Испытание реле защиты

Основная функция реле защиты — как можно быстрее выявлять повреждения либо перегрузки на первичной стороне и с помощью силовых выключателей селективно изолировать поврежденное оборудование или сегменты сети от подстанций либо оставшейся сети. Это обеспечивает защиту поврежденного и смежного оборудования и персонала, а также сводит к минимуму время аварийных обесточений, что повышает надежность и бесперебойность электроснабжения. Кроме того, эти меры обеспечивают рентабельность работы энергосистемы, поскольку выход оборудования из строя и длительные обесточения приводят к огромным убыткам. И именно для того, чтобы гарантировать штатное срабатывание реле защиты в случае аварийной ситуации, необходимо регулярно проводить испытания этих реле.

Сроки проведения испытаний и интервалы между ними зависят от нормативных требований той или иной страны, а также от индивидуальной стратегии оператора системы.

Обобщая, можно выделить четыре фазы жизненного цикла реле защиты, и для каждой фазы применимы различные типы испытаний.

• Типовые испытания и заводские приемочные испытания на этапах разработки и производства на мощностях производителя реле защиты.
• Лабораторные испытания на этапе планирования новых подстанций
• Пусконаладочные и приемочные испытания на подстанции
• Регулярные функциональные и эксплуатационные испытания на объекте в ходе эксплуатации

 

Базовые условия для пусконаладочных и регулярных испытаний, которых электроэнергетические компании обязаны придерживаться, зависят от норм и требований страны. Например, в Германии это требования Forum Netztechnik/Netzbetrieb (FNN), а в США — Североамериканской корпорации по обеспечению надежности электросистем (North American Electric Reliability Corporation, NERC).
Производители реле защиты, в свою очередь, проводят испытания на соответствие продукции, к примеру, требованиям стандарта IEC 60255, который определяет правила и требования к поведению измерительных реле и защитного оборудования.

Это вопрос, на который может ответить только каждый системный оператор в каждом конкретном случае, но в некоторой степени он оговорен руководящими принципами или правилами конкретной страны. В принципе, после первичных пуско-наладочных испытаний тестирование рекомендуется проводить если в системе защиты произошли изменения, например, после обновления встроенного ПО. В то же время, реле защиты эксплуатируются в течение долгого времени, и при этом могут возникать изменения, которые без проведения испытаний невозможно обнаружить. Именно для выявления таких изменений предусмотрены регулярные интервалы проведения техобслуживания и соответствующих испытаний.

Чтобы определить оптимальный интервал между испытаниями, следует учесть целый ряд факторов, например:

• Степень важности защищаемого данным реле оборудования для безопасности электросети в целом
• Тип и год выпуска реле защиты
• Действующие в стране законы, нормативные требования и рекомендации
• Количество и квалификация инженеров релейщиков, обслуживающих данное оборудование
• Опыт работы с теми или иными типами устройств

 

Любой из этих факторов может изменяться, и в результате интервалы между испытаниями также могут динамически изменяться. Таким образом, должен быть установлен и документирован единый подход, как составная часть общей системы управления качеством.

Первым приоритетом при испытаниях реле защиты является ваша собственная безопасность. При подготовке к испытаниям реле защиты необходимо в первую очередь принять все предусмотренные меры безопасности, и лишь потом приступать к испытаниям.

Аспекты испытаний реле защиты
1.    Визуальная оценка состояния реле
2.    Проверка подключений после введения в эксплуатацию или переподключения проводов
3.    Испытания и проверка соответствия параметров реле защиты предварительно заданным требованиям
4.    Проверка функциональных возможностей реле путем испытания отдельных защитных функций
5.    Проверка значений времени срабатывания / времени отключения на соответствие заданным диапазонам
6.    Проверка поведения реле с точки зрения системы

Для понимания преимуществ IEC 61850 имеет смысл ознакомиться с двумя существенными недостатками обычных подстанций в сравнении с подстанциями IEC 61850. В первую очередь, в типовой подстанции все оборудование должно быть по отдельности подключено к другим компонентам подстанции при помощи медных кабелей. Во-вторых, компоненты оборудования от различных производителей не рассчитаны на прямой обмен данными друг с другом.

В то же время в IEC 61850 коммуникация между компонентами оборудования происходит в общей сети Ethernet. Стандарт IEC 61850 не привязывается к спецификациям отдельных производителей и создает основу для цифровых коммуникаций в сети подстанции. Оборудование и системы различных производителей способны свободно обмениваться данными, командами и измеренными значениями с помощью набора стандартизованных протоколов. IED (интеллектуальные электронные устройства) используются в качестве устройств защиты, автоматизации и управления подстанций IEC 61850.

Sampled Values используются для передачи аналоговых значений энергосистемы, например, от трансформаторов тока и напряжения, через цифровую сеть. Для обмена сведениями о состоянии между устройствами используются сообщения GOOSE, а сигналы передаются в систему SCADA с использованием каналов взаимодействия клиент-сервер (MMS).

Использование IEC 61850 для коммуникации между единицами оборудования подстанции снижает количество необходимых подключений. Кроме того, гибкая, независимая от конкретных производителей и открытая для дальнейших модернизаций основа позволяет повысить надежность, безопасность и эффективность сети электроснабжения в целом.

При многосторонних испытаниях участок защищаемой линии либо защищаемый участок электроустановки тестируется одновременно со всех сторон. Временная синхронизация испытаний для всех сторон имеет решающее значение. Целью испытаний может быть тестирование отдельных защитных функций либо оценка правильности работы системы защиты в целом при системных многосторонних испытаниях. Узнайте больше о том, как отличаются эти две методики проведения испытаний.

Конкретный пример многостороннего испытанияnd (на английском языке)

Самая сложная задача при многосторонних испытаниях — синхронизация всех сторон. Решения, позволяющие управлять испытаниями и документировать их результаты с одной стороны, ощутимо снижают сложность испытаний и расходы на персонал. Выполняя системные многосторонние испытания с применением RelaySimTest, можно проводить испытания с одной стороны и в любой момент, если это потребуется, вносить необходимые изменения.

В целом, испытания защитных функций бегущей волны не проводились при пусконаладочных работах из-за их высокой сложности. По этой причине OMICRON был создан TWX1 — первый в мире прибор, способный выполнять испытания функций защиты бегущей волны просто, удобно и даже с использованием стандартных испытательных комплектов.

Схема испытаний идентична той, что используется для проведения многосторонних испытаний, с добавлением двух TWX1. С RelaySimTest испытание можно проводить с одной стороны, а документирование результатов происходит полностью автоматически. Для этого необходимо ввести в RelaySimTest данные системы и испытуемой линии. Нужные варианты испытаний определяются по расположению различных типов повреждений в нужных точках модели энергосистемы. Алгоритм симуляции автоматически рассчитывает переходные величины и импульсы бегущей волны. При тестировании испытательный комплект CMC подает переходные сигналы, а TWX1 накладывает импульсы напряжения и тока бегущей волны по трем фазам с точностью до наносекунды. Сгенерированный сигнал может использоваться для эффективного испытания как функции защиты, так и функции определения мест повреждения реле защиты бегущей волны.
​​​​​
Простые испытания реле защиты по методу бегущей волны (PDF, на английском языке)

В ходе разработки и сертификации реле защиты проводятся длительные и разносторонние типовые испытания. Успешное прохождение этих испытаний подтверждает, что испытуемое реле соответствует всем заявленным техническим характеристикам и стандартам, и может быть использовано в электроэнергетических установках. Чтобы упростить эти испытания, OMICRON предлагает специализированные испытательные пакеты для IEC 60255. Эти пакеты охватывают большинство аспектов функционирования реле. Также вы сможете легко интегрировать нашу испытательную систему в вашу аппаратно-программную среду испытаний, используя открытый интерфейс прикладного программирования.

Типовое испытание по стандарту IEC 60255 (PDF, на английском языке)​​​​​​

Существуют два различных подхода к испытаниям: наиболее распространенный в настоящее время метод проверки уставок устройств защиты, и инновационный метод системных испытаний. Кроме того, следует также разделять ручные и автоматические испытания.

Системные испытания защит могут использоваться, с минимальными затратами усилий, для проверки правильности работы отдельных компонентов системы при повреждении в сети. Благодаря этому подходу можно обнаруживать неочевидные ошибки в уставках, логике срабатывания или компоновке системы защиты вне зависимости от используемых типов или производителя конкретных реле. RelaySimTest предоставляет вам все инструменты, необходимые для оптимальной подготовки и проведения системных испытаний.

При испытании уставок устройств защиты максимум внимания уделяется проверке функций и уставок срабатывания отдельно взятого реле. В современных реле защиты могут быть заданы тысячи различных настроек, и именно поэтому автоматические испытания по возможностям значительно превосходят испытания в ручном режиме. Test Universe предоставляет вам широкий диапазон вариантов для автоматизации и стандартизации, включая полностью автоматизированное создание протоколов испытаний. Благодаря планам испытаний вы можете повысить эффективность испытаний до максимума. В сочетании с широким диапазоном функциональных возможностей ПО для проведения испытаний обеспечивает вам необходимый уровень гибкости для проведения максимально подробных испытаний реле защиты и другого вторичного оборудования.

Методики проведения испытаний

• Системное испытание защиты: RelaySimTest
• Испытание уставок устройств защиты: Test Universe

 

Автоматизация — термин, который нередко используют не совсем корректно, особенно в том что касается испытаний систем защиты. В реальности инженеры-релейщики имеют дело с оборудованием от множества различных производителей, что серьезно ограничивает возможности для полной автоматизации испытаний. В некоторых случаях производители заявляют об автоматизации испытаний, в то время как их решения на самом деле автоматизируют лишь отдельные этапы испытаний систем защиты. Поэтому к подобным заявлениям следует относиться с осторожностью.

Для достижения высокой степени автоматизации испытаний систем защиты вам необходимы адаптивные шаблоны испытаний для реле защиты разных производителей, а также возможность гибко комбинировать отдельные испытательные модули в единый план испытаний. Повысить эффективность автоматизации испытаний можно за счет задания единообразных стандартов для испытаний реле защиты. Полностью автоматическое документирование результатов испытаний также является обязательным требованием к автоматизации, так как требует больших усилий при заполнении вручную. Наши Библиотека Шаблонов Испытаний (Protection Testing Library, PTL) и центр управления OMICRON Control Center (OCC) дают возможность применять процедуры испытаний, которые индивидуально настроены под конкретные потребности и могут выполняться почти полностью автоматически. По сравнению с ручными испытаниями такая автоматизация сокращает трудозатраты примерно на 80 %.

Доступные шаблоны испытаний