1. Введение.

Большинство ныне эксплуатирующихся устройств РЗ выполнены на базе аналоговых электромеханических и статических реле, на долю цифровой РЗ приходится не более 10%. Многолетняя статистика показывает, что высокий процент правильных действий аналоговой РЗ достигается благодаря большим трудозатратам на ее обслуживание. Наряду с этим для аналоговой РЗ характерны и некоторые существенные недостатки, которые препятствуют или существенно затрудняют комплексную автоматизацию энергосистем. К таким недостаткам относятся:

• большое время устранения междуфазных КЗ, особенно на головных участках, то есть вблизи источников питания, из-за высоких значений ступеней селективности, отсутствия в большинстве электроустановок ускорения РЗ после АПВ, отсутствие логической защиты шин;
• невозможность выполнения многократных устройств АПВ, в том числе из-за указанного ранее отсутствия ускорения защиты после АПВ;
• большие трудности выполнения автоматического отключения поврежденного участка, бестоковой паузы с помощью управляемых разъединителей;
• трудности в выполнении устройств для автоматического изменения установок срабатывания РЗ при внезапном изменении режима питания электрической сети, что необходимо для сетей с двумя источниками питания и так называемым сетевым АВР;
• отсутствие эффективной РЗ от однофазных замыканий на землю.

2. Методы и методики.

Одним из способов повышения надежности электроснабжения промышленных предприятий является применение цифровой релейной защиты. В современном цифровом устройстве могут быть совмещены многие функции: РЗ от всех видов повреждений и анормальных режимов работы электроустановок, АВР, автоматическое отделение поврежденного участка и других автоматических устройств управления в аварийном и послеаварийном режимах, измерение и запись электрических величин, оперативное и запрограммированное управление коммутационными аппаратами, определение места повреждения на аварийно отключившейся линий и т.д.

В настоящее время большинство фирм производителей прекращают выпуск электромеханических реле и устройств и переходят на цифровую элементную базу [1, 2, 3, 4].

Переход на новую элементную базу не приводит к изменению принципов релейной защиты и электроавтоматики, а только расширяет ее функциональные возможности, упрощает эксплуатацию и снижает стоимость. Именно по этим причинам микропроцессорные реле очень быстро занимают место электромеханических и микроэлектронных.

Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше микроэлектронных, а тем более электромеханических. Так, 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 0,96–0,96.

Мировыми лидерами в производстве релейной защиты и автоматики являются европейские концерны ALSTOM, ABB и SIEMENS. Общим является все больший переход на цифровую технику. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют высокую стоимость, которая, впрочем, окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью.

Современные цифровые устройства РЗА интегрированы в рамках единого информационного комплекса функций релейной защиты, измерения, регулирования и управления электроустановкой. Такие устройства в структуре автоматизированной системы управления технологическими процессами энергетического объекта является оконечными устройствами сбора информации. В интегрированных цифровых комплексах РЗ появляется возможность перехода к новым нетрадиционным измерительным преобразователям тока и напряжения – на основе оптоэлектронных датчиков, трансформаторов без ферромагнитных сердечников и т.д. Эти преобразователи технологичнее при производстве, обладают очень высокими метрологическими характеристиками, но имеют малую выходную мощность и непригодны для работы с традиционной аппаратурой.

Цифровые микропроцессорные комплексы РЗ являются интеллектуальными техническими средствами. Им присущи [5, 6, 7]:

• многофункциональность и малые размеры (одно цифровое измерительное реле заменяет десятки аналоговых);
• дистанционные изменения и проверка установок с пульта управления;
• ускорение противоаварийных отключений и включений;
• непрерывная самодиагностика и высокая надежность;
• регистрация и запоминание параметров аварийных режимов;
• дистанционная передача оператору информации о состоянии и срабатываниях устройств РЗ;
• возможность вхождения в состав вышестоящих иерархических уровней автоматизированного управления;
• отсутствие специального технического обслуживания, периодических проверок настройки и исправности.

3. Результаты.

Опыт применения цифровых устройств позволяет сделать вывод о том, что затраты на установку и эксплуатацию этих устройств окупаются в течение нескольких лет только лишь за счёт снижения ущерба у потребителей и, следовательно, из-за недоотпуска электроэнергии, уменьшение расходов на компенсацию этого ущерба со стороны электроснабжающей организации. Использование цифровых устройств РЗ дает дополнительный экономический эффект благодаря существенному снижению расходов на обслуживание РЗ, уменьшению размера повреждения электроустановок за счёт быстрого устранения КЗ и осуществления противоаварийной защиты электрооборудования от опасных анормальных режимов.