L. Koshkareva
Joint Stock Company “United Energy Company”
Moscow, Russian Federation KoshkarevaLA@uneco.ru Abstract
Background: Today, almost all electric grid companies of Russia, and in particular JSC “UNECO”, in the course of operation face two key problems demanding continuous search of decisions: decrease in reliability of functioning of the operated network and quality of the electric power, and also insufficiently high level of operational efficiency. In terms of relay protection and automation, the identified problems are caused by the presence in operation of JSC “UNECO”, a widely diversified fleet of devices. The solution may be to create a system for monitoring the statе and analysis of work of relay protection and automation devices (hereinafter – SM and A RPA). Thus, it is necessary to develop a cost-effective and technically feasible approach to the implementation of this system.
Materials and Methods: Theoretical methods of research were used.
Results: It was determined that the functions of monitoring and Troubleshooting relay protection and automation devices (hereinafter – RPA) should be performed both in the system under consideration and in the Autonomous registration of emergency events. As a result of the analysis of the composition of the information necessary for the tasks of monitoring, diagnostics and analysis of the RPA and for the tasks of Autonomous registration of emergency events, the presence
of substations in the automated control system of a significant part of the necessary information was revealed, as well as several options for the implementation of SM and А RPA with the amount of work necessary for the implementation of the most preferred of them. It offers the implementation of the system, as software and hardware components that implement the functions of the Registrar of emergency events, monitoring of relay protection and automation, analysis of the operation of protective automatics in automated control system.
Conclusions: In a theoretical study, it was proposed to create a system of monitoring and analysis of the operation of RPA devices, which would solve the problems identified and take a step towards a conceptually new approach to the operation of RPA devices. The novelty of the proposed option of implementing such a system in JSC “UNECO” lies in the fact that, among other things, issues of registration of emergency events according to the requirements of JSC "SO UPS" are solved, excluding the cost of creating and maintaining an additional system.
Key words: relay protection and automation, monitoring, registration of emergency events, automated control system.
I. ВВЕДЕНИЕ
Возрастающая сложность и более высокие требования к энергосистеме делают более значимым ее техническое состояние, поэтому принципы построения эксплуатацион- ных процессов в электросетевых компаниях основываются на поддержании высокого уровня операционной эффек- тивности, надежности эксплуатируемой сети, а также качества электроэнергии.
Релейная защита и автоматика осуществляет непре- рывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов, в первом случае отключая от системы поврежденный участок, а во втором, в зависимости от характера нарушения, производя опера- ции, необходимые для восстановления нормального режима [1]. Ввиду этого особенно важным является вопрос поддержания работоспособности устройств РЗА и верного определения момента замены старых на новые.
Современные микропроцессорные терминалы РЗА (далее – МПТ РЗА), с одной стороны, обладают большими техническими возможностями, с другой – становятся все более сложными устройствами. Этот факт привел к возник- новению проблем у энергетических компаний в поддер- жании целостности системы РЗА, обусловленных большим числом встроенных функций, мультивендорных инстал- ляций, различных версий программного обеспечения, инструментов конфигурации устройств, и перевел задачу управления системой РЗА на новый уровень сложности.
Анализ парка устройств РЗА, находящихся в эксплуа- тации АО «ОЭК», показал высокую степень диверсификации применяемых производителей, аппаратного и программного исполнения, морального и физического износа. Это обу- словило такие проблемы, как высокие трудозатраты на проведение регулярного обслуживания большого числа единиц оборудования РЗА, повышенная вероятность воз- никновения ошибок персонала в процессе обслуживания устройств, отсутствие возможности немедленного обна- ружения неисправностей всех составных элементов системы защиты энергообъектов, а также скрытых неис- правностей функционирования комплекса устройств РЗА.
В качестве решения предлагается создание системы мониторинга состояния и анализа работы устройств релейной защиты и автоматики (далее – СМ и А РЗА).
II. ЦЕЛЕПОЛАГАНИЕ И ЗАДАЧИ СОЗДАНИЯ СМ И АРЗА Говоря о СМ и А РЗА предполагается, что данная система будет представлять собой программно-технический комплекс (далее – ПТК), осуществляющий непрерывный
комплексный контроль исправности и работоспособности всех составляющих системы защиты и автоматики, как отдельного электроэнергетического объекта, так и всего участка эксплуатируемой сети [2].
Обозначенные ранее проблемы детерминировали следу- ющие цели и задачи создания рассматриваемой системы:
1. Повышение надежности функционирования эксплуа- тируемой сети. Снижение вероятности неправиль- ной работы устройств РЗА, путем:
постоянного мониторинга исправности устройств РЗА в целях организации ТО по состоянию;
контроля изменения уставок и конфигурации устройств РЗА.
анализа работы РЗА.
2. Поддержание высокого уровня операционной эффективности осуществляемое путем монито- ринга исправности устройств РЗА в целях органи- зации ТО по состоянию.
Рассмотрим подробней перечисленные задачи. Деком- позируем каждую из них.
В рамках задачи мониторинга исправности устройств РЗА должны осуществляться:
1) сбор сигналов самодиагностики с МПТ РЗА;
2) контроль внешних подключений МПТ РЗА посредст- вом анализа встроенных в устройства РЗА функций контроля исправности вторичных цепей;
3) контроль состояния электропитания устройств РЗА;
4) определение достоверности сигналов, подключенных в МПТ РЗА, по заданным алгоритмам;
5) предоставление информации пользователям.
В результате должен быть сформирован отчет о состо- янии устройств РЗА, организовано оперативное информи- рование эксплуатирующего персонала по критическим неисправностям.
Анализ действия защит должен осуществляться по заданным алгоритмам с использованием информации о событиях, предшествующих работе РЗА, и полученной из автоматизированной системы управления технологиче- ским процессом (далее – АСУ ТП), а также с помощью сравнения полученных данных с расчетными, которые формируются на расчётной модели в процессе моделиро- вания аналогичного типа повреждения. В результате дол- жен быть сформирован отчет о работе РЗА.
Контроль изменений конфигурации РЗА осуществля- ется посредством независимой регистрации внесенных в МПТ РЗА изменений с идентификацией лица, внесшего изменения, времени внесения и перечня изменений.
Результат – формирование отчета об изменениях в МПТ РЗА, который необходимо хранить в долговременном архиве.
Говоря о создании какой-либо системы, необходимо определить ее пользователей. В конкретном случае, исходя из структуры АО «ОЭК», можно выделить три основных пользователя: управление релейной защиты и автоматики, центр контроля и управления диспетчерского и техноло- гического управления, а также филиал АО «СО ЕЭС»
Московское РДУ.
III. АКТУАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
Рассмотрим парк устройств РЗА, находящихся в эксплуа- тации АО «ОЭК», приведенный обобщённо по производи- телям, типам и сериям в табл. I.
Таблица I–ПАРК УСТРОЙСТВ РЗААО«ОЭК»
Производитель Тип, серия МПТ РЗА ABB REx 3xx, REx 5xx, REx 6xx, SPAхх Релематика ТОР 300, 200, 100, ТЕЛ26хх
Areva Micom 564
Помимо указанных в таблице устройств, единично встречаются МПТ РЗА других производителей и типов, устаревших и снятых с производства, а также стоит отме- тить тот факт, что все применяемые терминалы обладают в разной степени возможностью самодиагностики.
Сейчас информация о состоянии устройств РЗА переда- ется сухим контактом и в цифровом виде в АСУ ТП энерго- объекта. Сухим контактом передается обобщенный сигнал неисправности МПТ РЗА. В цифровом виде возможна передача следующих сигналов: срабатывания пусковых органов защит (по видам защит, фазам), срабатывание защит (по видам), обобщенные сигналы «Срабатывание»,
«Неисправность», сигналы диагностики цепей тока и напряжения, а также имеется возможность управления конфигурацией РЗА из АСУ ТП.
В рамках создаваемой системы для реализации функции мониторинга МПТ РЗА необходим следующий состав информации:
1) сигналы самодиагностики аппаратной и программной части, полученные от МПТ РЗА;
2) конфигурация и уставки, считанные с МПТ РЗА;
3) дополнительные сигналы по достоверности входных сигналов МПТ РЗА, наличию электропитания.
Для реализации функции анализа работы МПТ РЗА состав информации следующий:
1) сигналы о пуске и срабатывании защит от МПТ РЗА;
2) значения токов и напряжений от трансформаторов тока и напряжения (далее – ТТ и ТН), полученные от кернов, к которым подключены РЗА;
3) положение выключателей;
4) положение ключей;
5) фазные токи, напряжения от ТТ и ТН, 3U0,3 .I0
IV. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ РЕГИСТРАЦИИ АВАРИЙНЫХ СОБЫТИЙ
Основная роль регистрации аварийных событий – это расследование аварии по параметрам токов и напряжений, осциллограммам токов и напряжений, а также дискретных сигналов нескольких присоединений, привязанных к одному времени, с формой отчета, включающей все перечислен- ные данные, расположенные в едином окне или листе[3].
При проведении анализа технологического нарушения, важным является получение информации непосредственно с устройств, выдающих управляющие воздействия. При получении осциллограмм системой автоматически должна быть проведена проверка на соответствие однотипных аналоговых сигналов друг другу, поступивших с разных устройств. С помощью пуска встроенных осциллографов и записи срабатывания пусковых органов защит система должна проверять правильность функционирования тер- миналов РЗА.
Таблица II – СОСТАВ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ РЗА,РАС,СМ И А,АСУТП
Аналоговый сигнал Система
РЗА РАС СМиА АСУ ТП
Ua, Ub, Uc + + + +
Ia, Ib, Ic 10Р 10Р 10Р 0,5
Частота переменного тока + + + +
Дискретные сигналы РЗА РАС СМиА АСУ ТП
Положение выключателей 110 кВ и выше, стороны
НН АТ
РПО, РПВ, блок-контакты блок-контакты
Срабатывание пусковых измерительных органов
устройств РЗА
+ + + +
Срабатывание устройств РЗА + + + +
Положение переключающих
устройств + + + +
Неисправность устройств РЗА
Сигналы самодиагностики
терминала
Обобщенный сигнал неисправности устройства РЗА
Обобщенный сигнал неисправности устройства РЗА, сигналы самодиагностики РЗА, сигналы для достоверизации
Обобщенный сигнал неисправности устройства РЗА, сигналы самодиагностики РЗА, сигналы
для достоверизации
Построение системы РАС должно производиться с возможностью воссоздания последовательности событий в единой осциллограмме и контроля исправности защит.
В части технической реализации – в соответствии с согла- шением о взаимодействии между АО «СО ЕЭС» и АО
«ОЭК» [3].
Таким образом, и РАС, и предлагаемая к созданию СМ и А РЗА должны выполнять функции диагностики неисправностей устройств РЗА.
V. РЕАЛИЗАЦИЯ СМ И АРЗА
Среди возможных вариантов реализации СМ и А РЗА выделим следующие:
1. Автономный программно-технический комплекс, реализующий функции мониторинга состояния РЗА, регистратора аварийных событий и анализа работы защитной автоматики.
2. Программно-технические компоненты, реализую- щие функции регистратора аварийных событий, мониторинга состояния РЗА, анализа работы защитной автоматики в АСУ ТП.
Проанализируем состав информации, необходимый для реализации функций РЗА, РАС, СМ и А, АСУ ТП.
Состав информации по аналоговым и дискретным сигна- лам приведен в табл. II.
В результате анализа состава информации, необходимой для задач мониторинга, диагностики и анализа работы РЗА, для задач автономной регистрации аварийных событий можно сделать вывод о наличии в АСУ ТП подстанций значительной части необходимой информации.
VI. ВЫВОДЫ
Наиболее предпочтительным вариантом реализации является второй вариант. Для его реализации необходимо следующее:
1. Для выполнения задач РАС необходимо организо- вать в АСУ ТП сбор информации от ТТ класса 10Р, дополнить АСУ ТП необходимыми программными компонентами.
2. Для задач мониторинга, диагностики и анализа работы РЗА потребуется:
определить и реализовать в терминалах РЗА необхо- димый объем самодиагностики;
организовать интеграцию в АСУ ТП сигналов самодиагностики от МПТ РЗА;
дополнить АСУ ТП необходимыми программными компонентами для организации предоставления информации пользователям;
заменить терминалы РЗА, не поддерживающие информационный обмен с АСУ ТП.
В проведенном аналитическом исследовании было предложено создание системы мониторинга и анализа действия устройств РЗА, которая позволила бы решить ряд проблем и сделать шаг к концептуально новому подходу в части эксплуатации устройств РЗА.
Новизна подхода АО «ОЭК» заключается в том, что среди прочих решаются вопросы регистрации аварийных событий по требованиям АО «СО ЕЭС», исключая затраты на создание дополнительных систем и их обслуживание, тем самым позволяя повысить операционную эффективность компании в целом, что можно отнести к практической ценности проведенного исследования.
Список литературы
[1] Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: учеб. пособие для техникумов. М.: Энергоатомиздат, 1998.
800 с.
[2] СТО 34.01-4.1-007-2018. Технические требования к автоматизиро- ванному мониторингу устройств РЗА, в том числе работающих по стандарту МЭК 61850 от 23 марта 2018 г. М.: ПАО «Россети», 2018. 28 с.
[3] Соглашение о взаимодействии между АО «СО ЕЭС» и АО «ОЭК»
от 25 ноября 2011 г. № Р36-21-29ЮО-11.
© IX Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи – 2018»