Журнал «Релейная защита и автоматизация» №4 (17) 2014 by РИЦ "СРЗАУ"

Ж У РН А Л Н ЕКО М М ЕРЧ Е С КО ГО П А Р Т Н ЕР С Т ВА « СОД ЕЙ С Т В И Е РА З В И Т И Ю Р Е Л Е Й Н О Й З А Щ И Т Ы , А В Т О М АТ И К И И У П РА В Л Е Н И Я В ЭЛ Е К Т Р ОЭ Н Е Р Г Е Т И К Е »

Н А У Ч Н О - П РА К Т И Ч Е С К О Е И З Д А Н И Е

Промышленные коммутаторы стандарта МЭК 61850 от Phoenix Contact Простые и надежные решения для сетей цифровых подстанций

Приглашаем Вас посетить стенд «Феникс Контакт РУС» на выставке «Электрические сети Росиии»: 2-5 декабря 2014, г. Москва, ВВЦ, павильон 75, зал В, стенд Phoenix Contact B37-1

Phoenix Contact представляет новую линейку промышленных коммутаторов стандарта МЭК 61850. • Управляемые коммутаторы для 19”-стойки • Управляемые коммутаторы на DIN-рейку • Неуправляемые коммутаторы на DIN-рейку • Медиа-конверторы

ООО «Феникс Контакт РУС» 119619 Москва, Новомещерский проезд, д. 9, стр. 1 Тел.: +7 (495) 933-8548 Факс: +7 (495) 931-9722 info@phoenixcontact.ru www.phoenixcontact.ru

«Релейная защита и автоматизация» – научно-практическое издание. №03 (16), 2014 год, декабрь. Периодичность: 4 раза в год. Тираж: 5000 экз., заказ №141446 Дата выхода в свет: 27.11.2014 Подписной индекс: 43141 (Объединенный каталог «ПРЕССА РОССИИ»). Цена: по каталогу. печать: ООО «ПК «НН ПРЕСС», 428031, Россия, г. Чебоксары, пр-д Машиностроителей, д. 1с, тел.: 55-70-18, 28-26-00 Учредители журнала: Некоммерческое партнерство «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике», Общество с ограниченной ответственностью «Рекламно‑издательский центр «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике», Белотелов Алексей Константинович. Издатель: ООО «Рекламно‑издательский центр «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике» (ООО «РИЦ «СРЗАУ»). Адрес: 428003, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, пр-кт И. Яковлева, 3, www.srzau-ric.ru Учредители издательства: ООО НПП «ЭКРА», ООО «НПП Бреслер», ООО «НПП «Динамика», ЗАО «ОРЗАУМ», Белотелов Алексей Константинович. Редакция: Главный редактор: Белотелов Алексей Константинович, к.т.н., президент НП «СРЗАУ», тел.: 8-963-787-96-05, e-mail: info@srzau-np.ru Выпускающий редактор: Иванова Наталия Анатольевна, тел.: (8352) 226-394, 226‑395, e-mail: ina@srzau-ric.ru. Дизайн и верстка: Бибикова И.Ю., e-mail: design@srzau-ric.ru

Состав редакционной коллегии: Арцишевский Ян Леонардович, к.т.н., МЭИ (Технический университет); Дорохин Евгений Георгиевич; Журавлев Евгений Константинович, ОАО «Ивэлектроналадка»; Илюшин Павел Владимирович, к.т.н., ЗАО «Техническая инспекция ЕЭС»; Караулов Александр Александрович, ОАО «ВНИИАЭС»; Козлов Владимир Николаевич, к.т.н., ООО «НПП Бреслер»; Лачугин Владимир Федорович, к.т.н., ОАО «ЭНИН»; Левиуш Александр Ильич, д.т.н., профессор; Любарский Дмитрий Романович, д.т.н., ОАО «Институт «Энергосетьпроект»; Маргулян Александр Михайлович, ЗАО «НОВИНТЕХ»; Нагай Владимир Иванович, д.т.н., профессор, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова; Орлов Юрий Николаевич, ОАО «Фирма ОРГРЭС»; Петров Сергей Яковлевич, ЗАО «ОРЗАУМ»; Пуляев Виктор Иванович, ОАО «ФСК ЕЭС» – заместитель главного редактора; Шевцов Виктор Митрофанович, к.т.н., профессор, член СИГРЭ, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова; Шуин Владимир Александрович, д.т.н., профессор, Ивановский государственный энергетический университет. Редакция не несет ответственности за достоверность рекламных материалов. Рекламируемая продукция подлежит обязательной сертификации и лицензированию. Перепечатка, цитирование и копирование размещенных в журнале публикаций допускается только со ссылкой на издание.

Регистрационное свидетельство ПИ № ФС77-44249 от 15.03.2011 г., выданное Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).

научно‑практическое издание

Уважаемые читатели! Представляю очередной, завершающий 2014 год, номер журнала «РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ». Особенностью этого номера является его преобладающая тематическая направленность – релейная защита и противоаварийная автоматика. Почти все публикации косвенно или напрямую отражают потенциал и готовность отечественных разработчиков и производителей устройств РЗА и ПА к реализации программы импортозамещения. Как всегда мы публикуем информацию о самых интересных и значимых событиях, среди которых можно выделить XX научно-практическую конференцию «РАДИУС Автоматика» и впервые проведенный Форум RUGRIDS-ELECTRO. Рубрика «Наука» представлена статьями о современном подходе к АЛАР объектов распределенной генерации, о контролируемых величинах цифровых систем ОАПН, а также об истории разработки и развития распространенных в мировой практике продольных дифференциальных защит линий (ДЗЛ). Наиболее насыщена рубрика «Практика». Наш коллега из Израиля продолжает рассматривать тему снижения уязвимости микропроцессорных защит. Особо можно выделить размышления старого релейщика А. П. Удриса. Его размышления основаны на опыте проведения курсов повышения квалификации, и отражают реальную ситуация с подготовкой инженерных кадров в ВУЗах нашей страны. Уважаемые читатели! Поздравляю Вас с наступающими праздниками – Днем энергетика и Новым 2015 годом! До встречи в новом году! С уважением, Главный редактор Алексей белотелов 1

Cодержание:

стр.

•  Колонка редактора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 01

1. События:

•  Новинки продукции Finder в год 60-летнего юбилея компании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 06 Выставки и конференции: •  Компания «РАДИУС Автоматика» готова к реализации программы импортозамещения в электросетевом комплексе России . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 08 •  Все актуальные вопросы электроэнергетики – на форуме Rugrids-Electro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 •  Форум полезной энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 •  Памяти Аржанникова Е.А. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 •  Калейдоскоп . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2. Наука:

Автоматика: •  Илюшин П.В., Чусовитин П.В. Современные подходы к ликвидации асинхронных режимов объектов распределенной генерации с учетом их конструктивных особенностей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 •  Антонов В.И., Наумов В.А., Петров В.С. Контролируемые величины цифровых систем автоматического ограничения повышения напряжения: новые методы оценки и их характеристики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 История науки и техники: •  Левиуш А.И. Дифференциальная защита линий электропередач . . . . . . . . . . . 30

научно‑практическое издание

Cодержание:

стр.

3. Практика:

Релейная защита: •  Гуревич В.И. Снижение уязвимости микропроцессорных устройств релейной защиты к преднамеренным дистанционным деструктивным воздействиям. Продолжение темы . . . . . . . . . . . 36 РЗА: •  Чирков А.Г., Чирков Ю.Г. Новые решения для организации каналов связи РЗ и ПА . . . . 40 Испытания: •  Зайцев Б.С., Гущин Г.Д. РЕТОМЕТР-М2: возможности, о которых полезно знать . . . . . . 46 Обучение: •  Удрис А.П. Размышления старого релейщика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ОМП: •  Арцишевский Я.Л. Пути совершенствования средств определения места повреждения в сетях воздушных линий электропередачи по ПАР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Качество продукции: •  Захаров О.Г. Возврат изделий потребителями как поток событий . . . . . . . . 52

4. Требования к оформлению статей . . . . . . . . . . . . 64

04 /Ноябрь 2014

Новинки продукции Finder в год 60-летнего юбилея компании Эта статья продолжает серию публикаций о компании Finder и ее продукции. 2014 – юбилейный год компании Finder. Нам исполнилось 60 лет. В год своего юбилея итальянские инженеры подготовили целую гамму новинок релейной продукции, которая, без сомнения, будет интересна нашим российским потребителям и займет достойное место на отечественном рынке электротехники.

Спецификация типов реле: Тип 62.31.9.xxx.4800: • К онтактная группа 1NO 16 A (250 В АС1) (двойной

разрыв,

зазор

между контактами > 4,2 мм)

•О тключающая

способ-

ность DC1: - 12 A (220 В DC)

•Н ом. напряжения

питания:

12, 24, 110, 125, 220 В DC

• Г ашение

электрической

дуги с помощью постоян-

62 серия – силовое электромеханическое реле для нагрузок DC (6-12 А при 220 В DC) с постоянным магнитом для гашения электрической дуги В августе 2014 года Finder анонсировал начало производства новых модификаций силовых реле для нагрузок DC. Особенностью данных реле является наличие в конструкции контактной группы постоянного магнита, предназначенного для гашения электрической дуги, возникающей при отключении нагрузки DC. Данные модификации реле могут коммутировать следующие нагрузки в цепях постоянного тока: 12 A (при 220 В DC) для реле с одним нормально открытым контактом и 6 A (при 220 В DC) для реле с двумя нормально открытыми контактами. Основная область применения реле такого типа – коммутация высоких нагрузок постоянного тока, таких как приводы магнитных клапанов, электромоторы постоянного тока и высоковольтные выключатели. Реле имеют стандартные габариты 62-ой серии, и предназначены для монтажа в розетки 92 серии или наконечники Faston 187 (4.8х0.5 мм), материал контактов AgSnO2. Реле могут работать при температурах от –40 до +70°C. 6

04 /Ноябрь 2014

ного магнита

• Э нергопотребление

ка-

тушки 1.3 Вт

Тип 62.32.9.xxx.4800: • К онтактная группа 2NO 16 A (250 В АС1) (двойной разрыв, зазор между контактами > 2,1 мм)

•О тключающая

способ-

ность DC1: - 6 A (220 В DC)

•Н ом. напряжения питания: 12, 24, 110, 125, 220 В DC

• Г ашение

электрической

дуги с помощью постоянного магнита

• Э нергопотребление

ка-

тушки 1.3 Вт

Модули 99.02.9.220.60 – универсальное решение для систем РЗА для российской энергетики Компания Finder уделяет большое внимание разработке специальных версий изделий для различных отраслей промышленности, в т.ч. отвечающих отраслевым нормам, действующим в российской энергетике. Эти изделия: модификация универсальных переключающих реле 55 серии 55.34.9.220.9202, специальная версия модульного контактора 22.32.0.230.9201 и промышленные

таймеры 83 серии 83.02.9.220.0000 с нормированным срабатыванием. Особенностью специальных модификаций реле является нормирование минимального значения напряжения срабатывания катушки 132 В DC (0,6 Un). Работая в плотном контакте с инженерами-проектировщиками систем РЗА ведущих российских компаний, мы поняли потребность отечественного рынка в реле других серий с аналогичными характеристиками по напряжению срабатывания. Проведя в декабре 2013 года и в феврале 2014 года ряд совещаний на заводе Finder в г. Альмезе (Италия) с представителями ведущих российских компаний, работающих в данной отрасли, мы приняли решение начать выпуск универсального модуля 99.02.9.220.60, который может работать со стандартными переключающими реле 55, 56, 60 и 62 серий с питанием 220 В DC и обеспечивает ограничение минимального напряжения срабатывания катушки реле на уровне 132 В DC. Таким образом, новый модуль 99.02.9.220.60 стал универсальным решением и соотвествует отраслевым стандартам систем РЗА для российской энергетики. Модуль 99.02.9.220.60 разработан и выпускается в соответствии со следующими нормативными документами: • Европейские стандарты: EN 61810-1; EN 61810-2; EN 61810-7; • О С Российской Федерации СО 34.35.302-2006 «Инструкция по организации и производству работ в устройствах релейной защиты и электроавтоматики электростанций и подстанций» (п. 3.6.12.а); • О траслевой стандарт ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.130.10.090-2011 «Типовые технические требования к КРУЭ классов напряжения 110-500 кВ» в части пункта 3.7.1: Напряжение сра-

батывания реле, действие которых может привести к ложному срабатыванию коммутационных аппаратов (например, выходные реле защит, РКВ, РКО и т.д.), не менее 0,6 Un.ном. Заказной код: 99.02.9.220.60 Основные технические характеристики: • номинальное напряжение Un = 220 В DC; • ограничение напряжения срабатывания 0,6 Un = 132 В DC; • энергопотребление 250 мВт (при Un). Дополнительные функции: • з еленый светодиод для индикации срабатывания; • з ащитный диод для подавления импульсов обратного напряжения катушек реле; • дополнительный диод для защиты от ошибок при подключении. Модуль применим с реле с питанием 220 В DC следующих серий: 55.32, 55.33, 55.34, 56.32, 56.34, 60.12, 60.13, 62.32, 62.33; с розетками следующих серий: 94.02, 94.03, 94.04, 94.54, 96.02, 96.04, 90.02, 90.03, 92.03. Модуль 99.02.9.220.60 доступен для заказа с 3 квартала 2014 г. 41 серия: новый тип реле с бистабильной 2-обмоточной катушкой В мае 2014 г. Finder включил в список продаваемой продукции новую версию реле 41 серии с бистабильными 2-обмоточными катушками. Реле предназначены для монтажа на печатные платы и позиционируются для применения в контроллерах и блоках управления в системах промышленной автоматизации, энергоснабжения, автоматики HVAC для зданий. Доступны для заказа версии реле со следующими входными напряжениями: 5, 12 и 24 В DC. Реле выпускаются с 1 и 2 пере-

ключающими контактами, способными коммутировать 16 или 8 A (250 В AC1) соответственно. Материал контактов AgSnO2. Заказной номер реле 41 серии с бистабильными катушками с двумя обмотками отличается от стандартных реле цифрой «6» в 5-ом и 12-ом разрядах кода, например 41.52.6.012.4016. Особенностью реле с бистабильными катушками с двумя обмотками является сверхнизкое энергопотребление. Реле 66 серии во взрывозащищенном исполнении

Finder наладил выпуск и провел комплекс работ по сертификации специальной версии силовых реле 66 серии во взрывозащищенном исполнении в соответствии с Директивой 94/9/EC «Atex». Для реле данного типа разработан специальный корпус герметичной конструкции, запечатанный полимерной смолой, который соответствует нормам EN 60079-0:2009 и EN 6007915:2010 для обеспечения безопасного использования в потенциально взрывоопасных средах (Ex NC). Оборудование, сертифицированное по данным нормам, может использоваться в цехах и промышленных зонах со взрывоопасной атмосферой, классифицируемых как «Зона 2», соответствие «Категория 3G». Полный тип маркировки реле данного типа: II 3G Ex nC IIC Gc -40°C ≤ Ta≤ +70°C. Другие технические характеристики: • н оминальный коммутируемый ток: 25 А для контактов НО, 10 А для контактов НЗ (при 250 В АС1); • д иапазон температур окружающей среды: -40 ... +70°C. Компонент должен быть размещен внутри корпуса, который отвечает общим требованиям для корпусов

научно‑практическое издание

согласно п. 6.3 EN 60079-15. Электрические соединения должны быть выполнены в соответствии с требованиями п. 7.2.4 или 7.2.5 в EN 60079-15. Заказные номера реле 66 серии во взрывозащищенном исполнении отличаются от стандартных цифрой «3» в 12-ом разряде кода, например 66.22.9.024.0303. Данная продукция применяется в следующих отраслях промышленности: • промышленные установки холодоснабжения; • системы кондиционирования воздуха; • о борудование для производства лакокрасочных материалов; • т ипографское оборудование; • электрические щиты управления для использования в цехах и промышленных зонах со взрывоопасной атмосферой. Все новые типы изделий включены в список сертифицированной продукции по Техническому регламенту Таможенного союза. Документация на серии продукции на русском языке обновлена и размещена на официальном сайте компании и в новой версии печатного каталога, который Вы можете получить у нас в офисе или у одного из наших дистрибьюторов. Желаем Вам успехов в работе с продукцией Finder!

ООО «ФИНДЕР» – Компания FINDER Центральный офис: Finder S.p.A. Via Drubiaglio, 1410040, ALNESE (TO)-ITALY. Российский филиал: ООО «ФИНДЕР», 107023, Россия, г. Москва, ул. Электрозаводская, д. 24, стр. 1, тел.: +7 (495) 229 49 29, факс: +7 (495) 229 49 42, finder.ru@findernet.com, www.findernet.com 7

События

Выставки и конференции

КОМПАНИЯ «РАДИУС АВТОМАТИКА» ГОТОВА К РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ В ЭЛЕКТРОСЕТЕВОМ КОМПЛЕКСЕ РОССИИ Компания «РАДИУС Автоматика», входящая в состав Некоммерческого партнерства «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике», в период с 15 по 21 сентября провела десятую, юбилейную, Всероссийскую научно-практическую конференцию «Комплексные решения при проектировании новых и реконструкции действующих электрических станций и подстанций напряжением 6–220 кВ с использованием новых разработок ЗАО «РАДИУС Автоматика» и ООО «НПФ «Радиус».

Конференция вызвала особый интерес и проходила в непростые времена, когда перед электротехнической отраслью промышленности поставлены задачи инновационного развития и импортозамещения. Участники конференции, около 150 представителей инжиниринговых, проектных и эксплуатационных организаций, имели возможность подробно ознакомиться с современной технологией производства, позволяющей производить качественную продукцию и проводить весь цикл производственно-контрольных испытаний, обеспечивающих гарантии надежности каждой единицы выпускаемой 8

04 /Ноябрь 2014

продукции. Также были продемонстрированы образцы новой продукции. В отличие от предыдущей конференции, на этот раз были представлены инновационные решения по всей номенклатуре выпускаемой продукции ЗАО «РАДИУС Автоматика», что и вызвало большой интерес участников. Открыл конференцию Генеральный директор ЗАО «РАДИУС Автоматика» Юрий Николаевич Давиденко. В своем докладе он подробно рассказал о планах и этапах перспективного развития производства продукции с применением инновационных технологий, о высоком интеллектуальном потенциале специалистов компании. Он также отметил, что в компании уделяется особое внимание обеспечению технического совершенства и качества выпускаемой продукции, а также взаимоотношениям с заказчиками. На предприятии действует эффективная система пооперационного контроля для выявления недобросовестных поставщиков комплектующих изделий. Налажена также обратная связь с эксплуатирующими организациями. В своем выступлении Ю.Н. Давиденко анонсировал и сопроводил подробными комментариями вошедшие в Программу доклады. Первый день работы конференции был посвящен комплексу устройств релейной защиты и автоматики электрических сетей 0,4220 кВ и вопросам автоматизации подстанций. Вниманию участников конференции были представлены четыре доклада. Первый доклад на актуальную тему «Унификация и типизация

События

Выставки и конференции

решений при проектировании шкафов РЗА» вызвал большой интерес у проектировщиков и эксплуатации. Доклад «Программные и аппаратные средства автоматизации подстанций» был выслушан с большим вниманием и, соответственно, вызвал дискуссию о необходимости разработки стандартов ГОСТ Р на базе МЭК 61850. В последующих двух докладах был дан краткий обзор новых разработок микропроцессорных устройств РЗА электрических сетей 110-220 кВ и 0,4-35 кВ, а также технических решений на базе терминалов «СИРИУС-3» и «СИРИУС-2». Второй день работы конференции был представлен наиболее насыщенной программой по теме «Низковольтные комплектные устройства и комплектные распределительные устройства среднего напряжения». Первая половина программы была посвящена новым решениям по полноценной системе оперативного постоянного тока, включая устройства мониторинга и контроля изоляции сети постоянного тока «СИРИУС-2-МПТ-КИ», малогабаритные щиты собственных нужд и секционирующие пункты (реклоузеры). В отдельном докладе были изложены особенности и преимущества новой для «РАДИУС Автоматика» продукции – ячеек КРУ среднего напряжения. Было рассказано о конструкции и характеристиках КРУ, а также об особенностях схем и конструкций релейного отсека КРУ с применением терминалов собственного производства. Во второй половине были изложены новые решения по ПС на переменном оперативном токе на базе терминала «СИРИУС-2», рассмотрены схемы управления на переменном оперативном токе с применением терминалов «СИРИУС-2» и «ОРИОН». В конце второго дня работы конференции был сделан доклад об организации сервисного обслуживания устройств РЗА. научно‑практическое издание

Третий день работы конференции был посвящен перспективной теме цифровой подстанции (ЦПС): «Технические и программные средства для построения ЦПС». Первый доклад «Аппаратные и программные средства для реализации системы РЗА цифровых и гибридных ПС на основе терминалов «СИРИУС-4» показал, насколько глубоко и серьезно специалистами компании проработана концепция ЦПС. Сразу после окончания доклада состоялась широкая дискуссия по вопросам эффективности и эксплуатации ЦПС. Тема ЦПС была продолжена во втором докладе «Возможности реализации «цифровой подстанции» 6-35 кВ на терминалах серии «СИРИУС». Фактически речь шла о так называемых «гибридных» ПС, где были представлены варианты выбора соотношения «цифровой» и «традиционной» части. Заслуживают внимания результаты исследований, проводимых специалистами компании, по совместной работе дифференциально-фазных защит разных производителей. В заключении был представлен комплекс автоматической проверки терминалов и шкафов РЗА на базе испытательной установки «РЕТОМ-61». Формат мероприятия позволял задавать вопросы каждому докладчику и получать на них исчерпывающие ответы. Помимо этого было достаточно времени для живого общения и обсуждения насущных проблем участников конференции и специалистов компании. По итогам работы конференции можно сделать вывод, что на сегодняшний день ЗАО «РАДИУС Автоматика» является динамично развивающейся компанией, способной выпускать широкий спектр высокотехнологичной, конкурентоспособной продукции для решения задач импортозамещения в электросетевом комплексе России. Белотелов А.К. 9

События

Выставки и конференции

ВСЕ АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ – НА ФОРУМЕ RUGRIDS-ELECTRO С 15 по 17 октября в «Экспоцентре» работал первый Международный электроэнергетический форум RuGrids-Electro, организованный ОАО «Российские сети» при поддержке Совета Федерации Федерального Собрания РФ, Государственной Думы РФ, Минэнерго РФ и ТПП РФ, продемонстрировавший высокую результативность.

В работе форума приняли участие представители федеральных и региональных законодательных и исполнительных органов власти, общественных объединений, научных организаций, руководители крупнейших сетевых и генерирующих компаний, производители оборудования и технологий, российские и зарубежные эксперты в области электроэнергетики. Отличительной чертой Международного электроэнергетического форума RuGrids-Electro стала его практическая направленность. Программа RuGrids-Electro включала круглые столы и дискуссионные площадки, на которых в результате всестороннего обсуждения актуальных отраслевых проблем были предложены высокоэффективные решения. Перед 5000 участниками форума выступили более 200 спикеров – ведущих экспертов и общепризнанных авторитетов в сфере электроэнергетики, руководители министерств и ведомств, крупных корпораций, в том числе «Российской венчурной компании», «Транснефтьэнерго», «Лукойл», Фонда «Сколково», «ЦСР Северо-Запад», НП «ТСО» и других известных компаний. Сопровождающая форум выставочная экс10

04 /Ноябрь 2014

позиция на общей площади 7000 кв. м продемонстрировала передовые российские и зарубежные инновационные разработки и технологии 55 компаний из России, Белоруссии, Германии, Южной Кореи. Среди экспонентов присутствовали ALSTOM GRID, Siemens, АBB, HYOSUNG CORPORATION, «ГлобалЭлектроСервис», «Евроконтракт», Завод «Изолятор», ЗЭТО, «Интерэлектрокомплект», НПП «Микроника», НИПОМ, «РТК-Электро-М», «РТСофт», «Силовые машины – Тошиба. Высоковольтные трансформаторы», Холдинг «Союз», «Таврида Электрик», «Таткабель», ЭЗОИС, ГК «Электрощит Самара», ИК «Энергострой-М», «Юнител-инжиниринг» и другие компании. Из числа участников НП «СРЗАУ» свои экспозиции представили 2 компании: ООО «ЭнергопромАвтоматизация» и ООО НПП «ЭКРА». НПП «ЭКРА» выступило Официальным спонсором форума. На совместном стенде НПП «ЭКРА» и «КомплектЭнерго», площадью более 60 кв. м, были представлены: макет цифровой подстанции (ЦПС), моторизированный 3D-макет ПС, SCADA-система EVICON. Посетители на стенде могли управлять коммутационными аппаратами (КА) – разъединителями и выключателем. Примечательно, что управлять КА можно было с разных мест: со SCADAсистемы EVICON на автоматизированном рабочем месте (АРМ), с контроллера присоединения. При этом убедиться в успешном переключении КА можно было как посмотрев на мнемосхему макета ЦПС и в SCADA EVICON, так и взглянув на 3D-макет. На одном из АРМ стенда был развернут оперативно-информационный комплекс верхнего уровня управления, при помощи которого имитировалось управление и визуализация представленной ПС из диспетчерского центра. Кроме того, на стенде также в режиме имитации происходило короткое замыкание в силовом трансформаторе с последующим успешным срабатыванием релейной защиты и отключением выключателя. Ведущие специалисты обеих компаний бы-

События

Выставки и конференции

ли приглашены к участию в работе круглых столов и на дискуссионных площадках. От НПП «ЭКРА» на дискуссионной площадке «Цифровая ЦПС: возможности и перспективы внедрения» выступил технический директор А.М. Наумов, который поделился опытом внедрения технологий ЦПС на примере одного из присоединений ПС-220 «Чистополь». А в работе круглого стола «Развитие системы нормативно-технического обеспечения электроэнергетической отрасли в рамках работы Технического комитета по стандартизации «Электроэнергетика» Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии» – директор департамента РЗА ПС В.В. Исаев. Технический директор ООО «ЭнергопромАвтоматизация» Горелик Т.Г. принимала участие в круглом столе «Современные автоматизированные системы управлениями электрическими сетями: требования времени и перспективные возможности». Эта компания провела в рамках форума несколько презентаций своих высокотехнологичных разработок, также представленных на стенде. За участие в форуме обе компании были награждены Дипломами. Экспозиция «Зона молодежной политики» отразила работу ОАО «Россети» со студентами профильных образовательных учреждений и молодыми работниками компании. На этой площадке форума был проведен Всероссийский молодежный конкурс «От идеи к внедрению» как итоговый смотр проектной и инновационной активности молодежи, продемонстрированной ими в ходе мероприятий, организованных ОАО «Россети» и ее дочерними компаниями. Жюри рассмотрело 10 проектов, имеющих наибольшую

практическую ценность, разработанных в рамках Международного молодежного круглого стола ПМЭФ-2014, Международного форума молодых энергетиков и промышленников «Форсаж-2014», конкурса «Энергопрорыв-2014» – региональных и корпоративных инновационных конкурсов. По итогам конкурса молодые специалисты получили профессиональную оценку, призы и дипломы, а ОАО «Россети» – инновационные идеи и разработки для реализации новых проектов. На Пленарном заседании «Приоритеты развития российской энергетики в изменившихся условиях» и панельной дискуссии «Итоги реформы электроэнергетики в России и повестка будущего шага: взгляд экспертов» прошли обсуждения проведенной реформы отрасли и возможных путей ее дальнейшего развития, целей и перспектив. Новые подходы к технологическому управлению стали предметом обсуждения на круглом столе «Распределенные интеллектуальные системы управления в энергетике: от архитектуры к практической реализации». Одной из главных на форуме RuGrids-Electro стала тема реализации совместных российско-китайских проектов в сфере развития интеллектуальных электросетей. Ее всестороннее обсуждение прошло на круглом столе «Возможности технологического и инвестиционного сотрудничества РФ и КНР в сфере электроэнергетики». Самым главным итогом работы первого Международного электроэнергетического форума RuGrids-Electro стало подписание ряда соглашений. Среди них – Соглашение между ОАО «Россети» и компанией «Хевел» (совместное предприятие ГК «Ренова» и ОАО «Роснано») о

научно‑практическое издание

сотрудничестве по внедрению автономных гибридных электрических установок (АГЭУ) на основе солнечных электростанций для энергоснабжения удаленных (не имеющих технологических связей с единой энергосистемой) территорий в зоне ответственности ОАО «Россети». Строительство дизель-солнечных электростанций позволит до 40% сократить себестоимость электроэнергии и снизить расходы регионального бюджета на субсидирование тарифов на электроэнергию для жителей. Также между ОАО «Россети» и его дочерним предприятием МРСК Северного Кавказа были заключены Соглашения о сотрудничестве для реализации пилотного проекта – создания территориальных интеллектуальных кластеров – «умных» городов в городах: Магас (Республика Ингушетия), Каспийск (Республика Дагестан) и Гудермес (Чеченская Республика). Создание «умных» городов предусматривает модернизацию энергообъектов на базе современных технологий и организацию высокоэффективной региональной инфраструктуры. В ходе работы форума «ОАО «Россети» было заключено Соглашение о сотрудничестве с ведущим европейским производителем высоковольтного испытательного оборудования – «Хайвольт Прюфтехник». Оно направлено на создание условий для привлечения мировых научно-технических компетенций для строительства ФИЦ, не уступающего в техническом оснащении зарубежным лабораториям, в котором будет обеспечен весь комплекс испытаний оборудования, конструкций и технологий, разрабатываемых и выпускаемых как отечественными, так и зарубежными производителями. Российская электроэнергетика стоит на пороге внедрения многих инновационных технологий. Они, как рассказал после завершения форума «РБК Инновациям» Первый заместитель генерального директора по технической политике ОАО «Россети» Р. Бердников, необходимы для решения проблем, которые эффективно решить стандартными механизмами невозможно. По материалам пресс-служб ОАО «Россети»  и ЗАО «Экспоцентр» 11

События

Выставки и конференции

ФОРУМ ПОЛЕЗНОЙ ЭНЕРГИИ XIV Российский энергетический форум и специализированные выставки «Энергетика ШОС», «Энергосбережение. Электротехника. Кабель» прошли в г. Уфа 21-24 октября 2014 г. (далее – Форум). Это крупнейшее событие отрасли и одно из первых мероприятий на саммитах ШОС и БРИКС.

Организаторы Форума: Правительство Республики Башкортостан (РБ) и Башкирская выставочная компания (БВК) при поддержке Минэнерго РФ и Министерства промышленности и инновационной политики РБ. Соорганизаторы: ТПП РБ и АНО Офис группа ШОС БРИКС. Содействие оказано Башкирской Генерирующей Компанией. Генеральный спонсор Форума: «Башкирская электросетевая компания», спонсор – «РусГидро Башкортостан Эффективность», партнер – «Хевел». С официальным визитом Форум посетил президент РБ Р.З. Хамитов. Он выступил на Пленарном заседании форума, где рассказал о состоянии энергетической отрасли республики. В рамках четырех дней Форума прошло в общей сложности 17 конференций и круглых столов, посвященных проблемам энергетики для выработки способов их решения: «Тенденции в энергосбережении: влияние механизмов стимулирования на соотношение распределенной и «большой» энергетик», «Возобновляемые источники энергии: солнце, ветер и вода», «Smart Grid как основной инструмент энергосбережения», « Изменения в ФЗ «О теплоснабжении», «Подготовка кадров для разработки и эксплуатации возобновленных видов энергии», «Эффективность и доступность энергоснабжения. Настоящее и будущее» и научно-практических кон12

04 /Ноябрь 2014

ференций «Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий», «Энергоэффективность. Проблемы и решения», «Гололедно-ветровые явления на ВЛ». В Форуме приняли участие более 120 спикеров и 2 тысячи слушателей, среди которых эксперты энергетической отрасли России, стран ближнего и дальнего зарубежья. В рамках специализированных выставок форума «Энергосбережение. Электротехника. Кабель» и «Энергетика ШОС» новейшее оборудование и технологии представили более 150 предприятий из 26 регионов России, Белоруссии, представительств и дилеров компаний из Германии, Австрии, Тайваня, Италии, Новой Зеландии, Польши, Ирландии и Испании. Новинки оборудования представили ведущие производители электротехнической продукции: НПП «ЭКРА», «Чебоксарская электротехника и Автоматика», EATON, «ОБО Беттерманн», «Таврида Электрик», «Шнайдер Электрик», «Остек Системы», «Авелар Солар Технолоджи», «Хевел», ООО «НТЦ Электропромавтоматика» и др. Башкортостан представляли: «Башэлектросервис», «Башкирская электротехническая компания», «Форт Диалог», «Промтехресурсы», «АЙ-Энерджи», «Беннинг Пауэр Электроникс», «Энерготеплоучет». Проект «Бизнес-встречи», ставший традиционным для выставок Баш-

кирской выставочной компании, дал возможность участникам выставок в формате B2B представить свою продукцию представителям крупных промышленных предприятий республики. На форуме были подписаны Соглашения между Правительством РБ и ЗАО «Норд Гидро», «ГПБ-Энергоэффект». В рамках выставок прошли Конкурсы на лучшую технологию, оборудование, продукцию и научные разработки по 17 номинациям. Из 102 заявок самые достойные образцы были отмечены эксклюзивными памятными знаками. По результатам анкетирования участников, 87% достигли поставленных целей, среди которых основными были: поиск новых партнеров и клиентов (26%), переговоры с деловыми партнерами (20%), демонстрация новинок (19%), выход на новые рынки (10%), поддержание существующих каналов сбыта (9%). Из года в год Форум в г. Уфа подтверждает свой статус ведущего мероприятия региона. Так, 95% экспонентов отметили важность форума и выставок в Уфе для развития своего бизнеса, 89% отметили, что выставки способствуют повышению объемов продаж, 81% высказали намерение участвовать в форуме 2015 года. Источник: Пресс-релиз БВК

События

научно‑практическое издание

События

ПАМЯТИ АРЖАННИКОВА Е.А. 19 сентября 2014 г. на 76 году жизни после продолжительной болезни окончил свой жизненный путь профессор кафедры АУЭС Ивановского энергетического института (ИГЭУ), доктор технических наук Аржанников Евгений Александрович.

Евгений Александрович родился 14 февраля 1939 г. в п. Петровском Гаврило-Посадского района Ивановской области и после окончания школы в 1956 г. поступил в ИГЭУ, который окончил с отличием в 1961 г. по специальности «электрические станции, сети и системы». После окончания Евгений Александрович работал инженеромрелейщиком УДП на ПС 500 кВ «Арзамасская». С 1964 по 1966 гг. работал старшим мастером службы релейной защиты Ивановской электрической сети. В 1966 г. он поступил в аспирантуру на кафедру «Релейной защиты» МЭИ, которую успешно закончил. В 1971 г. защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук. Затем трудовая деятельность Евгения Александровича, начиная с 1969 г. по 2004 г., была связана с кафедрой АУЭС (ранее АиРЗ) ИГЭУ, где он прошел трудовой 14

04 /Ноябрь 2014

путь от инженера НИС до профессора кафедры АУЭС. В 1996 г. он защитил докторскую диссертацию. Научная деятельность Е.А. Аржанникова была направлена на совершенствование релейной защиты и автоматики линий высокого и сверхвысокого напряжения. Он являлся одним из ведущих специалистов в СССР и РФ в области дистанционных защит линий электропередачи, методов и средств определения места повреждения на линиях электропередачи. Под руководством Евгения Александровича впервые в СССР были разработаны и внедрены методы автоматизированного анализа аварийных ситуаций в электрической части энергообъектов. Он неоднократно выступал официальным оппонентом при защите кандидатских и докторских диссертаций в разных вузах России, являлся членом диссертационного ученого Совета ИГЭУ по присуждению ученых степеней. С 2001 г. Евгений Александрович в качестве научного консультанта плодотворно сотрудничал с отечественным производителем устройств РЗА – фирмой ЗАО «РАДИУС-Автоматика». Под его научным руководством были реализованы алгоритмы серии терминалов РЗА 110-220 кВ, устройств ОМП, которые выпускаются и в настоящее время. Благодаря научному и педагогическому таланту Евгения Александровича на предприятии выросло целое поколение молодых разработчиков, которым он привил тягу к знаниям, уважение и умение использовать богатый опыт отечественной науки в автоматизации ЭЭС. На базе новых алгоритмов и решений, применяемых в терминалах РЗА, под руководством Евгения Александровича были подготовлены и успешно защи-

щены ряд кандидатских диссертаций. Педагогическая деятельность Евгения Александровича Аржанникова на кафедре АУЭС была связана с совершенствованием методов и средств подготовки кадров инженеров-электриков по автоматизации ЭЭС, внедрением в учебный процесс современных микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики. Одним из первых он начал внедрять ЭВМ в учебный процесс, разработал и внедрил несколько комплексов программ учебного проектирования. Евгений Александрович принимал активное участие в разработке и реализации программ повышения квалификации и переподготовки кадров для электроэнергетики в рамках деятельности Института повышения квалификации и переподготовки кадров при ИГЭУ. Им опубликованы более 100 научных и учебно-методических трудов, в том числе 4 монографии, 6 учебных пособий, а также получено 12 авторских свидетельств на изобретения. За достижения в труде Е.А. Аржанников был награжден Почетной грамотой Министерства высшего образования РФ, нагрудным знаком «Изобретатель СССР», почетными грамотами ОАО «ФСК ЕЭС». Евгения Александровича отличали доброжелательность и уравновешенность характера, высокие трудолюбие и работоспособность, отзывчивость, готовность в любое время прийти на помощь друзья и коллегам. Память о Евгении Александровиче Аржанникове всегда будет жить в сердцах его друзей, коллег и его многочисленных учеников. Ученики, друзья и коллеги выражают глубокое соболезнование родным и близким Евгения Александровича Аржанникова.

События

Калейдоскоп

ОАО «Россети»

ЗАО «РАДИУС Автоматика»

ИННОВАЦИИ ТРЕБУЮТ НОВОЙ МЕНТАЛЬНОСТИ Первый заместитель генерального директора по технической политике ОАО «Россети» Роман Бердников в интервью «РБК Инновации» рассказал о будущем российской электроэнергетики. Сегодня отрасль стоит на пороге внедрения инновационных технологий. К числу прорывных технологий, способных изменить подходы к построению электроэнергетической инфраструктуры, Р. Бердников относит целый ряд решений, в т.ч. «цифровая подстанция» (ЦПС). Эта технология в системах управления и защиты позволяет перейти от передачи сигнала аналоговым методом к цифровому, что дает повышение помехоустойчивости, сокращение числа оборудования и кабелей цепей вторичной коммутации, экономию площадей. ЦПС можно быстрее строить, проще выработать типовые проекты. В России пока используются только элементы ЦПС, н-р, на ПС 35 кВ «Бабайки», но планируется сделать эту ПС полностью цифровой и построить вокруг нее «умный» энергорайон. Сегодня широкому внедрению инноваций в электроэнергетике препятствуют несовершенство законодательства, недостаточное финансирование и осторожное отношение ко всему новому. Например, в Китае законодательно закреплено, что все новые ПС должны строиться цифровыми, а в Америке и Европе подобные объекты находятся в опытнопромышленной эксплуатации. В России такой практики пока нет. «Система технического регулирования осталась на уровне 10-летней давности. В ОАО «Россети» разработана единая техническая политика, которая диктует нам внедрение новых технологий, но мы не можем распространить ее на сетевые объекты других собственников. Все это должно быть закреплено на уровне государственных стандартов. Сегодня многие энергетики по разным причинам боятся использовать цифровые технологии. По мнению Р. Бердникова, их надо вводить поэтапно. Источник: РБК Инновации

ЗАО «РАДИУС Автоматика» информирует о том, что с 2014 года проводятся специализированные курсы повышения квалификации на базе Института повышения квалификации и переподготовки кадров (ИПК и ПК ИГЭУ) – структурного подразделения Ивановского государственного энергетического университета, по теме: «Параметрирование, конфигурирование и проверка терминалов релейной защиты и автоматики линий 6-220 кВ и трансформаторов серии «Сириус». Длительность курса составляет 72 часа. Курсы включают теоретическую часть и практические занятия на базе оборудованного класса, с использованием устройств, производства ЗАО «РАДИУС Автоматика» и НПП «Динамика»: • терминал защиты и автоматики присоединений 6-35 кВ «Сириус-2-МЛ»; • т ерминал ступенчатых защит и автоматики присоединений 110-220 кВ «Сириус-3-ЛВ-03»; • т ерминал дифференциальной защиты силовых трансформаторов «Сириус-Т»; • испытательная установка «Ретом-61(51)». В ходе практических занятий имитируется процесс пусконаладочных работ с проверкой по программе, рекомендованной заводом-изготовителем. Специалисты, прошедшие курс повышения квалификации, получают допуск к работе с оборудованием фирмы ЗАО «РАДИУС Автоматика» и диплом государственного образца. Подробности на сайтах: http://www.ispu.ru; http://ispu.ru/node/3422

научно‑практическое издание

ООО «Аналитик-ТС»

Анализатор релейщика AnCom РЗА-Тест/GOOSE ООО «Аналитик-ТС» предлагает портативный анализатор параметров передачи GOOSE-сообщений для обеспечения пусконаладочных работ и лабораторных испытаний оборудования Цифровой подстанции МЭК 61850. Возможности анализатора: • Прием сообщений по двум портам Ethernet 10/100/1000 Mбит/c, проверка соответствия SCL-описанию, отображение значений атрибутов данных с выделением изменений; • Контроль ошибок: пропусков, дублирования, отсутствия синхронизации времени, задержек ретрансмиссии; возможность долговременного контроля; • Сбор статистики, характеризующей загрузку и количество ошибок сети Ethernet, интенсивность обмена и количество ошибок GOOSE-сообщений; • Формирование GOOSE-сообщений для проверки конфигурации сети, работоспособности ИЭУ, имитации загрузки сети и всплесков сетевой активности; возможность выдачи сообщений с отклонениями от стандарта передачи; • Измерение времени передачи сообщений, построение гистограмм распределения задержек; • Запись последовательностей сообщений и значений атрибутов данных, просмотр в виде таблиц и графиков. Анализатор комплектуется устройством синхронизации времени по GPS/ГЛОНАСС со встроенной активной антенной. Предусмотрена возможность формирования и анализа потоков SV (9-2LE) в качестве дополнительной программной опции. 15

НАУКА Авторы: к.т.н. Илюшин П.В., ЗАО «Техническая инспекция ЕЭС», г. Москва, Россия,

к.т.н. Чусовитин П.В., УралЭНИН УрФУ, г. Екатеринбург, Россия.

Pavel Ilyushin, PhD, CJSC «Technical inspection UES», Russia, Moscow. Pavel Chusovitin, PhD, Ural Federal University Russia, Yekaterinburg. Annotation: In the paper out-of-step operation of distributed generation units (DG) is considered with construction features of generation units taken into account. Impact of DG out-of-step operation on other generation units and consumers is investigated

Автоматика УДК 621.311.4

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ЛИКВИДАЦИИ АСИНХРОННЫХ РЕЖИМОВ ОБЪЕКТОВ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ С УЧЕТОМ ИХ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ NOVEL APPROACHES TO PREVENT OUT-OF-STEP OPERATION OF DISTRIBUTED GENERATION UNITS WITH CONSTRUCTION FEATUERES TAKEN INTO ACCOUNT Аннотация: проведен анализ существующего положения с возникновением асинхронных режимов работы генерирующих установок (ГУ) объектов распределенной генерации (ОРГ) с учетом их конструктивных особенностей. Оценено отрицательное влияние асинхронных режимов работы генерирующих установок ОРГ на другие ГУ и потребителей электрической энергии, учитывая их электрическую близость в распределительных сетях. Рассмотрены требования действующих нормативно-технических документов по применению автоматики ликвидации асинхронного режима (АЛАР) и алгоритмам ее работы. Приведены последствия быстрой ликвидации асинхронных режимов работы ГУ ОРГ, а также сформулированы предложения по возможным изменениям алгоритмов работы АЛАР, учитывая возможность самопроизвольной ресинхронизации данных ГУ. Обоснована область применения современных подходов к ликвидации асинхронных режимов генерирующих установок объектов распределенной генерации.

Ключевые слова: распределенная генерация, генерирующая установка, распределительная сеть, асинхронный режим, автоматика ликвидации асинхронного режима. taking equivalent impedance into account. National standards on islanding algorithms and devices are considered. Consequences of DG fast out-of-step operation clearance are considered and proposals are state for islanding algorithms improvement. Possibility of resynchronization is important feature should be considered for designing islanding algorithms. Novel approaches are proved to be effective for DG out-of-step operation clearance. Keywords: distributed generation, generation unit, distribution network, out-ofstep operation, out-of-step operation clearance device.

04 /Ноябрь 2014

Внедрение объектов распределенной генерации (ОРГ) предполагает в основном использование генерирующих установок (ГУ) с номинальной мощностью от сотен киловатт до десятков мегаватт, которые подключаются к сетям внутреннего электроснабжения промышленных предприятий или распределительным электрическим сетям низкого, среднего и высокого напряжения, что зависит от мощности ГУэлектростанции и ее удаленности от места подключения. При таких мощностях в современной электроэнергетике лидирующее положение занимают, как правило, следующие электростанции, которые позволяют значительно повысить КПД использования минерального топлива: • в нижней части этого диапазона мощностей – газопоршневые (ГПЭС) и дизельные (ДЭС); • в средней и верхней частях диапазона – газотурбинные (ГТЭС) различных конструкций – одновальные, двухвальные или трехвальные (с разрезными валами или, что то же самое, со

свободными силовыми турбинами); • в верхней части диапазона – парогазовые (ПГЭС), причем на таких электростанциях бóльшая часть мощности вырабатывается газотурбинными установками [1]. Следует отметить, что суммарные механические постоянные инерции всех масс, вращающихся на одном валу с генератором, у ГТУ со свободной силовой турбиной примерно в 3-4 раза меньше, чем у одновальных ГТУ, и в 2-3 раза меньше, чем у обычных паротурбинных генераторов, вследствие чего возникают трудности с обеспечением динамической устойчивости данных ГУ. При этом нарушение динамической устойчивости и переход генераторов в асинхронный режим (АР) может оказывать отрицательное влияние как на другие ГУ, так и на потребителей электрической энергии, так как ОРГ электрически близки к нагрузкам и могут вызывать вторичные нарушения их устойчивости, что в большинстве случаев оказывается недопустимым по

НАУКА

Автоматика

условиям основного технологического цикла промышленного производства. У двухвальных или трехвальных ГТУ при больших кратковременных сбросах электрической нагрузки генератора, например в результате КЗ ликвидируемого резервными устройствами РЗА сети (с выдержкой времени), и повышении скорости вращения ее ротора регулятор скорости системы автоматического управления (РС САУ) прекращает подачу топлива в камеру сгорания, но компрессор, имеющий большой момент инерции, продолжает подавать воздух в силовую турбину. В итоге скорость вращения свободной силовой турбины и генератора может увеличиться настолько, что сработает технологическая защита по превышению скорости вращения и отключит ГУ. Следует отметить, что направления конструкторских разработок нацелены на ослабление этого недостатка – уменьшение массы и момента инерции компрессоров и увеличение массы и момента инерции свободной силовой турбины (альтернатива – сброс в атмосферу значительной части воздуха, проходящего через компрессор) [2]. При малых значениях моментов инерции соответственно снижаются пределы по динамической устойчивости генераторов при КЗ в сети, однако общее снижение динамической устойчивости энергосистемы при этом незначительно, так как суммарная мощность ГУ со свободной силовой турбиной, по крайней мере в настоящее время, невелика. Но АР, возникающие сравнительно часто, имеют свою специфику, которую необходимо учитывать при определении параметров настройки автоматики ликвидации асинхронного режима (АЛАР). Целью данной статьи является рассмотрение последствий АР, критериев их допустимости и возможных УВ для их ликвидации. Наиболее существенны три особенности АР рассматриваемых ГУ ОРГ, работающих в распределительных сетях: 1. При нарушении синхронизма генераторы достигают больших сколь-

жений, но достаточно высокое быстродействие РС САУ повышает вероятность самопроизвольной ресинхронизации генераторов. Ресинхронизация, как следует из теории переходных процессов синхронных машин, облегчается также тем, что амплитуда колебаний скольжения генераторов из-за малых значений механической постоянной инерции велика. Однако из-за большой разности частот продолжительность АР может быть значительной – несколько секунд, т.е. 5-10 проворотов или больше. Расчетный пример затяжного АР на ПГЭС (3 ГТУ × 50,8 МВт + ПТУ

73,5 МВт), приведенной на рис. 1, и присоединенной к распределительной сети показан на рис. 2. На графике приведены изменения скоростей вращения генераторов ПГЭС. В результате КЗ все генераторы ПГЭС переходят в асинхронный режим, попытка ресинхронизации генераторов ПГЭС между собой и с энергосистемой (при t ≈ 3 c) оказывается неуспешной, и АР продолжается, причем из трехчастотного (наибольшая частота – у Г1–Г3, частота Г4 – промежуточная между частотой Г1–Г3 и частотой в сети) он в условиях очень низких напряжений (ис-

Рис. 1. Упрощенная схема электрических соединений ПГЭС

Рис. 2. Расчет изменения скоростей вращения генераторов ПГЭС: газотурбинных двухвальных Г1–Г3 и паротурбинного Г4 при трехфазном КЗ с отключением линии (АПВ на КЛ отсутствует)

научно‑практическое издание

НАУКА

Автоматика

ходная схема – ремонтная) переходит в многочастотный. Через t ≈ 8,5 с наступает ресинхронизация всех генераторов ПГЭС. Отметим, что в тех же условиях, но в случае применения одновальных ГТУ вместо двухвальных, синхронизм быстро восстановился бы (рис. 3). 2. Асинхронный режим в распределительной сети приводит к глубоким снижениям напряжения на потребительских подстанциях, и поэтому оказывает большое влияние на работу электроприемников – в первую очередь электродвигателей (синхронных и асинхронных). Опрокидывание большого количества электродвигателей приводит к дополнительным снижениям напряжения и существенно затрудняет процесс ресинхронизации. Данный сценарий развития аварий характерен в первую очередь для промышленных предприятий с высокой долей двигательной нагрузки, но в последние десятилетия он стал реальным для непромышленных и коммунально-бытовых потребителей за счет установки мощных холодильных агрегатов и установок кондиционирования воздуха в торговых центрах и офисных зданиях, а также кондиционеров и split-систем в квартирах. Проводя анализ аварий, произошедших в различных регионах США начиная с 1994 г. и сопровождаемых потерей устойчивости узлов нагрузок и отключением значительного объема потребите-

лей до 2000-3000 МВт, можно отметить, что все аварии имеют аналогичный сценарий развития событий. При многофазном КЗ вблизи центра нагрузки и соответствующем снижении напряжения происходит снижение скорости вращения, а в некоторых случаях и остановка части двигательной нагрузки (зависит от вида приводимых во вращение механизмов, мощности электродвигателей, коэффициента загрузки и т.д.). Последующее отключение КЗ на одной из питающих линий электропередачи и попытка восстановления напряжения сопровождается резким увеличением токов электродвигателей при самозапуске, что при ослабленной схеме распределительной сети (ремонтная схема) приводит к ее неустойчивости и последующей лавине напряжения. Для восстановления напряжения до границ области допустимых режимов требуется принятие комплексных мер по форсировке выдачи реактивной мощности ГУ объектов распределенной генерации средствами компенсации реактивной мощности (СКРМ) и, при недостаточности указанных мер, отключению нагрузки (ОН). Проведенные дополнительные испытания показали, что бытовые кондиционеры останавливаются при снижении напряжения ниже 60% Uном. в течение 0,1 с, при срабатывании устройств РЗА в распределительной сети через 0,15-0,18 с. Короткое замыкание вызывает снижение напряжения и, соответственно, величины электрического

Рис. 3. Тот же процесс, что на рис. 2, но при замене двухвальных ГТУ на одновальные

04 /Ноябрь 2014

момента электродвигателя пропорционально квадрату напряжения, замедляя вращение двигателя и увеличивая скольжение. При этом механический момент приводного механизма практически не зависит от скорости вращения электродвигателя. После отключения КЗ устройствами РЗА сети напряжение из-за повышенных в 4-6 раз токов электродвигателей (пусковые токи) нередко восстанавливается частично. В случае если электрический момент будет больше механического, то двигатели начнут ускоряться, а в противном случае – тормозиться, вплоть до полной остановки, с каскадной остановкой других электродвигателей. Отключение остановленных двигателей в зависимости от наличия устройств РЗА (других видов защит) может происходить в течение: •н ескольких периодов промышленной частоты защитой по снижению напряжения на выводах электродвигателя (при наличии); •н ескольких секунд при действии защиты от перегрузки питающих фидеров; •н ескольких десятков секунд при действии тепловых защит электродвигателей 0,4 кВ. Проведенный анализ аварий с «лавиной напряжения» показал, что каскадные отключения с погашением целых энергорайонов происходят за время длительностью до 20 с. после первого возмущения (КЗ) в сети, а восстановление напряжения – за 20-25 с путем отключения

Рис. 4. Тот же процесс, что на рис. 2, но при меньшей доле электродвигателей в узлах нагрузки

НАУКА

Автоматика

фидеров, что позволяет частично или полностью исключить массовые отключения нагрузки и предотвратить возникновение «лавины напряжения». Влияние параметров нагрузки на рассматриваемый процесс можно видеть на рис. 4 и 5. Все параметры схемы, режима и возмущения – те же, что на рис. 2, но составы нагрузки в узлах вблизи ПГЭС разные: в исходном варианте (рис. 2) электропотребление асинхронными электродвигателями в среднем составляют 40% от общей нагрузки, на рис. 4 – 20%, а на рис. 5 – 80% от общей нагрузки. В случае варианта на рис. 4 АР длится менее 2 с (ресинхронизация наступает после четырех проворотов), а в случае варианта на рис. 5 ресинхронизация не наступает, так как возникает «лавина напряжения», а напряжение при этом становится ниже 50% Uном. (рис. 6) и будет оставаться низким, пока не отключится значительная часть нагрузки. 3. Вероятность того, что АР на ПГЭС перейдет в многочастотный, велика, как показано выше, из-за существенной разницы в значениях механических постоянных инерции газотурбинных и паротурбинных агрегатов. Кроме того, многочастотные АР наиболее часто наблюдаются в узлах промышленной нагрузки, особенно при наличии собственной генерации и большой доле синхронных электродвигателей. Для

многочастотных АР характерны значительные перемещения электрического центра качаний (ЭЦК), что затрудняет выявление асинхронного режима и его ликвидацию. Таким образом, при выборе средств противоаварийного управления (ПАУ) в распределительных сетях нужно считаться со значительной вероятностью возникновения АР газотурбинных двухвальных или трехвальных ГУ. В соответствии с [3], устанавливаются группы нормативных возмущений, при которых должна обеспечиваться динамическая устойчивость, а следовательно, вышеуказанные ГУ должны отвечать данным требованиям, но результаты расчетов для различных ОРГ показывают, что это не всегда так. При этом низкая динамическая устойчивость является труднопреодолимым обстоятельством. Создание систем автоматического управления (САУ) ГТУ, аналогичных по своему эффекту известной импульсной разгрузке паровой турбины, пока остается делом будущего, а в настоящее время необходимо в конкретных условиях решать проблему ликвидации АР таких ГУ. В соответствии с требованиями [4], устройства АЛАР должны устанавливаться на всех генераторах АЭС и на всех генераторах ТЭС и ГЭС мощностью 500 МВт и выше. Необходимость установки устройств АЛАР на генераторах

Рис. 5. Тот же процесс, что на рис. 2, но при большей доле

меньшей мощности, а соответственно, на ГУ ОРГ, должна определяться проектными решениями. При этом ликвидация АР возбужденного генератора относительно электростанции должна осуществляться путем его отключения. Быстрая ликвидация АР генерирующих установок ОРГ действием АЛАР на отключение ГУ может привести к последствиям, которые необходимо учитывать при выборе алгоритмов и уставок ее действия, а именно: • увеличение перетоков мощности по сети в связи с потерей на какое-то время данной генерации или значительной ее части; • возникновение перегрузок электросетевых элементов (трансформаторов и ЛЭП), особенно если на генераторном напряжении имелась значительная нагрузка; • снижение напряжения в узлах нагрузки, что особенно критично для промышленных предприятий с большой долей нагрузки в виде синхронных и асинхронных электродвигателей. С точки зрения надежности работы распределительных сетей и энергоснабжения потребителей, включая промышленных, возможно было бы допускать АР у генераторов небольшой мощности, относящихся к ОРГ, если АР: • кратковременный; • заканчивается самопроизвольной ресинхронизацией генераторов;

Рис. 6. Изменения U на шинах 220 кВ ПГЭС в процессе, показанном на рис. 5

электродвигателей в узлах нагрузки

научно‑практическое издание

НАУКА

Автоматика

• не наносит вреда нормальной работе других генераторов и электроприемников (должно быть обосновано расчетами); • длительность АР контролируется устройством АЛАР. Действие АЛАР на отключение обосновано в том случае, если длительность АР оказывается больше допустимой, т.е. при затяжных асинхронных режимах генераторов, которые наиболее вероятны в ремонтных схемах, аварийных и послеаварийных режимах, когда ослаблены связи в энергосистеме. Кроме того, быстрая ликвидация АР возможна в тех случаях, когда ОРГ внедряется только в целях выработки электрической энергии, без решения задач обеспечения надежного электроснабжения потребителей в различных режимах работы прилегающей электрической сети и без жестких контрактных обязательств по поставке электрической энергии сторонним потребителям. Вероятность самопроизвольной ресинхронизации ОРГ в распределительной сети велика, поэтому, с учетом конкретных условий, целесообразно отстраивать срабатывание АЛАР по времени от ресинхронизации генераторов, если задержка срабатывания АЛАР не приводит к возникновению препятствующего ресинхронизации многочастотного АР ГУ или к дополнительным нарушениям устойчивости двигателей в узлах нагрузки. Решается этот вопрос проведением расчетов переходных процессов в сети, причем следует учитывать, что характеристики АР в значительной мере зависят от параметров нагрузки в соседних узлах. В ряде случаев оказывается целесообразным предусматривать двухступенчатое действие АЛАР на ГУ ОРГ: • при фиксации одного (двух) проворотов ротора генератора относительно вектора напряжения энергосистемы – автоматическое снижение мощности ГУ до 60% от номинальной и формирование выдержки времени на случай самопроизвольной ресинхронизации; • по истечении выдержки времени – отключение ГУ от шин высшего напряжения воздействием на выключатель по20

04 /Ноябрь 2014

вышающего трансформатора (пример на рис.1), с сохранением электроснабжения собственных нужд и сторонних потребителей с шин генераторного напряжения или же отключение ГУ (при невозможности реализации предложенного алгоритма для конкретной схемы электрических соединений электростанции). Исходя из опыта эксплуатации и выполнения расчетов динамической устойчивости для объектов РГ, электрический центр качаний на электростанциях малой и средней мощности находится, как правило, в повышающем трансформаторе или даже в самом генераторе, а применение АЛАР на ГТЭС, ГПЭС и ПГЭС представляется целесообразным и должно включаться в технические требования (ТТ) к закупаемым ГУ. Однако на практике бывают случаи, когда ГУ уже приобретены, а следовательно, замена многовальных ГТУ на одновальные невозможна. При этом проводимые расчеты переходных процессов в сети показывают, что возникающие АР ресинхронизацией не заканчиваются, а переходят в многочастотные, которые являются недопустимыми, так как вызывают нарушение устойчивости двигательной нагрузки, а быстрая ликвидация АР действием на отключение ГУ приводит к лавине напряжения в прилегающей сети. В таком случае возможна реализация следующих технических мероприятий, экономическая целесообразность которых должна рассматриваться дополнительно: • подключение к шинам генераторного напряжения исполнительных устройств, параметры которых изменяются во времени по заданному закону регулирования (на основании выполнения расчетов переходных режимов в темпе процесса); • применение на ОРГ генерирующих установок с асинхронизированными синхронными генераторами и определенной настройкой алгоритмов и параметров фазовой форсировки возбуждения. Рассмотрим подробнее каждое их указанных мероприятий.

1. Существующие и применяемые в настоящее время способы для создания систем ПАУ направлены на предотвращение последствий нарушения динамической устойчивости, которые могут возникать в результате аварий. Решаемая данными системами задача является задачей перехода ЭЭС от одного установившегося режима к другому без потери синхронизма, т.е. без перехода генераторов в длительный или кратковременный АР. В отличие от существующего подхода целесообразно для ОРГ использовать систему управления аварийным переходным электромеханическим процессом, при котором движение ротора генератора происходит по заранее заданной траектории, обеспечивающей заданное качество данного процесса. Рассчитываемые и реализуемые в данной системе УВ дают возможность обеспечить заданную траекторию движения ротора генератора ОРГ δ = f (t), позволяя таким образом реализовать полную управляемость переходного процесса, т.е. устойчивого динамического перехода от установившегося доаварийного к послеаварийному режиму. Для того, чтобы реализовать движение роторов генераторов ОРГ по заданным траекториям δ = f (t), необходимо предусматривать подключение исполнительных устройств к шинам генераторного напряжения ГУ, параметры которых изменяются во времени по заданному закону регулирования (на основании выполнения расчетов переходных режимов в темпе процесса) и позволяют достичь нижеуказанных результатов: • при ускорении ротора генератора в начале аварийного режима (например: при коротком замыкании в прилегающей сети) подключение активного сопротивления к выводам генератора (плавно или ступенчато изменяемого во времени) приводит к увеличению выдаваемой им электрической мощности и, следовательно, к торможению ускоряющегося движения ротора генератора и его последующему переходу в кратковременный установившийся послеаварийный режим

НАУКА

Автоматика

с заданной частотой вращения (не допускаются переход генератора в АР или срабатывание технологических защит генератора по превышению скорости вращения ротора); • при торможении ротора генератора в начале аварийного режима (например, при отключении другого(-их) генератора(-ов) и (или) наброса нагрузки на оставшийся в работе генератор) подключение блока высоковольтных конденсаторов или накопителей электрической энергии другого типа, включенных через инверторный преобразователь, приводит к снижению выдаваемой генератором электрической мощности и, следовательно, к ускорению тормозящегося ротора генератора и его переходу в кратковременный уста-

Рис. 7. Принципиальная схема управления электрической мощностью, отдаваемой генератором в сеть

новившийся послеаварийный режим с заданной частотой вращения. Принципиальная схема подключения исполнительных устройств к шинам генераторного напряжения, позволяющая осуществлять управление электрической мощностью ГУ ОРГ и реализующая вышеуказанный способ управления переходным электромеханическим процессом, приведена на рис. 7. Введение дополнительной электрической мощности дает принципиально новую возможность в каждый момент времени получить на валу генератора суммарную мощность, необходимую для реализации заданной траектории движения [5]. Применение представленного подхода исключает необходимость отключения при авариях части нагрузки потребителей как средства сохранения динамической устойчивости системы, что служит важным элементом обеспечения надежного электроснабжения потребителей. 2. В качестве второго способа решения проблемы предотвращения возникновения асинхронных режимов ГУ ОРГ предлагается использовать возможность применения асинхронизированных синхронных генераторов (АСГ), которые обладают большей устойчивостью к динамическим возмущениям. Для турбогенераторов не требуется регулировать частоту вращения в широком диапазоне и так многократно, как для ветрогенераторов, поэтому для ГУ ОРГ предлагается использовать АСГ,

позволяющие поворачивать поле ротора на 90⁰ без возможности вращать его с какой-либо частотой, при этом их стоимость будет лишь на 20-30% дороже обычных синхронных генераторов. Рассматриваемый АСГ имеет две роторные обмотки, сдвинутые на 90⁰, питающиеся постоянным током, ЭДС которых можно поворачивать на угол до 90⁰ за счет изменения соотношения токов в роторных обмотках. Возможность поворачивать ЭДС позволяет увеличивать площадку торможения и тем самым повышать устойчивость генератора. В предлагаемом способе при возникновении короткого замыкания (КЗ) АРВ АСГ производит форсировку возбуждения по осям q и d (в течение 2 с), а кроме этого в результате регулирования составляющей ЭДС по оси d изменяется фаза ЭДС. После отключения форсировки модуль вектора ЭДС снижается до первоначального значения, а фаза сохраняется на значении, соответствующем фазе при форсировке. На рис. 8 представлены результаты эксперимента с трехкратной и четырехкратной фазовой форсировкой, из которых видно, что предельную продолжительность КЗ удается увеличить на 0,13 с по сравнению с обычной форсировкой. Когда фаза ЭДС превышает 50⁰, возникают колебательные нарушения устойчивости, что требует проведения дополнительных исследований. На рис. 9 представлен график зависимости угла от времени для ре-

200

150

100

δ, град

форсировка по модулю

0 0

-50

-100

Рис. 8. Зависимость времени короткого замыкания от фазы ЭДС

научно‑практическое издание

форсировка по модулю и фазе

t, c

Рис. 9. Изменение угла генератора во времени

НАУКА

Илюшин Павел Владимирович Окончил факультет энергетики Новосибирского государственного технического университета в 1997 г. В 2011 г. в ОАО «НТЦ электроэнергетики» защитил кандидатскую диссертацию «Разработка и развитие принципов противоаварийного управления распределительными сетями мегаполиса». Заместитель генерального директора – главный инспектор ЗАО «Техническая инспекция ЕЭС».

Чусовитин Павел Валерьевич Окончил кафедру «Автоматизированные электрические системы» Уральского федерального университета в 2009 году. В 2014 году защитил кандидатскую диссертацию по теме «Разработка метода идентификации эквивалентной модели энергосистемы на основе синхронизированных векторных измерений». Доцент кафедры «Автоматизированные электрические системы».

04 /Ноябрь 2014

Автоматика жима КЗ с форсировкой возбуждения по оси q (изменение ЭДС, пропорциональной вынужденной составляющей тока обмотки возбуждения, по модулю) и с форсировкой возбуждения по обеим осям – q и d (изменение ЭДС по модулю и по фазе). Время КЗ – предельное для случая форсировки по одной оси. Как видно из рисунка, при изменении ЭДС по модулю и по фазе колебания угла имеют меньшую амплитуду, в отличие от случая изменения ЭДС только по модулю. Кроме того, угол устанавливается в другое значение, хотя выдаваемая АСГ мощность остается без изменений, а колебания скорости при форсировке возбуждения по двум осям меньше, чем при форсировке только по одной оси. Таким образом, проведенный вычислительный эксперимент показал, что смещение характеристики за счет форсировки возбуждения по оси d позволяет снизить амплитуду колебаний в переходном процессе, а также увеличить предельное время отключения КЗ. Из этого следует, что АСГ более устойчивы к возмущениям, чем обычные СГ, а следовательно, их применение поможет снизить вероятность нарушения устойчивости ГУ ОРГ при нормативных возмущениях [6]. Выводы 1. В распределительных сетях имеется значительная вероятность возникновения асинхронных режимов ОРГ (особенно – в отношении ГТУ со свободной силовой турбиной и ПГУ), а также того, что АР может переходить в многочастотный. 2. Применение АЛАР на ГТЭС, ГПЭС и ПГЭС представляется целесообразным и должно включаться в технические требования к закупаемым ГУ. 3. Вероятность самопроизвольной ресинхронизации ГУ ОРГ в распределительной сети велика, поэтому, с учетом конкретных условий, целесообразно отстраивать срабатывание АЛАР по времени от ресинхронизации генераторов, если такая задержка не приводит к возникновению препятствующего ресинхронизации многочастотного АР или дополнительным нарушениям устойчивости других ГУ и электродвигателей в узлах нагрузки. 4. Асинхронный режим в распределительной сети и сетях внутреннего электроснабжения промышленных предприятий приводит к глубоким снижениям напряжения на потребительских подстанциях, и поэтому оказывает

большое влияние на работу электроприемников – в первую очередь электродвигателей. 5. При выполнении расчетов режимов, особенно в сетях внутреннего электроснабжения промышленных предприятий с наличием ОРГ и значительного количества электродвигателей, необходимо обязательно учитывать влияние нагрузки на протекающие в сети процессы для разработки и реализации соответствующих мероприятий, препятствующих возникновению «лавины напряжения» и отключению значительной части нагрузки. 6. При наличии технико-экономического обоснования целесообразно применение описанных в статье современных подходов к ликвидации асинхронных режимов ГУ объектов распределенной генерации. Литература 1. Илюшин П.В. «Учет особенностей объектов распределенной генерации при выборе алгоритмов противоаварийного управления в распределительных сетях» – Электро, – 2011 – , №4 – с. 19-25. 2. Берестнев Б.С., Майорович Б.Д., Филоненко А.А. «Регулирование газотурбогенераторов при мгновенных сбросах электрической нагрузки» – «Техногенна безпека». Выпуск 18. 3.  Методические указания по устойчивости энергосистем. Утверждены приказом Минэнерго России от 30 июня 2003 г. № 277. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. 4. ГОСТ Р 55105-2012 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Нормы и требования». Введен в действие 01.07.2013 г. 5. Илюшин П.В., Суханов О.А. «Структура систем противоаварийного управления распределительными сетями крупных городов», Электротехника, – 2014, – №3 – с. 14-19. 6. Илюшин П.В., Чусовитин П.В. «Изменение подходов к ликвидации асинхронных режимов объектов распределенной генерации» – Сборник докладов XX Международной научнотехнической и практической конференции «Интеллектуальная электроэнергетика, автоматика, высоковольтное управляемое и коммутационное оборудование», М., 2014 г. CD-диск.

НАУКА

Гарантированное получение всех номеров журнала

Подписка на 2015 г. (4 номера) – 2800 руб. Стоимость подписки включает НДС 10% и цену доставки.

Вы можете оформить подписку на журнал «Релейная защита и автоматизация» через редакцию с любого месяца и приобрести отдельные номера, отправив заполненную Заявку удобным для Вас способом (по e-mail: ina@srzau-ric.ru, на сайте: www.srzau-ric.ru или почтовому адресу: 428003, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, пр-кт И. Яковлева, д. 3). Также можно подписаться в любом почтовом отделении России по Объединенному каталогу «Пресса России», подписной индекс 43141. Электронная версия журнала доступна на www.elibrary.ru

научно‑практическое издание

НАУКА

Автоматика

Авторы: к.т.н. Антонов В.И.,

КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ: НОВЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЧГУ им. И.Н. Ульянова, НПП ООО «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

к.т.н. Наумов В.А., Петров В.С. НПП ООО «ЭКРА» г. Чебоксары, Россия. Antonov V.I., Naumov V.A., Petrov V.S. Annotation: digital overvoltage protection have to measure a maximum and a RMS value of voltage. This requirement is due to different impact low and high overvoltage on electrical insulation

УДК 621.3.015.38

MEASURED SIGNALS OF DIGITAL OVERVOLTAGE PROTECTION: NEW ESTIMATION METHODS AND THEIR CHARACTERISTICS

of high voltage equipment. Conventional estimation methods of maximum and RMS value of voltage do not provide necessary accuracy. Therefore in the article new estimation methods of measured signals are researched.

Аннотация: цифровая система автоматического ограничения повышения напряжения должна контролировать как максимальное, так и действующее значение напряжения. Это требование определено различием в поведении электрической изоляции высоковольтного оборудования при разных уровнях перенапряжения. Традиционные методы определения действующего и максимального значения напряжения не обеспечивают необходимой точности оценки, в связи с чем в статье исследуются новые методы оценки контролируемых величин.

Ключевые слова:цифровая система автоматического ограничения повышения напряжения, оценка максимального значения, оценка действующего значения. Keywords: digital overvoltage protection, estimation of maximum value, estimation of RMS value.

Петров Владимир Сергеевич Дата рождения: 15.02.1987 г. В 2010 г. окончил Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова по направлению «Электроэнергетика». Магистр техники и технологии. Инженер 1 категории отдела разработки защит станционного оборудования ООО НПП «ЭКРА».

04 /Ноябрь 2014

При незначительных перенапряжениях главным фактором разрушения электрической изоляции высоковольтного оборудования является ее нагрев, а при перенапряжениях с высоким уровнем решающую роль играют процессы ионизации изоляционного промежутка. Действительно, допустимое время нахождения изоляции под высоким напряжением относительно невелико, и процессы нагрева в этом случае не успевают оказать на изоляцию сколь-нибудь заметного эффекта. Исходя именно из этих предпосылок, национальный стандарт Российской Федерации [1] и стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» [2] предписывают принимать в современных устройствах автоматического ограничения повышения напряжения (АОПН) в качестве контролируемой величины действующее значение при перенапряжениях невысокого уровня и максимальное значение – при перенапряжениях значительного уровня. Как известно, максимальное значение кривой входного сигнала недоступно для непосредственного измерения из-за дискретизации сигнала и существующей неопределен-

ности сигнала между отсчетами. Цифровое представление сигнала накладывает свои особенности и на алгоритм оценки действующего значения напряжения. Так, при номинальной частоте сети классический метод определения действующего значения сигнала свободен от погрешности. Однако при отклонении частоты сети от номинального значения в оценке действующего значения появляется смещение. Вызвано оно ухудшением подавляющих свойств оператора усреднения для составляющих суммарных частот сигнала после квадратора. Поэтому нужны новые методы оценки действующего и максимального значений, рассчитанные на работу с цифровыми сигналами и обладающие необходимыми метрологическими характеристиками. Рассмотрению таких методов оценки и посвящена настоящая статья. Статья является развитием работы [3]. Все предлагаемые в статье новые методы защищены патентами РФ [4, 5]. Иллюстрация работы методов и исследование характеристик точности будут даны на примере кривой на-

НАУКА

Автоматика

пряжения при параметрическом резонансе на второй гармонике (наиболее тяжелый случай перенапряжений как с точки зрения опасности для изоляции высоковольтного оборудования, так и для функционирования АОПН [6]). Оценка максимального значения. Очевидно, что оценка максимального значения контролируемого напряжения по наибольшему из отсчетов около предполагаемого максимума кривой выпрямленного напряжения будет смещенной. Действительно, как видно из рис. 1, наибольший по величине отсчет u 0 отличается от максимального значения u max текущего полупериода и практически всегда будет меньше него на величину ∆u = umax – u0 .

Рис. 1. Оценка максимального значения umax кривой (помечено ромбиком) по отсчетам

Относительная ошибка оценки максимального значения, определенная как , колеблется от 0 до 5% (рис. 2) в зависимости от положения отсчета с наибольшим значением u 0 относительно максимальной точки кривой u max . С целью повышения точности предлагается оценивать максимальное значение напряжения путем определения экстремума интерполяционной кривой, проведенной через отсчеты вблизи предполагаемого максимума напряжения [4]. Для этого формируются отсчёты выпрямленного сигнала u k (метки в виде светлых кружков на кривой 2 рис. 3). Затем на каждом периоде уже выпрямленного сигнала выделяется отрезок, расположенный между двумя отсчетами ниже порога, и все отсчеты которого выше упомянутого порога (отсчеты между точками a и b). Тем самым на каждом полупериоде сигнала (на периоде выпрямленного сигнала) определяется отрезок, содержащий в себе абсолютное максимальное значение напряжения. Как видно из рис. 3, порог должен обеспечивать однозначное определение отрезка с максимальным значением напряжения для данного периода вы-

прямленного сигнала. Неудачный выбор порога может привести к выделению на периоде нескольких отрезков со своими максимумами, что приведет к неправильному учету остаточного ресурса устройством АОПН. Поэтому порог нужно выбирать с учетом режимов перенапряжения высоковольтной электрической сети, при которых есть вероятность появления нескольких экстремумов на периоде выпрямленного сигнала. С этой точки зрения наиболее характерным является случай параметрического резонанса, возникающего при включении линии электропередачи на холостой ход. В этом случае напряжение может состоять из суммы синфазных основной и второй гармоник равной амплитуды [6], и выпрямленный сигнал (кривая 2 на рис. 3) имеет два максимума. Для правильного выделения отрезка, содержащего абсолютный максимум на полупериоде сигнала, порог выбирается выше малой полуволны выпрямленного сигнала. После выделения необходимого отрезка, способ определяет максимальное значение полупериода сигнала. Поскольку в промежутке между измерениями значение напряжения недоступно, то эту проблему неопределенности способ решает путем интерполяции кривой напряжения полиномом с единственным максимумом, проведенным по отсчетам напряжения. Для этого

цифрового сигнала

u− 1

1, 2

Порог

2 1

t Рис. 3. Работа способа [4] при периодическом несинусоидальном напряжении, Рис. 2. Погрешность оценки максимального значения сигнала при

содержащем синфазные основную и вторую гармоники равной амплитуды

параметрическом резонансе на второй гармонике (интервал

(показан полупериод напряжения): 1 – сигнал напряжения, 2 – выпрямленный

дискретизации Ts = 1/1000 c): 1 – по максимальному отсчету;

сигнал напряжения, 3 – интерполяционная кривая (ее максимальное значение

2 – по способу [4]

отмечено ромбиком)

научно‑практическое издание

НАУКА

Автоматика

определяется наибольший отсчет u0 на выделенном отрезке, а затем заданное число отсчетов слева и справа от него. Через эти отсчеты проводят интерполяционную кривую и принимают ее максимум за абсолютное максимальное значение электрического напряжения на полупериоде. Требование единственности максимума накладывает на выбор интерполяционного полинома ограничение, заключающийся в том, что порядок полинома должен быть четным. Минимальный порядок такого полинома равен 2; в этом случае берут по одному отсчету слева и справа от отсчета с максимальным значением и проводят через упомянутые отсчеты интерполяционную кривую второго порядка – параболу: u(t)= at2 + bt + c, где t – непрерывное время. Коэффициенты параболы будут определены по отсчетам, соседним с наибольшим отсчетом u0, следующим образом: . При определении коэффициентов принято, что отсчёту с наибольшим значением u0 соответствует t = 0 и u0 = u(t = 0). Своего максимума

максимального значения напряжения при параметрическом резонансе не превышает 1%, что удовлетворяет требованиям по точности для АОПН. Оценка действующего значения. Традиционно [3], квадрат действующего значения U2 (k) периодического сигнала u(k) в текущий момент времени k определяется по отсчетам сигнала как ,

ut (k) = u2 (k). синусоидального

u(k)=A1 sin(kω1Ts + ψ), где ω1 – частота, ψ – начальная фаза, промежуточный сигнал ut (k) 2

ut (k) = U + ua(k)

(1)

будет содержать постоянную составляющую, равную квадрату действующего значения напряжения ,

(2)

и переменную составляющую 2

ua(k)=–U cos(k2ω1Ts+2ψ),

(3)

подлежащую удалению. В классическом способе удаление

Тогда, вводя в рассмотрение амплитудно-фазовую частотную характеристику оператора усреднения

оценку действующего значения (4) с учетом (1) – (3) можно представить как , (5) где HΣ {…} – условное обозначение выходного сигнала оператора усреднения. При номинальной частоте сети ω1n период T=NTs, поэтому слагаемая (3) будет подавлена оператором усреднения (4) полностью, как это видно из АЧХ оператора усреднения HΣ (ωTs ) (рис. 5). Однако при отклонении частоты сети от номинального значения ω1n оператор усреднения (4) теряет способность подавлять составляющую двойной частоты, в связи с чем в оценке действующего значения появляется смещение. В силу особенностей АЧХ оператора (4) наибольшая погрешность возникает при снижении частоты. Учитывая, что HΣ {0} = 1, из (2) – (5) получим относительную погрешность определения действующего значения синусоидального сигнала классическим методом

парабола достигает в момент времени . Его величина принимается за абсолютное максимальное значение электрического напряжения (рис. 3). Как видно из рис. 2, погрешность предлагаемого способа при оценке

Рис. 4. Блок-схема классического метода оценки действующего значения

04 /Ноябрь 2014

(4)

где N – число отсчетов на периоде сигнала u(k). Для удобства изложения материала сигнал на выходе квадратора (рис. 4) будем называть промежуточным и обозначим как В случае напряжения

переменной составляющей достигается усреднением промежуточного сигнала ut (k) на периоде основной гармоники измеряемого напряжения:

Рис. 5. АЧХ оператора усреднения при N=24 (Ts=1/1200 c)

НАУКА

Автоматика

Ошибка δ(k) изменяется во времени и достигает наибольшего значения при . При снижении частоты сети на 5 Гц погрешность оценки действующего значения будет немногим больше 5%, а при снижении на 12 Гц (случай отключения ЛЭП в ходе ликвидации асинхронного режима [7]) уже достигнет 11%. Как уже отмечалось, параметрический резонанс на второй гармонике является наиболее сложным для функционирования цифровой системы АОПН. В этом случае входной сигнал будет включать синфазные основную и вторую гармоники u(k) = A1 sin(kω1Ts)+A2sin(k2ω1Ts). Промежуточный сигнал (1) ut (k) будет содержать в себе постоянную составляющую, равную квадрату действующего значения напряжения, ,

оценке действующего значения около 11%, а дальнейшее уменьшение частоты до 38 Гц – около 17%. Таким образом, классический способ оценки действующего значения не обеспечивает необходимого уровня точности измерений в режимах работы цифровой системы АОПН. В связи с этим, был разработан новый метод определения действующего значения напряжения, обладающий более высокой точностью оценки [5]. Как уже отмечалось, причиной появления смещения в оценке действующего значения при отклонении частоты является появление в промежуточном сигнале (1) составляющих суммарных частот. Очевидно, что для повышения точности оценки нужно решить задачу ослабления составляющих суммарных частот до уровня, обеспечивающего необходимые метрологические характеристики измерения действующего значения сигнала. В новом способе оценки действующего значения [5] предлагается использовать дополнительные преобразования промежуточного сигнала ut (k) с помощью различных фильтров, включа-

емых между квадратором и оператором усреднения (рис. 6). Фильтры должны обеспечивать подавление составляющих суммарных и разностных частот в переменной составляющей (6). Особенность этих фильтров будет заключаться в их АЧХ, оптимально подобранных для подавления составляющих, возникающих в промежуточном сигнале именно в режиме параметрического резонанса на второй гармонике с учетом отклонения частоты сети. Как видно из (6), в переменной составляющей ua(k) промежуточного сигнала ut(k) превалируют первая и третья гармоники. Поэтому фильтры должны обеспечивать значительное подавление этих составляющих с учетом возможного отклонения частоты. Эффективное значение сигнала u(k) (действующее значение) в этом случае определяется как , где e(m) – выходной сигнал фильтра. Рассматривалось использование фильтров наиболее простых с точки зрения реализации в цифровой системе АОПН. Этому критерию отвечают

и переменную составляющую

(6) При номинальной частоте ω1=ω1n слагаемые (6) будут подавлены оператором усреднения (4) полностью, поскольку его коэффициенты усиления на нормированных частотах ω1nTs = 0,26, 2ω1nTs = 0,52, 3ω1nTs = 0,79 и 4ω1nTs = 1,05 равны нулю. Однако отклонение частоты сети от номинального значения ω1n вызовет смещение в оценке действующего значения из-за ухудшения подавляющих свойств оператора усреднения составляющих суммарных частот. Погрешность оценки действующего значения и в этом случае определяется аналогично предыдущему случаю. В наиболее тяжелом случае параметрического резонанса, когда A1 = A 2 , снижение частоты сети до 45 Гц приводит к появлению ошибки в

Рис. 6. Блок-схема нового способа оценки действующего значения [5]

Рис. 7. АЧХ фильтров: 1 – фильтр (7); 2 – (8). Фильтр (8) подавляет четные гармоники два раза лучше, чем фильтр (7)

научно‑практическое издание

НАУКА

Автоматика

фильтры [8], подавляющие нечетные гармоники: ,

(7)

(8)

Сравнение АЧХ (рис. 7) фильтров показывает, что фильтр (8) обладает лучшими подавляющими свойствами. В итоге АЧХ результирующего фильтра He (ωTs) (рис. 8) имеет седловидный характер в области частот первой и третей гармоник, что, как уже отмечалось, особенно ценно для ослабления переменной составляющей (6) при обработке сигнала в режиме параметрического резонанса. Причем результирующий фильтр обладает лучшими подавляющими свойствами (рис. 8) при использовании фильтра (8). Таким образом, при обработке сигнала параметрического резонанса наилучшим с точки зрения подавления паразитных составляющих в промежуточном сигнале ut(k) является фильтр (8). Отметим, что фильтр (8) рассчитан на использование в цифровой системе с частотой дискретизации, кратной 6. Однако в современных микропроцессорных устройствах РЗ и А используются и частоты дискретизации, не кратные 6. Например, согласно стандарту IEC61850 [9] частота дискретизации fs должна быть кратна 1000 Гц. Поэтому фильтр (8) должен быть адаптирован для использования при N, не кратных 6:

Рис. 8. АЧХ результирующего фильтра: 1 – при использовании фильтра (8); 2 – при фильтре (7); 3 – без фильтра (оператор усреднения)

Рис. 9. АЧХ фильтров: 1 – (10), 2 – (9)

( ω )1

0,3 (ω )

0,8

0,2

0,6

0 0,15

(9) 0,2

Как видно из АЧХ результирующего фильтра (рис. 8), наибольшая погрешность выделения постоянной составляющей из промежуточного сигнала ut (k) возникает при уменьшении частоты. Поэтому не28

04 /Ноябрь 2014

0,21

0,27

1 0 0,00

0,1

0,4

0,31

0,63

0,94

1,26

1,57

1,88

2,20

2,51

2,83

Рис. 10. АЧХ результирующего фильтра: 1 – при использовании фильтра (10); 2 – при фильтре (9); 3 – без фильтра (оператор усреднения)

ω 3,14

НАУКА

Автоматика обходимо предпринять специальные меры, чтобы в пределах частот 38 ÷ 50 Гц АЧХ имела участок с более глубоким подавлением. С этой целью авторами предложен специальный фильтр

Антонов

(10)

Владислав Иванович Окончил в 1978 г. факультет электрификации и автоматизации промышленности ЧГУ. В 1985 г. защитил в Ленинградском политехническом институте кандидатскую диссертацию «Разработка и исследование новых принципов построения измерительных органов направленных защит линий электропередачи». Доцент кафедры теоретических основ электротехники и релейной защиты и автоматики ЧГУ им. И.Н. Ульянова, главный специалист отдела РЗА станционного оборудования ООО НПП »ЭКРА».

со смещением частот наибольшего подавления влево по оси. Хотя фильтр (10) не обеспечивает полного подавления гармоник (рис. 9), но, благодаря подавляющим свойствам оператора усреднения (4), результирующий фильтр (рис. 10) будет свободен от этого недостатка. Для работы предлагаемого способа не важно, богат ли сигнал высшими гармониками или содержит лишь составляющую основной гармоники. Предпринимаемые алгоритмом действия будут инвариантны на множестве предусмотренных в нем операций. Повышение точности нового метода по сравнению с классическим методом достигается за счет лучших подавляющих свойств используемых фильтров составляющих суммарных частот промежуточного сигнала (табл. 1). Табл. 1. Сравнение подавляющих свойств каналов усреднения классического и нового методов при обработке сигнала параметрического резонанса при различных частотах дискретизации fs = 1000 /1200 Гц

Наумов Владимир Александрович Окончил в 2001 г. электроэнергетический факультет ЧГУ им. И.Н. Ульянова, по специальности «инженер», в 2002 г. защитил магистерскую диссертацию. В 2005 г. защитил

Частота

Коэффициент

Коэффици-

гармоники

передачи

ент передачи

в пере-

АЧХ

АЧХ нового

менной

классическо-

способа [5],

составляю-

го способа,

Hе (ωTs)

щей (6), Гц

HΣ (ωTs)

0,29/0,29

0,072/0,097

4,02/2,99

0,21/0,21

0,045/0,107

4,67/1,96

114

0,11/0,11

0,036/0,036

3,06/3,06

152

0,013/0,013

0.004/1,8•10 -5

3,25/722

во ВНИИЭ кандидатскую диссертацию «Анализ и совершенствование продольных дифференциальных защит генераторов и блоков генератор-трансформатор». Директор по развитию ООО «НПП ЭКРА».

Благодаря использованию дополнительной фильтрации промежуточного сигнала, погрешность нового метода оценки действующего значения при параметрическом резонансе с уменьшением частоты сети на 12(5) Гц не превышает 5(3,7)% в АОПН с частотой дискретизации сигнала 1000 Гц и 10(3,2)% – с частотой дискретизации научно‑практическое издание

1200 Гц. В синусоидальном режиме с уменьшением частоты сети до 38 Гц погрешность оценки действующего значения не превышает 2,3(5,5)%, при частоте дискретизации 1000(1200) Гц. Таким образом, разработанный метод позволяет значительно снизить погрешность оценки действующего значения по сравнению с классическим способом. Выводы 1. Алгоритмы цифровой системы АОПН должны учитывать особенности представления сигнала в цифровом виде, в особенности, при определении максимального значения входного сигнала. При определении максимального значения кривой входного сигнала предлагается воспользоваться интерполяционными полиномами четного порядка. 2. При отклонении частоты сети от номинальной в оценке действующего значения по классическому методу появляется смещение из-за недостаточного подавления составляющих суммарных частот в выходном сигнале квадратора оператором усреднения. Для повышения точности оценки предлагается подвергнуть упомянутый сигнал дополнительному преобразованию специальными фильтрами, рассчитанными на работу с сигналами режима параметрического резонанса на защищаемой линии. Литература 1. ГОСТ Р 55105-2012. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Нормы и требования. Издание официальное. – М.: Стандартинформ. 2012. 2. СТО 56947007-33.040.20.123-2012. Аттестационные требования к устройствам противоаварийной автоматики (ПА). ОАО «Федеральная сетевая компания единой энергетической системы». 2012. 3. Антонов В.И., Наумов В.А., Петров В.С. Эффективные алгоритмы обработки входных сигналов цифровой автоматики ограничения повышения напряжения. // Электрические станции. 2013. №11. С.42-45. 4. Патент РФ № 2525832. Способ мониторинга ресурса изоляции высоковольтного оборудования переменного тока / Антонов В.И., Наумов В.А., Петров В.С. // Бюл. № 23. 2014. 5. Патент РФ № 2521745. Способ мониторинга ресурса изоляции высоковольтного оборудования переменного тока / Антонов В.И., Наумов В.А., Петров В.С. // Бюл. № 19. 2014. 6. Левиуш А.И., Катунян В.И. Исследование на математической модели параметрического резонанса на второй гармонике для анализа работы релейной защиты ВЛ // Электричество. 1990. № 1. Стр. 57-62. 7. Гоник Я.Е., Иглицкий Е.С. Автоматика ликвидации асинхронного режима. – М: Энергоатомиздат. 1988. 8. Антонов В.И., Лазарева Н.М., Пуляев В.И. Методы обработки цифровых сигналов энергосистем. М.: НТФ «Энергопрогресс» // «Энергетик». 2000. 9. Implementation guideline for digital interface to instrument transformers using IEC 61850-9-2. UCA international users group. 2004. 29

НАУКА

История науки и техники УДК 621.316.925

Автор: д.т.н., профессор Левиуш А.И., г. Москва, Россия. Doctor of Technical Sciences, Professor Leviush A.I.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ Differential protection of power lines Аннотация: современное состояние разработок и выпуска дифференциальных защит линий с цифровыми каналами связи.

Ключевые слова: дифференциальная защита линии электропередач с проводными и цифровыми каналами связи.

Annotation: Review of recent developments and production of differential protection of power lines equipped with digital communication links Keywords: Differential protection of power line with wired and digital communication links

Левиуш Александр Ильич Д.т.н., профессор. В 1958 г. окончил Московский энергетический институт, кафедра «Релейная защита и автоматика». Защитил докторскую диссертацию в 1994 г. во ВНИИЭ на тему «Теория и практика высокочастотных защит сетей 110-1150 кВ».

В качестве быстродействующей защиты воздушной (ВЛ) или кабельной линии (КЛ) электропередач возможно применение дифференциальной защиты (ДЗЛ). Известно, что из существующих принципов выполнения защит линии только дифференциальный имеет возможность измерения тока в месте повреждения. Указанное свойство позволяет использовать ДЗЛ на ВЛ или КЛ с односторонним питанием с обеспечением необходимой чувствительности защиты по обоим концам линии при всех видах повреждения [1]. Даже в дифференциально-фазной защите (ДФЗ), которая выпускается на ЧЭАЗ уже свыше 60 лет, при применении ее на ВЛ, на одном из концов которой слабое питание, встречаются трудности. Например, даже ее приходится замедлять на линии с односторонним питанием до 0,15 с [2, 3]. Защита, работа которой основана на сравнении величин токов по концам ВЛ, уже применялась в XIX веке. В 1904 г. Мерц и Прайс получили Британский патент №3896 на разработку дифференциальной защиты линии. Далее эти простые измерительные системы были усовершенствованы с использованием электромеханических индукционных реле и реле с подвижной катушкой, а позднее – статических и цифровых устройств [4]. Продольная дифференциальная защита линий с проводными каналами связи В начале 30-х годов фирмой «Вестингауз»

была разработана защита НСВ, а в конце 30-х годов XX века Харьковский электромеханический завод (ХЭМЗ) повторил ее под названием реле дифференциальное линий (РДЛ). Сравнение токов по концам защищаемого участка осуществляется при помощи вспомогательных проводов, прокладываемых вдоль трассы линий электропередач. Для сокращения числа используемых вспомогательных проводов и упрощения схем защиты сравниваются не токи в фазах, а токи, полученные на выходных зажимах сумматоров или комбинированных фильтров, устанавливаемых на концах защищаемого участка и преобразующих трехфазную систему токов в однофазную I1 + kI2 или I1 + kI0 [5]. Сразу после Великой Отечественной войны релейщики СССР проявили большой интерес к защите НСВ [6] (Иван Иванович Соловьев*, Михаил Арнольдович Беркович**, Николай Васильевич Чернобровов***). Продольные дифференциальные токовые защиты линии применяются на коротких линиях до 20 км. Существуют две основные разновидности продольной дифференциальной защиты линий электропередач: 1. С циркулирующими токами. 2. С уравновешенными напряжениями. В случае повреждения вспомогательных проводов продольные ДЗЛ работают неправильно.

* Соловьев Иван Иванович занимал должности: начальника службы релейной защиты и автоматизации Мосэнерго, зав. лаборатории РЗ Центральной научно-исследовательской электротехнической лаборатории Министерства электростанции, зав. кафедрой РЗА Московского энергетического института, зам. директора по науке МЭИ. До Великой Отечественной войны продолжал энергетическое образование в США, однокурсники присвоили ему звание «красный монтер», в молодости был электромонтером. ** Беркович Михаил Арнольдович — начальник службы РЗ и автоматизации Центрального диспетчерского управления СССР. *** Чернобровов Николай Васильевич — зам. главного инженера по электротехнической части Мосэнерго.

04 /Ноябрь 2014

НАУКА

История науки и техники

1. Защита с циркулирующими токами отказывает в действии при коротком замыкании в защищаемой зоне, если вспомогательные провода закорочены, и отключает неповрежденную линию под действием тока нагрузки, если провода разомкнуты. 2. В защите с уравновешенными напряжениями все происходит наоборот. Во избежание неправильного действия продольной ДЗЛ при повреждении вспомогательных проводов на практике предусматривают контроль проводов с наложенным постоянным током [7]. После войны, в 50-х годах XX века, на ЧЭАЗ началась конструктивная разработка и подготовка к производству ДЗЛ-1. По воспоминаниям Сергея Яковлевича Петрова****, все вопросы, связанные с этой защитой, обсуждались с куратором этой разработки Сергеем Борисовичем Евстроповым в его бытность начальником конструкторского бюро. А потом, для принятия окончательного решения, выносились «на суд» главного конструктора по релейной защите ЧЭАЗ Германа Филипповича Эдельштейна, а после его ухода на пенсию – Матвея Борисовича Цфасмана. Оба они – бывшие

Фото 1. Борисов В.А.

ХЭМЗовцы. Техническое задание на разработку всех этих защит создавалось в институте «Теплоэлектропроект», а потом, после его выделения, в «Энергосетьпроект» (ЭСП). Большой вклад в развитие теории и практики продольных ДЗЛ внесли советские ученые: Григорий Иосифович Атабеков, Александр Дмитриевич Дроздов, Вениамин Львович Фабрикант, Сергей Яковлевич Петров, Абрам Борисович Чернин, Георгий Терентьевич Грек и другие. В конце 60-х годов прошлого века во ВНИИР началась разработка защиты ДЗЛ-2, которой руководил Владимир Алексеевич Борисов (фото 1). Затем она была передана на ЧЭАЗ, где далее вела доработку и производство этих защит Нина Стахиевна Короткова (фото 2), отдавшая много сил заводу. Рахиль Зельмановна Розенблюм (фото 3) также принимала активное участие во всех «баталиях» по ДЗЛ-2 с ЭСП, ВНИИР и эксплуатацией. Уже штучно панели ДЗЛ-2 на ЧЭАЗ выпускались по заказам вплоть до 2012 г. Дело в том, что когда еще во времена СССР сняли с производства поляризованные реле РП-7, использовавшиеся в пусковых и измерительных органах этой защиты, на

Фото 2. Короткова Н.С.

Фото 3. Розенблюм Р.З.

заводе был небольшой запас поляризованных реле. Со временем он был израсходован. Хотя во всех изделиях ЧЭАЗ РП-7 заменили на полупроводниковые нульиндикаторы, только в ДЗЛ-2 не смогли этого сделать. Эксплуатация защиты ДЗЛ-2 продолжается по сию пору и уже составляет более 50 лет. В 1988 г. с выходом книги Борисова В.А. и Орехова Л.А. [8] как бы был подведен итог развитию электромеханической ДЗЛ. В книге рассматриваются проблемы выполнения и вопросы функционирования продольных дифференциальных защит с проводными каналами связи. Также освещаются вопросы защиты многоконцевых линий при отстройке от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов на отпайках. Использование в защите промежуточных ТТ позволяет снизить циркулирующие токи в соединительных проводах с ампер до миллиампер, уменьшить их сечение и значительно уменьшить нагрузку на измерительные ТТ. Для обеспечения правильной работы защиты в условиях больших токов КЗ (с возможным насыщением ТТ) используется сравнение не векторов, а только фаз токов. Таким образом, при больших токах защита переходит с дифференциального принципа на дифференциально-фазный. Продольные дифференциальные защиты с цифровыми каналами связи Такие защиты в отечественных энергосистемах пока встречаются относительно редко. Освоение и внедрение данного типа защит пока только начинается. В 1992 г. на SIGRE в докладах японских специалистов появились сообщения о цифровых ДЗЛ с передачей мгновенных значений токов по цифровому каналу связи и несколько позже в сообщениях британцев – с передачей векторов.

**** Петров Сергей Яковлевич — бывший зам. главного инженера института ЭСП и сейчас активно работает в 92 года в области релейной защиты, участник Великой Отечественной войны. Отличается остротой технического мышления, которому могут позавидовать более молодые инженеры, энциклопедист по РЗ и ПА.

научно‑практическое издание

НАУКА

История науки и техники

В иностранных энергосистемах применение ДЗЛ началось достаточно давно, и они широко используются: •ф ирма ABB*****: REL-551 (В швейцарском филиале выпуск начался с середины 90-х годов ХХ века), RED-670 (фото 4) в Швеции – с середины первого десятилетия 2000-х годов); • фирма Siemens: SIPROTEC 7SD52 (фото 6. Двухконцевые ВЛ в корпусе I/I,) (7SD53 – многоконцевые ВЛ в корпусе I/II), 7SD60; • фирма General Electric (GE): MultilinL60 (г. Торонто); • фирма Areva (Alstom): P521, P543-P546, (фото 7. Начало промышленного выпуска – 1998 г., поставки в Россию – 2004 г.); • фирма NR (Nari) Electric Co.Ltd (Китай): RCS-931 (начало промышленного производства – 2000 г.); • фирма Schweizer (США): Sel 311L, 378L (эта молодая фирма уже соперничает по производству оборудования РЗ с GE) [9]. Некоторые ДЗЛ для обслуживания линии с отпайками могут работать на скоростях до 512 кбит/с (8 тайм-слотов по 64 кбит/с, 64 кбит/с – минимально необходимая скорость работы цифрового канала ДЗЛ) [10]. В защитах 7SD52-53, например, применен адаптивный принцип расчета торможения вследствие насыщения ТТ [11]. Первой в России цифровую ДЗЛ разработали в компании «ИЦ «Бреслер» (Владимир Сергеевич Шевелев, фото 9, Дмитрий Викторович Блинов, фото 10). Первые отгрузки таких упрощенных терминалов серии ТОР-200, (фото 11) датированы декабрем 2006 г. В ней канал связи был асинхронным: «точка – точка» по выделенному волоконно-оптическому кабелю, встроенному в грозовой трос. Резервный канал, как правило, проходит по дру-

Фото 4. РЗА серии 670 семейства RELION фирмы АВВ Фото 5. Доктор Зоран Гаич – лидер разработки ДЗЛ в АВВ

Фото 7. Универсальный корпус терминалов продольных дифференциальных защит Фото 6. SIPROTEC 7SD52

Фото 8. Joao Jesus – куратор

Фото 9. Шевелев В.С.

Фото 10. Блинов Д.В.

разработок в ALSTOM

гой трассе и находится в «горячем» резерве. Как только перестает поступать информация по основному каналу связи, происходит автоматический переход к использованию информации от резервного канала связи. За-

***** Приношу благодарность за предоставленную информацию: • Андрею Арсентьеву (российскому представителю фирмы ABB); • Сергею Варламову, Валерию Перевертову (российским представителям фирмы Siemens); • Алине Васильевой, Андрею Чулкову (российским представителям фирмы Areva); • Андрею Щукину (ООО НПП «ЭКРА»).

04 /Ноябрь 2014

Фото 11. ТОР-200

НАУКА

Фото 12. Дони Н.А.

История науки и техники

Фото 13. Шкаф ШЭ2607 091

Фото 14. Шкаф ШЭ2710 591

ция цифровой обработки сигналов. При наличии КС терминалы представляют собой одно устройство с единой системой сигналов. Цифровых каналов связи два – основной и резервный. Переключение КС производится автоматичеФото 15. «Сириус-2-ДЗЛ-01» Фото 16. Антонов Д.Б. ски, при неисправности одного из них. Кроме ДЗЛ, в состав шкафов вхощиты ТОР-200 предназначены для двухконцевых линий с отпайками без дит полноценный комплект ступенчапитания. Тираж этих защит – около тых защит (КСЗ), позволяющий организовать вторую основную защиту ВЛ 200 терминалов. В ООО НПП «ЭКРА» были разра- при наличии дополнительной аппаработаны микропроцессорные ДЗЛ се- туры передачи команд по независирии ШЭ2607 091-093 для ВЛ 110-220 кВ. мым КС. В функциональную схему защиС 2007 г. освоено их серийное производство и начата промышленная экс- ты введены элементы, обеспечиваплуатация. Цифровая информация ющие ее правильное функциониромежду полукомплектами защиты мо- вание на многоконцевых линиях при жет передаваться как по выделенным отсутствии комплектов защиты на оптическим каналам связи (КС), так и, ответвлениях без питания. Для таковпервые в практике РФ, через муль- го применения защита отстроена от типлексированные цифровые сети (в бросков тока намагничивания и при том числе с использованием стандар- повреждениях на стороне низкого напряжения [12]. та IEEE C37.94). С 2011 г. осуществлен ряд поРазработка проводилась под руководством Николая Анатольевича ставок и получен опыт эксплуатации варианта ДЗЛ для трехконцевых ВЛ с Дони (фото 12). В терминалах ДЗЛ, установлен- тремя источниками питания. В настоящее время ООО ных на разных концах защищаемой линии, осуществляется синхронизация НПП «ЭКРА» выпущено уже более моментов взятия цифровых отсчетов 1200 шкафов серии ШЭ2607 091-093 аналоговых сигналов и синхрониза- (фото 13). научно‑практическое издание

В 2012 г. закончена разработка шкафа ДЗЛ для ВЛ 330-750 кВ типа ШЭ2710 591 (фото 14). В состав устройства входят: ДЗЛ с цифровыми КС, КСЗ, устройство адаптивного ОАПВ с передачей команд по «своим» КС или через дополнительную аппаратуру передачи команд по независимым КС. Токовые цепи ДЗЛ предназначены для подключения к трансформаторам тока двух выключателей и шунтирующего реактора. За короткий период было выпущено более 30 таких шкафов. ЗАО «РАДИУС Автоматика» в 2010 г. разработало и установило в эксплуатацию цифровую ДЗЛ «Сириус2-ДЗЛ-01» (фото 15) для ВЛ 35-220 кВ. Разработчик – Дмитрий Борисович Антонов (фото 16). Устройство поддерживает два независимых КС, один из которых в «горячем» резерве. Связь между полукомплектами осуществляется только по выделенной ВОЛС, при этом не допускается наличие каких-либо промежуточных активных преобразователей и мультиплексоров. Длина КС защищаемой линии – до 80-120 км в зависимости от типа ВОЛС. Устройство содержит продольную дифференциальную токовую защиту линии с пофазной обработкой: • д ифференциальную токовую отсечку, реагирующую на сумму мгновенных значений дифференциального тока (ДЗЛ-1); • ч увствительную ступень с торможением от сквозного тока (ДЗЛ-2); • ч увствительную ступень с торможением от сквозного тока с выдержкой времени для резервирования защит силовых трансформаторов на ответвлении (ДЗЛ-3). Основная часть устройства — ступень ДЗЛ-2, являющаяся аналогом продольных электромеханических дифференциальных защит (например, защиты ДЗЛ-2). Ступень работает на основе токов, прошедших ортогональное преобразование (фильтр Фурье), что подразумевает обработку дискретных отсчетов тока не менее, чем за один период промышленной частоты. Тираж этих защит – около 100 33

НАУКА

История науки и техники

гиновым в декабре 2011 г. (любезно предоставлены начальником службы РЗА системного оператора ОАО «СО ЕЭС» Виктором Станиславовичем Воробьевым). Согласно этим требованиям: •Д олжен быть дублированный режим передачи информации по двум независимым каналам связи, исключающим возможность одновременного отказа (вывода из работы) по общей причине. •К оэффициент готовности устройств и комплексов РЗА, работающих в дублированном режиме, должен быть не ниже 0,9999 в год. •В ремя передачи сигналов и команд РЗА по ВОЛС – не более 10 мс. •П ередача сигналов и команд РЗА должна осуществляться по выделенным каналам связи (смотри определения там же). •В ероятность ложного действия для передачи сигналов и команд РЗА должна составлять не более 10 -6 , вероятность пропуска команд не должна превышать 10 -4 [13]. • Должен обеспечиваться контроль исправности каналов связи РЗА. На каналы связи по ВОЛС налагаются весьма жесткие требования, поскольку ДЗЛ отказывает при нарушении связи, на что обратили мое внимание сотрудники Департамента РЗА и ПА ОАО «ФСК ЕЭС». Дмитрий Иванович Шабанов (ОАО  «ФСК ЕЭС») кратко сформулировал принципы выполнения защиты линии электропередач 330 кВ и выше, относящиеся к ЕНЭС, которых придерживается ОАО «ФСК ЕЭС». ДФЗ с ВЧканалом при повреждении канала не отказывает в действии, и потому за их совместное использование высказывается начальник того же Департамента Виктор Иванович Фото 18. Подшивалин А.Н. Пуляев.

терминалов. Они предназначены для двухконцевых линий с отпайками также без источников питания. В 2012 г. «ИЦ «Бреслер» начал выпуск защиты серии ШЛ 2605 ВЛ 110-220 кВ (фото 17), в которой информация передается по мультиплексированным цифровым сетям. Разработчики – Андрей Николаевич Подшивалин (фото 18) и Дмитрий Викторович Блинов. В состав этих защит входит полноценный комплект ступенчатых защит (КСЗ). Тираж таких защит – 10 шкафов. У «ИЦ «Бреслер» подходит к концу разработка ДЗЛ ШЛ2705 для ВЛ 330 кВ и выше. Установлены опытные образцы ШЛ2705 на одной из ВЛ 500 кВ в Западной Сибири. Защита выполнена со встроенным ОАПВ и КСЗ. И, наконец, началась разработка дифференциальной защиты ВЛ с цифровыми КС на ЧЭАЗ. Все российские разработчики ДЗЛ с цифровым каналом и, подозреваю, не только российские, с энергетическим образованием – они отнюдь не связисты, а просто талантливые люди. Сегодня согласованы требования к каналам связи для передачи сигналов и команд РЗА, утвержденные Первым заместителем Председателя Правления ОАО «СО ЕЭС» Н.Г. Шуль-

Фото 17. Шкаф ШЛ 2605

04 /Ноябрь 2014

Ведущие российские фирмы разрабатывают и выпускают ДЗЛ с цифровым каналом связи (насколько позволяет финансирование) с передачей информации «точка – точка» или по мультиплексированным сетям с выделенными каналами. Литература 1. Дони А.Н., Дони Н.А. Особенности продольной дифференциальной защиты линии с цифровыми каналами связи между полукомплектами. Материалы SIGRE Relay protection and Substation Automation of Modern EHV Power System (Moscow – Cheboksary, September 10-12, 2007). 2. Кочетов В.В., Сапир Е.Д., Якубсон Б.Г./ под общей редакцией Сапира Е.Д. Наладка и эксплуатация релейной части дифференциально-фазных высокочастотных защит линии 400-500 кВ. – М. – Л.: Госэнергоиздат, 1962. 3. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 9. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий 110-330 кВ. - М.: Энергия, 1972. 4. Циглер Г. Цифровая дифференциальная защита под редакцией чл.-корр. РАН А.Ф. Дьякова. – М.: Знак, 2008. 5. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. – М.Л. – Государственное энергетическое издание, 1957. – 344 с. 6. Соловьев И.И., Беркович М.А., Чернобровов И.В. Принципы действия быстродействующей продольной дифференциальной защиты балансной токовой защиты НСВ фирмы «Вестингауз»: Сборник «Релейная защита и системная автоматика Мосэнерго». – М.: ГЭИ, 1946. 7. Соловьев И.И., Беркович М.А. Автоматический контроль неисправности соединительных проводов продольной дифференциальной защиты: Сборник «Релейная защита и системная автоматика Мосэнерго». – М.: ГЭИ, 1946. 8. Борисов В.А., Орехов Л.А. Продольные дифференциальные защиты линий с проводными каналами. – Энергоатомиздат. – М. – 1988. – 168 с. 9. Каталоги фирм: • ABB, • Siemens, • General Electric, • Areva (Alstom), • Nari, • Schweizer. 10. Антонов Д.Б. Цифровые продольные дифференциальные защиты линий электропередач. — М.: Издательство МЭИ, 2012. – 83 с. 11. Шнеерсон Э.М. Быстродействующая комбинированная дифференциальная защита протяженных ВЛ // Электрические станции. – 2006. – №11. – С.60-65. 12. Дони А.Н., Дони Н.А. Особенности выполнения микропроцессорной ДФЗ ВЛ 110-750 кВ. Материалы SIGRE Relay protection and Substation of Modern EHV Systems (Moscow–Cheboksary, September 10-12, 2007). 13. Микуцкий Г.В. Каналы высокочастотной связи для релейной защиты и системной автоматики.– М. – Л.: Энергия, 1977.– 312 с.

НАУКА

научно‑практическое издание

ПРАКТИКА Автор: к.т.н. Гуревич В.И., Электрическая компания Израиля, г. Хайфа, Израиль.

Релейная защита

Снижение уязвимости микропроцессорных устройств релейной защиты к преднамеренным дистанционным деструктивным воздействиям. Продолжение темы Аннотация: статья является продолжением цикла публикаций автора на данную тему. В статье рассматриваются вопросы снижения уязвимости микропроцессорных устройств релейной защиты к электромагнитным воздействиям за счет усовершенствования конструкций входных трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, использования защитных устройств на основе варисторов, а также специальных фильтров.

Ключевые слова: МУРЗ, микропроцессорные устройства релейной защиты, уязвимость релейной защиты, преднамеренные деструктивные воздействия, кибератаки, электромагнитный импульс.

Гуревич Владимир Игоревич Год рождения: 1956. В 1978 г. окончил факультет электрификации Харьковского национального технического университета им. П. Василенко. В 1986 г. защитил кандидатскую диссертацию по специальности «Электрические аппараты». Работал преподавателем Харьковского национального техн. университета им. П. Василенко; глав. инженером и директором Научно-технического предприятия «Инвертор» (г. Харьков). С 2007 г. – эксперт комитета ТС-94 МЭК. В настоящее время – начальник сектора Центральной лаборатории Электрической компании Израиля.

04 /Ноябрь 2014

Как было показано нами ранее в [1], микропроцессорные устройства релейной защиты (МУРЗ) объектов электроэнергетических систем являются, вследствие выполняемых ими функций, весьма опасными каналами проникновения преднамеренных дистанционных деструктивных воздействий (ПДДВ) на энергосистему. Такие ПДДВ могут быть классифицированы как: • кибернетические (кибератаки); • электромагнитные (электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва, мощное ультраширокополостное направленное электромагнитное излучение специальных генераторов, импульсное излучение взрывных генераторов одноразового действия); • функционально-технологические (использование нормальных технологических функций реле защиты, заранее запрограммированных таким образом, что при их активации без использования кибернетических атак (например, подачей напряжения на дискретный вход) МУРЗ выдаст соответствующие команды на высоковольтные коммутационные аппараты, приводящие к нарушению нормальной работоспособности электрической сети или даже целой энергосистемы. ПДДВ могут воздействовать на МУРЗ следующим образом: • вызвать внутренние повреждения микроэлектронных компонентов, сопровождающиеся мгновенными неправильными действиями релейной защиты; • привести к латентным повреждениям микроэлектронных компонентов, не проявляющимся при стандартных проверках исправности МУРЗ,

но проявляющимся в процессе работы МУРЗ в виде неправильного выполнения ими определенной совокупности логических и вычислительных операций; • вызвать нарушения функционирования МУРЗ путем вмешательства в алгоритм его действия (кибератаки); • вызвать неправильные действия релейной защиты при сохранении полной физической и программной исправности МУРЗ (функциональнотехнологические ПДДВ). В соответствии с [1] различают пассивные и активные методы защиты МУРЗ от ПДДВ. К пассивным методам защиты относятся специальные широкополостные фильтры, специальные монтажные шкафы, кабели, специальные покрытия и краски, отражающие электромагнитные волны, шторы и ковры из металлических нитей, специальные строительные материалы, ослабляющие электромагнитное излучение. Активные методы защиты основаны на совместном использовании МУРЗ и электромеханических реле защиты (ЭМРЗ), значительно более устойчивых к ПДДВ. При этом различают два способа включения МУРЗ и ЭМРЗ: параллельное и последовательное [2]. Параллельное включение МУРЗ и ЭМРЗ требует наличия полного комплекта электромеханических реле защиты, рассчитанного на выполнение всего комплекса защитных функций. Кроме того, такое включение никак не гарантирует отсутствие ложных и непредусмотренных срабатываний МУРЗ, подвергнутого воздействию ПДДВ. Как показано в [1], ложные, излишние и непредусмотренные срабатывания МУРЗ (термины, предложенные в [3]) могут приве-

ПРАКТИКА

Релейная защита

сти к ущербу большему, чем несрабатывания. Последовательное включение МУРЗ и ЭМРЗ не требует использования полноценного комплекта ЭМРЗ, а нуждается лишь в наличии упрощенного пускового органа. Кроме того, такое включение предотвращает ложные и непредусмотренные срабатывания МУРЗ, подвергнутого воздействию ПДДВ. Поэтому именно такое включение является предпочтительным. Конкретный пример такой защиты на основе специально разработанного устройства с быстродействующими электромеханическими элементами – герконами – описан в [4, 5] (рис. 1). Разработанное устройство предназначено для защиты МУРЗ от функционально-технологических ПДДВ – наиболее сложного вида ПДДВ, от которого не существует никаких других средств защиты. Очевидно, что описанное в [4, 5] устройство – это всего лишь один из примеров предложенной концепции, призванный подтвердить принципиальную возможность ее практической реализации, и это устройство нуждается в дальнейшем развитии, уточнении и совершенствовании. Тем не менее на этом примере можно с уверенностью утверждать, что проблема защиты МУРЗ от функциональ-

но-технологических ПДДВ может быть успешно решена. Следует отметить, что описанное устройство, блокирующее дискретные входы, связь и выход МУРЗ в периоды между аварийными режимами, на которые должно реагировать МУРЗ, эффективно защищает его не только от функционально-технологических ПДДВ, но также и от внутренних повреждений, вызванных проникновением на чувствительные входы мощных электромагнитных воздействий, также и от кибератак. Для защиты МУРЗ от внутренних повреждений, связанных с воздействием высоковольтных импульсов, которые могут проникнуть на его аналоговые входы через цепи тока, напряжения, а также для защиты цепей питания могут использоваться известные методы повышения устойчивости электронной аппаратуры к электромагнитным воздействиям. Следует отметить, что современные МУРЗ уже имеют встроенную защиту от таких воздействий, соответствующую требованиям стандартов по электромагнитной совместимости. Однако ПДДВ существенно отличаются по своей интенсивности и частотному диапазону от естественных электромагнитных помех, предусмотренных этими стандартами, поэтому встроенная

в МУРЗ защита должна быть существенно усилена. Это одно из направлений повышения устойчивости МУРЗ к ПДДВ. Второе направление связано с применением дополнительных внешних средств защиты, известных как пассивные методы защиты (см. выше). Элементами, связывающими аналоговые входы МУРЗ с внешними цепями тока и напряжения, являются входные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН), поэтому именно эти элементы будут подвергнуты воздействию мощных перенапряжений ПДДВ в первую очередь. Входные ТТ в МУРЗ имеют наиболее простую конструкцию. Как правило, это многовитковая вторичная обмотка, намотанная на ферромагнитном сердечнике, и первичная обмотка, состоящая из нескольких витков толстого изолированного провода, намотанных поверх изолированной вторичной обмотки (рис. 2). Методы повышения устойчивости такой конструкции к воздействию мощных импульсных напряжений достаточно просты и заключаются в следующем: • использование заземленного экрана (в виде фольги или дополнительной однослойной обмотки), расположенного между первичной и вторичной обмотками; • капсулирование вторичной обмотки путем заливки ее эпоксидным компаундом с отверждением под вакуумом

Рис. 2. Фрагмент модуля аналоговых входов МУРЗ с установленными ТТ. Хорошо видна Рис. 1. Структурная схема предложенного в [4, 5] устройства активного типа для защиты МУРЗ

первичная обмотка, состоящая из 4 витков

от ПДДВ. ПО – пусковой орган на основе герконовых реле

гибкого изолированного провода черного цвета

научно‑практическое издание

ПРАКТИКА

Релейная защита

(рис. 3); •и спользование провода в высоковольтной изоляции для изготовления первичной обмотки; • использование дополнительных экранов и полупроводящих покрытий, выравнивающих электрическое поле в конструкции ТТ; •п рименение магнитопровода с изолированной поверхностью.

дует стремиться к использованию большего по сечению провода, несмотря на естественное увеличение размеров ТН. Некоторые производители выпускают обмоточные провода с изоляцией из полиимида, выдерживающие полуторное и даже двойное напряжение, по сравнению с нормируемым по стандарту IEC 60317-01, например, английская компания P.A.R. Insulations & Wires Ltd., турецкая Bemka A. S. и др. Для дополнительной защиты ТН может быть рекомендована установка внутри МУРЗ специальной защитной цепочки со стороны его первичной обмотки (рис. 4).

Рис. 3. Трансформаторы тока капсулированной конструкции с вторичной обмоткой, заложенной в пластмассовый корпус и залитой эпоксидным компаундом, отвержденным

Рис. 4. Схема эффективной защитной цепочки:

под вакуумом. Видна первичная обмотка,

1 – полупроводниковый супрессор;

состоящая из одного витка гибкого

2 – токоограничивающие резисторы;

изолированного провода

3 – мощный варистор

Десятки типов гибких проводов в высоковольтной изоляции из силикона, полиэтилена, фторопласта на напряжения 10-25 кВ выпускаются многими компаниями: Teledyne Reynolds, Multi-contact; Allied Wire & Cable; Wiremax; Dielectric Sciences Inc., Axon’ Cable, Daburn Electronics & Cable, Sumitomo Electric, Belden, ОКБ Кабельной промышленности, ООО «Редкий Кабель» и многими другими. Рекомендации по усилению устойчивости ТН аналогичны, за исключением того, что вместо гибкого провода с высоковольтной изоляцией в качестве первичной обмотки применяется обмоточный провод с улучшенной изоляцией третьего класса в соответствии с IEC 60317-0-1 Specification for particular types of winding wires – Part 0-1: General requirements – Enamelled round copper wire из полиимида (Polyimide), а также пропитка под вакуумом обеих обмоток. Поскольку увеличение сечения обмоточного провода сопровождается автоматическим увеличением толщины изоляции и ее электрической прочности, то сле-

Такая цепочка, содержащая комбинацию защитных элементов с различными характеристиками, наиболее эффективна для защиты от электромагнитных ПДДВ. На вторичной стороне ТН и ТТ должны быть установлены дополнительно два низковольтных встречно включенных стабилитрона, ограничивающих уровень напряжения электромагнитной помехи, поступающей на вход электронной схемы, если таковая все же проникнет на вторичную обмотку через все слои изоляции и экран. Высококачественные внутренние источники питания МУРЗ имеют встроенные фильтры на входе, включающие варисторы, дроссели, конденсаторы, достаточно эффективно подавляющие электромагнитные помехи, включающие ПДДВ. Но очень важно, чтобы все без исключения источники питания МУРЗ были снабжены такими высококачественными фильтрами. Рассмотренные выше меры касаются конструкции самого МУРЗ и находятся в сфере ответственности производи-

04 /Ноябрь 2014

телей. Но помимо этих мер необходимо предусмотреть еще и меры групповой защиты МУРЗ, включающие специальные релейные шкафы [2] и другие известные меры пассивной защиты. Среди этих мер следует особо выделить специальные фильтры, включенные в месте ввода в релейный зал цепей напряжения и тока от измерительных трансформаторов, расположенных снаружи, а также в цепи питания переменного тока зарядно-подзарядных устройств (УЗП). При этом следует иметь в виду, что речь идет не о простых фильтрах, ослабляющих естественные электромагнитные помехи, а о фильтрах, специально предназначенных для подавления электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва и мощных электромагнитных излучений ПДДВ. Технические требования к таким фильтрам оговариваются военными стандартами и справочниками, в частности, MILSTD-188-125 и MIL-HDBK-423. Такие фильтры содержат наборы элементов, служащих для подавления импульсных перенапряжений (как правило, это мощные варисторы), и ослабления высокочастотных сигналов (последовательно включенные катушки индуктивности и параллельно включенные конденсаторы) (рис. 5).

Рис. 5. Внешний вид фильтра и упрощенная схема одного звена фильтра, предназначенного для защиты от ПДДВ. Реальная схема содержит несколько последовательно включенных звеньев на каждую фазу. На входе устройства включены мощные варисторы RU

ПРАКТИКА

Релейная защита

Самые лучшие образцы таких фильтров обеспечивают затухание помехи не менее, чем на 80-100 дБ в широком спектре частот от десятков килогерц до десятков Гигагерц при полной нагрузке с токами от десятков до сотен ампер (рис. 6).

Имеются также маломощные фильтры для цепей управления на токи 1-3 А (которые могут быть использованы для защиты вторичных цепей напряжения внешнего ТН) (рис. 8), а также для систем связи и передачи данных (рис. 9).

Рис. 6. Типовая частотная характеристика

Рис. 8. Фильтр для цепей управления на токи до 1 А

фильтров, предназначенных для защиты от ПДДВ.

Такие фильтры производятся многими специализированными компаниями: ETS-Lindgren, Captor Corp., LCR Electronics, MPE, Transtector, Eurofarad, Holland Shielding System, European EMC Products Ltd., EMS Development Corp., Meteolabor, FilCoil, RFI Corp., Genisco Filter Corp. и др. На рынке широко представлены фильтры, предназначенные для установки в цепях питания переменного и постоянного тока в однофазном и трехфазном исполнении на токи от нескольких десятков ампер до нескольких тысяч ампер (рис. 7).

Рис. 9. Фильтр для систем связи и передачи данных

Для дополнительной защиты системы вторичного электропитания постоянного тока (СОПТ) могут быть использованы специальные устройства, содержащие мощные варисторы с термоэлементами, отключающими варистор и выдающими сигнал в случае повреждения варистора (рис. 10).

Таким образом, можно констатировать, что сегодня существуют надежные методы защиты МУРЗ от всех видов ПДДВ. Выбор того или иного метода защиты зависит от конкретного случая. Наиболее полную и эффективную защиту от всех видов ПДДВ обеспечивает комбинированная защита, включающая и активные, и пассивные средства. Понятно, что применение дополнительных технических средств приведет к некоторому удорожанию релейной защиты, однако, с учетом того, что особая защита от ПДДВ требуется далеко не для каждого установленного МУРЗ, общее удорожание электроэнергетического объекта окажется не столь уж существенным. Кроме того, следует учитывать, что применение средств защиты от ПДДВ резко повышает устойчивость микропроцессорной релейной защиты и к обычным электромагнитным помехам, то есть повышает надежность ее работы не только в возможных экстремальных условиях, но и в обычном режиме работы. Литература 1. Гуревич В.И. Уязвимости микропроцессорных реле защиты: проблемы и решения. – М.: Инфра-инженерия, 2014. – 256 с. 2. Гуревич В.И. Электромеханические и микропроцессорные реле защиты. Возможен ли симбиоз? // Релейная защита и автоматизация». – 2013. – № 2. – с. 75-77. 3. Гуревич В.И. Про терминологию в релейной защите. // PRO Электричество. – 2013. – № 3-4. – С. 51-52. 4. Гуревич В.И. Снижение уязвимости микропроцессорных устройств релейной защиты к преднамеренным дистанционным деструктивным воздействиям. // Релейная защита и автоматизация. – 2013. – № 4. – с. 48-50. 5. Гуревич В.И. Снижение уязвимости микропроцессорных устройств релейной защиты к преднамеренным дистанционным деструктивным воздействиям: ответы на вопросы специалистов. // Релейная защита и автоматизация. – 2014. – № 2. – с. 20-25.

Рис. 10. Защитные устройства для СОПТ Рис. 7. Мощные фильтры для цепей питания: вверху на токи в несколько десятков ампер, внизу на токи свыше 1000 А

Такие устройства специально предназначены для защиты СОПТ от импульсных перенапряжений.

научно‑практическое издание

ПРАКТИКА

РЗА

Авторы: Чирков А.Г., к.т.н. Чирков Ю.Г.,

НОВЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ КАНАЛОВ СВЯЗИ РЗ И ПА

ООО «Прософт-Системы», г. Екатеринбург, Россия.

Аннотация: описывается конструкция приемопередатчиков АВАНТ Р400, АВАНТ РЗСК, АВАНТ К400, приводятся их основные технические характеристики, особенности эксплуатации, а также варианты применения в системах связи, дающие существенную экономию оборудования и частотного спектра ВЧканалов без снижения надежности систем РЗ и ПА.

Ключевые слова: релейная защита (РЗ), противоаварийная автоматика (ПА), дифференциально-фазная защита (ДФЗ), направленная защита (НЗ), высокочастотная (ВЧ) связь, ВЧ-пост, устройство передачи аварийных сигналов команд (УПАСК), волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), мультиплексированные каналы связи, интерфейс С37.94. В 2014 году специалистами инженерной компании «Прософт-Системы» был разработан 32-командный приемопередатчик АВАНТ К400, дополнивший линейку АВАНТ, ранее представленную ВЧ-постом АВАНТ Р400 и комбинированным ВЧ-устройством АВАНТ РЗСК (ВЧ-пост + 4 команды). АВАНТ К400 представляет собой полноценное дуплексное устройство передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК), имеющее исполнения по ВЧ-каналам, волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) и мультиплексируемым каналам по стандарту С37.94. Авторы данной статьи хотели бы не толь-

Рис. 1. Аппаратная платформа АВАНТ для построения устройств связи РЗ и ПА

04 /Ноябрь 2014

ко представить новинку, но и донести до широкой аудитории весь спектр возможностей серии АВАНТ, включая конструктивное исполнение, технические характеристики и особенности эксплуатации. Единая аппаратная платформа АВАНТ В результате комплексного подхода к конструкции приемопередатчиков все устройства АВАНТ построены на единой аппаратной платформе (рис. 1), которая состоит из неизменяемой и трансформируемой частей. Первая включает корпус 6U 19’, блок питания, блок сигнального процессора и модуль подключения и сигнализации. Вто-

ПРАКТИКА

РЗА

рая – ВЧ-блок линейной части с усилителем мощности, линейный фильтр и дифсистему, оптический модуль ВОЛС и С37.94 (вместо ВЧ-блока), модули сигналов защит, модуль сигналов команд и др. Чтобы выполнить ВЧ-пост (рис. 2), необходимо дополнить неизменяемую часть (корпус, блок питания, блок сигнального процессора, модуль сигнализации) ВЧ-блоком и модулем сигналов защит.

Рис. 2. ВЧ-пост АВАНТ Р400

Чтобы выполнить комбинированное ВЧ-устройство АВАНТ РЗСК [1] (рис. 3), нужно дополнить ВЧ-пост АВАНТ Р400 блоками сигналов команд.

Рис. 3. Комбинированный ВЧ-пост + дуплексный УПАСК на 4 команды АВАНТ РЗСК

Для создания УПАСК на 32 команды, работающего по ВЧ-каналу, необходимо дополнить неизменяемую часть ВЧ-блоком и двумя модулями сигналов на 16 команд каждый. Чтобы получить облегченное 16-командное устройство (рис. 4), достаточно одного такого модуля. Если вместо ВЧ-канала используется ВОЛС или канал связи через мультиплексор, тогда ВЧ-блок заменяется на оптический модуль.

Рис. 4. Дуплексный УПАСК на 32 команды АВАНТ К400

Технические возможности АВАНТ, работающих по ВЧ-каналу Выделим ряд ключевых характеристик представителей семейства АВАНТ. Во-первых, это ширина полосы частот в ВЧ-канале. Ее величина одна и та же для всех устройств АВАНТ – 4 кГц. Данное значение позволяет разместить дуплексный АВАНТ в частотном спектре на месте одного симплексного ВЧустройства без изменения общего частотного плана, что весьма актуально при общем дефиците частот. За счет этого освободится как минимум одна полоса 4 кГц, и ее можно будет использовать при дополнительном резервировании сигналов или команд релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА). В случае применения АВАНТ РЗСК освободившихся полос по 4 кГц может быть еще больше – две, а на линиях с отпайками – три! Другие характеристики, такие как мощность ВЧ-сигнала (40 Вт), чувствительность приемников ВЧ-поста (до -20 дБм) и УПАСК (до -28 дБ), их избирательность, позволяют внедрять устройства АВАНТ как вместо аналогов, так и в рамках новых проектов. Еще одна важная особенность приемопередатчиков заключается в технологии формирования ВЧ-сигнала. Он создается непосредственно в блоке сигнального процессора с подавлением паразитных гармоник, благодаря чему после усилителя мощности выходной ВЧ-сигнал практически не содержит внеполосных излучений. Особенно это проявляется при совместной работе ВЧ-постов с терминалами дифференциально-фазной защиты (ДФЗ).

научно‑практическое издание

Низкий уровень внеполосных излучений на выходе усилителя мощности позволит применить конструкцию линейного фильтра, осуществляющую его перестройку во всем диапазоне рабочих частот (20…1000 кГц) на одном и том же «железе». При этом сам процесс перестройки частоты прост и при определенных технических навыках специалистов может осуществляться прямо на объекте. Это ведет к сокращению времени при наладке и обслуживании, особенно на удаленных объектах. Технические возможности АВАНТ, работающих по цифровым каналам Использование цифровых каналов связи позволяет осуществлять передачу сигналов защит и команд РЗ и ПА одновременно, причем со значительным, по сравнению с ВЧканалами, уменьшением времени передачи команд – до 10 мс. Исполнение приемопередатчиков АВАНТ для работы по ВОЛС или С37.94 конструктивно выглядит так же, как и по ВЧ-каналам. Единственное: вместо ВЧ-блока на то же посадочное место в кейсе могут быть поставлены два оптических блока, в каждом из которых устанавливается либо многомодовый трансивер (для С37.94), либо одномодовый сменный оптический модуль SFP (для ВОЛС). Причем конструкция оптического блока позволяет использовать сменные SFP-модули на любые из возможных длин волн, а также оперативно менять SFP-модули прямо на работающем приемопередатчике. Основные применения

варианты

1. Решения для высокочастотных защит линий 110-750 кВ Традиционное решение по защите линий электропередачи с нулевой выдержкой времени на отключение (Т=0) состоит из приемопередатчика АВАНТ Р400 и устройства защиты, выполненного на электромеханических реле, полупроводниковой элементной базе или микропроцессорах. 41

ПРАКТИКА

РЗА

Для двухконцевых линий предусматривается два варианта применения: • установка АВАНТ Р400 по обоим концам линии; • на одном конце устанавливается АВАНТ Р400, на другом – любой из ВЧ-постов: ПВЗУ-Е, ПВЗ-90, АВЗК-80, ПВЗЛ. В первом случае при обмене ВЧ-сигналами канал передачи можно отделить от канала приема. Так передатчик будет меньше влиять на приемник. Кроме того, сократится количество искажений при передаче фазы в режиме ДФЗ. Во втором варианте характеристики АВАНТ Р400 (выходная мощность передатчика, чувствительность приемника, полоса приема, а также параметры автоконтроля) будут полностью соответствовать характеристикам ВЧ-постов (ПВЗУ-Е, ПВЗ-90, АВЗК-80, ПВЗЛ). На линиях с отпайками (рис. 5) на одном или нескольких концах (в любых сочетаниях) может устанавливаться АВАНТ Р400, на остальных концах – однотипные ВЧ-посты (для совместимости по автоконтролю) из перечисленного ряда: АВАНТ Р400, ПВЗУ-Е, ПВЗ-90, АВЗК-80, ПВЗЛ. 2. Решения для комплексной защиты ЛЭП с передачей сигналов ДФЗ и дискретных команд по ВЧканалу 4 кГц В качестве каналообразующего дуплексного устройства для передачи сигналов ВЧ-защит (ДФЗ, ВЧБ) и дискретных команд (до 4-х) может применяться АВАНТ РЗСК (рис. 6). Данное решение предусматривает существенную экономию единиц оборудования и частотного спектра. Для повышения надежности системы защиты ВЧ-канал может быть полностью продублирован таким же приемопередатчиком на другой частоте. В этом случае экономия оборудования и полос 4 кГц частотного спектра, по сравнению с традиционными решениями, предусматривающими раздельное использование ВЧ42

04 /Ноябрь 2014

постов и УПАСК, полуторакратная. При этом достигается полное дублирование всех передаваемых сигналов. Решение, представленное на рис. 7, предназначено для организации ВЧ-каналов связи для защиты параллельных (двухцепных) линий, оно существенно экономит количество приемопередающей аппаратуры и частотного спектра ВЧ-каналов, не снижая надежности работы системы РЗ. Передача сигналов защит ДФЗ (или ВЧБ) и дискретных команд РЗ осуществляется в одной полосе частот, сигналов ВЧ-защит ДФЗ (ВЧБ) – непосредственно по защищаемой линии. Команды РЗ могут передаваться одновременно по защищаемой и параллельной линиям, обеспечивая тем самым высокую надежность работы системы РЗ. Полоса частот, используемая для передачи сигналов защит и команд в двух направлениях по каждой линии – 4 кГц.

Передача сигналов ВЧ-защит и команд может осуществляться как порознь, так и одновременно. Время передачи команды 22 мс, при работе совместно с ДФЗ – от 22 до 28 мс. В 2012 году произведена реконструкция двух параллельных линий 110 кВ «Скопин-Заречная» с заменой защит и приемопередающих устройств [2]. В качестве приемопередатчиков были применены АВАНТ РЗСК. Данное решение позволило в три раза сократить количество приемопередающей аппаратуры и число ВЧ-каналов по 4 кГц каждый, без снижения надежности работы системы РЗ. 3. Передача/прием команд РЗ и ПА по ВЧ-каналу в полосе 4 кГц При работе систем РЗ и ПА требуется передача большого количества дискретных сигналов (команд) между объектами.

Рис. 5. Применение АВАНТ Р400 на линиях с отпайками

Рис. 6. Передача в одном ВЧ-канале сигналов защит и команд РЗ (двух- и трехконцевые линии)

ПРАКТИКА

РЗА

Команды РЗ, такие как телеотключения, телеускорения, разрешающие команды токовой защиты, передаются в пределах защищаемого участка линии в момент комплексной защиты (КЗ) и имеют больший приоритет по сравнению с командами ПА (САОН, АЛАР, УРОВ, АЧР и др.). Дуплексная передача команд РЗ и ПА, по 32 в каждую сторону, может выполняться с помощью АВАНТ К400 в ВЧ-канале с общей шириной полосы частот 4 кГц. При этом в каждую сторону организован канал передачи 2 кГц со смежным (встык) расположением полос (рис. 8). Время передачи команды от передатчика к приемнику – 25 мс. При необходимости передавать команды только в одном направлении можно применить комплект устройств, состоящий из передатчика и приемника (рис. 9). В данном случае ВЧ-канал становится симплексным, а АВАНТ К400 выполняет функции передатчика либо приемника команд, причем он может работать также в режиме совместимости с аналогичными ВЧ-устройствами – УПК-Ц, АКА КЕДР, АКПА, АНКА-АВПА, ВЧТО по частотному диапазону, частотному плану, уровню ВЧ-передачи и чувствительности приема. 4. Передача и прием команд РЗ и ПА по цифровым каналам связи Для передачи команд РЗ и ПА по цифровым каналам связи используется специальное исполнение устройства АВАНТ К400. Связь может осуществляться как по выделенным каналам ВОЛС, так и по специализированному оптическому цифровому интерфейсу С37.94, предназначенному для стыковки с мультиплексорами, имеющими аналогичный интерфейс. АВАНТ К400 может передавать и принимать по 32 команды, имеет два слота для организации двух независимых каналов передачи/приема. Данное устройство позволяет реализовывать различные схемы соединений для дуплексной передачи команд РЗ и ПА по выделенной ВОЛС, такие как «точка-точка», «точка-точ-

Рис. 7. Организация каналов связи для КЗ параллельных линий электропередачи с передачей сигналов ДФЗ и дискретных сигналов команд по ВЧ-каналу 4 кГц

Рис. 8. Передача/прием 32 команд в полосе частот 4 кГц

Рис. 9. Симплексная передача команд РЗ и ПА в полосе частот 4 кГц. Совместимость с другими ВЧ-устройствами

научно‑практическое издание

ПРАКТИКА

Чирков Алексей Геннадьевич Год рождения: 1959.

РЗА

Рис. 10. Дуплексная передача 32 команд РЗ и ПА по выделенному каналу

Рис. 11. Двунаправленное кольцо

ВОЛС с возможностью резервирования

для передачи команд РЗ и ПА по выделенному каналу ВОЛС

В 1981 году окончил Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова по специальности «Радиоприемные устройства». заместитель генерального директора по энергосвязи ООО «ПрософтСистемы». Рис. 12. Комбинированный цифровой канал связи для РЗ и ПА по выделенному каналу ВОЛС и SDH-кольцу

Чирков Юрий Геннадьевич Год рождения:1966. в 1988 году окончил Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова по специальности «Конструирование и производство радиоэлектронной аппаратуры», в 1995 году защитил диссертацию на тему «Разработка методов и алгоритмов

ка» с резервированием (рис. 10) «двунаправленное кольцо» (рис. 11), а также симплексный канал «точка-многоточка» с резервированием. В последнем случае применяется оптический разветвитель – сплиттер. Также можно организовать комбинированные цифровые каналы связи для РЗ и ПА по разным средам передачи в том случае, если один слот работает по выделенному оптоволокну, а второй – по мультиплексированным каналам (рис. 12). Иерархии цифровых каналов передачи команд по интерфейсу С37.94 определяются возможностями используемых мультиплексируемых каналов связи. Если с помощью SDH-мультиплексоров можно организовать лишь соединения «точка-точка», «линия» и «кольцо», то с применением АВАНТ К400, интерфейсов С37.94, IP-мультиплексоров и выделенных ВОЛС можно создать полностью изолированную цифровую систему передачи данных для нужд РЗ и ПА со структурой любой сложности.

интерполяционного дискретного преобразования Фурье и его приложения». руководитель группы разработки отдела энергосвязи ООО «Прософт-Системы».

04 /Ноябрь 2014

Особенности эксплуатации Приемопередатчики серии АВАНТ – АВАНТ Р400, АВАНТ РЗСК и АВАНТ К400 – выполнены на сигнальных процессорах и микропроцессорной технике. В качестве аналоговых элементов используются только усилители и пассивные фильтры простой конструкции. Основные функции, такие как формирование передаваемого сигнала и прием сигнала с противоположного конца, целиком

выполнены программным образом. В процессе работы устройств в ВЧ-канале производится автоматическое измерение параметров передаваемого ВЧ-сигнала (отдельно по току и напряжению), осуществляется контроль входного сигнала и контроль уровня помех. За счет этого осуществляется постоянный мониторинг исправности оборудования и качества канала связи. Фиксируются такие состояния, как «сигналы в норме», «повышенный шум в канале», «повышенное сопротивление – обрыв канала», «пониженное сопротивление – КЗ в канале». Постоянный контроль качества присоединения, стабильности установленных параметров оборудования и исправности канала связи позволяет своевременно выявлять неполадки и в случае необходимости проводить восстановительные работы. При отсутствии проблем с оборудованием в процессе эксплуатации профконтроль в большинстве случаев может осуществляться автоматически. В результате существенно увеличивается не только период межпроверочных циклов (с 3 до 6 лет), но и срок службы оборудования (до 25 лет и более). Таким образом, с помощью представленного унифицированного семейства приемопередатчиков АВАНТ можно решить практически все задачи организации связи для систем релейной защиты и противоаварийной автоматики как на высокочастотных, так и на цифровых каналах. Оно предоставляет уникальные возможности не только для модернизации существующих каналов связи, но и для проектирования новых. Литература 1. Скитальцев В.С., Кузьмина Т.П., Чирков А.Г., Чирков Ю.Г. Новый приемопередатчик сигналов и команд релейной защиты АВАНТ РЗСК // Энергетик. – 2012. – №1. – С.13-16. 2. Веселов П.К., Лейман Р.Э., Скитальцев В.С., Вершинин А.С. Применение ВЧ-приемопередатчика АВАНТ РЗСК для защиты параллельных линий электропередачи // Релейная защита и автоматизация. – 2012. – №4. – С. 52-54.

ПРАКТИКА

научно‑практическое издание

ПРАКТИКА

Испытания

Авторы: Зайцев Б.С.,

РЕТОМЕТР-М2: возможности, о которых полезно знать

ООО «НПП «Динамика»,

Гущин Г.Д., Филиал ОАО «РусГидро» «Чебоксарская ГЭС», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: данная статья призвана помочь потребителю разобраться в особенностях применения трехфазного вольтамперфазометра РЕТОМЕТР-М2, производимого НПП «Динамика». При ее написании были использованы материалы, учитывающие многолетний опыт эксплуатации прибора.

Ключевые слова: РЕТОМ, ВАФ, ток, напряжение, фаза.

Зайцев Борис Сергеевич Год рождения: 1959. В 1984 году окончил кафедру «Электрические аппараты» Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова. Заместитель директора по инжинирингу ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары.

Гущин Геннадий Дмитриевич Год рождения: 1950. В 1975 году окончил кафедру «Гидроэнергетические установки» Московского энергетического института по специальности инженер гидроэнергетикэлектромеханик. Ведущий инженер группы систем технологического управления производственнотехнической службы Чебоксарской ГЭС.

04 /Ноябрь 2014

Среди специалистов по релейной защите и автоматике (РЗА) большой популярностью всегда пользовались и продолжают пользоваться приборы для измерения амплитудных и фазовых характеристик в действующих цепях тока и напряжения. Основными достоинствами этих приборов являются универсальность, малые габариты, приемлемая точность измерений и простота использования. Долгое время наиболее распространенным прибором был электромеханический вольтамперфазометр ВАФ-85М, основными недостатками которого являлись неудобство в использовании, низкая точность измерений по амплитуде и фазе, недостаточная чувствительность. Современные микропроцессорные аналоги стали гораздо удобнее в эксплуатации, но при этом каждый из них отличается друг от друга набором функций, а также особенностями при выполнении измерений. В то же время требования к измерениям электрических параметров электрооборудования становятся более высокими, а время, выделяемое для проведения этих измерений, все более ограниченным, поэтому современный измерительный прибор должен быть универсальным. По мнению специалистов Чебоксарской ГЭС, наилучшими техническими характеристиками по точности и удобству в использовании обладает прибор РЕТОМЕТР.

Ниже будут рассмотрены вопросы, которые часто возникают у специалистов, эксплуатирующих прибор РЕТОМЕТР-М2. Можно ли с помощью трехфазного прибора определить угол между двумя сигналами напряжения, напряжения и тока или между двумя сигналами тока? В приборе РЕТОМЕТР-М2 предусмотрена работа в однофазном режиме, при котором можно выполнить все вышеперечисленные измерения. Отображение параметров на экране представлено на рис. 1. Кроме этого при измерении угла между напряжением и током также определяется активная, реактивная и полная мощность, косинус и тангенс угла, активное, реактивное и полное сопротивление (рис. 2), что удобно при анализе измеряемой цепи, например, измерении параметров нагрузки трансформатора тока (ТТ). При одновременном измерении угла между двумя токами или напряжениями вычисляется и их отношение (рис. 3). Таким образом, если подать внешний сигнал, например, от устройства РЕТОМ-21 (устройство для проверки первичного и вторичного оборудования), то можно без труда измерить коэффициент трансформации измерительного ТТ или ТН, полярность обмоток, фазовое смещение, характер нагрузки вторичной обмотки и т.д. В чем преимущества трехфазного прибора? Как с его помощью можно получить качественную векторную диаграмму токов и напряжений? При снятии полной векторной диаграммы однофазным прибором приходится выполнять последовательно несколько замеров. Из-за непостоянства параметров электрической сети во времени при сравнительно хорошей точности каждого индивидуального замера результирующая векторная диаграмма получается недостоверной. Прибор РЕТОМЕТР-М2 позволяет работать в трехфазном режиме, в котором реализована схема одновременного измерения всех шести векторов тока и напряжения с вычис-

ПРАКТИКА

Испытания

лением пяти углов относительно напряжения фазы «А» (рис. 4). Для того, чтобы исключить влияние колебания модуля и фазы напряжения сети на измерения,

Рис. 1. Измерение напряжения (или тока) в двух каналах и вычисление фазового угла между ними

Рис. 2. Измерение параметров одной фазы

Рис. 3. Измерение тока (или напряжения) двух каналов и вычисление их отношения

Рис. 4. Снятие полной векторной диаграммы трехфазной цепи

Рис. 5. Вычисление значений симметричных составляющих

выборки каждого периода обрабатываются по отдельности и усредняются за десять периодов. Таким образом, векторная диаграмма, снятая этим прибором, полностью соответствует аналогичной диаграмме, зафиксированной любым регистратором в определенный момент времени. Для корректного считывания данных в РЕТОМЕТР-М2 предусмотрена фиксация значений на экране. Генераторы, трансформаторы, линии практически всегда работают с небольшой несимметрией по токам и напряжениям, которая связана с несимметричной нагрузкой. В приборе имеется дополнительный режим работы с трехфазным сигналом, при котором вычисляются все значения симметричных составляющих сигнала. По найденным значениям прямой, обратной и нулевой составляющих можно легко определить чередование фаз как по напряжению, так и по току (рис. 5). Вычисление активной, реактивной и полной мощности каждой составляющей, а также коэффициентов обратной и нулевой последовательностей дает возможность наиболее полно проанализировать правильность работы электротехнического оборудования в сети. Как РЕТОМЕТР-М2 работает в условиях высокого уровня помех? Влияние на работу РЕТОМЕТР-М2 внешних электромагнитных полей (как промышленной частоты, так и высоких частот), а также кратковременных импульсных помех сведено к минимуму. Многократные измерения на ОРУ вблизи силовых трансформаторов и шин показали практически полное отсутствие влияния внешних полей на работу прибора. Однако это не исключает необходимость его грамотного подключения к проверяемым цепям напряжения, например, если использовать достаточно длинные провода и не делать их скрутку, то небольшие наводки на показания прибора не исключены. Как долго РЕТОМЕТР-М2 может работать без подзарядки? Длительность работы прибора от аккумулятора – один из главных вопросов, волнующих потребителей. При полной зарядке нового аккумулятора прибор может непрерывно работать

научно‑практическое издание

20 часов. Много это или мало? Если говорить о сотовом телефоне, то это явно мало, а в случае планшетного компьютера – уже много. Что касается прибора РЕТОМЕТР-М2, то этого времени более чем достаточно для работы в течение целого дня при непрерывном проведении различных измерений. Если по завершении работ прибор остался включенным, он автоматически отключается через 10 минут. При кратковременной работе, характерной для большинства измерений, заряда аккумулятора хватает на несколько дней. В выключенном состоянии прибор потребляет минимум энергии и может находиться достаточно долго без подзарядки – месяц и более. Несмотря на это не стоит забывать о естественном процессе саморазряда аккумуляторов, поэтому минимум раз в месяц его рекомендуется подзаряжать. Используемые в приборе современные литий-ионные полимерные аккумуляторы заряжаются достаточно быстро, не имеют эффекта памяти и допускают многократную подзарядку в любом состоянии. При соблюдении общей рекомендации подзарядки литий-ионных аккумуляторов – заряжать только в теплом состоянии и ни в коем случае не на морозе, – они прослужат несколько лет. Чтобы отслеживать уровень заряда аккумулятора, на экране прибора РЕТОМЕТР-М2 отображается соответствующий индикатор. Можно ли работать с прибором зимой на улице? Многолетний опыт эксплуатации прибора РЕТОМЕТР, в том числе и на Чебоксарской ГЭС, показал, что основные ограничения по работе с ним в условиях низких температур связаны со встроенным аккумулятором – чем сильнее он остывает, тем меньше его емкость и тем быстрее он разряжается. Это общая проблема таких источников. Рабочий диапазон прибора РЕТОМЕТР-М2 от -20 до +40 °С подразумевает достаточно длительную работу в этих условиях. В случае необходимости можно проводить кратковременные работы и при более низких температурах. Следующая публикация будет посвящена новым возможностям прибора РЕТОМЕТР-М2. 47

ПРАКТИКА

Обучение

Автор: Удрис А.П.,

РАЗМЫШЛЕНИЯ СТАРОГО РЕЛЕЙЩИКА

г. Рязань.

Удрис Андрей Петрович Инженер-электрик, специалист в области релейной защиты и автоматики энергосистем с 1962 года. В настоящее время – на пенсии, преподает на курсах повышения квалификации и консультирует заинтересованные организации по своей специальности.

04 /Ноябрь 2014

Коротко о себе. Почти 40 лет, с 1962 года, занимался практической деятельностью по эксплуатации устройств релейной защиты в ряде энергосистем. После выхода на пенсию, более 10 лет, занимаюсь передачей своего опыта на разных курсах повышения квалификации работающих релейщиков. Накопил определённый опыт, составил свои представления о нынешнем положении в электроэнергетике, и хочу теперь этим поделиться хотя бы в своём кругу, кругу релейщиков. Проводя занятия на курсах повышения квалификации, естественно, задаёшься вопросом, на каком уровне надо вести разговор, чтобы, с одной стороны, дать максимум полезных сведений, а с другой, чтобы этот максимум слушателям был понятен. Для этого в начале занятий задаю вопросы. И тут выясняется ряд грустных обстоятельств: 1. Большинство слушателей с высшим образованием плохо понимают элементарную электротехнику. Например, не понимают, что такое действующее значение переменного напряжения или тока. Отвечают, 0,707 от амплитуды. Так это же только для синусоиды. А для прямоугольных колебаний? Тупик. Приходится разрисовывать на доске, откуда получается известное математическое выражение действующего значения периодической функции тока или напряжения. Я заглянул в свои учебники и только в ТОЭ 1959 года издания нашёл простое физическое объяснение. Кстати говоря, продвинутые слушатели замечали, что старые учебники были проще и понятнее. Многие не понимают физического, да и математического смысла резонанса токов или напряжений, принципов работы стабилизаторов и т.д. Но самое поразительное, на вопрос, что такое мощность, большинство отвечает, что это произведение напряжения на ток. Практически на всех занятиях приходится напоминать школьный курс, что это работа, совершаемая в единицу времени, точнее говоря, преобразование энергии из вида в вид в единицу времени. Например, преобразование механической энергии турбогенератора в электромагнитную энергию, выдаваемую в сеть. Естественно, понятия активной и реактивной мощности, как и активных и реактивных сопротивлений тоже остаются для многих тайной за семью печатями. А как без понимания физического смысла сопротивлений объяснять принципы дистанционной защиты? Как без понимания физиче-

ского смысла активной мощности представить процесс возникновения несинхронного режима станции? 2. И тогда я понял, что за время, прошедшее с той поры, когда учили нас, будущих инженеров в 50-е годы прошлого века, прошла трансформация обучения от понимания терминов к их зазубриванию. У молодых инженеров прекрасная память, они отлично помнят и подсказывают преподавателю, какие кнопки надо нажимать на компьютере, чтобы получить нужную картинку, и точно также помнят, но не понимают, что есть работа, мощность, резонанс и многие другие понятия, пытаются запоминать математические выражения без прояснения физической сущности этих выражений. Громадным подспорьем для зазубривания оказываются компьютер, калькулятор. Вместо выполнения простейших арифметических вычислений в уме слушатели сразу лезут в карман за калькулятором. Как-то один из молодых инженеров говорит: «А зачем мне разбираться в расчёте? Есть программа, я закладываю исходные данные и получаю ответ». О том, что исходные данные могут быть введены ошибочно, о том, что сама программа имеет какие-то ограничения, и речи нет. Заложил и всё. В этой связи всегда вспоминаю афоризм своего учителя: «Компьютер – это большая логарифмическая линейка, которая умножает как ум, так и дурость». Что же говорить о теории электромагнитного поля, знание которой очень полезно для осознания вопросов электромагнитной совместимости микропроцессорных устройств РЗА? Или о теории переходных процессов, без хотя бы упрощенного понимания которой трудно оценить даже допустимую разрывную мощность контактов? Кстати, в одном нынешнем типовом проектном решении пришлось встретиться с недостаточной разрывной мощностью контактов терминала. Выключатель отказывает в отключении, и надо выбрасывать терминал. 3. Для преодоления пробелов в знаниях действующего персонала существуют курсы повышения квалификации. Они неплохо работали до реформирования электроэнергетики, в значительной степени потому, что их организовывали для себя сами энергосистемы. Специалисты головных служб релейной защиты знали, для каких устройств не хватает специалистов, кто мо-

ПРАКТИКА

Обучение

жет нужных специалистов подготовить и, главное, знали, что в этих курсах не будет халтуры. Что имеет место сегодня? Курсов, как платных, так и бюджетных достаточно много. Но объясните мне, как можно по двухнедельной программе преподать слушателям две основные линейные электромеханические защиты, ДФЗ 201 и ЭПЗ 1636. Причём без оговорок, каким уровнем исходных знаний должен обладать слушатель. Гони 25 тысяч и учись. Тут про одну-то из этих защит предупреждаешь курсантов, что это только старт, а дальше вам предстоят пару лет практики техобслуживания. А ведь это представлена реальная программа одного из известных курсовых заведений. Или в другом учебном заведении предлагается электромонтёрам релейщикам преподать в составе общетехнического курса за 10 часов всю электротехнику и промэлектронику. В перечне вопросов, которые надо изложить по теме, весь курс от теории поля до метода симметричных составляющих. Как раз на два полноценных семестра вуза. 4. Другая сторона курсового повышения квалификации даже в грамотно организованных курсах заключается в том, что формированием контингента слушателей, отправляемых на курсы, занимаются не профессионалы релейщики, а отделы кадров, которые по определению не могут грамотно определить потребность в той или иной категории специалистов. Возникает вопрос, как эти проблемы преодолеть. Курсы повышения квалификации не могут заменить школу и вуз. С другой стороны, недоучки, работающие на производстве, особенно в электроэнергетике, особенно в релейной защите, могут при техническом обслуживании наломать таких дров, что мало не покажется. Поэтому у многих грамотных специалистов возникает разумное желание автоматизировать сам процесс технического обслуживания. В этом плане есть хорошие заделы, например, у НПП «Динамика», выпускающего испытательные устройства серии «Ретом» и много других хороших изделий. Помимо ручного управления подачей испытательных режимов на устройства РЗА

«Ретомы» позволяют выполнять автоматические проверки. Но по законам диалектики лицевая сторона медали обязательно имеет обратную сторону. Зачем мне трудиться над анализом и выбором режимов, ручной подачей этих режимов и анализом результатов, когда включил автоматическую программу, протарахтел полчаса, получил протокол и поехал домой с чистой совестью. Более того, если я хочу проверить устройства РЗА всей подстанции, фирма «Селект» предлагает подключить несколько «Ретомов» и проверить всю РЗА подстанции во всех аварийных режимах. Должен заметить, если «Ретомы» со всеми их связями управляются высококвалифицированными специалистами, знающими электротехнику, слава Богу. Они сумеют понять и необычные неисправности, возникшие в устройстве. Я читал прекрасный отчёт о комплексной проверке защиты и автоматики вновь вводимой ПС именно по идеям «Селекта». Было сразу видно, что работали квалифицированные специалисты. Но ведь, как я прочёл в одном из докладов, происходит процесс «вымывания из служб эксплуатации высококвалифицированных специалистов». Авторы, правда, слукавили, идёт процесс не вымывания, а изгнания, потому что квалифицированному специалисту надо хорошо платить, чтобы он мог поддерживать кроме семьи, и свою квалификацию. А многие начинающие релейщики, которые сталкиваются сразу с микропроцессорными устройствами защиты, воспринимают эти устройства, как компьютер. Очарованные большим количеством информации про устройство и из устройства полагают, что оно может само проверить правильность выполнения вторичной коммутации, в частности, цепей напряжения и тока. Известно, например, информационное письмо МЭС Центра о неправильной фазировке полукомплектов диффазной защиты, которую наладчики «скорректировали» режимом одного из полукомплектов и, естественно, получили потом неправильное действие защиты. Вместе с тем двух часов фазировки полукомплектов по существующим прежним инструкциям вполне хватило бы, чтобы избежать казуса.

научно‑практическое издание

Что конкретно можно сейчас предложить на данном этапе по преодолению кадрового кризиса в релейной защите? Три составляющих, о которых уже приходилось говорить ранее. Выводы Во-первых, комплектовать подразделения релейной защиты независимо от названия (департамент, отдел, служба) должен руководитель этого подразделения, отвечающий за качество работы своих устройств. Это потребует от вышестоящего начальства назначать руководителем подразделения профессионала, готового отвечать за качество своей работы. Никакой ответственности у руководителя не будет, если для приёма на должность монтёра или инженера в его подразделение необходимо согласование вышестоящей организации, которая ничем, кроме анкеты не располагает. Во-вторых, необходимо поставить заработок специалиста, хоть инженера, хоть монтёра в зависимость от квалификации. И квалификации не на бумаге, а на основании тщательных экзаменов. Связь квалификации и заработка должна быть существенной. Если на полноценное освоение какого-то терминала требуется человеку год, то и мотивация его трудов должна быть высокой. С другой стороны, человек, почувствовавший себя профессионалом, не будет ущемлён низкой оплатой своего труда и не будет искать нового места работы. Это обеспечит минимизацию неправильных действий устройств, и, стало быть, минимизацию ущерба экономике. В-третьих, повышение квалификации должно происходить ступенями, чтобы на курсы, скажем, по дифференциальным защитам трансформаторов приходили такие слушатели, которые уже знают, что такое трансформатор, взаимоиндукция, и т.д. Для этого существует система допусков к самостоятельному техобслуживанию устройств РЗА, которую необходимо наполнить полноценным содержанием, как по тематике, так и по оплате. Спросите, как этого добиться? Ответ прост: Релейщики всей России, соединяйтесь! 49

ПРАКТИКА

ОМП

Автор: к.т.н., доцент, академик АЭН РФ Арцишевский Я.Л.,

Пути совершенствования средств определения места повреждения в сетях воздушных линий электропередачи по ПАР

НИУ МЭИ, г. Москва, Россия.

Арцишевский Ян Леонардович Дата рождения – 10.12.1945 г. Окончил в 1969 г. Электроэнергетический факультет Московского энергетического института (МЭИ), кафедра «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» (РЗ и АЭс). Кандидатскую диссертацию защитил в 1976 г. по применению векторных измерений в устройствах РЗА. Зам. зав. кафедрой «РЗ и АЭс» Национального исследовательского университета «МЭИ», руководитель секции «Электротехническое оборудование. РЗА» НТС «Рус Гидро», академик АЭН РФ.

04 /Ноябрь 2014

Определение места повреждения на линиях электропередачи в воздушных сетях 6-750 кВ с различными способами заземления нейтрали играет важную роль в сокращении длительности аварийно-восстановительных работ и позволяет существенно сократить издержки сетевых компаний и ущербы у потребителей электроэнергии. При проведении технико-экономических обоснований следует учитывать следующие факторы эффективности средств ОМП на ВЛ: 1) схемно-режимная значимость: • объем недоотпуска электроэнергии; • ограничения мощности потребителей с заблаговременным предупреждением; • ограничения на переток; • ограничения на прием мощности электростанций в сеть; • дополнительные потери электроэнергии в период аварийного простоя ВЛ; 2) доступность трассы ВЛ, природно-климатические факторы: • горы, снега, болота, наличие и состояние дорог, водные преграды, полярная ночь и т.п.; 3) особенности статистики по видам повреждений: • частота обрывов проводов фаз; • частота повреждений ВЛ в отключенном состоянии (множественные повреждения в условиях гололеда, ледяного дождя, оползней и т.п.); 4) топология сети ВЛ, наличие ответвлений и разветвлений, возможность установки средств ОМП на приемных концах ВЛ; 5) режим заземления нейтрали: • глухое заземление; • изолированная нейтраль; • включение индуктивного сопротивления с целью компенсации емкостного тока в цепи однофазного замыкания на землю; • включение низкоомного или высокоомного активного сопротивления с целью ограничения тока в цепи однофазного замыкания на землю, повышения чувствительности и селективности релейной защиты, а также ограничения уровня перенапряжений.

Очевидно, что в условиях России, территория которой охватывает большое разнообразие природно-климатических зон от субтропиков до Заполярья с вечной мерзлотой и длительной полярной ночью, средства ОМП на ВЛ должны быть адаптированы к условиям эксплуатации и решать общие и особенные задачи сокращения потерь при повреждениях ВЛ с учетом перечисленных выше факторов. Что же было сделано за почти 80-летнюю историю развития средств ОМП на ВЛ, начиная с довоенного Авторского свидетельства [1]. Направляющую роль в развитии методов ОМП по параметрам аварийного режима (ПАР) сыграла работа ОРГРЭС (М.П. Розенкноп) [2], сохраняющая актуальность и сегодня. В ней изложен метод расчета расстояния до места КЗ на землю по значениям электрических величин нулевой последовательности, измеренным (зафиксированным) в процессе КЗ в разных точках электрической сети применительно к различным вариантам первичной схемы сети (ответвления, взаимоиндукции, параллельные ВЛ и т.д.). Развитие расчетных методов стимулировало разработку десятков вариантов специализированных фиксирующих приборов (фиксаторов) во многих энергосистемах СССР, и последующий промышленный выпуск по разработке ОРГРЭС (Казанский В.Е., Кузнецов А.П.) приборов ФИП, ФИП-1, ФИП-2, ЛИФП, ФПТ, ФПН на Рижском опытном заводе Латвэнерго, затем Союзэнергоавтоматика. В 90-х годах производство фиксирующих приборов перешло на микропроцессорную элементную базу (А.С. Саухатас, А.П. Кузнецов) и было основано по инициативе ОРГРЭС в г. Зеленоград (фирма «Радиус» – ИМФ-1,2,3, Сириус ОМП). Большой вклад в развитие расчетных методов ОМП по показаниям фиксирующих приборов внесли разработки Айзенфельда А.И. (ОРГРЭС). В связи с продолжающимся развитием средств микропроцессорной техники и информационных технологий в настоящее время рассматриваемые задачи реализуются не только в специализированных устройствах ОМП по ПАР, но и предусматриваются в составе терминалов

ПРАКТИКА

ОМП РЗА ЛЭП, а также реализуются с помощью специализированного программного обеспечения (WinBres, АРМ-СРЗА и др.) для обработки аварийных цифровых осциллограмм регистраторов аварийных событий. Значительный вклад в создание и совершенствование современных средств и методов ОМП ВЛ по ПАР внесли следующие фирмы: «Радиус», НПП «Бреслер», ИЦ «Бреслер». В современной инструкции [3], разработанной ОРГРЭС, нашли применение ряд научных разработок, среди них: • закрепление в Инструкции многоэтапной методики обработки данных ПАР (первичный расчет, уточняющий расчет, контрольный расчет, анализ и сопоставление результатов ОМП); • закрепление в Инструкции требований по допустимым временам проведения первичного и уточняющего расчета; • введен критерий необходимости проведения в сетевой компании регулярной работы по уточнению значений параметров электрической сети и коррекции значений параметров элементов расчетной схемы замещения участка электрической сети (Ж. Арслан); • указывается на необходимость выбора и настройки параметров средств ОМП, под которыми, по мнению автора, следует понимать: • коэффициент чувствительности пуска средства ОМП в основной и резервной зоне; • коэффициенты запаса по верхнему и нижнему пределам измерения; • длительность временных интервалов – время отстройки, время фиксации, время ожидания сигнала от аварийной сигнализации при селек-

научно‑практическое издание

тивном действии и т.д. В Инструкции используется также и термин «система ОМП», однако в настоящее время в сетевых компаниях России для ВЛ используются исключительно средства и методы по ПАР, причем системное их использование в части ближнего и дальнего резервирования и расчеты многоточечным методом с отбраковкой недостоверных ПАР (Баяр Б. Эрдэне) практически не используется. Не имеют современного развития и работы по автоматическим локаторам для ВЛ 500 кВ, проводимых во ВНИИЭ (Шалыт Г.М.) во второй половине прошлого века. Однако в ряде организаций ведутся работы по топографическим указателям и волновым средствам ОМП, включая активные (локаторы) и пассивные варианты (ИЦ «Бреслер», НПФ «ЭЛНАП», ПМЭС «Нижний Новгород», Казанский ГЭУ, НИУ «МЭИ», Самарский ГТУ, Новочеркасский ПИ (ЮРГТУ) и др.). В заключение рискнем предположить, что в следующей Инструкции будет предусмотрено использование разных комбинаций дистанционных и топографических средств для ОМП в различных природно-климатических зонах для ВЛ различной схемно-режимной значимости. Литература 1. Авт.св. СССР №55159. Способ определения места замыкания по токам нулевой последовательности, измеренным по концам линии электропередачи. Г.С. Гольшман, И.М. Ланг, С.И. Раппе. Бюлл. из. 1937 г., №6. 2. Розенкноп М.П. Методика определения места замыкания на землю по токам и напряжениям нулевой последовательности в сетях разной конфигурации. М., Энергия, 1964 г., с. 34. 3. СТО 56947007-29.240.55.159-2013. Дата введения: 28.11.2013. Типовая инструкция по организации работ для определения мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше. Разработан: ОАО «Фирма ОРГРЭС» с. 18.

ПРАКТИКА

Качество продукции

Автор: Захаров О.Г.,

Возврат изделий потребителями как поток событий

г. Санкт-Петербург, Россия.

Аннотация: описаны результаты наблюдений за цифровыми устройствами релейной защиты, возвращенными потребителями. Установлены причины возврата, показаны характеристики потока возвращенных изделий из-за отказа элементов, нарушения правил эксплуатации, брака изготовителя. Приведена статистика необоснованных возвратов исправных изделий. Дана оценка наработки возвращенных изделий и времени, прошедшего от отгрузки до возврата. Приведена информация об интенсивности потоков изделий, возвращенных по различным причинам. Проанализировано изменение причин возврата изделий за период с 2009 по 2014 годы. Ключевые слова: поток возвращенных изделий, причины возврата, интенсивность потока, процентная доля возвращенных изделий, необоснованный возврат изделий. Один из самых неприятных моментов для любого производителя – возврат потребителями изделий, успешно прошедших приемосдаточные испытания в условиях предприятия. В настоящее время практически только автомобильные заводы широко информируют потребителей о причинах возврата и количестве возвращенных (отозванных) автомобилей [1]. Эксперты Захаров прогнозируют, что масштабы «отзывных» кампаний Олег Георгиевич будут только расти – из-за ужесточения позиции Год рождения: 1944. регуляторов и усложнения технологий производВ 1969 году окончил ЛЭТИ ства, при которых одни и те же компоненты испольим В.И. Ульянова /Ленина. зуются по всему модельному ряду. Работал в судостроительной Например, производя за год около 10 млн авпромышленности, участвовал томобилей в год, концерн Tоyota согласно сообщев настройке и испытаниях ниям [2] отзывает 885 тысяч машин, выпущенных в электроэнергетических и 2011 и 2012 годах, что составляет 4,17% от общего гребных электрических объема выпуска за это время. установок более 100 судов и Понятно, что чем больше объем выпуска изкораблей, в том числе атомделия, тем более масштабным может стать возврат ного ледокола «Арктика». изделий даже из-за одной-единственной тиражиАвтор более 150 печатных рованной ошибки производителя. работ, среди которых книги и Для исключения таких «отзывных» кампаний статьи по цифровым устройпредприятия должны cамым тщательным образом ствам РЗ, сигнализации и контролировать возврат потребителем каждого частотной разгрузки, поиску изделия. дефектов в релейно1. Причины возврата изделий контакторных схемах. Диаграмма, показывающая динамику возРазработчик стандартов по вращения изделий в 2009-2013 годах приведена испытаниям и настройке суна рис. 1. дового электрооборудования, терминологии электромонтажных и настроечных работ. Перcональный сайт www.olgezaharov.narod.ru.

Рис. 1. Изменение причин возврата изделий за 2009 – 2013 годы

04 /Ноябрь 2014

Количество возвращенных изделий оставалось неизменным в 2009 и 2010 годах, в 2011 году отмечено снижение количества возвращенных изделий на 22%, а в 2012 и 2013 годах отмечено увеличение числа возвращенных изделий на 10% и 15% соответственно. При исследовании возвращенных изделий для простоты и удобства на предприятии выделяют три причины возврата: • по вине изготовителя (в том числе из-за отказа электронных компонентов, поставляемых контрагентами); •п о вине эксплуатирующего предприятия; •н еобоснованный возврат. Изделие считают возвращенным необоснованно, когда оно при проверке в условиях предприятия-изготовителя оказывается соответствующим требованиям, установленным в технической документации. Такая классификация причин возврата разделяет весь поток возвращенных изделий на несколько потоков, позволяет оценить их характеристики и объективно решает вопрос о том, кто должен возмещать затраты, понесенные предприятием-изготовителем из-за: •н еобоснованного возврата изделий эксплуатирующим предприятием; • возврата изделий, поврежденных эксплуатирующим предприятием. При анализе причин возврата изделий в 2013 году было установлено, что по вине изготовителя было возвращено в среднем 40% изделий, а возврат остальных 60% произошел по вине эксплуатирующих предприятий (рис. 2, правый столбик «Все возвращенные блоки»). Все возвращенные в 2013 году блоки разделены на N групп, составленных из одинакового количества блоков. Для каждой из таких групп

ПРАКТИКА

Качество продукции

Рис. 2. Виновники возврата блоков в 2013 году. ЭП – эксплуатирующее

Рис. 3. Процентная доля возвращенных в 2013 году изделий в зависимости

предприятие; 1,3,5, N – группы блоков

от количества месяцев, прошедших после отгрузки

определены доли возврата по вине изготовителя и по вине эксплуатирующего предприятия. 2. Время от отгрузки до возврата изделий При анализе причин возврата прежде всего устанавливают время, прошедшее от даты отгрузки изделия до его возврата предприятию-изготовителю (рис. 3). Данная диаграмма составлена для всех возвращенных в 2013 году изделий без учета их типа и исполнения. Согласно принятой на предприятии практике гарантийный срок на изделие в общем случае отсчитывается от даты его отгрузки. При известной дате ввода изделия в эксплуатацию, гарантийный срок начинается с этой даты. В любом случае гарантийный срок не превышает 3,5 года от даты отгрузки. При исследовании причин возврата установлено, что в 2013 году для 68% возвращенных изделий от даты отгрузки до даты возврата прошло не более 30 месяцев. Остальные 32% процента изделий были возвращены после истечения гарантийного срока. 3. Наработка возвращенных изделий Важной временной характеристикой возвращенных изделий явля-

ется их наработка (время, прошедшее от даты ввода в эксплуатацию до даты возращения). Отметим, что 53% изделий, возвращенных в 2013 году, имели нулевую наработку, т.е. замечания по их работе, послужившие основанием (здесь лучше сказать – поводом) для возвращения, возникли во время их настройки на объекте или в лаборатории эксплуатирующей организации. Ещё для 20% возвращенных изделий получить от эксплуатирующей организации достоверную информацию о наработке оказалось невозможным. Около 3,5% возвращенных в 2013 году изделий имеют наработку не превышающую 1 месяц, а время прошедшее от даты отгрузки этих изделий до их возвращения находится в диапазоне от 6 до 30 месяцев. В то же время, 8,7% возвращенных в 2013 году проработали до возврата на предприятие не менее 75 месяцев, а 3,7% – проработали не менее 96 месяцев. Процентное распределение количества возвращенных в 2013 году изделий, наработка которых находится в диапазоне от 1 до 24 месяцев показано на рис. 4. «Собирание» в одну группу изделий, наработка которых находится в интервале от начала одного месяца до конца другого, создает ложную картину

изменения числа возвращенных изделий во времени. Если выбрать другой масштаб по оси времени, например 1 неделя вместо 1 месяца, оказывается, что в среднем в неделю поступает не более 2% от всех возвращенных в рассматриваемом году изделий (рис. 5). Сравнивая диаграммы, приведенные на рис. 3 и 4, можно предположить, что «приработочные» отказы изделий отсутствуют, что обусловлено наличием этапа технологического прогона всех выпускаемых изделий [3, 4]. Отсутствие «приработочных» отказов будет показано ниже при анализе потоков, возвращенных из-за отказов тех или иных элементов устройств. До сих пор рассматривались временные характеристики возврата всех изделий, без подразделения их на типы и исполнения, а также без учета причины возврата. Поток всех возвращенных на предприятие изделий может быть представлен как совокупность нескольких потоков, разных для каждого типа изделий. В данной работе рассмотрен поток возврата изделий одного типа. В ранее опубликованных работах [4, 5] это изделие обозначено как изделие типа Б. В общем количестве всех возвращенных в 2013 году изделий доля изде-

Рис. 4. Изменение процентной доли возвращенных в 2013 году изделий в зависимости

Рис. 5. Изменение процентной доли возвращенных в 2013 году

от их наработки в месяцах

изделий в зависимости от их наработки в неделях

научно‑практическое издание

ПРАКТИКА

Качество продукции

лий типа Б составила 44,6%, тогда как доля изделий этого типа в общем количестве изделий, находящихся в эксплуатации, не превышает 30%. По отношению ко всем изделиям типа Б, находящихся в эксплуатации на конец 2013 года, доля возвращенных в 2013 году составила 0,48%. Общий поток возвращенных изделий типа Б разделим на несколько потоков, начав с потока изделий, возврат которых на предприятие-изготовитель был признан необоснованным. 4. Необоснованно возвращенные изделия После испытаний в условиях предприятия возврат 19,6% изделий типа Б был признан необоснованным, причем минимальное время возврата составило 2,5 месяца, а максимальное – 42 месяца после отгрузки (рис. 6). Среднее время возврата Tвозвр.ср. = 21,5 мес, медиана Tвозвр.мед. = 20 месяцев, дисперсия времени возврата σ'возвр. = 151,3, а среднеквадратичное отклонение σвозвр. = 2,24 мес. Отметим, что около 70% необоснованно возвращенных изделий поступили на предприятие до истечения гарантийного срока, а остальные – после его окончания. Такое же соотношение характерно и для всей выборки возвращенных изделий типа Б. Как правило, необоснованный возврат изделий происходит во время выполнения пусконаладочных работ (наработка отсутствует), однако в 2013 году были необоснованно возвращены изделия, находившиеся в эксплуатации от 16 до 38 месяцев. Для 50% возвращенных изделий типа Б установить наработку не удалось, так как не все предприятия фиксируют дату ввода изделий в эксплуатацию.

В связи с тем, что необоснованно возвращенные изделия признаны исправными, ни о каких отказах изделий говорить не приходится. Необходимо отметить, что начиная с 2014 года, предприятие стало выпускать изделия со встроенными счетчиками моточасов, что позволяет точно определять наработку изделий и не зависеть от информации, находящейся в распоряжении эксплуатирующего предприятия. Зачастую поиск дефекта в возвращенном изделии затруднен тем, что эксплуатирующее предприятие приводит информацию слишком общего характера и не затрудняет себя поиском дефекта в системе [6], где установлено цифровое устройство, во всех случаях априори полагая наличие дефекта в цифровом устройстве. Вот пример такой информации: «…1 марта 2013 года произошло срабатывание блока 1 от внешней защиты, что привело к отключению трансформатора Т1 ПС 38. После осмотра трансформатора был включен на холостой ход. 3 марта 2013 года произошло его повторное отключение по внешней защите. 4 марта 2013 года блоки 1 и 2 были заменены. На сегодняшний день трансформатор работает без замечаний». После анализа осциллограмм, записанных в памяти блока и схемы электрической принципиальной, в которой использованы блоки, проведенных в условиях предприятия-изготовителя было установлено, что «блок 1 не выдавал команд на отключение выключателя. …В блоках этого типа не предусмотрен дискретный вход «Внешняя

защита», а отключение трансформатора на ПС 38 было зафиксировано в Журнале событий и аварий как «Самопроизвольное отключение» и сработало в соответствии с алгоритмом «Обнаружение самопроизвольного отключения» (рис. 7). Команда на отключение трансформатора на ПС 38 поступила от блока 2, в «обход» блока 1».

Рис. 7. Окно «Журнал событий и аварий» блока 1

Поток событий можно рассматривать как простейший в том случае, когда в каждый момент времени происходит не более одного события. На первый взгляд поток необоснованно возвращенных устройств нельзя считать простым (рис. 8) и стационарным, ведь в некоторые даты возвращают несколько устройств (см. даты 04.02, 19.06, 01.07, 10.09, 17.10, 26.12 на рис. 8).

Рис. 6. Изменение процентной доли необоснованно возвращенных изделий в зависимости от даты отгрузки в месяцах

04 /Ноябрь 2014

Рис. 8. Поток необоснованно возвращенных в 2013 году блоков типа Б

ПРАКТИКА

Качество продукции

Однако возврат нескольких изделий в один и тот же день вызван в основном логистическими причинами, когда одна организация централизованно направляет устройства, претензии к которым были выявлены на разных объектах в разное время. На рис. 8. следует обратить внимание на две даты – 10.09 и 26.12. В эти дни были одновременно возвращены несколько устройств одной и той же организацией, которой за прошлые годы было поставлено нескольких тысяч блоков. Однако в организации не было подготовлено достаточного количества специалистов, что и вызвало значительное число необоснованно возвращенных изделий, а также изделий, поврежденных во время ввода их в эксплуатацию и при последующем обслуживании. Используя имеющуюся информацию, определим интенсивность изменения потока необоснованно возвращенных изделий λнеоб. возвр. в каждом из кварталов и в среднем за год (рис. 9). Поток возвращенных по необоснованным причинам изделий представляет собой нестационарный поток. Нестабильность интенсивности потока вызвана тем, что эксплуатирующие предприятия возвращают блоки, по работе которых возникли претензии, партиями. 5. Возврат устройств по вине изготовителя Как было сказано ранее, при анализе причин возврата устройств отказ комплектующих элементов рассматривается как вина изготовителя, кроме тех случаев, когда тот или иной элемент отказывал (был поврежден) из-за нарушений правил эксплуатации устройства. Изделия, в которых комплектующие элементы повреждены по вине эксплуатирующего предприятия в этом разделе не учтены. 5.1. Возврат устройств из-за отказов микросхем Среднее время, прошедшее от отгрузки блока типа Б до его возврата в 2013 году из-за отказа микросхем составило Tср. мсх. = 26,7 месяца, медиана – 23 месяца. Дисперсия времени возврата

Рис. 9. Интенсивность потока необоснованно возвращенных блоков типа Б в 2013 году красная штриховая линия – среднее значение λнеоб. возвр.

Рис. 10. Поток блоков типа Б, возвращенных в 2013 году из-за отказа микросхем (вина изготовителя устройства)

Рис. 11. Интенсивность потока блоков типа Б, возвращенных в 2013 году из-за отказа микросхем красная штриховая линия – среднее значение λ возвр. мсх

σ'возвр. = 212,25, а среднеквадратичное отклонение σвозвр. = 14,6 месяца. Диаграмма, иллюстрирующая поток возвращенных устройств с отказавшими микросхемами, приведена на рис. 10. Как уже было отмечено выше, отказ любого элемента устройства рассматривается как вина изготовителя. Сопоставление указанных на рис. 8 и 10 дат поступления устройств на предприятие подтверждает, что возврат нескольких изделий в один и тот же день вызван логистическими

научно‑практическое издание

причинами. Числа над столбиками показывают время, прошедшее от отгрузки до отказа, в скобках указана наработка до отказа в месяцах (н/у – наработка не установлена). Используя имеющуюся информацию, определим интенсивность изменения потока изделий, возвращенных из-за отказа микросхем λ возвр.мсх в каждом из кварталов и в среднем за год (рис. 11). Интенсивность потока возвращенных из-за отказа микросхем блоков

ПРАКТИКА

Качество продукции

типа Б в I квартале возросла за счет возвращения нескольких изделий в январе и феврале. В течение остальных трёх кварталов интенсивность потока остается неизменной, что позволяет считать данный поток стационарным. 5.2. Возврат устройств из-за отказов резисторов При исследовании возвращенных в 2013 году блоков установлено, что причиной возврата части блоков типа Б стал отказ резисторов. Диаграмма потока возвращенных по этим причинам блоков приведена на рис. 12.

Рис. 13. Интенсивность потока блоков типа Б, возвращенных в 2013 году из-за отказа резисторов красная штриховая линия – среднее значение λ возвр. рез.

Рис. 12. Поток возращенных в 2013 году блоков типа Б из-за отказа резисторов Цифры над столбиками указывают время в месяцах, прошедшее от отгрузки до возвращения блока.

Рис. 14. Поток возращенных в 2013 году блоков типа Б из-за отказа разных элементов

Цифры в скобках – наработка (н/у – наработка не

Цифры над столбиками указывают время в месяцах, прошедшее от отгрузки до возвращения блока.

установлена)

Цифры в скобках – наработка (н/у – наработка не установлена)

Среднее время, прошедшее от отгрузки блока типа Б до его возврата в 2013 году из-за отказа резистора составило Tср. мсх. = 18,2 месяца, медиана – 16 месяцев, дисперсия времени возврата σ'возвр. = 19,7, а среднеквадратичное отклонение σвозвр. = 4,4 месяца. Используя имеющуюся информацию, определим интенсивность изменения потока изделий, возвращенных из-за отказа резисторов λ возвр. рез. в каждом из кварталов и в среднем за год (рис. 13). Интенсивность потока возвращенных из-за отказа резисторов в блоках типа Б также представляет собой нестационарный поток, для которого среднее число событий в единицу времени является непостоянным. Увеличение возвращенных по этой причине в IV квартале изделий

вызвано одновременным поступлением в декабре месяце двух изделий с отказавшими резисторами. 5.3. Возврат устройств из-за отказов реле В 2013 году из-за отказа реле было возвращено 2 блока типа Б – 16 мая, через 18 месяцев после отгрузки, и 26 декабря, через 9 месяцев после отгрузки. Наработка возвращенных блоков нулевая. В связи с возвратом только двух блоков, в которых отказали реле, не будем строить диаграмму, а приведем несколько значений интенсивности потока возврата изделий по этой причине: λ возвр. реле I кв. = 0,01 λ возвр. реле IV кв. = 0,01 λ возвр. реле год = 0,005 5.4. Возврат устройств из-за отказов различных комплектующих

04 /Ноябрь 2014

В 2013 году из-за отказа различных элементов были возвращены несколько блоков типа Б (рис. 14). Наибольшая наработка (34 месяца) была у блока типа Б, возвращенного из-за отказа резонатора через 38 месяцев после отгрузки. Хотя гарантийные обязательства по этому изделию закончились, оно было отремонтировано как гарантийное. Среднее время, прошедшее от отгрузки блока типа Б до его возврата в 2013 году из-за отказа элемента этой группы составило Tср. мсх. = 21,9 месяца, медиана – 21 месяц, дисперсия времени возврата σ'возвр. = 56,3, а среднеквадратичное отклонение σвозвр. = 7,5 месяцев. Особое внимание было обращено на возврат блока типа Б через 20 месяцев после отгрузки из-за обрыва обмотки трансформатора (дата 06.02 на

ПРАКТИКА

Качество продукции

Рис. 15. Интенсивность потока блоков типа Б, возвращенных в 2013 году из-за отказа комплектующих Рис. 17. Установка светодиодов одного цвета

красная штриховая линия – среднее значение λ возвр. др.

Рис. 16. Поток возврата изделий из-за ошибок изготовителя и разработчика Цифры над столбиками указывают время в месяцах, прошедшее от отгрузки до возвращения блока

рис. 14). Проведенный анализ претензий к моточным изделиям позволил отказаться от некоторых поставщиков и ужесточить требования к изготовлению изделий этой группы [7]. Используя имеющуюся информацию, определим интенсивность изменения потока изделий, возвращенных из-за отказа различных элементов λвозвр. др. в каждом из кварталов и в среднем за год (рис. 15). 5.5. Возврат устройств из-за ошибок изготовителя и разработчика Причины рассмотренных выше возвратов изделий условно рассматривались как вина производителя, хотя вызваны они были отказами комплектующих элементов. Для характеристики уровня технологической дисциплины и качества разработанной документации целесообразно выделить в отдельную группу

дефекты в изделиях, возвращенных изза ошибок изготовителя и разработчика (рис. 16). Самая «невинная» ошибка изготовителя, из-за которой было возвращено одно из устройств – установка на лицевой панели светодиодов одного и того же цвета для сигнализации о положении выключателя (рис. 17). Никаких других

претензий к работе этого устройства потребителем не было высказано. Более серьёзными были ошибки разработчика ПрО, причем по этой причине одно из устройств было возвращено после 38 месяцев работы (через 45 месяцев после отгрузки потребителю). Следует отметить, что данный факт говорит о том, что при вводе в эксплуатацию данного устройства не были проверены все алгоритмы защиты и автоматики. Стабильность технологического процесса изготовления устройств в основном характеризуется отсутствием в возвращенных изделиях дефектов пайки соединений, нарушений контакта в соединителях и т.п. Используя имеющуюся информацию, определим интенсивность изменения потока изделий, возвращенных из-за ошибок изготовителя и разработчика λ возвр. произв. в каждом из кварталов и в среднем за год (рис. 18). Для оценки характеристик потока изделий, возвращенных по вине производителя, воспользуемся принципом

Рис. 18. Интенсивность потока блоков типа Б, возвращенных в 2013 году из-за ошибок изготовителя и разработчика красная штриховая линия – среднее значение λ возвр. произв.

научно‑практическое издание

ПРАКТИКА

Качество продукции

Рис. 19. Интенсивность потока блоков типа Б, возвращенных в 2013 году по вине изготовителя

суперпозиции и объединим выделенные ранее потоки в один (рис. 19). Приведенная диаграмма наглядно показывает нестационарный характер потока изделий, причиной возвращения которых признана вина производителя. 6. Возврат устройств по вине эксплуатирующей организации В тех случаях, когда эксплуатирующая организация возвращает исправное устройство, причина возврата признается необоснованной (см. раздел 4). Вина эксплуатирующей организации в возврате изделия признается в случае нарушения правил эксплуатации, приведших к повреждению изделия или комплектующих элементов. 6.1. Возврат из-за повреждения микросхем В 2013 году было возращено несколько блоков типа Б, в которых повреждены микросхемы, в основном входящие в схему, обеспечивающую связь устройства с АСУ или ПЭВМ (рис. 20).

положен на другой стороне платы, показанной на рис. 9) и термическое повреждение резистора R157 типа RC 0805 F R – 07 100R L (0,125 – 100 Ом ± 1 % ± 100 ppm/ºС) Yageo ...» Второе характерное нарушение, приводящее к отказу микросхемы, управляющей работой порта RS-232 – подключение ПЭВМ к соответствующему соединителю при включенном питании ПЭВМ. Диаграмма, описывающая поток возвращенных из-за повреждения экс-

плуатирующим предприятием микросхем в устройствах типа Б, приведена на рис. 21. Используя имеющуюся информацию, определим интенсивность изменения потока изделий, возвращенных из-за повреждения микросхем эксплуатирующим предприятием λ возвр. мсх. эо в каждом из кварталов и в среднем за год (рис. 22). 6.2. Возврат блоков из-за повреждения резисторов Блоки типа Б, возвращенные из-за повреждения резисторов эксплуатирующим предприятием, составляют вторую по количеству изделий группу (рис. 23). Основная причина возвращения блоков в данном случае – подача напряжения, превышающего допустимое значении 264 В (номинальное напряжении 220 В). В ряде случаев вместе с резисторами оказываются повреждены и другие элементы – микросхемы, предохранители, диоды и др.

Рис. 21. Поток возращенных в 2013 году блоков типа Б из-за повреждения микросхем потребителями Цифры над столбиками указывают время в месяцах, прошедшее от отгрузки до возвращения блока. Цифры в скобках – наработка (н/у – наработка не установлена)

Рис. 20. Термическое повреждение резистора. 1 – соединитель для подключения к АСУ

В акте исследования причин возврата дано такое описание: «При проверке блока типа Б на участке настройки выявлен отказ ИМС D28 типа ADSN65LBC184D Texas Instruments (рас58

04 /Ноябрь 2014

Рис. 22. Интенсивность потока блоков типа Б, возвращенныхв 2013 году из-за повреждения микросхем потребителями красная штриховая линия – среднее значение λ возвр. мсх. эо

ПРАКТИКА

Качество продукции

Рис. 23. Поток возращенных в 2013 году блоков типа Б из-за повреждения резисторов потребителями Цифры над столбиками указывают время в месяцах, прошедшее от отгрузки до возвращения блока.

Рис. 25. Следы от продуктов горения на корпусе блока

Рис. 24. Интенсивность потока блоков типа Б, возвращенных в 2013 году из-за повреждения резистора потребителями красная штриховая линия – среднее значение λ возвр. рез. эо

Используя имеющуюся информацию, определим интенсивность изменения потока изделий, возвращенных из-за повреждения резисторов эксплуатирующим предприятием λ возвр. рез.эо в каждом из кварталов и в среднем за год (рис. 24). 6.3. Возврат блоков из-за повреждения их потребителями Наиболее характерной причиной возврата блоков потребителями является их повреждение при термическом воздействии открытой дуги и пламени [8]. Возвращенный в 2013 году блок не имел таких значительных повреждений, какие описаны в работе [8], но на корпусе блока видны следы от продуктов горения (рис. 25). Причина возврата блока в сопроводительном письме описана следующим образом: «... в ходе эксплуатации устройства 2009 года выпуска было обнаружено, что устройство после аварии в ячейке перестало реагировать на какое-либо нажатие кнопок на панели».

Основное отличие блоков, возвращенных из-за термических повреждений – значительная наработка. В частности, один из возвращенных блоков проработал 56 месяцев, второй – 40 месяцев. За это время претензий к работе данных блоков не возникло. Ещё одной причиной возврата блоков по вине эксплуатирующе-

го предприятия являются механические повреждения, возникшие при их разборке. Пример таких повреждений приведен в одном из актов исследования причин возврата: «…выявлено нарушение конструкции изделия, а именно модуль ИП-002 …отделен (оторван) от модуля МПВВ-003. При осмотре модуля ИП-002 … выявлено механическое повреждение (поломка), соединителей штыревых …. Preci-Dip. Однако наиболее частой причиной возврата остаётся коммутация выходными реле токов и напряжений недопустимых значений. Диаграмма, описывающая поток возвращенных устройств типа Б изза повреждения их эксплуатирующим предприятием по перечисленным причинам, приведена на рис. 26.

Рис. 26. Поток возращенных в 2013 году блоков типа Б из-за повреждения их потребителями Цифры над столбиками указывают время в месяцах, прошедшее от отгрузки до возвращения блока

научно‑практическое издание

ПРАКТИКА

Качество продукции ляет построить диаграммы интенсивности потока возвращенных изделий в зависимости от причины (рис. 29): • необоснованный возврат (нв); • возврат по вине изготовителя (вп); • возврат по вине эксплуатирующего предприятия (вэ).

Рис. 27. Интенсивность потока блоков типа Б, возвращенных в 2013 году из-за повреждений потребителями красная штриховая линия – среднее значение λ возвр. рез. эо

Рис. 28. Интенсивность потока блоков Б, возвращенных по вине потребителей

Рис. 29. Интенсивность потоков возвращенных блоков типа Б в зависимости от причин возврата

Используя имеющуюся информацию, определим интенсивность изменения потока изделий, возвращенных из-за повреждения эксплуатирующим предприятием λ возвр. разн. эо в каждом из кварталов и в среднем за год (рис. 27). Для оценки характеристик по60

04 /Ноябрь 2014

тока изделий, возвращенных по вине производителя, воспользуемся принципом суперпозиции и объединим выделенные ранее потоки в один (рис. 28). 7. Интенсивность потока возвращенных изделий. Полученная информация позво-

Выводы 1. Постоянный анализ причин возврата изделий позволяет планировать запасы элементов, необходимых для оперативной замены отказавших или поврежденных. 2. Информация, получаемая от эксплуатирующих предприятий, необоснованно возвративших изделия, позволяет своевременно корректировать эксплуатационную документацию, что исключает наиболее распространенные ошибки. 3. Анализ причин возврата изделий по вине изготовителя помогает выявлять «слабые» места в производстве и обоснованно корректировать технологические процессы для исключения повторения таких ошибок в дальнейшем. Литература 1. General Motors отзывает более 3 млн машин из-за проблем с зажиганием//[электронный ресурс], режим доступа: http://top.rbc.ru/ economics/17/06/2014/930567.shtml 2. Toyota отзывает 885 тысяч автомобилей //[электронный ресурс], режим доступа: http://www.dni.ru/ auto/2013/10/18/262165.html 3. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Технологический прогон цифровых устройств релейной защиты. // [Электронный ресурс «Всё о РЗА»], режим доступа: http://rza.org.ua/article/read/Tehnologicheskiyprogon-tsifrovih-ustroystv-releynoy-zashchitiGondurov-S-A---Zaharov-O-G-_87.html 4. Захаров О.Г. Надежность цифровых устройств релейной защиты. М.: Инфра-инженерия, 2014, 128 с. 5. Надежность цифровых устройств в цифрах и диаграммах // [Электронный ресурс «www.energoboard.ru»], режим доступа: h t t p : / / w w w. e n e r g o b o a r d . r u / a r t i c l e s / 2 8 1 0 nadegnost-tsifrovih-ustroystv-v-tsifrah-idiagrammah.html 6. Захаров О.Г. Определение дефектов в релейноконтакторных схемах. М.: Агропромиздат, 1991, 184 с. 7. Захаров О.Г. Входной контроль моточных изделий // Вести в электроэнергетике, № 3, 2014, С. 20. 8. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Испытания на пожарную безопасность: аварийные перегрузки и открытое пламя // Вести в электроэнергетике, № 4, 2010, С. 28.

Общество с ограниченной ответственностью «Исследовательский центр «Бреслер» (ООО «ИЦ «Бреслер»)

428020, Россия, г. Чебоксары, пр-кт И. Яковлева, д. 1 тел./факс: (8352) 24-06-50 (многоканальный) e-mail: market@ic-bresler.ru www.ic-bresler.ru, иц-бреслер.рф

Год создания: 2001 Численность персонала: 416 чел., в числе которых 1 доктор и 11 кандидатов технических наук Производственные площади: 6000 кв. м

«Система менеджмента качества ИЦ «Бреслер» сертифицирована и соответствует стандарту ИСО 9001:2008»

О компании: ИЦ «Бреслер» – научно-производственное предприятие, выполняющее разработку, изготовление, поставку продукции с последующим вводом оборудования в работу. Продукция аттестована и поставляется в ОАО «Россети», ОАО «ФСК ЕЭС», ОАО «Холдинг «МРСК», ОАО «МОЭСК» ОАО «Газпром», ОАО «Транснефть», ОАО «НК «Роснефть», ГК «Росатом» и другие компании. Продукция (с поддержкой МЭК 61850): • Подстанционное оборудование 110-750 кВ: основные (ДФЗ, ДЗЛ, НВЧЗ, ВЧБ) и резервные защиты ВЛ, защиты шин (ошиновок), защиты (авто)трансформаторов, защиты УШР и БСК, АУВ, ПА, ОМП, шкафы НКУ, АПЖТ, ЦС, ОБР,РАС и др.; • Терминалы и реле 6-35 кВ (ТОР 100, ТОР 200, ТЭМП 2501, ТОР 110 ИЗН, ТОР 120); • Станционное оборудование: шкафы защит генераторов, блоков генератортрансформатор, оборудования собственных нужд; • Комплекс защиты от дуговых замыканий «Бреслер-ЗДЗ»; • Вспомогательные устройства: блоки питания, модули связи, полупроводниковые реле. Автоматизация, инженерное ПО, ПТК: • Автоматизация энергообъектов (АСУ ТП, АРМ); • Сервисное ПО (МиКРА, ТЕСОМ, BSCADA, BSCOPE, PSE); • Геоинформационная система ОМП 6-35 кВ; • Программный комплекс «Служба РЗА» для централизации информации службы и филиалов, автоматизации электротехнических расчетов (в том числе и уставок защит), ведения справочников и составления отчетов; • Программа «PSC» для автоматизированного расчета параметров срабатывания устройств РЗА 6-750 кВ; • Программа «ТКЗ++» для автоматизации комплекса задач моделирования аварийных режимов в электроэнергетической системе; • ПТК для определения места повреждений высоковольтных линий «ОМП Бреслер». Инжиниринговые услуги: • Расчеты и технический консалтинг в области электроэнергетики; Расчет режимов работы энергосистемы; Расчет уставок устройств РЗА; • Комплексное проектирование; • НИОКР. Сервис: • Сервисные центры и склады ЗИП в регионах РФ и странах СНГ; • Круглосуточная «горячая линия»; • Оперативное гарантийное (до 10 лет) и послегарантийное обслуживание с выездом в короткие сроки; • Периодическое техобслуживание; • Поддержка потребителя на всех этапах сотрудничества; • Предоставление типовых проектных решений, консультирование; • Разработка и внедрение нетиповых решений; • Пусконаладка поставляемого оборудования; • Обучение (плановое и индивидуальное, в учебном центре и выездное).

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ЭКРА» (ООО НПП «ЭКРА»)

428003, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, проспект И. Яковлева, д. 3, тел./факс: (8352) 220-110, ekra@ekra.ru, www.ekra.ru

Год создания: 1991 Численность персонала: более 1100 чел. Производственные площади: 27 000 кв. м Расходы на НИОКР: 10%

Лицензии: • Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (на конструирование и изготовление), • Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики (на обучение). Свидетельства: • саморегулируемой организации «ЭНЕРГОПРОЕКТ», • саморегулируемой организации НП «ЭНЕРГОСТРОЙ». Сертификаты: • ГОСТ Р; TUV CERT; ЭНЕРГОСЕРТ; ОАО «ФСК ЕЭС»; ОАО «Газпром»; ОАО «Транснефть». Виды деятельности: • проектные работы, • НИР и разработка новой продукции, • производство металлоконструкций, терминалов РЗА, ПА, АСУ ТП, электроприводов и готовых шкафов,

• приемо-сдаточные испытания, • шеф-монтаж и наладка, • гарантийное и сервисное обслуживание, • обучение.

Продукция: • микропроцессорные устройства РЗА для присоединений 6–750 кВ, • м икропроцессорные устройства РЗА для станционного оборудования, • системы оперативного тока, щиты собственных нужд и другие нетиповые низковольтные комплектные устройства, • АСУ ТП подстанций,

• автоматизированные испытательные комплексы для первичного и вторичного оборудования, • шкафы ВЧ-связи для РЗА и ПА, • системы плавного пуска и регулирования скорости электродвигателей 3–6–10–15 кВ, • преобразователи частоты серии ЭСН 6, 10 кВ.

Оборудование: • автоматизированная линия лазерной резки металла (Швейцария), • полноконвекционная печь конвейерного типа (Италия),

• автоматизированные листогибочные комплексы координатно-револьверный пресс (Япония), • автоматизированная линия гальванопокрытий (Россия), • камеры термоциклирования и термопрогона (Россия).

Технологии: • лазерная обработка металлов, • струйная отмывка печатных плат,

• трафаретная печать, • поверхностный и объемный монтаж, • порошковая окраска.

Референс-лист: • 290 электростанций,

• 140 ПС 330–750 кВ, • 1400 ПС 35–110–220 кВ в России и 10 зарубежных странах.

Сервисные центры в городах: • А лматы – ЭКРА Казахстан, • Екатеринбург – ЭКРА-УРАЛ, • Казань – Энергозащита, • Красноярск – ЭКРА-СИБИРЬ, • Москва – ЭКРА-ЦЕНТР,

• Пятигорск – ЭКРА-ЮГ, • Самара – Волгаэнергосервис, • Санкт-Петербург – ЭКРА-Северо-Запад, • Уфа – Энерготехсервис, • Хабаровск – ЭКРА-ВОСТОК.

Дилеры в городах: • А лматы – ЭКРА Казахстан, • Екатеринбург – ЭКРА-УРАЛ, • Казань – Энергозащита, • Красноярск – ЭКРА-СИБИРЬ, • Москва – ЭКРА-ЦЕНТР, • Москва – Энтехкомплекс, • Обнинск – КБ Технаб,

• Пятигорск – ЭКРА-ЮГ, • Санкт-Петербург – ЭКРА-Северо-Запад, • Ташкент – «EKRA-ASIA», • Уфа – Энерготехсервис, • Хабаровск – ЭКРА-ВОСТОК, • Чебоксары – КомплектЭнерго, • Чебоксары – НПО «Электроаппарат».

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное предприятие БРЕСЛЕР» ООО «НПП БРЕСЛЕР» Россия, Чувашская республика, г. Чебоксары, Ядринское шоссе, 4-В; тел./факс:(8352) 45-91-91, 45-95-96, 45-94-88 info@bresler.ru, www.bresler.ru

Год создания: 1992 Численность персонала: 99 чел., из них 7% – доктора и кандидаты технических наук Производственные площади: 3500 кв. м. Расходы на НИОКР: 5%

О компании: Предприятие основано на базе научно-исследовательской лаборатории Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова для внедрения в производство научных разработок. Основу коллектива предприятия составили специалисты, которые с 1980 г. одними из первых в СССР выполняли разработку опытной микропроцессорной защиты. Накопленный при этом опыт позволил предприятию в числе первых в России – с 1992 г. – освоить выпуск и внедрение микропроцессорных устройств РЗА. В 2014 году введен в эксплуатацию новый научно-производственный комплекс «НПП Бреслер». Свидетельства: • Саморегулируемой организации «Межрегиональное объединение строителей», • Саморегулируемой организации «Межрегиональное объединение проектировщиков», • Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Виды деятельности: • проектные работы; • НИР и разработка новой продукции; • производство металлоконструкций и готовых шкафов; • приемо-сдаточные испытания; • шеф - монтаж и наладка; • гарантийное и сервисное обслуживание; • обучение; • целевая подготовка специалистов для наших заказчиков. Научно-производственный комплекс «НПП Бреслер» является своеобразной учебно-производственной базой для студентов электроэнергетических специальностей Чувашского госуниверситета. Ведущие специалисты предприятия преподают, руководят курсовым и дипломным проектированием. В рамках сотрудничества с заказчиками ведется целевой подбор будущих специалистов из числа студентов. Создан и действует «Институт повышения квалификации специалистов релейной защиты и автоматики» (ИПК РЗА). Продукция: • р егистраторы аварийных процессов; • устройство определения места повреждения (ОМП) для ВЛ 35-750кВ; • программный комплекс определения места повреждения на ВЛ 35-750кВ; • адаптивная защита дальнего резервирования; • блоки центральной сигнализации; • шкафы оперативной блокировки; • шкафы автоматики управления дугогасящими реакторами; • устройства быстродействующего ввода резервного питания; • устройства релейной защиты для сетей 6-35кВ; • устройство автоматической частотной разгрузки; • АСУ ТП подстанций; • защиты от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ с функцией определения поврежденного фидера. Заказчики и география поставок: В эксплуатации находится более 4000 терминалов серии «Бреслер», установленных на всей территории РФ и 12 стран ближнего и дальнего зарубежья. Оборудование эксплуатируется практически на всех видах энергетических предприятий и предприятий, имеющих энергохозяйство. Дилеры: • ООО «КомплектЭнерго», (г. Чебоксары);

• ЗАО «СоюзЭлектроАвтоматика», (г. Чебоксары); • ЗАО «НПО Электроаппарат» (г. Чебоксары).

вНИМАНИЕ

Требования к оформлению статей

УДК

Рубрика журнала: название статьи (стиль ЗАГОЛОВОК 1, на рус. и англ. языках)

Аннотация статьи (на рус. и англ. языках) Ключевые слова (на рус. и англ. языках)

Фамилия И. О. (на рус. и англ. языках) Организация, город, страна ( на рус. и англ. языках)

Текст статьи Редактор: Microsoft Word (с расширением .doc) Переносы слов: без переноса. Расположение страниц: книжное.

Гарнитура шрифта: Times New Roman, Arial Размер шрифта: 11 пт. Формат бумаги: А4.

Список литературы: • не более 15 литературных источников, содержащих материал, использованный автором при написании статьи. Ссылки в тексте даются в квадратных скобках, н-р [1]. Ссылки на неопубликованные работы не допускаются. • оформление согласно ГОСТ 7.1-2003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила оформления». • сокращения отдельных слов и словосочетаний приводятся в соответствии с ГОСТ 7-12-93 «Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила». Сведения об авторе (с фотографией): Фамилия, Имя, Отчество; ученая степень; почетные звания; должность и место работы; дата рождения; год окончания вуза с указанием названий вуза и кафедры; год и место защиты и тема диссертации; контактный тел. и e-mail. К направляемым в редакцию статьям прилагаются: • заявление от автора на имя главного редактора; • две внешние рецензии;

• акт экспертизы; • ходатайство научного руководителя.

Требования к элементам текстового материала Требования к таблицам (обязательны ссылки в тексте):

Требования к формулам:

• редактор: MS Word. • шрифт: 9 пт, заголовок – полужирным.

• редактор: MS Equation 3.0 (Вставка - Объект - Создание - MS Equation 3.0).

Таблицы могут быть с заголовками и без.

• размеры элементов формул: основной размер – 11 пт, крупный символ – 14 пт,

Требования к иллюстрациям и рисункам (обязательны ссылки в тексте):

мелкий символ – 11 пт, крупный индекс – 7 пт, мелкий индекс – 5 пт.

• чертежи: в строгом соответствии с ЕСКД.

• гарнитура греческих букв: Symbol. Для остальных букв: Times New Roman.

• режим «Вставка в текст статьи»: Вставка - Объект - Рисунок редактора

• шрифты: латинские буквы набираются курсивом; обозначения матриц, век-

Microsoft Word.

торов, операторов – прямым полужирным шрифтом; буквы греческого ал-

• шрифт подрисуночных подписей: 9 пт.

фавита и кириллицы, математические обозначения типа sh, sin, Im, Re, ind,

• иллюстрации присылать отдельными файлами в форматах:

ker, dim, lim, inf, log, max, ехр, const, а также критерии подобия, обозначе-

• чертежи – .pdf, .ai, .eps; • фото – .tiff, .jpg (300dpi); • Print Screen – .bmp, .jpg (с max качеством).

ние химических элементов (например, 1оg1 = 0; Ре; Bio) – прямым шрифтом. • формулы располагать по центру страницы. Нумерованные формулы размещать в красной строке, номер формулы ставится у правого края. Нумеруются лишь те формулы, на которые имеются ссылки. В математических и химических формулах и символах следует избегать громоздких обозначений. • единицы физических величин: по международной системе единиц СИ.

Возвращение рукописи автору на доработку не означает, что статья принята к печати. После получения исправленного автором текста рукопись вновь рассматривается редколлегией. Исправленный текст автор должен вернуть вместе с первоначальным экземпляром статьи, а также ответами на все замечания. Датой поступления статьи в журнал считается день получения редакцией окончательного варианта статьи. Записи, помеченные ОРАНЖЕВЫМ цветом, относятся только к оформлению статей в рубрику «Наука», ЧЕРНЫМ цветом в рубрики «Наука» и «Практика».

СПИСОК РЕКЛАМОДАТЕЛЕЙ НОМЕРА: 1. А налитик-ТС, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 51 2. БВК, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Бреслер, ИЦ, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 61 4. Бреслер, НПП, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 1, 63 5. Выставочный павильон «Электрификация», ОАО . . . . . . . . . . . . . . . стр. 23 6. Динамика, НПП, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 стр. обложки 7. КомплектЭнерго, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 5 8. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВЫСТАВКИ ПОВОЛЖЬЯ, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

04 /Ноябрь 2014

9. Прософт-Системы, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 45 10. УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 стр. обложки 11. Феникс Контакт РУС, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 стр. обложки 12. Финдер, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 6-7 13. ЭКРА, ООО, НПП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 62 14. Экспо-Дон, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 стр. обложки 15. ЭКСПОЦЕНТР, ЗАО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 35 16. Электрические сети, ЗАО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 13 16. Энергосервис, ИЦ, ЗАО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 стр. обложки