Казахской академии транспорта

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
181
подключены к тому же полюсу; 2) одна из фаз подключена к тому же полюсу, а другая к 
противоположному; 3) обе  фазы  подключены  к  противоположному  полюсу  напряжения. 
Следовательно, мгновенное напряжение каждой фазы трехфазного АИН может принимать 
значения,  соответствующие  пяти  уровням.  Пример  кривой  выходного  напряжения 
трехфазного  АИН  с  ШИМ  показан  на  рисунке 1. Частота  высших  гармонических 
составляющих  выходного  напряжения  определяется  частотой  ШИМ,  которая  при 
использовании  в  АИН  современных  транзисторов  типа IGBT может  без  заметного 
снижения  КПД  преобразователя  повышена  до  величины  более  4кГц.  Поэтому,  несмотря 
на значительный уровень амплитуды высших гармоник напряжения АИН, токи активно-
индуктивной нагрузки (например, асинхронный двигатель) практически синусоидальны. 
 
Рисунок 1 - Форма выходного напряжения одной фазы трехфазного АИН с ШИМ 
Кратко 
остановимся 
на 
тормозных 
режимах 
частотно-регулируемого 
электропривода  (рис. 2). Этот  режим  может  быть  осуществлен  по  принципу 
динамического торможения при питании обмоток статора двигателя постоянным током от 
АИН.  В  случаях,  когда  эффективность  такого  торможения  оказывается  недостаточной, 
может  быть  использован  принцип  генераторного  торможения  с  передачей  активной 
мощности  через  АИН  в  цепь  постоянного  тока  преобразователя  частоты.  Поскольку 
передача  энергии  в  сеть  через  неуправляемый  выпрямитель  невозможна,  для 
предотвращения недопустимого повышения напряжения на емкости фильтра постоянного 
тока  ее  разряжают  с  помощью  транзисторного  импульсного  регулятора  на  специальный 
тормозной резистор [2]. 
 
В - выпрямитель; ф - фильтр; АИН - автономный инвертор напряжения; УУП - устройство 
управления преобразователем частоты.  
Рисунок 2 – Частотно-регулируемый электропривод 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
182
Таким  образом,  анализ  состояния  вопроса  показал,  что  оптимальную  по 
энергетическим  показателям  и  по  регулировочным  и  механическим  характеристикам 
структуру  современного  частотно-регулируемого  асинхронного  электропривода  следует 
выполнять на основе преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока 
(рис. 2), состоящего  из  выпрямителя  с  индуктивно-емкостным  фильтром  постоянного 
напряжения  и  автономного  инвертора  напряжения,  построенного  на  силовых 
транзисторах  типа IGBT и  формирующего  основную  гармонику  выходного  напряжения 
методом широтно-импульсной модуляции.  
Вывод. 
Согласно  вышеизложенного  можно  выделить,  что  регулируемый 
электропривод  обладает  целым  рядом  достоинств:  широким  диапазоном  регулирования 
(D=30...100 и более); высоким коэффициентом полезного действия (без учета двигателя он 
достигает  величины 0,98); высоким  коэффициентом  мощности  (до 0,98); высокой 
надежностью и компактностью преобразователя и др. 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Кацман,  М.М.  Электрические  машины  и  электропривод  автоматических  устройств. - 
М.: Высш.шк., 1987. - 335 с. 
2.  Новикова  В.А.,  Чернигова  Л.М.  Инжиниринг  электроприводов  и  систем 
автоматизации: Учебное пособие. – М.: Академия, 2006. – 368 с. 
 
 
УДК 621.316.925 
Кастыкпаев  Даурен  Серикович – магистрант  (г.  Алматы,  Алматинский 
университет энергетики и связи) 
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПРОГРАММА ПРОВЕРКИ ЦИФРОВОГО 
БЛОКА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ «ЭРА-100» 
Цифровые  блоки  релейной  защиты  (ЦБРЗ)  по  конструктивному  исполнению 
существенно 
отличаются 
от 
их 
предшественников 
(электромеханических 
и 
микроэлектронных).  В  защитах  нового  поколения  невозможно  физически  выделить 
отдельные  функционально  законченные  блоки,  например,  такие  как  реле  тока, 
сопротивления  и  т.д.,  так  как  назначение  и  работа  измерительных  органов  (ИО)  в  ЦБРЗ  
определяется  программой  соответствующего  алгоритма  преобразования  входных 
сигналов. Соответственно, в отличие от защит предыдущего поколения, в ЦБРЗ настройка 
уставок заменятся параметрированием, а точность выставленных уставок зависит от двух 
факторов: заводской настройки аналоговых входов и аналого-цифрового преобразователя 
(АЦП), а также внутреннего программного обеспечения терминала. Очевидно, что все это 
вносит  свой  «отпечаток»  и  на  проведение  работ  по  техническому  обслуживанию,  в 
частности  наиболее  актуальным  при  этом  является  не  проверка  характеристик 
измерительных органов, а проверка логики защиты [1]. 
Сегодня  эксплуатационный  персонал,  находясь  на  новой  или  реконструируемой 
подстанции  в  окружении  десятков  шкафов  с  ЦБРЗ,  содержащих  в  себе  множество 
программируемых  параметров,  часто  ошибочно  производит  наладку  и  ввод  в 
эксплуатацию  оборудования  релейной  защиты  и  автоматики.  В  сложившихся  условиях 
усложнения  техники  и  технологии,  существующая  методика  тестирования  в  ручном 
режиме  предъявляет  повышенные  требования  к  квалификации  персонала  и  вызывает 
существенные  затраты  времени,  что  в  ситуации  сокращения  эксплуатирующих  служб, 
отсутствия удобной и понятной документации, как заводской, так и проектной, приводит 
к  значительному  увеличению  потока  отказов  ЦБРЗ  (ложная,  избыточная  работа,  отказы, 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
183
срывы  автоматического  повторного  включения  (АПВ)  и  т.п.) [2]. Предложенные 
некоторыми производителями цифровых устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) 
методы  проверки,  основанные  на  применении  специальных  режимов  тестирования  с 
использованием  тестовых  (контрольных)  выходов,  значительно  упрощают  процесс 
тестирования, но такой синтетический метод слишком абстрактен и не дает представления 
о  работе  защиты  в  реальных  условиях,  особенно  в  случаях  свободно  конфигурируемой 
логики  терминала.  Сегодня  эффективным  средством  контроля  правильности  реализации 
работ по внедрению новых ЦБРЗ является проведение автоматизированной комплексной 
проверки  (АКП),  под  которой  понимается  совокупность  проверок  функций  защиты  и 
автоматики  по  своему  характеру  наиболее  приближенная  к  реальным  условиям 
эксплуатации,  состав  которых  необходим  и  достаточен  для  оценки  общей 
работоспособности устройств РЗА. 
Однако,  далеко  не  для  всех  ЦБРЗ  существуют  алгоритмы  (методики)  АКП.  В 
частности, в статье рассматривается  ЦБРЗ «ЭРА-100», который имеет хорошие заводские 
характеристики, не уступающие многим подобным устройствам, но для которого ещё не 
разработана методика проверки установленных защит.   
В связи с этим, предложено  создать автоматизированную программу по проверке 
ЦБРЗ, которая позволит: 
1)  сократить в несколько раз время проверки ЦБРЗ; 
2)  увеличить точность и надежность проверки ЦБРЗ; 
3)  автоматически создавать протокола испытаний установленного образца; 
4)  как следствие – уменьшить количество отказов ЦБРЗ на объектах энергетики. 
В качестве проверяемого ЦБРЗ было выбрано устройство «ЭРА-100».  ЦБРЗ типа 
«ЭРА-100»  предназначен  для  выполнения  функций  релейной  защиты,  автоматики, 
управления и сигнализации присоединений напряжением от 6 до 35 кВ, в сетях 0,4 кВ, а 
также резервной защиты и автоматики присоединений 110 и 220 кВ. 
В  качестве  базовой  программы  автоматизации  разработано  специальное 
программное  обеспечение,  предназначенное  для  автоматизации  проверки    устройства 
«ЭРА-100»,  которое  позволяет  создавать  различные  сценарии  автоматической  проверки 
защитных  функций  и  автоматики.  Это  обеспечивается  подведением  необходимых 
комбинаций аналоговых сигналов (токов и напряжений) с одновременным подведением к 
входам ЦБРЗ требуемых для текущего вида проверки дискретных сигналов и контролем 
генерируемых  ЦБРЗ  выходных  сигналов  и  сообщений  с  помощью  компьютерно - 
управляемого  проверочного  устройства  РЕТОМ-51.  Структурная  база  АКП  для  «ЭРА-
100»  показана  на  рисунке 1. Программа  автоматизированной  проверки  записывается  в 
персональный  компьютер  (ПК),  который  играет  роль  сервера  передачи  и  обработки 
данных.  ПК  с  помощью  СОМ  или USB порта  связывается  с  устройством  РЕТОМ-51  и 
определенном  порядке  задает  последовательность  и  диапазон  выдачи  аналоговых  или 
дискретных  сигналов  на  ЦБРЗ.  Далее  программа  получает  ответные  сигналы, 
обрабатывает  их  и  производит  сравнение  с  выданными  сигналами.  В  результате,  после 
нескольких  серий  проверок,  количество  которых  задается  пользователем,  программа 
выдает отчет, в котором указаны выходные и полученные значения сигналов, на основе 
которых делается вывод о погрешности работы ЦРБЗ. 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
184
 
Рисунок 1 – Структура компьютерно - управляемого комплекса на основе РЕТОМ-51 
 
Для  того,  чтобы  осуществить  проверку  той  или  иной  функции  защиты  или 
автоматики,  необходимо  сформировать,  в  общем  случае,  с  помощью  проверочного 
устройства  ряд  последовательностей  аналоговых  и  дискретных  сигналов,  подводимые  к 
ЦБРЗ,  в  том  числе  изменяющиеся  во  времени  токи  и  напряжения,  соответствующие 
доаварийному,  аварийному  и  послеаварийному  режимам  защищаемого  объекта, 
дискретные  сигналы,  характеризирующие  состояние  элементов  энергосистемы 
(например,  блок-контакты  выключателя,  реле  контроля  цепей  включения  (РПВ),  реле 
контроля цепей отключения РПО и т.п.), сигналы приходящие от РЗА других объектов, 
сигналы управления, ускорения защит и т.п.  
Проверочное  устройство  конфигурируется  таким  образом,  чтобы  принимать  и 
фиксировать  сигналы  и  сообщения  генерируемые  ЦБРЗ  при  проверке,  в  том  числе 
сигналы  отключения,  действия  отдельных  функций.  В  зависимости  от  реакции 
проверяемого  ЦБРЗ  проверочное  устройство  будет  изменять  последовательность 
генерируемых аналоговых сигналов, в частности прекращать генерирование токов через 
заданное  время  после  возникновения  сигнала  отключения  объекта,  повторно 
генерировать входные аналоговые сигналы при неуспешном АПВ и т.п [3].  
При  проверке  последовательности  генерируемых  аналоговых  и  дискретных 
сигналов  образуется  совокупностью  отдельных  (единичных)  программируемых  циклов. 
Длительность  цикла  может  сокращаться  при  приходе  определенных  сигналов  от  ЦБРЗ, 
что также программируется при задании цикла.  
Оценка правильности проведенного теста производится в автоматическом режиме 
в  каждом  цикле  с  помощью  сопоставления  выходных  сигналов  ЦБРЗ  с  сигналами, 
которые  должны  возникнуть  при  правильном  функционировании  устройства 
(оцениваются  моменты  возникновения  и  длительность  возникающих  дискретных 
сигналов). В каждом цикле возможно задание произвольного числа оценочных условий. 
В самом условии может анализироваться произвольное число дискретных входов.  
Для  конфигурации  проверочного  устройства  РЕТОМ-51  применена  программа 
VBA (Visual Basic for Applications) — это версия Visual Basic, встроенная во множество 
продуктов  линейки Microsoft Office. Она  позволяет  писать  программы  прямо  в  файле 
конкретного  документа.  Написание  и  отладка  программ  проводится  в  интегрированной 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
185
среде  разработки  программ Visual Basic. Построение  программ  в  данной  среде 
производится на базе определенных модулей, состоящих из различных команд.  
Далее  приведен  пример  алгоритма  определения  токов  срабатывания  токовой 
защиты ЦБРЗ «ЭРА-100». 
Определение  тока  срабатывания  I
СР
  для  каждой  ступени  максимальной  токовой 
защиты  (МТЗ)  проводится  при  трехфазном  коротком  замыкании  (КЗ  АВС),  ток 
срабатывания  каждой  ступени  ищется  в  диапазоне  от 0.8 до 1.2 тока  уставки.  В  случае, 
если  в  МТЗ-III  выбрана  зависимая  от  тока  характеристика  срабатывания,  то  снимается 
времятоковая характеристика t
СР 
=  f(I). В случае, если орган направления мощности для 
МТЗ включен и задан пуск по линейному напряжению (но не задан пуск по U
2
), то вместе 
с током выдается напряжение U
АВС
, величина которого меньше величины срабатывания, а 
угол между напряжением и током равен углу φ
МЧ 
+90º. Если дополнительно включен пуск 
по U
2
, то выдаётся КЗ АВ (или СА) при котором величина U
AB
 (U
BC
)
 
меньше пускового 
линейного  напряжения,  а,  при  этом,  величина  U
2
  больше  пускового,  ток  при  этом 
выдаётся симметричный трёхфазный прямой последовательности I
АВС
.  
 
Рисунок 2 – Схема подключения токовых цепей защиты «ЭРА-100» к РЕТОМ-51 
 
Рисунок 3 – Фрагмент  параметрирования данных на языке программирования Visual Basic 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
186
По составленному алгоритму автоматически была проверена токовая защита ЦБРЗ 
«ЭРА-100».  Проведено 10 циклов  замыкания  фазы  «А»  на  землю.  При  выставленной 
уставке срабатывания 8.5 А, получены следующие результаты: 
 
Рисунок 4 – Результаты автоматической проверки ЦБРЗ «ЭРА-100» 
  Вывод.  Рассмотренные  элементы  автоматизации  проверки  устройств  с  ЦБРЗ 
позволяют    повысить  качество  работ  и  уменьшить  вероятность  отказов,  вызываемых 
ошибками  вследствие  влияния  «человеческого  фактора».  Язык  программирования VBA 
универсален и может применяться для создания различных программ проверки функций 
ЦБРЗ. 
ЛИТЕРАТУРА 
1.  Шнеерсон.  Э.М.  Проектирование  и  эксплуатация – ключевые  вопросы  современной 
релейной  защиты  [Электронный  ресурс] / Журнал  «Релейщик»,  №1, 2009, С. 46-47. – Режим 
доступа: www.energyexpert.ru 
2.  Шнеерсон. Э.М. Цифровая релейная защита. - М: Энергоатомиздат, 2007. 549 c.: ил. – 
С. 4-5. 
3.  Дорохина Т.Н. и др. Проверка панели ЭПЗ-1636 с помощью прибора РЕТОМ-51. – М.: 
НТФ «Энергопрогресс», 2008. – 80 с. 
 
 
УДК 621.31 
  Кельбасс Сергей Витольдович – к.т.н доцент (г. Алматы, КазАТК) 
  Аден Нурболат Ершатулы – магистрант (г. Алматы, КазАТК) 
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ 
ФИДЕРОВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВВ «REF 542PLUS» 
Перспективным  направлением  в  теории  и  практике  релейной  защиты  стало 
использование  цифровых  устройств  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 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
187
цифровых 
устройствах 
арифметико-логическое 
преобразование 
выполняет 
микропроцессор,  который  преобразует  информацию  о  воздействующих  величинах  в 
цифровой  код,  поэтому  программную  защиту  называют  также  микропроцессорной  или 
цифровой  релейной  защитой.  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) [1]. 
В  современных  цифровых  устройствах  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 [2]. 
Релейная  защита  работает  в  сложных  условиях  и  выполняет  ответственную  роль 
при  эксплуатации  тяговых  подстанций.  Модернизация  устройств  релейных  защит  более 
упрощает  работу  тяговых  подстанции,  в  данной  статье  описывается  микропроцессорное 
устройство релейной защиты «REF 542plus» производства АВВ.   
  Терминал  защиты REF 542plus является  малогабаритным  устройством  защиты, 
управления,  измерений  и  контроля  для  распределения  электроэнергии.  Универсальность 
устройства  в  использовании  в  любых  коммутационных  оборудованиях  подстанции  с 
воздушной и газовой изоляцией комплектных распределительных устройств 10 кВ [3] . 
 REF 542plus состоит  из  двух  частей:  базового  блока  и  отдельного  интерфейса 
«человек-машина» (HMI). На рисунке 1 показана блок-схема базового блока  REF 542plus, 
которая включает в себя источник питания, плату процессора, плату аналоговых входов и 
модули  двоичных  входов/выходов (I/O), дополнительные  модули  для  добавочных 
функций (модуль аналоговых входов и выходов, модуль связи) [3]. 
 
Рисунок 1 – Блок-схема базового блока REF 542plus 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
188
  Аналоговые входы терминала защиты REF 542plus рассчитаны на подключение к 
нетрадиционным  датчикам  тока  и  напряжения,  а  также  к  измерительным 
трансформаторам. Возможно подключение до 8 аналоговых каналов [4].  
  Благодаря  линейным  характеристикам  современные  датчики  тока  и  напряжения 
обеспечивают более высокую точность и надежность измерения сигналов. По сравнению  
с  измерительными  трансформаторами  неиндуктивные  датчики  имеют  следующие 
преимущества:  лучшую  линейность,  высокую  точность,  малые  габариты,  широкий 
динамический диапазон, простоту встраивания в ячейки. 
Внедрение  цифровой  техники  в  электрическое  измерение  и  приборы  защиты 
значительным образом изменило эксплуатационные свойства, требуемые от трансформаторов. 
По сравнению с обычными системами аналоговые входные уровни приборов были значительно 
снижены.  По  этой  причине  ввели  новый  ряд  датчиков,  которые  оптимально  покрывают 
характеристики  нового  производства  приборов.  Токовые  датчики  и  датчики  напряжения  или 
только  датчики  напряжение  могут  быть  встроены  одновременно  в  одну  и  ту  же  оболочку 
смолы.  Туда  же  может  быть  встроен  емкостный  делитель  напряжения  для  подключения  к 
устройству сигнализации напряжения (рис. 2) [4]. 
 
Рисунок 2 - Измерительные трансформаторы с встроенными датчиками 
Такие приборы имеют нижеперечисленные характеристики [4]: 
•  линейную чувствительность во всем диапазоне; 
•  отличную частотную характеристику; 
•  отсутствие гистерезиса; 
•  высокую степень невосприимчивости к электромагнитным помехам; 
•  один прибор для защитного и измерительного оборудования; 
•  любое короткое замыкание или обрыв вторичной цепи не вызывает поломку; 
•  выходной сигнал остается очень низким даже при первичном повреждении; 
•  не требуется блок испытательных выводов; 
•  подсоединение  датчика  к  измерительному  и  защитному  прибору  выполняется  с 
помощью экранированных кабелей и проводов. 
Преимущества,  предоставляемые  датчиками:  улучшение  настройки  селективности, 
более эффективная локализация повреждения, уточнение анализа повреждения, наиболее 

жүктеу/скачать 8,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: