Лабораторная работа на тему "Релейная защита систем электроснабжения | 5 Релейная защита силовых трансформаторов| Лабораторная работа "

Релейная защита систем электроснабжения | 5 Релейная защита силовых трансформаторов| Лабораторная работа

Описание работы

Лабораторная работа «Изучение конструкции и принципа работы устройства релейной защиты SPAC 810»
по курсу «Релейная защита электроэнергетических систем»
Тема 5. Релейная защита силовых трансформаторов
Цель работы: изучить конструкцию и принцип работы устройства релейной защиты SPAC 810.
Задачи работы:
1) изучить теоретический материал;
2) изучить навигацию по меню устройства, зафиксировать наименование уставок и их текущие значения;
3) оформить отчет с выводом и ответами на вопросы.

1. Порядок запуска виртуальной лабораторной работы (ВЛР)
1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.
2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку «Лабораторные работы», выберите папку «ЕМАКЕТ», в ней запустите двойным щелчком программу eLabsClient.
3. В правой части экрана Вы можете ознакомиться с руководством пользователя по интерфейсу программы.
4. В левой части экрана в списке доступных продуктов нажмите на блок «Оборудование электрических станций и подстанций», чтобы развернуть список, и кликните по названию работы «Изучение конструкции и принципа работы устройства релейной защиты SPAC 810» для запуска. В появившемся окне нажмите кнопку «Запустить».
5. Подведите курсор к правому верхнему углу экрана. Появится пиктограмма листка бумаги – это методическое пособие к лабораторной работе. Щелкните по ней, чтобы развернуть и ознакомиться.

Второй щелчок по этой пиктограмме свернет методическое пособие.

2. Управление ВЛР
В виртуальной лаборатории используются стандартные средства управления.
Клавиши клавиатуры:
«W» – перемещение вперед;
«S» – перемещение назад;
«A» – перемещение влево;
«D» – перемещение вправо.
Правая кнопка мыши
Для изменения направления взгляда (поворота головы) используется перемещение мыши с нажатой правой кнопкой.
Левая кнопка мыши
Для нажатия на объект, его перемещения, поворота и т. д. используется нажатие левой кнопки мыши.
Для перемещения или вращения объекта необходимо выполнить нажатие на объект левой кнопкой мыши и произвести перемещение мыши, не отпуская клавишу.

3. Краткая теория
Релейная защита – комплекс устройств, предназначенных для быстрого, автоматического (при повреждениях) выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы. Действия средств релейной защиты организованы по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электроэнергетических систем. Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания).
Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем. Современные устройства защиты могут строиться на схеме, включающей в себя программируемый (микро)контроллер.
Микропроцессорное устройство релейной защиты (сокращённо МП РЗА, иногда ЦРЗА) – устройство релейной защиты, управляющая часть которого реализована на базе микропроцессорных элементов (микроконтроллера).
В настоящее время МП РЗА являются основным направлением развития релейной защиты. Помимо основной функции – аварийного отключения энергетических систем, МП РЗА имеют дополнительные функции регистрации аварийных ситуаций по сравнению с устройствами релейной защиты других типов (например, электромеханическими реле). В некоторые типы устройств введены дополнительные режимы защиты, например, функция опережающего отключения синхронных электродвигателей при потере устойчивости, функция дальнего резервирования отказов защит и выключателей. Данные функции не могут быть реализованы на устройствах релейной защиты на электромеханической или аналоговой базе. К достоинствам МП РЗА относятся:
- улучшенные показатели быстродействия, чувствительности и надёжности по сравнению с устройствами релейной защиты на электромеханических реле;
- наличие множества сервисных функций: самодиагностика, регистрация и осциллография сигналов, возможность интеграции МП РЗА в АСУ ТП объекта энергетики и т. д.
Недостатком МП РЗА, так сказать, «обратной стороной медали» использования микроконтроллера является более высокая стоимость и неремонтопригодность (в случае выхода из строя блока управления экономически целесообразно заменить его целиком). Кроме того, в отсутствие единого стандарта на аппаратуру МП РЗА различных разработчиков не являются взаимозаменяемыми.
Комплектные устройства защиты, управления и автоматики распределительных сетей SPAC выполняют функции местного или дистанционного управления, релейной защиты, измерения, сигнализации, автоматики, регистрации, осциллографирования, диагностики выключателя, а также необходимые блокировки различных присоединений комплектных распределительных устройств 6–35 кВ.
Отличительной особенностью новых устройств являются современный дизайн, открытость для систем АСУ за счет наличия портов и применения стандартного протокола, расширенные возможности в части защит, а также наличие гибкого аппаратного и программного обеспечения, что позволяет реализовать гибкие технико-экономические решения для различных энергообъектов (модернизируемые, вновь строящиеся объекты с АСУ и без АСУ).
Управление выключателем и диагностика. Предусмотрено три режима управления выключателем:
- кнопками на лицевой панели устройства;
- внешними ключами управления;
- от АСУ.
Управление с лицевой панели может быть разрешено/запрещено из «Меню». Выбор режима управления (внешними ключами или от АСУ) производится ключом «М/Д» или настройкой программируемых переключателей.
Терминалы производят вычисления остаточного коммутационного и механического ресурса выключателя по известным заводским параметрам. Износ выключателя определяется для каждой фазы в отдельности по регистрируемым величинам токов аварийных режимов, остаточный ресурс выводится в % от нормируемого заводского ресурса.
Производится постоянный контроль целостности цепей управления, а также дополнительно контролируется время включения и отключения выключателя.
Индикация и регистрация. Вся информация об уставках, событиях, а также дополнительных параметрах выводится на 4-строчный (по 16 символов в строке) ЖКИ с русским «Меню». Сигнализация пуска, срабатывания ступеней защит и автоматики выводится на 16 светодиодов, часть из которых – свободно программируемые. Сигнализация положения выключателя производится лампами красного и зелёного цветов, которые располагаются рядом с кнопками «Включить», «Отключить».
Индикация токов и напряжений производится в первичных величинах. Информация о событиях, аварийных значениях токов и напряжений содержит метку времени с полной датой.
Устройства сохраняют сигнализацию, события, уставки и осциллограммы при потере питания.
Интеграция в АСУ ТП. Предусмотрено до трех портов связи:
- изолированный порт RS-232 на лицевой панели для подключения ноутбука в режиме наладки;
- порт RS-232 (TTL-уровень);
- встроенный оптический порт или RS-485 (по выбору) для включения в АСУ на задней панели.
Устройства присоединяются к шине SPA через задний порт RS-232 с помощью внешнего блока сопряжения. Используется стандартный международный протокол обмена ЕС 870-5-103 и SPA.
Основные типоисполнения содержат необходимый набор защит, автоматики для построения системы РЗА на объекте. Все устройства легко адаптируются к типовым схемам применения, разработанным для традиционной серии SPAC 800. Габаритные и установочные размеры устройств SPAC 800 и SPAC 810 практически совпадают. Возможна замена устройств серии SPAC 800 на терминалы SPAC 810.
Особенности. Малое время готовности позволяет применять терминалы на ПС с оперативным переменным или выпрямленным переменным током без резервирования.
Входные цепи обеспечивают минимальный ток 15 мА для надежной работы контактов промежуточных реле, а также работу общестанционной системы контроля изоляции при замыканиях на землю в приемных цепях устройств. Алгоритмы защит выполнены с учетом согласования характеристик цифровых и электромеханических реле.
Встроенные функции УРОВ и защиты шин обеспечивают быструю локализацию повреждения на секции.
Наличие стандартного протокола МЭК позволяет интегрировать устройства в существующие и новые системы АСУ.
Ресурс выключателя задается в виде кривой с указанием нормируемого количества циклов отключений в диапазоне токов (10 диапазонов).
Эксплуатация. Предусмотрен режим для проведения испытаний и тестирования устройств (в т. ч. автоматизированного) без изменения конфигурации.
Высокая информативность для оперативного обслуживающего персонала обеспечивается группой светодиодов и ЖКИ-дисплеем. Осциллограммы, информация о действии защит и событиях хранятся в энергонезависимой памяти и сопровождаются меткой времени, что позволяет более точно оценить аварийный процесс и провести детальный анализ действия защит.
Текущие измерения величин выводятся на дисплей в первичных величинах, а уставки – во вторичных. Обеспечивается взаимозаменяемость устройств SPAC 810 и их блоков по аппаратной части.

4. Лабораторное оборудование
На рис. 1–2 представлено последовательное приближение к устройству релейной защиты SPAC 810 на виртуальной лабораторной подстанции.

Рис. 1. Внешний вид виртуальной подстанции

а б в
Рис. 2. Помещение подстанции – вид изнутри:
а – коридор подстанции; б – дверь в комнату; в – устройство SPAC 810

Цифрой 1 на рис. 2, б, в обозначено устройство релейной защиты SPAC 810.
На рис. 3 представлена панель прибора управления устройства релейной защиты. Цифрами 1 и 2 на обозначены клавиши управления прибором.

Рис. 3. Панель прибора управления устройства SPAC 810

5. Порядок выполнения работы
1. Зайдите в помещение подстанции (открытие и закрытие двери производится при помощи нажатия на дверь – она подсвечивается зеленым цветом при наведении на нее курсора).
2. При помощи стрелок, а также перемещения мыши с зажатой правой кнопкой развернитесь в коридоре подстанции и зайдите в помещение со SPAC 810. Помните, что для корректного вращения необходимо, чтобы был включен параметр «Enable Relative Mouse» в верхнем меню Options виртуального рабочего стола (это подробно описано в инструкции по доступу к виртуальному рабочему столу) в каждом курсе.
3. Используя клавиши на приборе (1, 2 на рис. 3), изучите навигацию по меню устройства, контроль уставок.
4. Фиксируйте наименование уставки и ее текущее значение:
? ток фазы А;
? ток фазы B;
? ток фазы C;
? несимметрия;
? напряжение Uab;
? напряжение Ubc;
? ток срабатывания максимальной токовой защиты 1 ступени;
? ток срабатывания максимальной токовой защиты 2 ступени;
? ток срабатывания максимальной токовой защиты 3 ступени;
? какие ступени максимальной токовой защиты включены.
5. Ответьте на контрольные вопросы.
6. Оформите отчет согласно структуре, приведенной ниже, и прикрепите его в курс для проверки.

6. Контрольные вопросы
1. Что такое релейная защита?
2. Что такое микропроцессорное устройство релейной защиты?
3. Что представляют собой цепи управления?
4. Что такое вводы с маслобарьерной изоляцией?
5. Что такое силовые выключатели?
6. Что представляют собой вводы с бумажно-масляной изоляцией?
7. Какие основные функции выполняет релейная защита?
8. Что такое вводы с элегазовой изоляцией?
9. Что такое сборные шины?
10. Каков принцип работы релейной защиты?
7. Структура отчета по проделанной работе
1. Титульный лист (стандартный, прикреплен в курсе).
2. Цели и задачи работы (бланк).
3. Схема установки и используемое оборудование (бланк).
4. Заполненная таблица 1 «Уставки и их текущие значения» (бланк).
5. Ответы на контрольные вопросы (бланк).
Выводы по проделанной работе, сформулированные согласно цели и поставленным задачам.