Барсуков И. В., Миронов А. В.
Полученная аварийная информация главным образом используется в двух направлениях:
а) для экспертной оценки случившегося аварийного нарушения оперативным персоналом на всех уровнях диспетчерского управления, в том числе для определения места повреждения на линиях электропередачи;
б) для анализа функционирования устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики и разработки на основе этого анализа мероприятий по совершенствованию устройств РЗ и ПА.
Регистрация процессов и событий, происходящих в электроэнергетических системах при аварийных нарушениях, является необходимой и ответственной задачей диспетчерского управления.
Рис. 1. Структурная схема аварийного цифрового регистратора:ФНЧ - фильтр низких частот; АК - аналоговый коммутатор; ДС - блок дискретных сигналов; СТВ - система точного времени; ЛВС - локальная вычислительная сеть
Рис. 2. ПС Тихорецкая 500 кВ
В течение длительного времени работа по анализу аварийных нарушений базируется на показаниях реле аварийной сигнализации и записи переходных электромагнитных процессов с помощью аварийных светолучевых осциллографов, запись в которых производится на фотобумагу с последующим ее проявлением.
Опыт эксплуатации магнитографов и светолучевых осциллографов выявил ряд недостатков: низкую надежность; слабую помехозащищенность; большие трудозатраты на обслуживание; недостаточное качество записанных сигналов; невысокую точность и др.
Развитие цифровой техники и создание на ее основе цифровых регистраторов аварийных событий позволили поднять на качественно новый уровень систему регистрации, обработки и анализа аварийной информации, при котором происходит: резкое увеличение объема регистрируемых сигналов и событий;
повышение оперативности и качества обработки аварийной информации;
возможность детальной обработки электрических сигналов, позволяющей всесторонне исследовать электромагнитные переходные процессы и сформировать на этой основе рекомендации по совершенствованию средств РЗ и ПА;
возможность создания эффективной интегрированной системы регистрации и обработки аварийной информации, что позволит более качественно и глубоко исследовать процессы, происходящие в ЭЭС.
Всего отечественными предприятиями разработано и внедрено с учетом модификаций около 40 различных систем цифровой регистрации аварийных сигналов. Технические характеристики и функциональные возможности этих устройств существенно различаются между собой.
Несмотря на различие аппаратно-программной реализации устройств цифровой регистрации аварийных событий, всем им присущи некоторые общие функции, и все они имеют общие элементы аппаратной части. На рис. 1 представлена структурная схема аварийного цифрового регистратора.
Общие функции аварийных цифровых регистраторов:
слежение (непрерывная кольцевая запись в нормальном режиме работы контролируемых сигналов, что позволяет обеспечивать фиксацию предшествующего режима);
автоматический пуск при любой нестационарности, входящей в зону пуска;
запись электрических величин и их хранение в ОЗУ с привязкой ко времени и дате;
обмен информацией с верхним уровнем по каналам связи;
самодиагностика и сигнализация.
В качестве примера анализа событий по записям устройств ЦРАС можно рассмотреть аварию, произошедшую 4/XII 1999 г. на ПС Тихорецкая 500 кВ (рис. 2).
В момент времени I (0,07 с) в колонке выключателя ВВ-51 на ВЛ-505 ПС Тихорецкая произошло КЗ фазы С. По факту замыкания сработала ДЗ ошиновки и в момент времени II (0,18 с) отключила ВВ-51. После размыкания отделителей и замыкания контактов в гасительной камере ВВ-51 вследствие наличия напряжения на ВЛ-505 КЗ возобновилось в момент времени III (0,41 с).
В период времени III - VI (0,41 - 0,67 с) вследствие обрыва нулевого провода токовых цепей на Ставропольской ГРЭС следующим образом работала защита ДФЗ-503 ВЛ-502. В момент времени IV (0,61 с) вследствие отказа избирательного органа ДФЗ со стороны СтГРЭС пусковые органы защиты излишне сработали на отключение всех трех фаз, и на ПС Тихорецкая была послана команда на отключение трех фаз без запрета ТАПВ. Отключение ВЛ-502 со стороны ПС Тихорецкая произошло в момент времени VI (0,67 с).
После возобновления КЗ фазы С выключателя ВВ-51 на ПС Тихорецкая ВЛ-505 была отключена УРОВ ВВ-51, подействовавшим на отключение ВВ-52 в момент времени V (0,64 с). Отключение ВВ-52 произошло в момент времени VII (0,73 с). Со стороны РАЭС ВЛ-505 отключилась в момент времени VIII (0,765 с).
В настоящее время наблюдается тенденция расширения функций регистраторов и использования их для контроля за текущим состоянием энергообъектов и для диагностики первичного высоковольтного оборудования. Началось внедрение цифровых систем защиты, автоматики, контроля, управления и диагностики, обладающих большими возможностями в части получения и передачи информации с энергообъектов на любые уровни диспетчерского управления. Назрела необходимость систематизации сбора и передачи информации новыми устройствами на всех уровнях диспетчерского управления - от энергообъекта до ЦДУ ЕЭС,
На рис. 3 представлен в общем виде вариант структурной схемы регистрации аварийных и текущих параметров энергообъекта.
Системы регистрации и передачи на различные уровни диспетчерской иерархии аварийных нарушений в электрической части ЭЭС получили широкое распространение в энергосистемах России в последние годы. Количество новых устройств, уже находящихся в эксплуатации, исчисляется тысячами. В основном это устройства серийного выпуска, имеющие различные варианты и модификации, улучшающиеся по результатам опыта эксплуатации, а также в связи с совершенствованием микропроцессорной техники.
Построение систем сбора и передачи данных осложняется тем, что устройства цифровой регистрации событий каждого из производителей записывают данные в своем уникальном формате. Для обработки и анализа таких данных требуется специальное ПО, поставляемое производителем ЦРАС, При наличии в системе устройств нескольких производителей необходимое ПО может занимать значительный объем памяти и ресурсов ПЭВМ. Кроме того, от персонала служб РЗА потребуется умение пользоваться ПО, поставляемого с каждым видом устройств ЦРАС.
Для обмена и анализа данных, записанных устройствами ЦРАС различных производителей, необходим единый формат представления данных. В 1991 г. был разработан стандарт COMTRADE, который определял общий формат для хранения цифровых записей переходных процессов.
Рис. 3. Структурная схема регистрации аварийных и текущих параметров энергообъекта
В этом формате запись состоит из трех файлов: текстового файла заголовка, файла конфигурации и файла данных.
При эксплуатации системы сбора данных регистраторами “Черный ящик” (НТЦ “ГОСАН”, г. Москва) и “АУРА” (предприятие “Свей”, г. Екатеринбург) обнаружено, что файлы осциллограмм, записанные в формате COMTRADE, часто слишком велики для передачи по ныне существующим каналам связи из-за низкой пропускной способности каналов. Тем же недостатком обладают файлы осциллограмм, записанные в индивидуальных форматах некоторых устройств ЦРАС,
Таким образом, можно сформулировать требования, предъявляемые к записи событий устройствами ЦРАС:
возможность автоматической записи событий в едином формате (COMTRADE);
автоматическая архивация данных для хранения и передачи на другие уровни диспетчерской иерархии.
