.

Цифровые реле совмещают функции: РЗ от всех возможных видов повреждений и ненормальных режимов работы электроустановок, автоматического включения резервного источника питания (АВР), автоматического отделения поврежденного участка и других автоматических устройств управления в аварийном и послеаварийном режиме, измерения и записи электрических величин, оперативного и запрограммированного управления коммутационными аппаратами, определения места повреждения на аварийно отключившейся линии. Такие цифровые устройства называют многофункциональными. В отличие от традиционного выполнения РЗА с помощью наборов отдельных реле, как правило, с одной функцией (реле тока, напряжения, времени), при использовании цифровых реле задачи РЗА решают комплексно.

Кроме больших функциональных возможностей, цифровые устройства РЗА обладают такими свойствами как непрерывная автоматическая самопроверка, запоминание событий, возможность дистанционного контроля и оперативного изменения настройки РЗА с помощью компьютера и канала связи или по заранее предусмотренному в этом же реле фактору. Так, может быть изменен весь набор уставок РЗА при изменении, например, первичной схемы электрической сети. Эти преимущества цифровых РЗА делают их наиболее перспективными для автоматизации распределительных электрических сетей.

Не зависимо от производителя, цифровые реле обладают близкими характеристиками. Например, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1…0,5 ВА, аппаратная погрешность – в пределах 2…5 %, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,96…0,97.

Структурная схема цифрового устройства РЗ представлена на рис. 3.1. Центральным узлом цифрового устройства является микропроцессор, который через устройства ввода-вывода обменивается информацией с периферийными узлами. В устройстве РЗ может использоваться несколько микропроцессоров, каждый из которых решает отдельный фрагмент общей задачи, что обеспечивает высокое быстродействие.

Характерными узлами цифрового устройства РЗА являются: входные U1…U4 и выходные KL…KL_j преобразователи сигналов; тракт аналого-цифрового преобразования U6, U7; кнопки управления и ввода информации от оператора SBl, SB2; дисплей Н для отображения информации и блок питания U5; коммуникационный порт X1 для связи с другими устройствами.

Рис. 3.1. Структурная схема цифрового устройства защиты

Достоинством цифровых устройств является возможность передачи имеющейся информации в другие цифровые системы: АСУ ТП, персональный компьютер и т.д., что позволяет интегрировать различные системы, экономя на каналах связи, затратах на предварительную обработку сигналов и т.п. Коммуникационный порт – необходимый элемент для дистанционной работы с данным устройством, а также для связи с внешними цифровыми устройствами.

В цифровых устройствах могут быть и другие узлы, например, цифроаналоговые преобразователи для формирования аналоговых сигналов управления и регулирования. Обработку информации в цифровом реле производит микропроцессор по алгоритму, реализованному в виде программы.