Релейная защита и системы автоматизации
Релейная защита – это комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого (в случае отказа) обнаружения и отделения неисправных элементов данной энергосистемы от энергосистемы в аварийной ситуации с целью обеспечения нормальной работы всей системы. Деятельность устройств релейной защиты организована по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов энергосистем. Релейная защита (РЗ) непрерывно контролирует состояние всех компонентов энергосистемы и реагирует на возникновение неисправностей и аномальных состояний. При возникновении повреждения релейная защита должна обнаружить поврежденный участок и отключить его от энергосистемы путем отключения специальных автоматических выключателей, рассчитанных на размыкание токов повреждения (короткого замыкания).
Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем.
Силовое оборудование сетей и электростанций всегда должно быть защищено от эксплуатационных помех и коротких замыканий. Таким инструментом является автоматика релейной защиты (АРЗ).
Особенности конструкции релейной защиты
Конструкция релейных защит постоянно совершенствуется благодаря внедрению инновационных технологий. Однако основные принципы и элементы дизайна остаются неизменными.
Структуру релейной защиты можно представить в виде схемы:
Электрический сигнал – Модуль контроля процесса – Блок логики и оценки – Приводной блок – Блок сигнализации
Блок управления контролирует все электрические процессы с помощью трансформаторов тока и напряжения, которые производят измерения. Блок логики и анализа сравнивает полученные сигналы с максимальным значением настройки. Защита сработает даже при незначительном перекрытии этих значений. Приводной блок всегда находится в режиме ожидания и ожидает сигнала от логического блока. Сигнальное устройство работает с помощью света или звука.
В конце полного цикла защиты технический специалист вручную возвращает устройство в исходное состояние.
Подробное описание структурной схемы защиты и других функций защиты можно найти в нашей статье Основные функции защиты.
Перечень основных защитных функций
Согласно стандарту , перечислены следующие защитные функции реле:
| Номер функции | Тип функции |
|---|---|
| 21 | Дистанционная защита, защита фаз |
| 21G | Дистанционная защита от замыканий на землю |
| 21P | Защита расстояния между фазами |
| 21N | Дистанционная защита от замыкания на землю |
| 21FL | Место неисправности |
| 25 | Проверка синхронности |
| 27 | Контроль минимального напряжения |
| 27P | Контроль падения напряжения между фазами |
| 27X | Контроль падения вспомогательного напряжения |
| 32 | Управление направлением мощности |
| 32F | Прямое направление мощности |
| 32R | Инверсия направления мощности |
| 37 | Контроль минимального тока или мощности |
| 49 | Тепловая перегрузка |
| 50 | Защита от перегрузки по току с независимой выдержкой времени |
| 50BF | Резервное устройство автоматического выключателя |
| 51 | Защита от перегрузки по току с независимой выдержкой времени |
| 59 | Защита от перенапряжения |
| 67 | Защита от перенапряжения Защита от направленного тока |
| 68 | Блокировка силовых качелей |
| 79 | Автоматическое повторное закрытие |
| 87 | Защита от остаточного тока |
Читайте далее:
- Релейно-контактные системы управления – ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД.
- Электромагнитное реле: устройство, типы, обозначения, подключение и настройка.
- Кибернетика, что это такое? Происхождение и справочная информация.
- Полезные статьи о том, что такое приказ в электроустановках.
- Обозначение реле на электрической схеме.
- АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ it. Что такое система автоматического управления?.
- Дифференциальная защита; Школа для инженеров-электриков: электротехника и электроника.
Функции релейной защиты: защита от короткого замыкания, перегрузок и других электрических аномалий
Релейная защита электроэнергетических систем выполняет ряд важных функций, обеспечивая надежную и безопасную работу электроустановок. В этом разделе мы рассмотрим основные функции релейной защиты, такие как защита от короткого замыкания, перегрузок и других электрических аномалий.
1. Защита от короткого замыкания
Одной из основных функций релейной защиты является защита от короткого замыкания, которое может привести к серьезным повреждениям оборудования и даже вызвать пожар. Релейная защита обнаруживает короткое замыкание и активирует срабатывание отключающего устройства, чтобы предотвратить дальнейшее распространение короткого замыкания.
2. Защита от перегрузок
Релейная защита также выполняет функцию защиты от перегрузок, которые могут возникнуть из-за превышения нормальной нагрузки на систему. При превышении определенного предела релейная защита активирует срабатывание отключающего устройства для предотвращения перегрузки и возможного повреждения оборудования.
3. Защита от недопустимых напряжений и частот
Релейная защита также осуществляет контроль и защиту от недопустимых напряжений и частот в электроэнергетической системе. Если напряжение или частота выходят за пределы установленных норм, релейная защита активирует срабатывание отключающего устройства, чтобы защитить оборудование от повреждений.
4. Защита от обратного направления тока
Релейная защита выполняет функцию защиты от обратного направления тока, что может возникать при наличии неисправностей или аварийных ситуациях в электроэнергетической системе. При обнаружении обратного тока релейная защита активирует срабатывание отключающего устройства для предотвращения негативных последствий.
5. Защита от заземления
Одной из важных функций релейной защиты является защита от заземления, которое может возникнуть при нарушении изоляции оборудования или проводов. Релейная защита обнаруживает наличие заземления и активирует срабатывание отключающего устройства, чтобы предотвратить возможные аварии и повреждения.
6. Защита от коротких замыканий на землю
Релейная защита обеспечивает защиту от коротких замыканий на землю, которые могут возникнуть при повреждении изоляции и контакта проводов с землей. При обнаружении короткого замыкания на землю релейная защита активирует срабатывание отключающего устройства для предотвращения дальнейшего развития аварии.
7. Защита от длительных перерывов электропитания
Релейная защита выполняет функцию защиты от длительных перерывов электропитания, которые могут возникнуть из-за отключения источника электропитания или повреждения электрических линий передачи. При обнаружении длительного перерыва электропитания релейная защита активирует срабатывание аварийной сигнализации, что помогает оперативно идентифицировать проблему и принять меры для восстановления электроснабжения.
Заключение
Релейная защита выполняет множество функций для обеспечения безопасной и надежной работы электроэнергетических систем. Она защищает оборудование от короткого замыкания, перегрузок и других электрических аномалий, предотвращает возможные аварийные ситуации и повреждения. Понимание этих функций релейной защиты позволяет эффективно проектировать и обслуживать системы релейной защиты.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО РЕЛЕ
Релейные защитные устройства разнообразны и могут быть выполнены по различным схемам, реализованным на различных элементных базах.
- измерительные органы;
- логика; исполнительные механизмы;
- сигнализация.
Измерительный орган реле получает непрерывную информацию о состоянии контролируемого объекта, которым может быть отдельная установка, элемент или участок электрической сети. Существует несколько подходов к классификации структурных единиц релейной защиты.
Корпуса измерительных реле иногда называют пусковыми реле, что не меняет сути. Мониторинг состояния объекта заключается в получении и обработке технических параметров питания – тока, напряжения, частоты, величины и направления мощности, сопротивления.
В зависимости от значения этих параметров на выходе измерительного реле формируется дискретный логический сигнал (“да”, “нет”), который поступает в логический блок.
Логический блок получает дискретную команду от измерительного реле и выдает необходимую команду на привод или механизм в соответствии с заданной программой или логической схемой.
Блок сигнализации обеспечивает работу сигнальных устройств, которые сигнализируют о факте срабатывания комплекта релейной защиты или его отдельных органов.
Для того чтобы ARS эффективно выполняла свою задачу, она должна обладать определенными характеристиками. Существует четыре основных требования, которые предъявляются к устройствам защитного реле. Давайте рассмотрим их по очереди.
Селективность.
Свойство систем защиты заключается в том, чтобы обнаружить неисправный участок сети и произвести необходимые и достаточные отключения для его отделения. Если работа системы защиты вызывает чрезмерное отключение энергосистемы, это называется неселективным отключением.
Примером такой системы защиты является комплект защиты по остаточному току, который отключается только в случае повреждения между точками сети, где контролируется дифференциальный ток.
Относительная селективность обеспечивается системами сверхтоков, которые обычно реагируют на повреждения на участках, прилегающих к зоне, которую они непосредственно защищают. Обычно, чтобы избежать неселективного отключения, такие системы автоматизации имеют искусственную задержку, превышающую время срабатывания защит в соседних зонах.
Предупреждение. Искусственная задержка времени – это задержка времени, создаваемая специальными органами переключения с задержкой (реле времени).
Быстрая работа.
Отключение неисправного участка или элемента сети должно происходить как можно быстрее, чтобы обеспечить стабильность остальной части системы и свести к минимуму перебои в энергоснабжении потребителей.
Иногда время реакции системы автоматизации интерпретируется как время от возникновения неисправности до отключения неисправного участка, т.е. включает время работы выключателя.
Это не совсем верно, так как автоматический выключатель не является частью АРС и его параметры не могут быть использованы для оценки эффективности релейной защиты сети и энергосистем.
Это означает, что необходимо учитывать время срабатывания автоматического выключателя, но учтите, что это не является особенностью релейной защиты. Для сравнения можно отметить, что время срабатывания автоматического выключателя намного больше, чем время срабатывания самого реле автоматического выключателя (без учета искусственной задержки).
Чувствительность.
Это характеризует способность системы автоматизации гарантировать отключение во всем рабочем диапазоне для всех типов возмущений, на которые она рассчитана. Чувствительность системы автоматизации – это точный числовой параметр, значение которого проверяется в расчетных режимах при минимальных значениях ее рабочих параметров.
Это универсальная характеристика всех технических устройств, заключающаяся в способности реле работать непрерывно и без сбоев. В соответствии со своим основным предназначением.
В этом устройстве входящие сигналы сравниваются с установленными пределами. Даже незначительное совпадение этих параметров вызывает команду защитной операции.
Инновационные разработки в области релейной защиты и автоматизации
Развитие электроэнергетических систем и постоянно возрастающие требования к их надежности и безопасности приводят к необходимости использования инновационных разработок в области релейной защиты и автоматизации. Новые технологии и алгоритмы обеспечивают более эффективную и точную работу системы защиты и автоматизации, что помогает предотвратить аварии и улучшить качество электроэнергии.
Одной из инновационных разработок является применение искусственного интеллекта в системах релейной защиты и автоматизации. Использование нейронных сетей и алгоритмов машинного обучения позволяет обнаружить и прогнозировать нештатные ситуации в электрической сети, а также автоматически принимать решения по управлению процессами и снижению рисков возникновения аварий.
Другой инновационной разработкой является использование оптических волоконных сенсоров для мониторинга состояния электрической сети. Они позволяют измерять параметры, такие как ток, напряжение, температура и вибрации, на различных участках сети с высокой точностью и скоростью. Это позволяет оперативно реагировать на изменения и предотвращать аварийные ситуации.
Также в области релейной защиты и автоматизации активно развивается использование сенсорных сетей и интернета вещей (IoT). Благодаря установке сенсоров и IoT-устройств на оборудование и линии электрической сети, можно получить большой объем данных о состоянии системы и осуществлять ее удаленный мониторинг и управление. Это помогает оптимизировать работу сети, повысить ее эффективность и предотвратить возникновение аварий.
Инновационные разработки также включают разработку новых алгоритмов защиты, которые учитывают более сложные сценарии работы системы электроэнергетики, такие как интеграция возобновляемых источников энергии или наличие электромобилей. Алгоритмы защиты должны быть адаптированы к новым условиям и учесть ограничения работы таких систем.
Примеры инновационных разработок:
Название
Описание
Использование искусственного интеллекта
Применение нейронных сетей и алгоритмов машинного обучения для определения и предотвращения аварийных ситуаций
Оптические волоконные сенсоры
Использование сенсоров для измерения параметров сети и предотвращения аварийных ситуаций
Сенсорные сети и IoT
Установка сенсоров и IoT-устройств для мониторинга и управления сетью
Новые алгоритмы защиты
Разработка алгоритмов, учитывающих новые условия работы электроэнергетических систем
Инновационные разработки в области релейной защиты и автоматизации позволяют повысить надежность, безопасность и эффективность работы электроэнергетических систем. Они помогают предотвратить аварийные ситуации, улучшить качество электроэнергии и снизить риски для персонала и оборудования. В дальнейшем можно ожидать еще большего развития этих технологий и появления новых инновационных решений в области релейной защиты и автоматизации.