Оценка надежности системы цифровой релейной защиты
Надежность как одна из важных характеристик релейной защиты. Особенности количественной оценки показателей надежности для цифровой структуры системы релейной защиты по аналогии с оценкой аналогичных цифровых систем в других отраслях промышленности.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.01.2022 |
| Размер файла | 440,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оценка надежности системы цифровой релейной защиты
Мигунова Л.Г., кандидат наук, доцент Доцент кафедры «Электрические станции» Самарский Государственный Технический Университет
Россия, г. Самара
Косилов Е.В., студент
2 курс, факультет «Электротехнический» Самарский Государственный Технический Университет
Россия, г. Самара
Аннотация
Вв данной статье дана попытка количественной оценки показателей надежности для конкретной цифровой структуры системы релейной защиты по аналогии с оценкой аналогичных цифровых систем в других отраслях промышленности.
Ключевые слова: релейная защита, надежность релейной защиты, доступность, цифровая защита
Annotation
This article attempts to quantify the reliability indicators for a specific digital structure of a relay protection system by analogy with the evaluation of similar digital systems in other industries.
Key words: relay protection, reliability of relay protection, availability, digital protection
Введение
надежность релейная защита
Одной из важнейших характеристик релейной защиты является ее надежность. В этой области было проведено много исследований. Однако в настоящее время разработана и внедрена полная цифровая релейная защита, которая полностью отличается от традиционной защиты. Тем не менее, требования к надежности остаются прежними.
В основном, типичная полная цифровая система защиты объединяет блоки слияния, источники синхронизации, цифровые защитные реле и устройства связи. В такой системе как релейные устройства, так и сигнальные выходы измерительных трансформаторов являются цифровыми. Эти цифровые сигналы передаются цифровое реле через технологическую шину, интегрирующую взаимодействие цифровых блоков. Полная цифровая защита имеет больше компонентов, чем традиционная, что должно оказывать определенное влияние на ее надежность.
Примером подобной защиты является система защиты
распределительной сети 110/35/10 кВ с цифровым преобразованием энергосистемы. В данной работе подробно рассмотрены структура и функционирование системы защиты на подстанции. Особенностью, предлагаемой авторами структуры, является резервирование автономной цифровой защиты для сегмента подстанции (трансформатор, секция шинной системы) централизованным цифровым устройством защиты и управления. Таким образом, важной функцией замещающей защиты является резервирование для присоединения, что должно повысить надежность защиты в целом. Другой особенностью является измерение тока цепи отказа резервирования путем определения его значения на отрезке по первому закону Кирхгофа.
Необходимо оценить надежность такой защитной конструкции. Поскольку его аппаратную основу составляют электронно -цифровые элементы, в отличие от традиционной защиты с оценками ненужных, ложных операций и сбоев в работе, здесь можно оценить готовность системы защиты к эксплуатации, как и при аналогичных электронно-цифровых системах в других отраслях промышленности.
1. Модели защиты надежности функционирования
Рассмотрим показатели надежности на примере структурной схемы модуля защиты и управления шинной секции 35 кВ (рис. 1, а) и трансформаторной секции (рис. 1, б). Как было отмечено выше, отказ автономной защиты (IEDA) имеет два последствия для централизованной защиты (IEDC): 1) результаты измерений защиты от сбоев могут быть использованы; 2) результаты измерений защиты от сбоев не могут быть использованы. Во втором случае первый закон Кирхгофа определяет ток защищаемого элемента.
Рис. 1а. Структурная схема модуля защиты и секции управления для шины 35 кВ. ПРЦ- промежуточное цифровое реле, ТТНП-трансформатор тока нулевой последовательности фаз.
Рис. 1б. Структурная схема модуля защиты и управления секцией трансформатора.
ПРЦ-промежуточное цифровое реле, ВН-высокое напряжение
Measurement channel backup - Резервное копирование измерительного канала
Рис. 2. Структурная схема надежности защиты
Надежность такого определения связана со всеми неповрежденными измерительными каналами. Общая схема компонентных коммуникаций для отдельных ІЕБА с централизованным ІБОС, а также измерительных и исполнительных каналов приведена на рис. 2 с точки зрения надежности. Контроллер выключателя (ВС) вводится за технологической шиной (РВ), и там же вводится блок питания (PS), поскольку он включен последовательно со всей схемой с точки зрения надежности.
Рис. 3. Структурная схема надежности для различных состояний компонентов.
Выделим структуры связей между компонентами при функционировании защиты в различных ситуациях. При действующей автономной защите модель ее надежности приведена на рис. 3 а. Он состоит из последовательно соединенных компонентов автономной защиты, и коммутатор РВ интегрируется с его Х^ по количеству соединений.
При отказе IEDA, но при его рабочем измерительном канале (случай 1) модель работы IEDC отражена на рис. 3в. Его показатели надежности являются:
Во втором случае, когда канал измерения у автономной защиты надежности:
неисправен, модель работы ИЭУ соответствует рис. 3c и его показатели
где m - номер блока автономной защиты подстанции для секции. = 5 для секции шины (рис. и m = 2 для секции трансформатора (рис. 1Ь).
Рассмотрим взаимную работу моделей, а и с для определения коэффициента доступности в соответствии с рис. 2 как худший в смысле Надежности вариант.
Модель цепи выключателя и блока РБ представляет собой резервную последовательную цепь, а показатели ее надежности:
Затем определим уравнения Маркова для моделей надежности комплекса защиты a и c в пространстве состояний S1 ^4 (рис. 4). Здесь возможные состояния определяются цифрой в S, т. е. возможны 4 состояния. Вверх по букве указывает на состояние вверх соответствующей модели, а вниз- отключено.
Рис. 4. Диаграмма пространства состояний моделей а и с.
Выводы
В современной электроэнергетике широко используются цифровые системы защиты. Одним из важных показателей является надежность его функционирования. Оценка его надежности, в отличие от традиционной релейной защиты, проводится по аналогии с цифровыми устройствами в других отраслях промышленности. В данной работе оценивались показатели надежности исходной структуры резервного копирования для конкретной системы цифровой защиты, при этом ее аппаратное обеспечение оценивалось без учета надежности программного обеспечения. Надежность программного обеспечения, в отличие от технической части, со временем не изнашивается, а только улучшается. В исследовании учтены традиционные измерительные трансформаторы с передачей информации в аналоговом виде по проводам и оптоэлектронные измерительные трансформаторы с преобразованием информации в цифровом виде по оптическому волокну в релейный зал. Оценка не включала надежность автоматического выключателя, как внешнего по отношению к компоненту защиты. Надежность также не учитывается, связанная с коммуникационным трафиком. Показатели надежности компонентов индивидуальной защиты в основном взяты из аналогичных электронных цифровых устройств со встроенной диагностикой, которая используется в других отраслях промышленности, так как недостаточно статистических данных по компонентам цифровой защиты.
Расчеты доступности для рассматриваемой системы защиты показывают, что предложенная схема с оговоренными условиями обеспечивает приемлемый уровень доступности для ее эксплуатации. Следует отметить, что доступность в некоторой степени зависит от количества зарезервированных наборов т центральной защитой и времени восстановления.
Библиографический список
1. Булычев А.В. Релейная защита в распределительных сетях 110/35/10 кВ при цифровом преобразовании систем электроснабжения / А.В. Булычев, Д.С. Васильев, В.Н. Козлов, Д.Н. Силанов //Релейная защита и автоматика, № 1, 2019. - С. 70-76. (На русском языке)
2. Справочник по технике надежности. Под ред. И.А. Ушакова. JohnWiley&Sons, Нью-Джерси, 1994.- 663 с.
3. Кениг Дж., Нордстрем Л. и Остерлинд М. Анализ надежности функций системы автоматизации подстанций с использованием PRMs// IEEETransactionsonsmartgrid, том 4, № 1, март 2013 г.- С. 206-213.
4. Лей Х., Сингханд Ч., Спринтсон А. Моделирование и анализ надежности систем защиты подстанций на основе стандарта IEC61850 // IEEETransactionsonsmartgrid, том 5, № 5, сентябрь 2014 г.- С. 2194 - 2202.
5. Дутра С., Оливейра Л., Зимат С. Основы анализа надежности технологических шин// Международная конференция по распределению электроэнергии Лион, 15-18 июня 2015 г. Бумага 1431. - 5 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор системы релейной защиты блока генератор-трансформатор электрической станции. Расчет уставок срабатывания и разработка схемы подключения выбранных устройств релейной защиты. Техническое обслуживание дифференциального устройства защиты типа ДЗТ-21.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 22.02.2015Теоретические основы методики расчета экономической эффективности от внедрения релейной защиты подстанции. Описание проекта по внедрению релейной защиты на подстанции "Бишкуль" 110/10 кВ. Показатели финансово-экономической эффективности инвестиций.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 24.06.2015Анализ существующей схемы режимов электропотребления. Расчет режимов работы подстанции, токов короткого замыкания в рассматриваемых точках системы электроснабжения. Выбор устройств релейной защиты и автоматики. Общие сведения о микропроцессорных защитах.
курсовая работа [355,6 K], добавлен 18.01.2014Требования к релейной защите, ее виды и принципы работы. Приборное обеспечение при выполнении работ по техническому обслуживанию устройств релейной защиты. Указания мер безопасности. Средства индивидуальной защиты, используемые при проведении работ.
курсовая работа [206,4 K], добавлен 09.12.2014Расчет токов короткого замыкания и релейной защиты для рассматриваемого фрагмента электрической сети. Организация и выбор оборудования для выполнения релейной защиты. Расчет релейной защиты объекта СЭС. Выбор трансформатора тока и расчет его нагрузки.
курсовая работа [911,3 K], добавлен 29.10.2010Определение параметров схемы замещения и расчет функциональных устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения. Характеристика электроустановки и выбор установок защиты заданных присоединений: электропередач, двигателей, трансформаторов.
курсовая работа [422,5 K], добавлен 23.06.2011Расчёт токов короткого замыкания в объеме, необходимом для выбора защит. Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов тока и напряжения, необходимых для выполнения релейной защиты и автоматики. Разработка полных принципиальных схем релейной защиты.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.12.2017Расчет токов короткого замыкания. Выбор тока плавкой вставки предохранителей для защиты асинхронного электродвигателя. Параметры установок автоматов. Чувствительность и время срабатывания предохранителя. Селективность между элементами релейной защиты.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 24.11.2010Модернизация релейной защиты подстанции 110/35/10 кВ "Буда-Кошелёво". Совершенствование противоаварийной автоматики на подстанции, электромагнитной совместимости электрооборудования. Охрана труда и безопасность при эксплуатации устройств релейной защиты.
дипломная работа [576,1 K], добавлен 15.09.2011Анализ нормальных режимов сети. Определение значений рабочих токов и токов короткого замыкания в местах установки устройств защиты, сопротивления линий электропередачи. Выбор устройств релейной защиты и автоматики, расчет параметров их срабатывания.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 03.01.2015Основное предназначение релейной защиты. Анализ и особенности двухобмоточного трансформатора ТДН–16000/110. Краткое рассмотрение схемы выключения реле РНТ-565. Характеристика газовой защиты трансформатора. Методы защиты трансформатора от перегрузки.
курсовая работа [547,0 K], добавлен 23.08.2012Расчет релейной защиты заданных объектов, используя реле указанной серии в соответствии с расчетной схемой электроснабжения. Расчета токовой защиты и токовой отсечки асинхронного двигателя. Расчеты кабельной линии от однофазных замыканий на землю.
курсовая работа [178,6 K], добавлен 16.09.2010Разработка схем релейной защиты генератора, трансформатора и циркуляционного насоса. Установки дифференциальной и дистанционной защиты. Автоматическое включение синхронных машин на параллельную работу и трехфазное автоматическое повторное включение.
дипломная работа [181,0 K], добавлен 22.11.2010Основные органы релейной защиты, их функции. Пример логической части релейной защиты. Повреждения и ненормальные режимы работы в энергосистемах. Реле минимального напряжения типов РНМ и РНВ. Специальные защиты шин. Схема автоматического включения резерва.
контрольная работа [892,5 K], добавлен 05.01.2011Выбор электрической аппаратуры, токоведущих частей и изоляторов, измерительных трансформаторов, оперативного тока. Расчет собственных нужд подстанции, токов короткого замыкания, установок релейной защиты. Автоматизированные системы управления процессами.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 11.01.2016Выбор и расчет устройства релейной защиты и автоматики. Расчёт токов короткого замыкания. Типы защит, схема защиты кабельной линии от замыканий. Защита силовых трансформаторов. Расчетная проверка трансформаторов тока. Оперативный ток в цепях автоматики.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.01.2012Определение расчетных режимов работы сети и ее элементов для защищаемого объекта. Составление схемы замещения и расчет ее параметров. Выбор типов трансформаторов тока, напряжения и их коэффициентов трансформации для релейной защиты, от междуфазных КЗ.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 12.11.2013Понятие и назначение релейной защиты, принцип ее работы и основные элементы. Технические характеристики и особенности указательного реле РУ–21, промежуточного реле РП–341, реле прямого действия ЭТ–520, реле тока РТ–80, реле напряжения и времени.
практическая работа [839,9 K], добавлен 12.01.2010Выбор оборудования подстанции, числа и мощности трансформаторов собственных нужд и источников оперативного тока. Сравнение релейных защит с использованием электромеханических и микропроцессорных устройств релейной защиты. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 01.10.2013Выбор необходимого состава системы релейной защиты блока, обеспечивающего полноту его защищенности, расчет вставок срабатывания и разработка схемы подключения устройств. Разработка методов проведения технического обслуживания реле контроля сигнализатора.
курсовая работа [267,5 K], добавлен 22.11.2010
