ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

ключению элемента )). (ИЛИ) и возникновению блокирующего сигнала на выходе элемента ).. (И). Блокирующий сигнал само­ удерживается (связь между выходом элемента ).. и входом эле­ мента ),(. до восстановления симметрии напряжений (элемен­ ты 5, 6) или же до отключения линии (и исчезновения тока, контролируемого элементом 9). Самоудерживание необходимо во избежание снятия блокирующего импульса с защиты при скачкообразном изменении тока, вызванном, например, комму­ тацией нагрузки в сети.

Элемент 9, контролирующий минимальный уровень протека­ ния тока, необходим для предотвращения возникновения бло­ кирующих сигналов при отключенном выключателе линии, ког­ да отсутствие напряжения на входе защиты будет воспринимать­ ся как неисправность.

Описанная структура правильно функционирует как в сетях с заземленной,так и с изолированной нейтралью. Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью также происходит без возрастания тока через защиту. Однако блоки­ рующий сигнал в этом случае не будет сформирован, так как уменьшиться до нуля только одно из фазных напряжений и не возрастет напряжение обратной последовательности.

10.3. Группы параметров и программируемая выходная логика

Группы параметров и уставок. Параметры и уставки УРЗ со­ ответствуют в общем случае определенной области режимов и конфигураций ЭС. В процессе эксплуатации возможны сущест­ венные изменения конфигурации ЭС, вызванные как плановы­ ми отключениями (переключениями) элементов, например, вы­ водом их в ремонт, так и аварийными ситуациями. При этом имеющиеся уставки и параметры УРЗ во многих случаях пере­ стают соответствовать новым условиям и не могут обеспечить необходимой чувствительности и селективности.

В целях возможности реагирования на изменяющиеся требо­ вания и условия ЦРЗ могут переключаться на одну из несколь­ ких групп параметров и уставок. Эти группы устанавливаются пользователем заранее. Каждая группа может быть быстро вы­ брана путем подачи на устройство защиты соответствующей ко­ манды. Рисунок 10.7 поясняет выбор любой из возможных

479

Рис. 10.7. Управление группами параметров и усrавок с помощью дискреmых входов: --. вариант схемы; --. таблица соответсrвия групп параметров

и выходных сиrналов

четырех групп параметров уставок ()(, )(, ,(, D) с использовани­ ем двух дискретных входов ВЕ1 и ВЕ2 [9]. При этом каждой груп­

пе соответствует определенная комбинация сигналов входов. Управление группами параметров и уставок возможно и дру­

гими путями - через клавиатуру или через порты управления устройством защиты извне. При этом возможно автоматическое переключение групп параметров и уставок в зависимости от вы­ бранной фиксации событий, например, от сигналов, характери­

зующих изменение конфигурации сети или при команде ручно­ го включения объекта. Последний вариант может использовать­ ся, например, при включении двигателя в целях отстройки от пусковых токов или при ручном включении линии (имеется в

виду, что в этом случае после заданного промежутка времени осуществляется возврат к прежней группе уставок).

В целях исключения неоднозначных ситуаций управление группами уставок целесообразно осуществлять в условиях отсут­

ствия I<З, т. е. блокировать переключение групп параметров и уставок при пуске ЦРЗ, фиксирующем возникновение I<З. Гибкие логические конфиrурации (свободно программиру­ емая логика). Логическая часть ЦРЗ является достаточно слож-

()()

481

Рис. 10.8. Пример ВЬПIQ/IНеиия функционально-логической схемы

на основе программируемой логики

программирования выхоДНЪiх реле ЦРЗ. В качестве примера на рис. 10.8 приведен вариант выполнения функционально-логи­ ческой схемы [9].

10.4.Управление и обработка информации

10.4.1.Структура системы обмена информацией

Одним из основных преимуществ ЦРЗ является возможность коммуникации с удаленными объектами, что позволяет осуще­ ствлять дистанционное управление (изменение параметров, ус­ тавок, отключение) и оперативно получить необходимую ин­ формацию о входных величинах и состоянии ЦРЗ, а таюке о про­ изошедших КЗ и других аварийных состояниях. Рисунок 10.9 по­ ясняет организацию управления ЦРЗ и обмена информацией.

Имеющиеся в ЦРЗ коммуникационные интерфейсы позволя­ ют организовывать каналы управления и обмен информацией между отдельными ЦРЗ и между ЦРЗ и пользователем. Функци­ онирование коммуникационных интерфейсов обеспечивается специальными управляющим.и устройствами, подключаемыми к

шинам обмена, и интерфейсными блокам.и самого ЦРЗ.

482

Удаленный пользователь

Рис. 10.9. Упрамение и обсllуживание ЦРЗ

Протокол интерфейса. Вид и объем информации, её содер­ жание, последовательность передачи (синхронизация данных),

способ передачи и способ обмена информацией определяется протоколом коммуникационного интерфейса. Or вида этого про­ токола зависит реализация устройства управления и блоков ин­ терфейса в ЦРЗ. Обмен информацией с устройствами релейной

защиты обеспечивается международНЬIМИ стандартными прото­

колами IEC 60870-5-103 и IEC 61850 (протокол Ethemet), учиты­

вающими, помимо общих требований, специфические требова­ ния к релейной защите. Для передачи и обмена данными при­ меняется и ряддругих протоколов, например, PROFIBUS, MOD­ BUS, DNP 3.0, имеющих шинную топологию, используемую в раз­

личных системах управления и обеспечивающих быстрый обмен данными. Интерфейсные блоки ЦРЗ в зависимости от требова-

483

ний пользователя могут обеспечивать использование различных протоколов обмена. Объединение интерфейсных входов отдель­

ных ЦРЗ может иметь различную топологию (например, шины, кольцо, звезда) и осуществляться с помощью электрической (на­ пример, адаптер RS485) или волокошю-оптической связи.

Для обмена информацией между управляющим интерфейс­ ным устройством подстанции и верхним уровнем управления, которые могут находиться на значительном удалении друг от друга, используется специальный международный протокол IEC 60870-5-101. При организации управления и обслуживания ЦРЗ так, как показано на рис. 10.9 используются различные виды об­ мена информацией.

Модемная связь между верхним уровнем управления и уда­ ленным устройством управления подстанции, осуществляемая с помощью протокола IEC 60870-5-101, обеспечивает передачу ко­ манд и запросов на информацию, получаемую управляющим ус­ тройством от ЦРЗ (сообщения, измерения). Управляющее уст­ ройство обеспечивает необходимый обмен информацией меж­ ду подсоединенными к общей шине устройствами в соответст­ вии с используемым протоколом обмена (в рассматриваемом случае IEC 61850), т.е. собирает (чаще всего автоматически) и передает информацию от ЦРЗ о возникающих авариях, а также другие сообщения. Оно обеспечивает также выполнение требу­ емых команд (например, отключение выключателя; изменение параметра), как формируемых оператором подстанции с исполь­ зованием сервисного персонального компьютера (ПК) - -,(- так и команд, приходящих с верхнего уровня.

Имеется возможность обслуживания удаленного пользовате:. ля -,- через модемную связь, подключаемую к отдельному пор­ ту ЦРЗ, например по протоколу IEC 60870-5-103 (считывание уставок, сообщений, выполнение команд). Такие же функции выполняютсяпри непосредственном обслуживании на месте с помощью -)- подсоединяемому к сервисному порту ЦРЗ, или посредством клавиатуры на фронтальной стороне устройства.

Используемый в данном случае протокол обмена IEC 61850 позволяет осуществлять быстрый обмен информацией непосред­ ственно между ЦРЗ 1-4, подключенными к общей шине. Ука­ занное дает возможность путем непосредственного обмена сиг­ налами от отдельных защитных функций различных устройств реализовать качественно новые свойства ЦРЗ. Данное решение

()(,

позволяет сократить число дискретных входов и выходов ЦРЗ и

проводных соединений между ними.

Ряд современных ЦРЗ обладает специальным «активным» ком­ муникационным интерфейсом АКИ, обеспечивающим быстрый

обмен данными об измеряемых входных токах, напряжениях и логических сообщениях. Подобный обмен используется при ре­

ализации быстродействующей продольной дифференциальной защиты ВЛ (см. гл. 6), защит абсолютной селективности на ос­ нове обмена сигналами (см. гл. 8), двухстороннего ФМП (см.

гл. 9), телеотключения, передачи данных измерения с противо­ положной стороны. Сообщения по этому каналу таюке охваты­ ваются общей системой управления и обмена информацией.

10.4.2. Виды и каналы передачи иJtформации в ЦРЗ

Обслуживающие программы. Сам принцип построения ЦРЗ и большой объем выполняемых ими функций определяет необ­ ходимость и эффективность в большинстве случаев использова­ ния ПК для обмена информацией с ЦРЗ - ввода и вывода дан­ ных. Это обеспечивается специальными обслуживающими про­ граммами, учитывающими специфику конкретных ЦРЗ. В основ­ ные функции обслуживающей программы входят следующие операции с ЦРЗ:

•установка (изменение) параметров, уставок, функций вхо­ дов и выходов;

•чтение протоколов и протоколирование информации, опре­ деляющей состояние ЦРЗ (параметры, уставки) и различного ви­ да сообщений и измерений;

•ввод различного вида команд для проверки и управления

защищаемым объектом;

• связь с другими ЦРЗ через имеющийся интерфейс.

В функции обслуживающей программы входит также обработ­ ка вводимой и выводимой информации, расширяющая возмож­ ности пользователя, в том числе:

•ввод и управление группами параметров и уставок;

•изменение и введение новых функционально-логических схем с помощью свободно-программируемой логики;

•графическое представление (визуализация) характеристик

срабатывания и отдельных функций ЦРЗ, облегчающее анализ;

• расширенный анализ информации, характеризующей воз­ никающие К3 и реакцию ЦРЗ (запись и обработка входных ве-

485

Рис. 10.10. Основные потоки информации в ЦРЗ

личин и сообщений, анализ осциллограмм, в том числе спект­ ральный анализ, диаграммы изменения измеряемых парамет­ ров, реакция отдельных функций защиты). Использование об­ служивающей программы возможно на основе коммуникацион­ ных протоколов для пользователей, находящихся на различных уровнях (см. рис. 10.9) - на централизованном управляющем уровне (ПКl), при удаленном пользователе (ПК2) и при непо­ средственном обслуживании ЦРЗ (ПКЗ).

Рисунок 10.10 поясняет основные потоки передаваемой в ЦРЗ и принимаемой из ЦРЗ информации, возникающие при функ­ ционировании и. обслуживании ЦРЗ.

Ввод параметров уставок, команд в ЦРЗ, может быть про­ изведен как непосредственно через клавиатуру ЦРЗ, так и через интерфейс местного обслуживания и коммуникационный интер­ фейс (см. рис. 10.9). При этом вводимыми командами можно производить управление состоянием силовых выключателей и других коммутационных алементов сети, программируя соответ­ ствующим образом функции выходных контактов ЦРЗ. Специ­

альные команды опробования выЮiючателей мoryr обеспечи­ вать, например, циЮI «отключить-включить» с контролем ре-

486

зультатов по состоянию вспомогательных контактов выключа­ телей. При коммутации силового оборудования используются стандартные процедуры контроля допустимости ввода команды (защита от ошибочного включения) и последовательности вы­ полнения операций переключения, контроля времени и резуль­ татов выполнения команды. В необходимых случаях произво­ дится проверка синхронизма перед включением, готовности ЦРЗ и изменение уставок ЦРЗ с учетом положения выключате­ () (ускорение при включении).

Через коммуникационный интерфейс с помощью обслужива­ ющей программы строятся схемы свободно программируемой логики.

Ввод дискретной информации от внешних устройств, прежде всего от других ЦРЗ производится активизацией соот­

ветствующих дискретных входов защиты, запрограммированных на прием данной информации. Имеющиеся у некоторых ЦРЗ ак­ тивные интерфейсы связи принимают текущую информацию об измеряемых величинах и действии отдельных функций (логи­ ческие сигналы) от других защит объекта, в частности диффе­ ренциальных защит ВЛ (см. гл. 6).

Синхронизация ЦРЗ по текущему времени необходима для правильного действия защит с обменом сигналами, а также для согласования протоколов сообщений отдельных ЦРЗ. Для этого используется активный коммуникационный интерфейс и специ­ альный интерфейс синхронизации времени (см. рис. 10.10)

ствляется через интерфейс местного обслуживания и коммуни­ кационный интерфейс. Визуальный контроль этих данных мо­

жет быть осуществлен на дисплее самого устройства при пода­ че соответствующих команд с клавиатуры.

Сообщения ЦРЗ. Сообщения ЦРЗ содержат текущую инфор­ мацию о состоянии ЦРЗ и входных величинах, о возникших ава­ риях и реакции на них. Можно выделить рабочие и аварийные сообщения.

Рабочие сообщения содержат информацию о текущем состо­ янии и готовности ЦРЗ и фиксируют во времени операции, свя­ занные с изменением отдельных функций, выводом (вводом) ус­ тройства, возникновением неисправности, например, ,обрывом цепей напряжения или тока (см. §10.2).

Аварийные сообщения возникают при изменении контроли-

(,),

руемых ЦРЗ параметров ЭС, приводящих к запуску каких-либо защитных функций, прежде всего при КЗ. При этом фиксируют­ ся с достаточно высокой точностью по времени (погрешность

обычно не превышает 1 мс) реакция (пуск, возврат) отдельных защитных функций, а таюке возникающие при этом сообщения и команды. Окончание фиксации возникающего повреждения происходит при возврате в исходное состояние всех запустив­ шихся функций - при отключении либо защищаемого объек­ та, либо других элементов ЭС, приводящем к ликвидации ава­ рийного состояния. Дополнительно возможна фиксация тока КЗ и удаленности места повреждения (при наличии в ЦРЗ фиксатора места повреждения).

Возможно формирование в ЦРЗ статистических сообщений, фиксирующих на основе обработки рабочих и аварийных пока­ зателей, таких как число включений и отключений выключате­ ля, значения отключаемых токов, суммарную энергию при от­ ключении (),i dt) и т.п., т.е. показателей, необходимых для кос­ венного контроля состояния выключателя.

Объем запоминаемых рабочих и аварийных сообщений и их количество определяются объемом соответствующей буферной памяти ЦРЗ. Современные ЦРЗ запоминают сотни рабочих и аварийных сообщений, в том числе группы аварийных сообще­ ний, каждое из которых соответствует возникновению одной аварийной ситуации.

Все рабочие и аварийные сообщения в виде специальных про­ токолов, отражающих их возникновение во времени, могут ото­ бражаться на экране дисплея ЦРЗ и через местный и коммуни­ кационный интерфейсы могут быть переданы пользователям различного уровня.

Регистрация и анЗЛИ3 повреждений. Для полноценного ана­ лиза повреждений необходимо запоминание и воспроизведение измеряемых ЦРЗ величин, а таюке приходящих и формируемых логических сигналов в интервале времени, с запасом охватываю­

щем период существования повреждения. С этой целью ЦРЗ со­ держит текущий буфер памяти, запоминающийна определенное

время мгновенные значения измеряемых величин и при пуске ЦРЗ фиксирующий величины, начиная с начала заданного промежут­ ка времени перед моментом пуска до окончания заданного про­ межутка времени после возврата ЦРЗ в исходное состояние. С по­

мощью служебной программы обеспечивается графическое пред-

()),