4.5.1. Общие сведения о микропроцессорных защитах

Перспективным направлением в теории и практике релейной защиты стало использование цифровых микроЭВМ и разработка на их основе так называемых программных защит. Такая возможность объясняется тем, что релейную защиту можно представить как систему арифметико-логического преобразования информации, содержащейся в воздействующих величинах, а сам процесс преобразования описать аналитическими выражениями, являющимися алгоритмом функционирования защиты. В микроЭВМ арифметико-логическое преобразование выполняет микропроцессор, который преобразует информацию о воздействующих величинах в цифровой код, поэтому программную защиту называют также микропроцессорной или цифровой релейной защитой [6]. Поскольку воздействующими величинами являются синусоидальные напряжения и ток, то они предварительно должны быть преобразованы с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Для исполнительных органов защиты необходимы аналоговые сигналы, поэтому внешние элементы защиты содержат цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).

В современных цифровых реле может быть записано большое количество программ для работы защиты с различными функциями и характеристиками (алгоритмами). Алгоритмы работы защиты выполняются в реальном масштабе времени. При этом компьютерные программы используются не только для обеспечения функционирования цифровых реле, но и для дистанционного их обслуживания (выставления и изменения параметров срабатывания), а также для их изучения [14].

С начала 1980-х годов цифровая аппаратура релейной защиты во всех странах мира стала вытеснять с рынка традиционные электромеханические реле и полупроводниковые аналоговые реле. В России этот процесс начался с небольшой задержкой, но сейчас набирает темпы: в разных регионах страны выполнено несколько крупных проектов оснащения электростанций и подстанций серийными цифровыми реле, освоен промышленный выпуск отечественных цифровых реле, накоплен небольшой положительный опыт в эксплуатации этих реле в нескольких энергосистемах [14].

Цифровые реле защиты обладают многими замечательными свойствами, которые и определяют их преимущества в сравнении с традиционными аналоговыми реле, электромеханическими и полупроводниковыми. К этим достоинствам в первую очередь следует отнести:

1. Самодиагностика. Непрерывная автоматическая самопроверка цифровых реле позволяет персоналу быть уверенными в их исправном состоянии и в надёжности срабатывания при коротких замыканиях;

2. Совмещение функций управления, контроля и защиты электроустановок в каждом микропроцессорном блоке позволяет создавать на их основе нижний уровень АСУ – автоматизированной системы управления технологическими процессами энергетического или другого объекта;

3. Ускорение отключения коротких замыканий, которое достигается использованием различных времятоковых характеристик, трёх ступеней токовых защит, минимальной ступени селективности (0,15 – 0,2 с), «ускорения защиты после АПВ», а также двух различных наборов уставок, автоматически сменяемых при изменении режима питания электроустановки;

4. Сокращение расходов при сооружении энергетических объектов и при их обслуживании;

5. Обеспечение безопасности оперативного и релейного персонала за счёт возможности дистанционного обслуживания.

Из этого, далеко неполного, перечня достоинств цифровой техники защиты и управления видно, на сколько желательны и важны практические освоения новейшей техники релейной защиты и автоматики (РЗА) и её программного обеспечения.

Как отмечалось выше, цифровые устройства РЗА начали широко применяться за рубежом около двух десятилетий тому назад. За это время определилась оптимальная структура построения аппаратной части реле, многие технические решения стали типовыми. Как следствие, современные цифровые реле, даже произведённые разными фирмами, имеют много общего, а их характеристики очень близки.

Мировыми лидерами в производстве новейшей микропроцессорной техники РЗА являются европейские концерны ALSTOM, ABB, SIEMENS. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют высокую стоимость, которая, впрочем, окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью.

Принимая во внимание стоимость и многофункциональность новейших защит, мой выбор остановился на микропроцессорных блоках защит серии MiCOM, выпускаемых общеизвестной европейской фирмой ALSTOM.