Применение комплекса РЕТОМ-71 для проверки сложных устройств и систем РЗиА

Высокоточный, многофункциональный программно-технический комплекс (далее, ПТК) РЕТОМ 71 предназначен для автоматизированного комплексного тестирования сложных устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), в том числе цифровых устройств с поддержкой стандарта МЭК 61850 и метрологической поверки устройств автоматики и управления (терминалов), счётчиков электроэнергии, приборов контроля качества электроэнергии и т.д.

ПТК РЕТОМ-71 (рис. 2) содержит внутренний контроллер, рассчитывающий (по заданию пользователя через управляющее устройство) массивы цифровых выборок тока и напряжения, интерфейсный модуль, передающий эти выборки на силовые цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), которые формируют аналоговый сигнал для 12 ти соответствующих усилителей. На выходе усилителей появляются аналоговые сигналы тока IA, IB, IC, IA1, IB1, IC1 и напряжения UA, UB, UC, UA1, UB1, UC1 заданных величин, которые подаются на измерительные входы проверяемой защиты.

Рис. 2 – Структура ПТК РЕТОМ-71

Для проверки логической части устройств РЗА контроллер управляет дискретными выходами РЕТОМ-71, имитируя требуемые сигналы. В устройстве имеются 16 дискретных выходов двух типов: реле и транзистор. В таблице 1 приведены основные технические характеристики РЕТОМ 71 [1].

Основные характеристики ПТК РЕТОМ-71

• 6 источников тока [20 А, 250 ВА, ±(0,09%x + 0,005%Xк)]
• 6 источников напряжения [140 В, 35 ВА, ±(0,04%x + 0,005%Xк)]
• 2 разъема Ethernet (управление от ПК и GOOSE-сообщения)
• 16 дискретных входов и 16 дискретных выходов (12 быстродействующих)
• Независимый источник оперативного питания (5-264 В)
• 2 аналоговых входа [0,06-600 В, ±(0,001x + 0,0001Xк)]
• Высокая помехозащищенность – ГОСТ Р 51317.6.5-2006 (МЭК 61000-6-5:2001) и СТО 56947007-29.240.044-2010
• Вес: 16 кг

В отличие от предыдущих приборов данной серии (РЕТОМ-61/51), РЕТОМ-71 содержит 6 независимых источников напряжения (2 трёхфазные системы), что позволяет полноценно производить проверки:

• дифференциальных защит по напряжению;
• автоматики управления выключателем (АУВ) 330-750 кВ;
• устройств автоматического ввода резерва (АВР и БАВР);
• функций РЗА с блокировкой при неисправности цепей напряжения (БНН) с 5-ю (110-220 кВ) и 6-ю (330-750 кВ) датчиками напряжения;
• устройств противоаварийной автоматики (физическим моделированием двухмашинных асинхронных режимов);
• комплексов РЗА присоединений, например блоков генератор-трансформатор (рис. 3).

Рис. 3 – Подключение РЕТОМ-71 для проверок защит блока генератор-трансформатор

Далее подробно рассмотрено применения 6 ти каналов напряжения РЕТОМ 71 для проверки устройств АУВ 330-750 кВ и РЗА с функцией БНН.

В АУВ 330-750 кВ, например [2], в логике функционирования трёхфазного автоматического повторного включения (ТАПВ), предусмотрены реле напряжения нулевой, обратной и прямой последовательности для каждого из связываемых выключателем энергообъектов (шин, автотрансформаторов, линий).

Для реализации алгоритмов данных реле напряжения (и реле контроля и улавливания синхронизма), устройства АУВ используют фазные напряжения (UA, UB, UC) двух трансформаторов напряжения (ТН), установленных с обеих сторон выключателя (рис. 4). Соответственно, для полноценной проверки функции ТАПВ и синхронизации необходимо 6 источников напряжения испытательного устройства с целью формирования двух симметричных частотно-независимых трёхфазных систем для каждого из энергообъектов.

Рис. 4 – Пример схемы цепей напряжения шкафа АУВ 330-750 кВ

Синхронизм между двумя энергообъектами (шины-линия, линия-линия, линия-автотрансформатор), соединяемыми выключателем, контролируется параметрами ΔU, Δ?, и Δf − соответственно, разностями напряжений, углов и частот напряжений на первом и втором энергообъектах. Условия по синхронизму считаются выполненными, если все три контролируемых параметра находятся в пределах нормы.

Упрощенная логика контроля напряжений показана на рис. 5. Сигнал наличия симметричного напряжения на энергообъектах формируется при одновременном поступлении на его входы сигнала о срабатывании реле напряжения прямой последовательности и сигналов об отсутствии срабатывания реле напряжения обратной и нулевой последовательности. Сигнал отсутствия напряжения на энергообъектах формируется при одновременном поступлении на его входы сигналов об отсутствии срабатывания реле напряжения прямой, обратной и нулевой последовательности. Для управления этими симметричными составляющими напряжений требуется независимое регулирование величины и угла каждой фазы однофазного сигнала, что позволит определять пороговые значения каждого реле напряжения. Наличие 6-ти каналов напряжения в испытательной системе при проверке рассматриваемой схемы позволит избежать использования одновременно двух синхронизированных испытательных устройств с 3(4)-я каналами напряжения, а также многократного изменения (загрубления и восстановления) уставок реле напряжения.

Рис. 5 – Фрагмент логики контроля напряжений схемы АУВ

Необходимо отметить, что контроль срабатывания проверяемых функций может производиться как по дискретным входам РЕТОМ-71, так и по GOOSE-сообщениям (рис. 5), для приёма которых в приборе предназначен отдельный порт Ethernet.

В шкаф релейной защиты 330-750 кВ, например [3], от ТН подводятся цепи «звезды» (три фазных напряжения UAN, UBN, UCN) и напряжения «разомкнутого треугольника» (UНИ, UИФ и UФК) (рис. 6). Данные напряжения участвуют, в том числе в распространённом в отечественной практике алгоритме функционирования пофазной блокировки при неисправностях в цепях напряжения (330-750 кВ), основанном на сравнении каждого из фазных напряжений «звезды» с напряжением на соответствующей обмотке «разомкнутого треугольника», находящейся на том же стержне магнитопровода измерительного ТН [3].

Условием действия блокировки для типовой схемы ТН (рис. 7) является [3]:

|UБНН.А(В,С)| > UУСТ.БНН,

где

• UУСТ. БНН – уставка по напряжению срабатывания БНН;
• UБНН.А = UАN – UНИ / √3;
• UБНН.В = UВN –UФК /√3;
• UБНН.С = UСN – UИФ /√3;
• UАN, UВN, UСN – векторы фазных напряжения «звезды»;
• UНИ, UИФ, UФК – векторы напряжений «разомкнутого треугольника».

Рис. 6 – Фрагмент схемы шкафа защит 330-750 кВ

Рис. 7 – Векторная диаграмма ТН для БНН 330-750 кВ

В отечественных устройствах релейной защиты типа ЭПЗ-1636, ШДЭ2801(02) и др., БНН выполнен на 5-ти датчиках напряжения. В ШЭ2607 (изготовитель ООО «НПП ЭКРА») [4], БНН реализован программно также на 5-ти датчиках (рис. 8, 9) с алгоритмом работы, соответствующим выражению (для особой фазы А):

|(UВN + UСN - UАN) + (UНИ - UИК) / √3 | > UУСТ.БНН,

где UНИ, UИК − векторы напряжений «разомкнутого треугольника».

Полноценная проверка функций РЗ, включающая не только деблокировку БНН (которая обычно обеспечивается при помощи блока преобразователя напряжения РЕТ-ТН), но и имитацию обрывов каждой из фаз «звезды» или цепей «разомкнутого треугольника», требует независимого управления 5(6) каналами напряжения для рассмотренных алгоритмов БНН.

Рис. 8 – Векторная диаграмма ТН для БНН 110-220 кВ

Рис. 9 – Фрагмент схемы шкафа защит 110-220 кВ

Выводы

1. Наличие 6-ти независимо управляемых каналов напряжения ПТК РЕТОМ-71 в сочетании с новым программным обеспечением ([5]), а также небольшим весом и компактными размерами открывает широкие возможности для применения нового испытательного комплекса для эксплуатации, пуско-наладочных, исследовательских работ, на частично-цифровых подстанциях и т.д.
2. Основным преимуществом использования РЕТОМ-71 при проверках устройств РЗА с 5-ю и более датчиками напряжения (ДЗ/БНН, АВР, АУВ, дифзащита по напряжению, и др.) является удобство эксплуатации и отсутствие необходимости использования (и синхронизации) второго испытательного устройства, сокращение времени и количества переключений (в том числе изменений уставок, вывода функций) при работе со шкафом РЗА (или несколькими шкафами РЗА присоединения). Указанное позволяет повысить надёжность испытаний, значительно упростить и ускорить выполнение пуско-наладочных работ и периодических проверок.

Литература

• Комплекс программно-технический измерительный РЕТОМ-71. Руководство по эксплуатации БРГА.441323.035 РЭ. Чебоксары, 2016.
• Шкаф управления, защиты и автоматики выключателя напряжением 330 кВ и выше типа ШЭ2710 511. Руководство по эксплуатации ЭКРА.656453.045 РЭ.
• Шкаф защиты линии и ОАПВ типа ШЭ2710 521. Руководство по эксплуатации ЭКРА.656453.044 РЭ.
• Шкаф дистанционной и токовой защит линии типа ШЭ2607 021, ШЭ2607 021021. Руководство по эксплуатации ЭКРА.656453.049 РЭ.
• Александров Н.М. Больше возможностей – без дополнительных затрат. Программа «Генератор последовательностей» // Релейная защита и автоматизация, № 3, 2016.