16.01.2008

Микропроцессорные блоки РЗА серии БЭМП - надежная защита для любых электроустановок среднего напряжения

ЗАО "ЧЭАЗ" развивает производство микропроцессорных (МП) блоков РЗА серии БЭМП (блок для объектов энергетики микропроцессорный) по собственным разработкам, выпуск которых начат в 2005 г. МП блоки РЗА серии БЭМП изначально имеют гибкую конфигурацию измерительных органов защит и аппаратной части, а также свободно-программируемую логику. Такая идеология позволяет выпускать защиты всех типоисполнений для защиты присоединений КРУ среднего напряжения:

  • БЭМП 1-01- защита воздушных и кабельных линий, линий к ТСН;

  • БЭМП 1-02 - защита секционного выключателя;

  • БЭМП 1-03 - защита вводного выключателя;

  • БЭМП 1-04, БЭМП 1-05 - защиты электродвигателей;

  • БЭМП 1-06 - многофункциональное устройство контроля напряжения на секции;

Для каждого БЭМП имеются основные типовые функциональные схемы, которые перенастраиваются для различной аппаратной конфигурации при производстве. Если при конкретной поставке или заказе БЭМП имеются дополнительные требования по упрощению схемы или наоборот увеличению функциональности в зависимости от специфики оборудования предприятия-заказчика, то типовая функциональная схема модернизируется в подисполнение, которое впоследствии можно использовать для аналогичных условий.

В качестве примера можно привести схему защиты и автоматики БЭМП 1-01 для ТСН 6/0,4 кВ, разработанную для Сосновоборской ТЭЦ, в которой применены защиты для стороны 6 кВ и защита от замыканий на землю со стороны 0,4 кВ, которая с небольшими дополнениями применяется на других ТЭЦ.

Разработка целого ряда типовых функциональных схем и технические характеристики БЭМП позволили уже в первый год выпуска осуществлять поставки  на различные типы энергообъектов: подстанции (ПС) сетевых и промышленных предприятий, электростанции, объекты малой энергетики. Всего за два года выпущено около 1000 МП блоков РЗА серии БЭМП. Полученный опыт применения БЭМП подсказал ряд технических решений по модернизации БЭМП как в части функциональных характеристик, так и в части технических параметров.

УНИФИКАЦИЯ ПО ОПЕРАТИВНОМУ ПИТАНИЮ

В МП блоках БЭМП модернизированы дискретные входные сигналы в части универсализации типа оперативного питания  =220В или ~220В. Опыт  показал, что при изготовлении нескольких заказов одновременно производству ЧЭАЗ и КРУ-строительным предприятиям при изготовлении нескольких заказов не удобно разделять БЭМП, одинаковые по функциям, но разные по типоисполнениям, для постоянного оперативного тока (=220 В) и для переменного оперативного тока (~220 В).

Кроме того, зачастую неправильно производится выбор БЭМП для ПС с выпрямленным переменным оперативным током, т.к. для таких ПС применяется определение "ПС с переменным оперативным током" (слово "выпрямленный" опускается).

Аналогичные ошибки с выбором БЭМП происходят при реконструкциях ПС с переменным оперативным током с применением БЭМП и комбинированных блоков питания БПНТ и БПНТ-1, которые также выпускаются ЗАО "ЧЭАЗ". Например, до реконструкции на ПС имеется только переменный оперативный ток от ТСН, поэтому выбирается БЭМП для напряжения ~220 В. Если расчеты показывают, что могут возникнуть длительные просадки напряжения при близких КЗ, а полное время срабатывания АВР со стороны 0,4 кВ ТСН больше 0,5 сек, то при проектировании используется комбинированные блоки питания БПНТ или БПНТ-1, которые позволяют осуществлять питание БЭМП от трансформаторов тока в режиме КЗ и от ТСН в нормальном режиме. Выходным напряжением БПНТ является выпрямленное сглаженное напряжение 220 В (с пульсациями не более 12%), поэтому с БПНТ необходимо использовать типоисполнение БЭМП для постоянного тока (=220 В), но очень часто, первоначально выбранные типоисполнения БЭМП для ~220 В в перечнях к схемам или спецификациях оборудования остаются без изменения.

Источник вторичного электропитания (ИВЭП) в БЭМП универсальный (~/=220 В), но блоки приема дискретных входных сигналов разделялись по исполнениям =220 В или ~220 В, соответственно, по типоисполнениям разделялись БЭМП. В настоящее время все БЭМП выпускаются с универсальными (=/~220) дискретными входными сигналами и ИВЭП, что исключает ошибки при выборе устройства и проектировании схем с БЭМП, которые иногда обнаруживаются только на этапе наладки.

РАСШИРЕНИЕ ФУНКЦИЙ УПРАВЛЕНИЯ

Большинство поставок сопровождается консультационной работой со стороны завода по проектированию схем электрических принципиальных  с применением БЭМП. По результатам этой работы можно отметить, что в ряде случаев достаточно большое количество дискретных входных сигналов используется для оперативного ввода/вывода функций защит и автоматики с помощью внешних ключей управления (дуговая защита, ускорение МТЗ, АЧР, АПВ, УРОВ и др.). Данное решение удобно для эксплуатации, но имеет ряд недостатков:

  • большое количество дискретных входов увеличивает стоимость устройства защиты, объем монтажных работ;

  • диагностика и контроль положения (состояния) ключей управления требует ввода соответствующих уставок, что усложняет наладку и поэтому зачастую не применяется.

На основании этого в модернизированных МП блоках РЗА серии БЭМП на лицевой панели устройства предусмотрены 7 кнопок управления для ввода/вывода функций защит и автоматики (список функций может изменяться при наладке), а также для смены групп уставок. Все команды сопровождаются светодиодной индикацией и выполняются только при подтверждении (отдельной кнопкой), что практически полностью исключает случайные нажатия или срабатывание от электромагнитных помех. Кроме этого, положение "электронного ключа" сохраняется в энергонезависимой памяти устройства и контролируется системой самодиагностики устройства наряду с уставками защит и автоматики, что повышает надежность работы БЭМП. Такой алгоритм уже использовался в БЭМП, но был несколько неудобен из-за того, что доступ к "электронным ключам" обеспечивался через меню встроенного дисплея устройства.

На лицевой панели БЭМП также расположены кнопки управления выключателем (с подтверждением выполнения команды), индикация положения выключателя и более удобная вертикальная светодиодная сигнализации с расшифровкой каждого из свободно назначаемых светодиодов.

С модернизированной лицевой панелью выпускаются две группы типоисполнений БЭМП:

  • со встроенной панелью индикации, управления и сигнализации,

  • с выносным пультом индикации, управления и сигнализации.

БЭМП с выносным пультом имеет переднее присоединение проводников. Применение этого исполнения БЭМП является более технологичным с точки зрения установки в релейных шкафах, отсеках КРУ и КСО, поскольку основной блок можно разместить на рейках внутри шкафа или задней панели шкафа, а выносной пульт на двери шкафа, не перегружая её. Так же упрощаются монтажные работы, поскольку все провода монтируются в непосредственной близости от клеммных рядов шкафа, а к двери шкафа подводиться только один кабель (поставляется в комплекте) для связи основного блока с пультом БЭМП. Сокращение длины проводов оперативных цепей благоприятно сказывается на электромагнитной совместимости устройства в составе шкафа КРУ.

ГИБКОСТЬ ПРИ НАЛАДКЕ И УДОБСТВО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Типовые функциональные схемы и схемы по требованиям заказчика в заданный срок разрабатываются в СКБ РЗА ЗАО "ЧЭАЗ" с помощью графического редактора специализированной среды разработки RAD ТП, но в тех случаях, когда проект изменяется при  изготовлении КРУ, при наладке или по результатам эксплуатации, требуется переназначение дискретных входных сигналов или выходных реле БЭМП.

Специализированная среда разработки RAD ТП позволяет полностью спроектировать или изменить функциональную схему БЭМП. Для грамотного применения RAD ТП необходимо пройти обучение, чтобы освоить все особенности этого программного обеспечения, приобрести определенный опыт при отладке функциональных схем. Ставить такую задачу для персонала организаций, которые выполняют наладку, не эффективно, т.к. применение RAD ТП будет разовым и достаточно узким - переназначение входов и выходов БЭМП.

Для увеличения гибкости использования БЭМП в зависимости от каждого конкретного применения в функциональные схемы введена матрица конфигурации, которая позволяет соединить любые сигналы (выходные реле, входы функциональной схемы, светодиоды) с входными дискретными сигналами или выходами функциональной схемы. Настройка матрицы конфигурации БЭМП может осуществляться как с помощью меню встроенного дисплея устройства, так и от персонального компьютера с помощью программы TermMon.

Программы TermMon и BEMP_scope_viewer (BempSV) относятся к сопровождающему программному обеспечению (ПО) и поставляются бесплатно.

ПО TermMon используется как эффективное средство мониторинга и конфигурирования терминалов с поддержкой протокола ModBUS, позволяющее работать с параметрами терминалов как в оперативном режиме (on-line), так и с файлами параметров терминалов в автономном режиме (off-line), а также управлять правами доступа, производить синхронизацию по времени, посылку команд устройству, автоматическую архивацию и работу с архивом журнала аварий, событий, осциллограмм, просмотр информации о текущих величинах, задание уставок, параметров оборудования.

Программа BEMP_scope_viewer предназначена для просмотра и анализа осциллограмм, сохраненных в формате COMTRADE, в первичных, вторичных или относительных величинах. В программе предусмотрены широкие возможности по настройке для обеспечения более удобной работы с программой и файлами осциллограмм, а также производится расчет действующих значений аналоговых величин, фаз сигналов, с выбором базового вектора, для необходимых моментов времени. Программа  предоставляет возможности спектрального анализа, построения векторных диаграмм, а также позволяющая производить математические действия над сигналами.

НОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТИПОИСПОЛНЕНИЯ

В 2007 г. серия МП блоков РЗА серии БЭМП дополнена исполнением блока центральной сигнализации. Основными отличиями БЭМП-ЦС являются регулируемая уставка от 0,02 до 0,20 А импульса тока шинок общей сигнализации, позволяющая более точно настроить блок непосредственно на объекте, а также расширение количества дискретных входных сигналов до 40. Не смотря на то, что в БЭМП-ЦС повторена логика панелей центральной сигнализации, блок является свободнопрограммируемым, как и все БЭМП, т.е. функциональная схема может быть изменена в соответствии с техническим заданием или на этапах согласования технического проекта.

Безусловно, набор защит БЭМП должен быть дополнен функцией дифференциальной защиты. В этом направлении первой реализована дифференциальная защита магистрали резервного питания в составе БЭМП 1-02 для секционных выключателей. Данное исполнение используется на крупных тепловых электростанциях, где для магистрали резервного питания собственных нужд 6-10 кВ требуется дифференциальная защита. БЭМП 1-02 может выполнять дифференциальную защиту магистрали резервного питания с присоединением четырех резервных вводов.

Для электродвигателей мощностью свыше 5 МВА предусмотрена дифференциальная защита на базе типоисполнений БЭМП 1-05, БЭМП 1-04, которые будут доступны для заказа после завершения испытаний - в конце 2007.

БЭМП ДЛЯ ОБЪЕКТОВ НАПРЯЖЕНИЕМ 110-220 КВ

Следующим этапом развития МП блоков РЗА серии БЭМП является ШМЗТ - шкаф с микропроцессорными устройствами защиты трансформаторов. На базе микропроцессорных блоков БЭМП 1-07 разработан, изготовлен и проходит испытания шкаф, который выполняет весь комплекс защит, автоматики трех- и двухобмоточных силовых трансформаторов с ВН 110-220 кВ, автоматики и управления выключателем стороны ВН. Результатами этой разработки будут МП блоки РЗА, которые используются в ШМЗТ:

1. БЭМП 1-07ДЗТ - комплект основной защиты:

  • дифференциальная токовая защита,

  • токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП) стороны высокого напряжения (ВН),

  • МТЗ стороны ВН с возможностью пуска по напряжению и блокировкой по второй гармонике дифференциального тока,

  • МТЗ стороны среднего (СН) и низкого (СН) напряжения с пуском по напряжению,

  • функция резервирования отказов выключателя со стороны ВН,

  • газовая защита (прием сигналов от первой группы контактов газовых реле с действием на отключение),

  • контроль тока короткозамыкателя ВН,

  • защита от перегрузки,

  • блокировка РПН по току и напряжению,

  • формирование пуска автоматики охлаждения,

  • дуговая защита НН,

  • логическая защита НН;

    2. БЭМП 1-07АУВ - комплект резервной защиты и автоматики управления выключателем стороны ВН:

  • направленная МТЗ стороны ВН,

  • направленная ТЗНП со стороны ВН,

  • газовая защита (от второй группы контактов газовых реле с действием на отключение),

  • автоматическое ускорение МТЗ и ТЗНП,

  • защита от обрыва фаз и несимметричного режима,

  • управление выключателем со стороны ВН,

  • контроль исправности цепей включения и отключения выключателя,

  • защита электромагнитов включения и отключения от длительного протекания тока,

  • резервирование отказов выключателя,

  • двукратное автоматическое повторное включение,

  • контроль цепей трансформатора напряжения,

  • контроль сопротивления изоляции цепей газовых защит.

Шкаф ШМЗТ будет выпускаться в 2008 году, после приемки межведомственной комиссией.

ЗАО "ЧЭАЗ", для которого направление РЗА является одним из основных, продолжает разработку новой серии МП блоков БЭМП 2 - комплекса защит для объектов 110-220 кВ. Началась разработка шкафов с БЭМП 2 дистанционной защиты и токовой защиты нулевой последовательности линий, для замены панелей защит ЭПЗ-1636 и шкафов защит ШДЭ2801-2804.

Импортное технологическое оборудование и комплектующие компоненты для сборки блоков печатного монтажа, контроль на всех стадиях производства, автоматизированная калибровка, настройка и термопрогон обеспечивают высокие надежность и качество БЭМП, выпускаемых ЗАО "ЧЭАЗ".

журнал "Новости электротехники" (№5 (47), ноябрь 2007 г.)


АРХИВ НОВОСТЕЙ: