Анатолий Беляев, к.т.н., начальник отдела РЗА и АСУЭ, Владимир Широков, главный специалист, Алексей Емельянцев, главный специалист, Специализированное управление «Леноргэнергогаз», г. СанктПетербург
Специалисты в области релейной защиты неоднократно отмечали, что терминалы цифровой релейной защиты и автоматики, разработанные в зарубежных странах, требуют адаптации к российским условиям.
Насколько велик объем работ по адаптации, какие сложности при этом возникают, готовы ли сами производители к конструктивному сотрудничеству – об этом в материале специалистов специализированного управления «Леноргэнергогаз», являющегося проводником технической политики ОАО «Газпром» в области релейной защиты и автоматики.
В следующем номере журнала, где будет опубликовано окончание этой статьи, мы планируем предоставить слово как специалистам компанийизготовителей упомянутых терминалов, так и представителям проектных организаций, также занимающихся адаптацией цифровых устройств РЗА.
Необходимость адаптации зарубежных терминалов цифровой релейной защиты и автоматики (ЦРЗА) вызвана, с нашей точки зрения, тем, что производители терминалов – это специалисты узкого профиля. Они отлично знают свой аппарат, но не всегда достаточно хорошо представляют себе условия его эксплуатации, режимы работы и принципы автоматизации электрических сетей, в которых он будет установлен. При применении импортных терминалов это особенно актуально, поскольку зарубежная техническая идеология ЦРЗА отличается от российской, что требует внесения изменений в их конфигурацию [1, 2].
Специализированное управление «Леноргэнергогаз» по заказу управления энергетики ОАО «Газпром» активно занимается адаптацией терминалов РЗА, в частности, совместно с компаниями «АББ Автоматизация» (устройства SPAC800, SPAC810) и Schneider Electric (терминалы серии SEPAM). Упомянутые фирмы охотно идут на сотрудничество, понимая, что в выигрыше окажутся все – и потребители, и производители. В настоящее время специалисты «Леноргэнергогаза» работают над адаптацией терминалов семейства SIPROTEC фирмы SIEMENS.
Особый интерес представляет опыт адаптации к российским условиям эксплуатации терминалов SEPAM и SIPROTEC.
Терминалы SEPAM
Адаптировались терминалы серий SEPAM 2000 и SEPAM 80 компании Schneider Electric . Входы, выходы, функции защит, логика выполнения автоматики, управления и сигнализации, способы ввода, вывода, хранения информации, поддержания единого времени и другие характеристики терминалов были подвергнуты тщательному анализу на соответствие российским нормам и правилам выполнения устройств защиты и автоматики.
По результатам адаптации были приняты следующие меры:
изменены напряжения срабатывания дискретных входов до уровня 154 В для исключения ложных срабатываний при замыканиях на землю в цепях оперативного тока;
увеличено количество входов и выходов для построения необходимой общесекционной автоматики и удобных для обслуживания схем сигнализации подстанции;
разработаны схемы дифференциальной защиты шин вместо логической на подстанциях с синхронными двигателями и генераторами, модификации ДЗШ для разных объектов, дуговая защита КРУ, МТЗ с пуском по напряжению (у терминалов компании такая защита отсутствовала), защита от потери питания и специальные АВР для подстанций с синхронными двигателями, делительные защиты для электростанций и др.
Разработка логики отдельных терминалов начиналась с разработки общей концепции РЗА, сигнализации и управления подстанции, размещения и определения функций цифровых терминалов присоединений и общесекционных устройства РЗА. Логические схемы терминалов являются алгоритмами работы защит, автоматики, управления и сигнализации каждого отдельного терминала и всей подстанции в целом, определяют количество входов и выходов, их назначение, устанавливают связь между входами и выходами терминала. Пример одной из таких типовых схем рассмотрен в работе [2].
Важнейшим результатом адаптации явилось создание банка основных типовых логических схем терминалов для всех видов присоединений и подстанций, применяемых в электроустановках Газпрома. Эти схемы являются заданием на программирование терминалов на заводеизготовителе. Такая работа продолжается и в настоящее время в связи с большим разнообразием объектов применения.
Каждой типовой логической схеме присвоен свой заводской номер, по которому потребитель может заказать терминал в соответствии с его назначением, например, для кабельной или воздушной линии, для вводного выключателя, генератора и т.д. Логика в терминал закачивается на заводеизготовителе или в специализированном центре в соответствии с типовой логической схемой. Заказав терминал, потребитель получает изделие с заранее заданной логикой. Это оказалось весьма удобным для проектировщиков и потребителей, поскольку не нужно думать о логике терминала.
Ниже приведены некоторые недостатки терминалов SEPAM 80, которые пока еще не удалось устранить:
несовершенная система допуска к работе с терминалом, которая рассматривается далее;
в терминале выполнены два варианта пуска МТЗ по напряжению.
Первый вариант. Трехрелейный пуск МТЗ (подтверждение функции защиты 50/51 функцией 27) выполнен правильно. Функция защиты 50/51 срабатывает, когда любой из фазных токов превышает уставку, а функция 27 – когда любое из трех линейных напряжений снижается ниже уставки. Поэтому МТЗ 50/51 и 27 срабатывает как при трехфазных, так и при двухфазных КЗ (обозначения 50/51, 27 и приводимое далее 47 – это обозначения функций защит по международному коду ANSI).
Второй вариант. Комбинированный пуск МТЗ выполнен неверно, поскольку функция защиты 50/51 подтверждается только функцией 47, которая срабатывает, когда напряжение обратной последовательности превышает уставку. Поэтому МТЗ 50/51 и 47 срабатывает только при двухфазных КЗ и отказывает при трехфазных КЗ. Такой вариант МТЗ применять нельзя. Разработчикам терминала необходимо заменить вариант МТЗ 50/51 и 47 на 50/51 и (47 или 27).
Практически приходится применять или первый вариант, или комбинацию двух функций 50/51, в которых первая имеет пуск 27, а вторая – пуск 47.
К недостаткам можно отнести и отсутствие в серии SEPAM 80 функций дифференциальной защиты трехобмоточных трансформаторов и шин.
Терминал SIPROTEC
Адаптировался один из самых продвинутых и широко распространенных терминалов типа 7SJ642 компании Siemens. Ниже приведен неполный перечень недочетов, обнаруженных в процессе адаптации терминала.
Запрограммированные с помощью свободно программируемой логики таймеры перестают запускаться после снятия и подачи оперативного тока (после перезагрузки устройства) при условии существования условий пуска от внешних входов до момента подачи оперативного тока. Это может привести к отказу или ложной работе защит и автоматики.
В случае использования стандартных функций с блокирующими сигналами возможна ложная работа терминала на отключение при потере оперативного тока. Это объясняется тем, что при потере оперативного тока внутренняя логика терминала остается работоспособной в течение около 0,5 с, однако она уже не воспринимает блокирующий дискретный вход.
Цепь отключения может разрываться выходным реле устройства вне зависимости от положения вспомогательных контактов выключателя, что может приводить к повреждению выходного реле терминала.
В рассматриваемом терминале только часть входов имеет напряжение срабатывания 176 В (при напряжении оперативного тока 220 В). Оно выставляется с помощью соответствующих перемычек внутри блока. Остальные входы имеют напряжение срабатывания не более 88 В.
В укрупненном блоке логики АПВ не предусмотрено ускорение защит после АПВ. Вместо этого выполнено ускорение защит до АПВ, что практически в России не применяется.
Схема подключения, приведенная в описании терминала, не соответствует действительности в части выходных реле ВО6, ВО7, ВО8, ВО9. В описании не сказано, что в случае срабатывания реле ВО6 (ВО8) блокируется срабатывание ВО7 (ВО9), и наоборот,в случае срабатывания ВО7 (ВО9) блокируется срабатывание ВО6 (ВО8). Кроме того, одновременное срабатывание реле ВО6 и ВО9 вызывает срабатывание ВО7, даже если реле не участвует в логике.
Выходные цепи терминала выполнены неудачно, поскольку группы контактов выходных реле связаны общей точкой. Указанное приводит к усложнению схем вторичной коммутации, необходимости устанавливать дополнительные внешние реле.
В терминале заложена неоправданная техническая и информационная избыточность. В руководстве по эксплуатации (C53000G1140C1476, 2005 г.) отмечается «простота работы с устройством с помощью интегрированной панели управления или посредством подключения ПК с системной программой DIGSI», что не соответствует действительности. Например, требуется вводить около 500 параметров (уставок), не считая внесения неизбежных изменений в матрицу сигналов, а у каждого из сигналов есть «свойства», влияющие на работу устройства (распечатанная из DIGSI матрица сигналов занимает около 100 страниц англоязычного текста).
Учитывая необходимость составления заданий на наладку и протоколов проверки терминалов, где должны указываться все параметры настройки, объем документации становится неподъемным. Большой объем вводимой информации усложняет настройку. Информационная избыточность повышает вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором. Техническая избыточность требует для работы с терминалом специалистов высокой квалификации.
Документация фирмы по рассматриваемым терминалам – это тысячи страниц, но при этом зачастую нет нужной информации, встречаются ошибки. Например, не приведена логическая схема работы АПВ (предусмотрено 9 циклов!), описание алгоритма АПВ содержит противоречия.
Эксплуатировать терминал достаточно трудно, поскольку он не русифицирован (дисплей, программа ввода уставок, АСУ и т.д.), хотя фирма заявляет о его полной русификации. Предложенная компанией русификация (инструкция на английском языке) порождает проблемы, препятствующие нормальной эксплуатации (потери русских букв в названиях сигналов при перезагрузке и, как следствие, нарушение работы запрограммированной логики; невозможность изменения логики изза сбоев русифицированного программного обеспечения и др.).