Устройство релейной защиты: Релейная защита: определение, функции и принципы работы

Содержание

Релейная защита: определение, функции и принципы работы

Определение понятия Релейная защита

Релейная защита (РЗ) — это важнейший вид электрической автоматики, которая необходима для обеспечения бесперебойной работы энергосистемы, предотвращении повреждения силового оборудования, либо минимизации последствий при повреждениях. РЗ представляет собой комплекс автоматических устройств, которые при аварийной ситуации выявляют неисправный участок и отключают данный элемент от энергосистемы.

Во время работы РЗ постоянно контролирует защищаемые элементы, чтобы своевременно зафиксировать возникшее повреждение (или отклонение в работе энергосистемы) и должным образом отреагировать на случившееся.

При аварийных ситуациях релейная защита должна выявить и выделить неисправный участок, воздействуя на силовые коммутационные аппараты, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания, замыкания на землю и т.д.).

Релейная защита сопряжена с иными видами электрической автоматики, которые позволяют сохранять бесперебойную работы энергосистемы и электроснабжения потребителей.

На данный момент отрасль релейной защиты активно развивается и расширяется, уже сейчас используется микропроцессорная аппаратура и компьютерные программы не только для защиты, но и для комплексного управления оборудованием и системой в целом.

Функции релейной защиты

Главной задачей устройств РЗ является выявление ненормальных и аварийных режимов работы первичного (силового) оборудования, а именно фиксация следующих видов повреждений:

перегрузка электрооборудования;
двух и трех-фазных короткие замыкания;
замыкания на землю, включая двух и трех-фазные;
внутренние повреждения в обмотках двигателей, генераторов и трансформаторов;
защита от затянувшегося пуска;
асинхронный режим работы синхронных двигателей.

Принципы построения релейной защиты

Существует несколько видов реле, каждый из которых соответствует характеристикам электроэнергии (в данном случае – реле тока, напряжения, частоты, мощности и т. д.). Такая система отслеживает несколько показателей, выполняя непрерывное сравнение величин с ранее определенными диапазонами, которые называются уставки.

В том случае, когда контролируемая величина превышает установленную норму, соответствующее реле срабатывает: тем самым осуществляя коммутацию цепи путем переключения контактов. В первую очередь, такие действия касаются подключенной логической части цепи. В соответствии с выполняемыми задачами эта логика настраивается на определенный алгоритм действий, оказывающих влияние на коммутационную аппаратуру. Возникшая неисправность окончательно ликвидируется силовым выключателем, прерывающим питание аварийной схемы. В любой релейной защите и автоматике настройка измерительного органа выполняется с учетом определенной уставки, разграничивающей зону охвата и срабатывания защитных устройств. Сюда может входить только один участков или сразу несколько, состоящих из основного и резервных.

Реакция защиты может проявляться на все повреждения, которые могут возникнуть в защищаемой зоне или только на отдельно взятые отклонения от нормального режима работы.

В связи с этим, защищаемый участок оснащен не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими друг друга. Основные защиты должны воздействовать на все неисправности, возникающие в рабочей зоне или охватывать их значительную часть. Они обеспечивают полную защиту всего участка, находящегося под контролем и должны очень быстро срабатывать при возникновении неисправностей. Все остальные защиты, не подходящие под основные условия, считаются резервными, выполняющими ближнее и дальнее резервирование. В первом случае резервируются основные защиты, работающие в закрепленной зоне. Второй вариант дополняет первый и резервирует смежные рабочие зоны на случай отказа их собственных защит.

Принципы построения схемы защитных устройств

Несмотря на то, что в данный момент рынок предлагает большое количество разнообразных устройств РЗ, базовый алгоритм процессов остается прежним, только модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.

Более подробно ознакомиться со структурной схемой защит и другими органами РЗ можно в нашей статье Основные органы релейной защиты.

Шкафы РЗА

Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют не только свою прямые задачи защиты, но и другие смежные функции. Таким образом, сегодня большое количество устройств можно укомплектовать в одном шкафу, что значительно упрощает монтаж оборудования, непосредственную эксплуатацию, а также значительно освобождает пространство.

Типовые шкафы защиты имеют еще ряд дополнительных преимуществ: так как шкафы выполняются по стандартным схемам, проверенным в эксплуатации, вероятность ошибок в работе значительно снижается, а удобство в наладке и монтаже возрастает. Узнайте еще больше о РЗА и типовых решениях на нашем сайте.

Микропроцессорные устройства релейной защиты от компании Schneider Electric — Энергетика и промышленность России — № 11 (51) ноябрь 2004 года — WWW.

EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 11 (51) ноябрь 2004 года

Для защиты электрооборудования сетей 6-35 кВ и части сетей 110 (220) кВ французская компания Schneider Electric на протяжении многих лет выпускает микропроцессорные устройства релейной защиты Sepam торговой марки Merlin Gerin. Помимо основной задачи по защите электрооборудования от коротких замыканий и ненормальных режимов работы, они выполняют ряд дополнительных функций: измерения, автоматики, диагностики сети и коммутационного аппарата, осциллографирование аварийных процессов.

С начала ХХI столетия компания Schneider Electric начала обновление выпускаемой гаммы продукции и приступила к выпуску новых современных устройств микропроцессорных защит под общим названием Sepam серий 20, 40, 80. Устройства новых серий построены на современной элементной базе и основаны на применении самых передовых принципов построения защит, что позволило получить очень компактные, легкие и удобные устройства.

Модульная концепция обеспечивает возможность приобретения устройства только с тем набором модулей (с возможностью их дальнейшего расширения в любой момент), который необходим заказчику. Тем самым достигается оптимальное по функциям и цене предложение по релейной защите и автоматике.

Унифицированные дополнительные модули могут использоваться с устройством любой серии, что в дальнейшем обеспечивает простоту замены и добавления необходимых блоков. Русифицированный интерфейс позволяет существенно упростить ввод в эксплуатацию и обслуживание устройств. Для ввода в эксплуатацию достаточно выполнить простейшее параметрирование стандартных, готовых к использованию функций автоматики, а для создания специализированной автоматики у старших серий есть возможность с использованием редактора уравнений создать специальную логику работы, такую, как автоматическое включение резерва или создание новых функций защит (например, максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению).

Sepam серии 20 применяется в тех случаях, когда для защиты электрооборудования достаточно токовых защит или защит по напряжению, а сложная автоматика не требуется. Основные применения устройств серии 20 — защита отходящих линий, асинхронных двигателей и силовых трансформаторов 6, 10 кВ малой мощности.

Sepam серии 40 используется для защиты электрооборудования, требующего большого объема защит одновременно по току и напряжению, или при необходимости построения сложной логики работы. Устройства серии 40 также позволяют осуществлять технический учет электроэнергии.

Sepam серии 80 — универсальные устройства, которые могут быть использованы для защиты любого электрооборудования 6-35 кВ и трансформаторов 110 (220) кВ. Устройства этой серии обладают всеми необходимыми защитами, могут иметь большое число дискретных входов и выходных реле (в максимальном варианте — до 42 входов и 23 выходов), расширенный редактор уравнений, что позволяет создавать автоматику любой сложности.

Как правило, устройства Sepam 1000+ серии 80 применяются для защиты генераторов средней и большой мощности, трансформаторов 35-220 кВ, мощных синхронных и асинхронных двигателей, трансформаторных вводов 6, 10 кВ.

Программное обеспечение, определяющее, для какого применения используется базовый блок серии 80, загружается в сменный картридж, в котором также хранятся специальная автоматика, настройки и регулировки, выполненные пользователем. Применение сменного картриджа позволяет простой его заменой изменить тип применения, а при неисправности базового блока быстро заменить его на любой другой. Для сохранения большого объема записанных осциллограмм аварийных процессов при исчезновении оперативного питания в серии 80 имеется стандартная литиевая батарея.

В 2005 году компания Schneider Electric выпустит в серии 80 новые устройства для защиты линий, сборных шин и конденсаторов. Расширит возможности серии выпуск новых модулей – модуля контроля синхронизации и модуля связи, позволяющего использовать новые открытые протоколы МЭК 103 и DNP .

Компания Schneider Electric выпускает высококачественные, современные конкурентоспособные устройства релейной защиты и автоматики, которые находят широкое применение на российском рынке.

Сложные устройства релейной защиты и автоматики (РЗА). Определение.

Сложные устройства РЗА (Сложные устройства релейной защиты и автоматики) — все устройства РЗиА (РЗА), при работе с которыми требуется выполнение сложных программ типовых операций при выводе/вводе в работу, и которые, по классификации с «Нормативами численности промышленно-производственного персонала распределительных электрических сетей» 2004г., не являются простыми.

Определение простых устройств релейной защиты и автоматики (РЗА)

К простым устройствам РЗА относятся:

К простым устройствам должны относиться: МТЗ (кроме направленных) и токовые отсечки; защиты мин. и макс. напряжения без контроля перетока мощности; дифференциальные токовые отсечки и защиты с реле РПТ; трехфазные простые АПВ и АВР; газовые защиты и устройства защиты от замыканий на землю.
Все остальные устройства РЗАИ приведенные в формах должны быть отнесены к разряду сложных.^[2]

Перечень сложных защит РЗА

Перечень в стадии разработки.

Описания в стандартах организаций

ОАО «СОЕЭС» Стандарт организации. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СУБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ, ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ СОЗДАНИИ (МОДЕРНИЗАЦИИ) И ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ:

Сложное устройство РЗА – устройство РЗА со сложными внешними связями, для которого при выводе из работы для технического обслуживания (вводе в работу после технического обслуживания) требуется принятие мер, предотвращающих непредусмотренные воздействия на оборудование и другие устройства РЗА.

Примечания

РД 153-34.0-35.617-2001. «Правила технического обслуживания устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления и сигнализации электростанций и подстанций 110-750 кВ».
«Нормативы численности промышленно-производственного персонала распределительных электрических сетей».

( Пока оценок нет )

РЗЛ-04.601 — Устройство релейной защиты микропроцессорное для кабельных и карьерных линий с встроенной схемой шунтирования и дешунтирования | РЕЛСiС

РЗЛ-04.601

Назначение

Устройство предназначено для применения в распределительных сетях карьерных линий электропередач (воздушных и кабельных) напряжением 3 – 10 кВ с изолированной нейтралью. Устройство выполняет функции МТЗ (с контролем токов фаз А и С), ненаправленной ЗНЗ (с контролем тока 3I0) и направленной ЗНЗ (с контролем тока 3I0, напряжения 3U0 и угла сдвига фаз между ними).

Устройство имеет встроенную схему шунтирования–дешунтирования

электромагнитов отключения выключателя, выполненную на симисторах. Устройство имеет встроенные функции журнала событий и цифрового осциллографа.

Устройство может применяться для контроля ЗНЗ в сетях с резистивно-заземленными нейтралями и в сетях с заземлением нейтрали через дугогасящий реактор.

Скачать подробное описание РЗЛ-04.601
Скачать программное обеспечение для РЗЛ-04

Функции защиты и автоматики

Функции	РЗЛ-04.601
Максимальная токовая защита (МТЗ): — количество контролируемых фаз — количество ступеней — независимая характеристика — характеристика типа РТ-80 — характеристика типа РТВ-1 — работа с ускорением	2 3 МТЗ-1, МТЗ-2, МТЗ-3 МТЗ-3 МТЗ-3 МТЗ-1, МТЗ-2
Защита от замыканий на землю (3НЗ): — количество ступеней — ненаправленная защита — направленная защита (по 3I0, 3U0 и углу между 3I0, 3U0)	2 ЗНЗ-1 и ЗНЗ-2 ЗНЗ-1
Автоматическое повторное включение (АПВ): — количество ступеней — контроль положения выключателя — возможность внешней блокировки	1 да да
Логическая селективность (ЛЗШ)	да
Передача сигнала с дискретного входа (ДВ) на выходное реле (ВР)	да

Устройство предназначено для эксплуатации в жестких условиях.

По устойчивости к воздействию внешних механических факторов устройство соответствует группе М7 по ГОСТ 17516.1-90. Диапазон рабочих температур – от минус 40 до + 55°С.

Устройство выполнено в прямоугольном металлическом корпусе и предназначено для «утопленного» монтажа в шкафах и релейных отсеках КРУ с задним присоединением проводов. Устройство имеет степень защиты (по ГОСТ 14254–80), для лицевой панели – IP 41, для остальной части корпуса – IP 40, для зажимов подключения внешних проводов – IP 10.

Схема подключения

Схема подключения устройства РЗЛ-04.601

Внимание! При снижении напряжения оперативного питания до 150 В – СДИ отключается. СДИ снова включается при повышении напряжения оперативного питания до 180 В.

Габаритные размеры

Документация

Скачать подробное описание РЗЛ-04.601
Скачать программное обеспечение для РЗЛ-04

Микропроцессорные устройства релейной защиты | Статья в журнале «Молодой ученый»

Современные электронные устройства не могут обойтись без защиты от недопустимо низкого или высокого напряжения питающей сети. Для реализации этих функций разработаны самые различные пороговые схемы.

Принцип их работы основан на устройстве, которое называется реле напряжения. Кроме защитных функций такие схемы применяются в автоматизации производственных процессов, их можно найти в бытовой технике, они с успехом используются в автомобилестроении и т. д. Использование реле напряжения уже давно стало признаком хорошего проектирования при разработке схем по электрике и электронике.

Объект исследования: релейная защита.

Предмет исследования: микропроцессорные устройства релейной защиты

Микропроцессорные устройства релейной защиты.

Около 15 лет назад в энергетике стало массово внедряться новое оборудование для защиты объектов энергоснабжения, использующее компьютерные технологии на базе процессоров. Его стали называть сокращенным термином МУРЗ — микропроцессорные устройства релейной защиты.

Они выполняют функции обыкновенных устройств РЗА на основе новой элементной базы — микроконтроллеров (микропроцессорных элементов).

Современные разработки в области микропроцессорной техники позволили создать полноценные устройства релейной защиты и автоматики, которые являются альтернативной заменой электромеханическим устройствам. В данной статье кратко охарактеризуем современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики оборудования электроустановок, а также приведем их основные преимущества и недостатки [1, c. 101].

Преимущества:

Отказ от электромеханических и статических реле, обладающих значительными габаритами, позволил более компактно размещать оборудование на панелях РЗА. Такие конструкции стали занимать значительно меньше места. При этом управление посредством сенсорных кнопок и дисплея стало более наглядным и удобным.

Внешний вид панели, включающей блок микропроцессорной релейной защиты, показан на рисунке. Сейчас внедрение МУРЗ стало одним из основных направлений в развитии устройств релейных защит. Этому способствует то, что кроме основной задачи РЗА — ликвидации аварийных режимов, новые технологии позволяют реализовать ряд дополнительных функций. На рисунке 1 изображены панели РЗА, оборудованные микропроцессорными защитами.

Рис. 1. Панели РЗА, оборудованные микропроцессорными защитами: а) вид спереди; б) вид сзади

К ним относятся:

− регистрация процессов аварийного состояния;

− опережение отключения синхронных потребителей при нарушениях устойчивости системы;

− способность к дальнему резервированию.

Реализация таких возможностей на базе электромеханических защит ЭМЗ и аналоговых устройств не осуществляется ввиду технических сложностей.

Микропроцессорные системы релейной защиты точно работают по тем же принципам быстродействия, избирательности, чувствительности и надежности, что и обычные устройства РЗА.

В процессе эксплуатации выявлены не только преимущества, но и недостатки таких устройств, а по некоторым показателям до сих пор ведутся споры между производителями и эксплуатационниками.

Существенное преимущество микропроцессорных устройств защиты — это их многофункциональность. МП-устройства производят измерения основных электрических величин. То есть данные устройства являются достойной заменой не только защитных устройств, но и аналоговых измерительных приборов.

Например, терминал защит линий 110 кВ выполняет функции дистанционной защиты, токовой направленной защиты нулевой последовательности, а также осуществляет измерение основных электрических величин. На ЖК-дисплее данного устройства персонал, обслуживающий данную электроустановку, может контролировать нагрузку данной линии по фазам, напряжение, потребляемую активную и реактивную мощность [2, c. 112].

Каждый электромонтер, который осуществляет оперативное обслуживание подстанции, знаком с так называемой схемой-макетом (оперативной схемой). При производстве оперативных переключений, электромонтер отображает выполненные изменения на схеме-макете вручную. Это необходимо для того, чтобы убедиться в правильности и достаточности выполненных операций, а также для удобства контроля положений коммутационных аппаратов.

МП-устройства имеют еще одну полезную функцию — отображение мнемосхемы присоединения. Эта функция позволяет контролировать положение коммутационных аппаратов, заземляющих устройств. Микропроцессорные устройства всех присоединений подстанции подключаются к системе SCADA, на которой отображается вся схема подстанции. В данном случае система SCADA является альтернативной заменой схеме-макету. Если в схеме-макете изменения положения коммутационных аппаратов фиксировались вручную, то в системе SCADA эти функции выполняются автоматически.

Недостатки:

Многие покупатели микропроцессорных устройств релейной защиты остались неудовлетворенными работой этих систем благодаря:

− высокой стоимости;

− низкой ремонтопригодности.

Если при поломке устройств, работающих на полупроводниковой или электромеханической базе достаточно заменить отдельную неисправную деталь, то для микропроцессорных защит часто нужно заменять полностью материнскую плату, стоимость которой может составлять треть цены за все оборудование.

К тому же для замены потребуется потратить много времени на поиск детали: взаимозаменяемость в таких устройствах полностью отсутствует даже у многих однотипных конструкций одного производителя.

На рубеже 2012/13 г устройства претерпели значительные конструктивные изменения.

Устройства выгодно отличаются от отечественных и зарубежных аналогов доступностью, малыми габаритами, низким потреблением, точностью контроля параметров и удобством эксплуатации, а по соотношению функциональность/стоимость превосходят большинство аналогов.

При конструировании устройств теперь применен известный хорошо зарекомендовавший себя принцип использования блок-каркаса с функционально завершенными «Типовыми элементами замены» (ТЕЗ). Каждый ТЕЗ выполнен в виде одноплатной конструкции, с разъемом в передней части для подключения через кросс плату к внутренней схеме устройства и клеммником и/или разъемом в задней части для внешних подключений.

Разъемы и клеммники для внешних подключений закреплены на вертикальной металлической пластине, которая является завершением ТЕЗа и одновременно элементом задней стенки корпуса устройства. ТЕЗ при установке в блок-каркас скользит по направляющим и во вставленном положении фиксируется винтами. Имеется возможность установки — извлечения ТЕЗов как при снятой крышке корпуса.

Вывод.

В данной работе рассмотрены и решены задачи, поставленные в начале.

Рассмотрены микропроцессорные устройства релейной защиты. В настоящее время МП РЗА являются основным направлением развития релейной защиты. Помимо основной функции — аварийного отключения энергетических систем, МП РЗА имеют дополнительные функции по сравнению с устройствами релейной защиты других типов (например, электромеханическими реле) по регистрации аварийных ситуаций.

В некоторых типах устройств введены дополнительные режимы защиты, например, функция опережающего отключения синхронных электродвигателей при потере устойчивости, функция дальнего резервирования отказов защит и выключателей. Данные функции не могут быть реализованы на устройствах релейной защиты на электромеханической или аналоговой базе

Наступивший новый век и третье тысячелетие ставят новые грандиозные задачи перед энергетиками и, в общем комплексе решения этих задач, роль релейной защиты и ее развитие будет возрастать.

Литература:

Червоный А. Л. Реле и элементы промышленной автоматики. Практическое пособие для инженеров [Текст] / А. Л. Червоный. — М.: РадиоСофт. — 2012. — 208 с.
Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей [Текст] / М. А. Шабад. — СПб: ПЭИПК. — 2012. — 350 с.

Основные термины (генерируются автоматически): релейная защита, устройство, SCADA, функция, альтернативная замена, защита, система.

Устройства релейной защиты | Переключения в электроустановках 0,4-10 кВ распределительных сетей | Архивы

Страница 10 из 15

К устройствам релейной защиты предъявляют следующие требования:
автоматическое отключение оборудования действием релейной защиты должно быть избирательным (селективным). Это значит, что релейная защита должна отключать только поврежденное оборудование или участок сети;
автоматическое отключение оборудования при КЗ должно быть по возможности быстрым, чтобы уменьшить объем повреждения и не нарушать режим работы потребителей;
релейная защита должна обладать определенной чувствительностью, т. е. должна приходить в действие при КЗ в любом месте защищаемой зоны и при минимальном токе КЗ;
релейная защита должна быть надежной. Должна безотказно работать при КЗ в защищаемой зоне и только при тех режимах, в которых предусмотрена ее работа.
Устройства релейной защиты в распределительных сетях дополняются устройствами автоматики, позволяющими быстро устранять опасные послеаварийные режимы и восстанавливать электроснабжение потребителей без вмешательства оперативного персонала.
Ниже рассматриваются некоторые наиболее распространенные устройства релейной защиты и автоматики, эксплуатируемые в распределительных сетях.
Максимальная токовая защита при междуфазных КЗ реагирует на увеличение тока в защищаемой линии. Применяется для защиты линий, имеющих одностороннее питание. Выполняется с помощью первичных реле тока прямого действия серии РТВ (см. рис. 11), непосредственно воздействующих на запирающий механизм привода выключателя, а также с помощью индукционных реле тока косвенного действия РТ-80, срабатывание которых приводит к подаче оперативного тока на отключающие электромагниты привода выключателя. Схемы максимальных токовых защит на реле РТВ и РТ-80 приведены на рис. 26.

Рис. 26. Включения реле РТВ (а) и РТ-80 (б) в схемах максимальных токовых защит

На рис. 26, б приведена схема защиты с так называемым дешунтированием электромагнитов отключения. До срабатывания реле КА1 (или/С42) контакт КА 1.1 (КА2.7) замкнут и как бы шунтирует собой электромагнит отключения YAT1 (YAT2), ток по которому не проходит. При срабатывании реле КА1 (КА2) его контакты переключаются: замыкается контакт КА1.2 (КА.22) и размыкается KALI (KA2. I), причем процесс переключения контактов происходит без разрыва цепи тока. Электромагнит отключения YAT1 (YAT2) подключается к трансформатору тока ТА 1 (ТА2) и срабатывает на отключение выключателя.

Применяемые в схемах реле имеют обратно зависимые от тока характеристики выдержки времени, хорошо согласующиеся с времятоковыми характеристиками плавких предохранителей, которыми защищаются трансформаторы, подключаемые к линиям.
Селективность защит обеспечивается подбором выдержек времени, нарастающих ступенями в сторону источника питания (рис. 27). Ступень времени At = t2 — t, 0,4— 0,8 с. Так, при междуфазном КЗ в точке К по реле защит КА1 и КА2 будет проходить ток одного и того же значения Iк.

Рис. 27. Схема участка сети (а) и согласование характеристик реле максимальных токовых защит (б)

Рис. 28. Схема первичных цепей переменного тока (а) и вторичных цепей промежуточных дешунтирующих реле (б) максимальной токовой направленной защиты:
КА1 и КА2 — реле тока; KW1 и KW2 — реле направления мощности; KL1 и KL2 — промежуточные реле типа РП-341; КН1 — реле указательное
Однако защита на подстанции ТП1 сработает быстрее (со временем 7,) и отключит поврежденную линию. Защита на подстанции 7772 в этом случае не успеет сработать на отключение и вернется в исходное положение.
Защиты, выполненные на реле РТВ и РТ-80, получили преимущественное распространение в распределительных сетях 6-10 кВ.
Максимальная токовая направленная защита применяется в замкнутых петлевых сетях с одним источником питания, в сетях с двусторонним питанием, где возможно прохождение по линиям мощности КЗ как в прямом, так и в обратном направлении: применяется также на пунктах автоматического секционирования и АВР линий с двусторонним питанием.
. Защита реагирует на увеличение тока при направлении мощности КЗ от источника питания к месту повреждения. В схемах защит каждый фазный орган направления мощности включается на фазный ток (например Iа) и напряжение двух других фаз (URC).
Схема защиты (рис. 28) работает следующим образом. При КЗ в сети (например, в точке К между фазами А и В) и срабатывании защиты контакты основных реле КА1 и KW1 замыкают цепь вторичной обмотки трансформатора 77 промежуточного реле KL1 (рис. 28, б). Реле KII срабатывает и переключает свои контакты в первичной цепи переменного тока (рис. 28, а), причем сначала замыкается контакт KL1.2. а затем размыкается KL1.I. Прохождение тока через электромагнит отключения YAT1 приводит к отключению выключателя.
На пунктах автоматического секционирования и АВР для обеспечения селективности в режимах двустороннего питания устанавливаются Два комплекта максимальных токовых защит, один из которых выполняется направленным в сторону основного источника питания, другой — не направленным.

Рис. 29. Схема включения устройства контроля изоляции и защиты по напряжению нулевой последовательности:
Т — вторичная обмотка силового трансформатора, питающего сеть 10 кВ; TV — трансформатор напряжения типа НТМИ-10-66; L — дугогасящий реактор; PV — вольтметры контроля изоляции; С — емкости фаз относительно земли; К V — реле
Находят применение и более совершенные устройства релейной защиты, например: устройство максимальной направленной токовой защиты двустороннего действия типа J1T3, выполняемое на элементах радиоэлектроники; дистанционная защита в комплектном устройстве релейной защиты и автоматики пунктов секционирования линий 10 кВ типа КРЗА-С.
Устройство УПЗС, основным назначением которого является автоматическое переключение двух комплектов максимальных токовых защит, выполненных на реле РТВ и РТ-85 с разными уставками по току и времени, соответствующими создавшемуся режиму работы сети, в период переключения питания потребителей с основного на резервный источник действия АВР, срабатывает в бестоковую паузу перед срабатыванием сетевого АВР.

Микропроцессорные устройства релейной защиты

ООО «НТЦ «Механотроника», созданное в 1990 году, имеет богатую историю роста и развития в области решений для энергетики. На предприятии впервые в России стали производиться микропроцессорные устройства релейной защиты. В 2006 году были разработаны широко известные блоки серии БМРЗ-100, уникальное по соотношению цена/качество решение для защиты сетей 6-10 кВ.

С 2008 года «Механотроника» входит в один из крупнейших холдингов Российской энергетики «Самарский Электрощит» и начинает выпускать полную линейку устройств для защиты сетей высокого напряжения 110-220 кВ. Пять лет спустя компания становится частью корпорации «Шнэйдер электрик» и запускает в производство серию новых устройств для железных дорог и метрополитена, параллельно занимаясь глубокой модернизацией БМРЗ-100.

Развиваясь и совершенствуясь, НТЦ «Механотроника» наращивает выпуск существующих и создаёт новые устройства, превосходящие по своим параметрам продукцию общемирового уровня. Обеспечение качества выпускаемой продукции является приоритетным направлением деятельности. Испытательная база предприятия оснащена современным оборудованием, метрологическая служба аккредитована в Госстандарте Российской Федерации на право калибровки средств измерения. Процессы проектирования и производства сертифицированы на соответствие ISO 9001 и проводятся под контролем Ростехнадзора согласно условиям полученных лицензий.

В настоящее время компания предлагает заказчикам высококачественные и современные системы, широкую гамму технических решений и сервисных услуг по релейной защите и автоматике для энергетических объектов с классом напряжения от 0,4 до 220 кВ.

В качестве примера можно привести новый комплекс релейной защиты объектов с классом напряжений 6 (10)-35 кВ, основанный на обновлённой линейке популярных блоков БМРЗ-100. Модернизированные устройства БМРЗ-100, выпускаемые под индексом 120 и 150, сохранили полную совместимость с выпущенными ранее устройствами, и в то же время предлагают ряд новых возможностей, включая:

• расширенный состав функции защиты и автоматики, обеспечивающей реализацию всех требуемых защит, в том числе дистанционных – для линий 35 кВ, дифференциальных – для силовых трансформаторов 110/35 (10, 6) кВ;

• функцию СНОЗЗ, работающую в сетях с изолированной, компенсированной или резистивно-заземленной нейтралью и не требующую практически никаких уставок;

• встроенную функцию ОМП отходящих кабельных и воздушных линий, учитывающую неоднородности сопротивления линии и способная работать при кратковременных замыканиях с длительностью не менее 40 мс;

• сочетание высокой степени готовности устройств (принцип «включил и работай») с возможностями гибкой настройки устройств и создания собственных алгоритмов работы (технология «гибкой логики»), что в совокупности с увеличенным числом программируемых входов и выходов позволяет осуществлять «привязку» к любому энергообъекту;

• наладку и анализ накопительной информации устройств при отсутствии оперативного питания, с питанием от интерфейса USB;

• подключение устройств к системам АСУ с использованием современных интерфейсов и протоков коммуникаций, к системам единого времени с использованием цифровых протоков синхронизации.

Серьёзным достоинством НТЦ «Механотроника» является реализация полного цикла разработки и производства устройств релейной защиты и автоматики: от выполнения научно-исследовательских работ до серийного выпуска продукции, от входного контроля компонентов до типовых и приёмо-сдаточных испытаний. Располагая профессионалами высшей квалификации, ООО НТЦ Механотроника создаёт лучшие технические решения, обеспечивает их беспроблемную эксплуатацию и гарантирует душевное спокойствие обслуживающего и руководящего персонала.

Что такое реле защиты?

Для тех, кому интересно, что такое реле защиты? Littelfuse знает ответ. Реле защиты — это интеллектуальное устройство, которое принимает входные данные, сравнивает их с заданными значениями и предоставляет выходы. Входы могут быть током, напряжением, сопротивлением или температурой. Выходы могут включать визуальную обратную связь в виде световых индикаторов и / или буквенно-цифрового дисплея, средства связи, управляющие предупреждения, сигналы тревоги, а также выключение и включение питания.Схема, отвечающая на вопрос , что такое реле защиты , показана ниже.

РИСУНОК 1
Реле защиты могут быть электромеханическими или электронными / микропроцессорными. Электромеханические реле — устаревшая технология, состоящая из механических частей, которые требуют регулярной калибровки, чтобы оставаться в пределах предполагаемых допусков. Микропроцессорные или электронные реле используют цифровую технологию для обеспечения быстрых, надежных, точных и воспроизводимых выходных сигналов.Использование электронного или микропроцессорного реле вместо электромеханической конструкции дает множество преимуществ, включая повышенную точность, дополнительные функции, меньшие затраты на техническое обслуживание, меньшие требования к пространству и стоимость жизненного цикла.

Входы
Реле нуждается в информации от системы, чтобы принять решение. Эти данные можно собирать разными способами. В некоторых случаях полевые провода можно подключить непосредственно к реле. В других приложениях необходимы дополнительные устройства для преобразования измеренных параметров в формат, который может обрабатывать реле.Этими дополнительными устройствами могут быть трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, соединители напряжения, RTD или другие устройства.

Настройки
Многие реле защиты имеют регулируемые настройки. Настройки пользовательских программ (уровни срабатывания), которые позволяют реле принимать решение. Реле сравнивает входы с этими настройками и реагирует соответствующим образом.

Процессы
После подключения входов и программирования настроек реле сравнивает эти значения и принимает решение.В зависимости от потребности доступны разные типы реле для разных функций.

Выходы
У реле есть несколько способов сообщить, что решение принято. Обычно реле будет управлять переключателем (контактом реле), чтобы указать, что входной сигнал превзошел настройку, или реле может предоставлять уведомление посредством визуальной обратной связи, такой как измеритель или светодиод. Одним из преимуществ электронных или микропроцессорных реле является возможность связи с сетью или ПЛК.

В качестве примера термостат можно оценить с помощью диаграммы на Рисунке 1. Измеряемый вход — это температура, а входное устройство реле защиты — это датчик температуры. Пользователь устанавливает желаемую настройку температуры (уровень срабатывания). Реле измеряет существующую температуру воздуха и сравнивает ее с уставкой. Выходы могут использоваться для управления (включение или выключение кондиционера или печи) и визуальной индикации на дисплее термостата.

Вам все еще интересно, что такое реле защиты? Узнайте больше о защитных реле.

Защитные реле | Как работает реле защиты?

Подобно тому, как термостат решает проблему автоматизации управления кондиционером или печью в доме, реле защиты могут решать электрические проблемы.

Назначение реле защиты — обнаружение проблемы, в идеале на ее начальной стадии, а также устранение или значительное уменьшение ущерба персоналу и / или оборудованию.

Следующие этапы иллюстрируют, как развивается электрическая проблема:
Этап 1: Когда проводники с хорошей изоляцией подвергаются воздействию источников повреждения, таких как влага, пыль, химические вещества, постоянная перегрузка, вибрация или просто нормальный износ, изоляция будет начинают медленно портиться. Такие небольшие изменения не будут очевидны сразу, пока повреждение не станет достаточно серьезным, чтобы вызвать электрическую неисправность. Защитные реле могут обнаруживать развитие проблемы, обнаруживая небольшие отклонения в токе, напряжении, сопротивлении или температуре.Из-за небольшой величины изменения только сложное устройство, такое как чувствительное реле защиты или монитор, может обнаружить эти условия и указать, что проблема может развиваться, прежде чем произойдет какое-либо дальнейшее повреждение.

Этап 2: По мере того, как проблема становится более серьезной, происходят дальнейшие изменения, такие как пробой изоляции, перегрев или перенапряжение. Поскольку переход от нормального к ненормальному очень велик, для отключения питания можно использовать традиционные устройства. Реле защиты также может использоваться для обеспечения дополнительной защиты, обнаруживая причины неисправности (перегрев, перенапряжение и т. Д.).) невозможно с предохранителями и автоматическими выключателями.

Этап 3: На этом этапе возникла проблема, которая привела к повреждению. Различные типы защитных реле и мониторов могут уменьшить или устранить повреждения, поскольку они обнаруживают проблемы раньше, чем традиционные устройства.

В качестве примера, если предприятие постоянно переустанавливает автоматические выключатели, заменяет предохранители или ремонтирует оборудование и не может определить причину проблемы, они могут испытывать перегрузки по току. В этом случае пользователь может установить реле защиты с функцией защиты от перегрузки по току.Реле измеряет ток (вход) и позволяет пользователю программировать пределы (настройки) в реле. Настройки обычно более чувствительны, чем предохранители или автоматические выключатели. Как только эти пределы превышены, реле защиты сработает внутренним переключателем (контактами реле). Пользователь может использовать переключатель для включения света (индикация аварийной сигнализации) или отключения питания (независимый расцепитель) до того, как возникнут более серьезные проблемы. Пользователь может использовать сигнальную индикацию, чтобы помочь идентифицировать неисправное оборудование до того, как традиционное устройство устранит неисправность.

Типы реле электрической защиты или защитных реле

Определение защитного реле

Реле — это автоматическое устройство, которое определяет ненормальное состояние электрической цепи и замыкает свои контакты. Эти контакты поочередно замыкаются и замыкают цепь катушки отключения выключателя, следовательно, выключают автоматический выключатель для отключения неисправной части электрической цепи от остальной исправной цепи.

Теперь давайте обсудим некоторые термины, относящиеся к защитным реле.
Уровень срабатывания управляющего сигнала:

Значение срабатывающей величины (напряжение или ток), которое находится на пороге, выше которого реле инициирует срабатывание.

Если значение срабатывающей величины увеличивается, электромагнитное воздействие катушки реле увеличивается, и выше определенного уровня срабатывающей величины движущийся механизм реле просто начинает двигаться.

Уровень сброса:
Значение тока или напряжения, ниже которого реле размыкает свои контакты и возвращается в исходное положение.

Время срабатывания реле:
Сразу после превышения уровня срабатывания исполнительной величины движущийся механизм (например, вращающийся диск) реле начинает движение и в конечном итоге замыкает контакты реле в конце своего движения. Время, которое проходит между моментом, когда величина срабатывания превышает значение срабатывания, до момента, когда контакты реле замыкаются.

Время сброса реле:
Время, которое проходит между моментом, когда управляющая величина становится меньше значения сброса, до момента, когда контакты реле возвращаются в свое нормальное положение.

Дальность действия реле:
Дистанционное реле срабатывает, когда расстояние, видимое реле, меньше предварительно заданного импеданса. Активное сопротивление реле является функцией расстояния в реле дистанционной защиты. Этот импеданс или соответствующее расстояние называется радиусом действия реле.

Реле защиты энергосистемы можно разделить на различные типы реле.

Типы реле

Типы реле защиты в основном основаны на их характеристиках, логике, параметрах срабатывания и механизме работы.

По механизму работы реле защиты можно разделить на электромагнитное реле, статическое реле и механическое реле. На самом деле реле — это не что иное, как комбинация одного или нескольких разомкнутых или замкнутых контактов. Эти все или некоторые конкретные контакты реле изменяют свое состояние при подаче на реле управляющих параметров. Это означает, что разомкнутые контакты становятся замкнутыми, а замкнутые — разомкнутыми. В электромагнитном реле это замыкание и размыкание контактов реле осуществляется электромагнитным действием соленоида.

В механическом реле эти замыкание и размыкание контактов реле выполняются механическим смещением различных ступеней передачи.

В статических реле это в основном выполняется полупроводниковыми переключателями, такими как тиристоры. В цифровом реле состояние включения и выключения может обозначаться как состояние 1 и 0.

По характеристикам реле защиты можно разделить на следующие категории:

Реле с независимой выдержкой времени
Реле с инверсной выдержкой времени с определенным минимальным временем (IDMT)
Реле мгновенного действия.
IDMT с инст.
Ступенчатая характеристика.
Программируемые переключатели.
Реле ограничения напряжения сверхтока.

В зависимости от логики реле защиты можно разделить на

Дифференциальное.
Дисбаланс.
Смещение нейтрали.
Направленный.
Ограниченное замыкание на землю.
Избыточное флюсование.
Дистанционные схемы.
Защита шин.
Реле обратной мощности.
Потеря возбуждения.
Реле обратной последовательности фаз и т. Д.

В зависимости от параметра срабатывания реле защиты можно разделить на

Реле тока.
Реле напряжения.
Реле частоты.
Силовые реле и т. Д.

В зависимости от области применения реле защиты можно разделить на

Первичное реле.
Реле резервного питания.

Первичное реле или первичное реле защиты — это первая линия защиты энергосистемы, тогда как резервное реле срабатывает только тогда, когда первичное реле не срабатывает во время повреждения. Следовательно, резервное реле работает медленнее, чем основное реле. Любое реле может выйти из строя по любой из следующих причин:

Само защитное реле неисправно.
DC Подача напряжения отключения на реле отсутствует.
Отсоединен провод отключения от релейной панели к автоматическому выключателю.
Катушка отключения выключателя отключена или неисправна.
Сигналы тока или напряжения от трансформаторов тока (CT) или трансформаторов напряжения (PT) соответственно недоступны.

Поскольку резервное реле срабатывает только при выходе из строя основного реле, резервное реле защиты не должно иметь ничего общего с реле первичной защиты.
Некоторые примеры механического реле:

Тепловое
- Отключение по температуре масла
- Отключение по температуре обмотки
- Отключение по температуре подшипника и т. Д.
Тип поплавка
- Бухгольца
- OSR
- PRV
- Регуляторы уровня воды и т. Д.
Реле давления.
Механические блокировки.
Реле несоответствия полюсов.

Список Различные реле защиты используются для защиты оборудования различных энергосистем

Теперь давайте посмотрим, какие реле защиты используются в различных схемах защиты оборудования энергосистемы.

Реле для защиты линий передачи и распределения

SL	Защищаемые линии	Используемые реле
1	400 кв. Схема Main-II: некоммутируемая или цифровая дистанционная схема
2	220 кВ линия передачи	Main-I: некоммутируемая дистанционная схема (питание от шинных СТ) Main-II: коммутируемая дистанционная схема (Fed от линейного вариатора) С возможностью переключения с шинного ПТ на линейный вариатор и наоборот.
3	132 кВ Линия передачи	Основная защита: Схема коммутируемой дистанции (питание от шины PT). Резервная защита: 3 № направленных реле IDMT O / L и 1 № Направленное реле IDMT E / L.
4	33 линии кВ	Ненаправленное реле IDMT 3 выходных и 1 замыкающих.
5	Линии 11 кВ	Ненаправленное реле IDMT 2 выходных и 1 замыкающих.

Реле для защиты трансформатора

KV
Генераторный трансформатор5 W

SL	Соотношение напряжений и емкость трансформатора	Реле на стороне ВН	Реле на стороне низкого напряжения	Общие реле	11
3 шт. Ненаправленное реле O / L 1 без ненаправленного реле E / L и / или резервное реле E / F + REF	— —	Дифференциальное реле или Реле общего дифференциала Реле перегрузки Реле Бухгольца РПН Реле Бухгольца Реле PRV OT Реле отключения Реле отключения WT
2	13. 8/220 кВ 15,75 / 220 кВ 18/400 кВ 21/400 кВ Генераторный трансформатор	3 шт. Ненаправленное реле O / L 1 шт. Ненаправленное реле E / L и / или резервное E / F + REF Relay	— —	Дифференциальное реле или Реле общего дифференциала Реле избыточного потока Реле Бухгольца РПН Реле Бухгольца PRV Реле OT Реле отключения WT Реле отключения
3 220 / 237,6 Подстанционный трансформатор	3 шт. Ненаправленное реле O / L 1 без ненаправленного реле E / L и / или резервное реле E / F + REF	3 шт. Ненаправленное реле O / L	Дифференциальное реле Реле Бухгольца Реле Бухгольца Реле Бухгольца РПН Реле PRV Реле отключения ОТ Реле отключения WT
4	Генеральное напряжение / 6.6KV UAT	3 шт. Ненаправленное реле O / L	3 шт. Ненаправленное реле O / L	Дифференциальное реле Реле перенапряжения Реле Бухгольца Реле OLTC Реле Бухгольца PRV Реле Реле отключения OT
5	132/33 / 11кВ до 8 МВА	3 шт. Реле O / L 1 нет реле E / L	2 шт.Реле O / L 1 нет реле E / L	Реле Бухгольца РПН Реле Бухгольца PRV Relay OT Trip Relay WT Trip Relay
6	132/33 / 11 кВ выше 8 МВА и ниже 31.5 MVA	3 шт. Реле O / L 1 нет реле прямого / обратного хода	3 шт. Реле O / L 1 нет реле E / L	Дифференциальное реле Реле Бухгольца Реле OLTC Бухгольца Реле PRV OT Отключение Реле Реле отключения WT
7	132/33 кВ, 31,5 МВА и выше	3 шт. Реле O / L 1 шт. Реле прямого включения / выключения	3 шт. Реле O / L 1 шт. Реле	Дифференциальное реле Реле перенапряжения Реле Бухгольца РПН Реле Бухгольца Реле PRV Реле отключения OT Реле отключения WT
8	220/33 KV, 31.5MVA и 50MVA 220 / 132KV, 100 MVA	3 шт.Реле O / L 1 шт. Реле E / L	3 шт.Реле O / L 1 шт. Реле E / L	Дифференциальное реле Реле перенапряжения Реле Бухгольца РПН Реле Бухгольца Реле PRV OT Реле отключения Реле отключения WT
9	400/220 кВ 315 МВА	3 н.у. Реле L. Реле ограниченного выхода 3 шт. Реле прямого выхода за пределы допустимого диапазона для действия	Реле аварийного выхода 3 шт. (с реж.highset) 1 нет Реле направления E / L. Реле ограниченного E / F	Дифференциальное реле Реле перенапряжения Реле Бухгольца Реле Бухгольца РПН Реле PRV Реле отключения OT Реле отключения WT Реле перегрузки (аварийной сигнализации)

Следует помнить защита трансформаторов

Нет реле Бухгольца для трансформаторов мощностью менее 500 кВА.
Трансформаторы мощностью до 1500 кВА должны иметь только роговую защиту.
Трансформаторы мощностью более 1500 кВА и до 8000 кВА с соотношением 33/11 кВ должны иметь один выключатель с групповым управлением на стороне ВН и индивидуальные выключатели НН, если имеется более одного трансформатора.
Трансформаторы мощностью более 8000 кВА должны иметь индивидуальные выключатели высокого и низкого напряжения.
Указанные выше реле должны быть установлены на ВН и НН.
ЛА должны быть предусмотрены на ВН и НН для трансформаторов всех мощностей и классов напряжения.
Защита устройства РПН от рассогласования должна быть предусмотрена там, где работает схема главного подчиненного устройства.
Подключаемая сигнализация отказа вентиляторов и отказов насосов.
Аварийные сигналы для O.T., W.T., Buchholz (основной бак И РПН) должны быть подключены.

(Защита) Руководства по реле

Защитные реле

Реле является хорошо известным и широко используемым компонентом. Применения варьируются от классических панельных систем управления до современных интерфейсов между управляющими микропроцессорами и их силовыми цепями или любого приложения, где требуется надежная гальваническая развязка между различными цепями. Несмотря на то, что электромеханическое реле считается относительно простым компонентом, его технология сложна и часто неправильно понимается.

Руководства по управлению и защите реле

История реле

Самые первые электрические реле были разработаны в 1830-х годах, когда люди начали осознавать, что такие переключатели могут быть чрезвычайно полезными. Исторически электрические реле часто делались с электромагнитами, которые продолжают использоваться и сегодня, хотя для некоторых применений предпочтительны твердотельные реле.Ключевое различие между электромагнитным и твердотельным реле состоит в том, что у электромагнитных реле есть движущиеся части, а у твердотельных реле нет .

Электромагниты также экономят больше энергии, чем их твердотельные аналоги.

Использование реле

Одна из причин, по которой электрическое реле является таким популярным инструментом для электриков и инженеров, заключается в том, что оно может управлять электрическим выходом, превышающим получаемый им электрический вход. В примере, рассмотренном выше, если зажигание подключается непосредственно к аккумуляторной батарее, для подключения рулевой колонки к аккумуляторной батарее потребуется усиленная изолированная проводка, а переключатель зажигания также должен быть более надежным.

Используя реле, можно использовать относительно легкую проводку, экономя место и повышая безопасность автомобиля.

К электрическим реле можно подключать различные схемы. Реле можно использовать в качестве усилителей электрической энергии, как в примере с автомобилем, а также они могут подключаться к таким вещам, как аварийные выключатели, активируясь при разрыве цепи, чтобы вызвать тревогу.

Во многих электрических отказоустойчивых системах используются электрические реле, которые включаются или выключаются в ответ на такие вещи, как перегрузка по току , нерегулярный ток и другие проблемы, которые могут возникнуть.Эти электрические реле срабатывают, чтобы отключить систему до тех пор, пока проблема не будет решена.

Обзор руководств и документов

Обратите внимание, что все документы в этом разделе можно загрузить бесплатно. Перемещайтесь по подстраницам, чтобы найти все документы.

Стр. 1 из 612345 »Последняя»

Термин «источник заземления», как он обычно используется, означает источник тока нулевой последовательности от заземленной нейтрали во время неисправностей или других состояний небаланса системы. Термин… Читать далее

4 ноября, 2020

В этом отчете рабочая группа изучила значение синхронизации и средства ее достижения.Они рассмотрели вопрос о том, насколько точной должна быть синхронизация времени и… Читать дальше

21 окт.2020 г.

Обычно, когда распределительная цепь восстанавливается после продолжительного отключения электроэнергии, спрос выше, чем до отключения. Попытка поднять эту нагрузку может быть проблематичной, потому что… Читать дальше

Oct 12, 2020

Современное микропроцессорное реле имеет источник питания, который преобразует напряжение станции в подходящий процессор и контролирует напряжения для внутренней электроники реле. Источники питания обычно потребляют только… Читать дальше

Oct 05, 2020

Катушки Роговского могут легко заменить обычные трансформаторы тока в приложениях защиты, измерения и управления. Их можно применять на всех уровнях напряжения (низкое, среднее и высокое напряжение). Однако, в отличие от трансформаторов тока… Читать дальше

28 сен, 2020

Силовые трансформаторы средних и больших размеров являются очень важными и жизненно важными компонентами для энергосистем. Из-за его значимости и стоимости его защита требует соответствующего решения.Трансформатор… Читать дальше

16 сентября 2020 г.

Было проведено два тематических исследования, чтобы изучить эффективность алгоритмов обнаружения неисправностей и концепций ограничения тока на модели реальной энергосистемы. … Читать дальше

Sep 02, 2020

Обнаружение островков — одна из важнейших задач для разработки эффективной системы защиты. Вот почему защита микросети анализируется с учетом двух аспектов: обнаружение изолирования и защита от тока короткого замыкания… Читать дальше

08 июл, 2020

Система электроснабжения (EPS) разделена на несколько частей, и каждая часть классифицируется как система. Линия электропередачи считается одной из основных частей сетей EPS. Тем не менее, накладные расходы… Подробнее

29 июня, 2020

Защита — это искусство или наука непрерывного мониторинга энергосистемы, обнаружения неисправности и инициирования правильного отключения автоматического выключателя. Цели… Читать далее

22 июня, 2020

Система доставки и управления возобновляемой электроэнергией будущего (FREEDM) была разработана как система интеллектуальной сети с мотивацией для включения возобновляемых источников в существующую электросеть.Система FREEDM… Читать далее

17 июня, 2020

В сети есть два типа неисправностей. Во-первых, у нас симметричные разломы. Эти неисправности легко вычислить, потому что сеть может быть преобразована в простой однофазный эквивалент… Читать дальше

3 июня 2020 г.

Задача правильного определения места замыкания на землю в распределительных сетях заставляет системы защиты использовать различные методы и алгоритмы. Знание замыкания на землю… Читать дальше

Jun 01, 2020

Основная функция электрической защиты — обнаруживать системные неисправности и устранять их как можно скорее.Для любого конкретного приложения есть много способов сделать… Читать дальше

Apr 08, 2020

Средства защиты генератора в целом подразделяются на три типа: Класс A, B и C. Класс A охватывает все электрические защиты от сбоев внутри генератора. … Читать дальше

Mar 09, 2020

Страница 1 из 612345 »Последняя»

Соответствующее содержание EEP с рекламными ссылками

Работа, преимущества и их применение

Разработка реле была начата в период 1809 г.Как часть изобретения электрохимического телеграфа, электролитическое реле было найдено Сэмюэлем в 1809 году. Впоследствии это изобретение было утверждено ученым Генри в 1835 году, чтобы создать импровизированную версию телеграфа, а затем развил его в 1831 год. Тогда как в 1835 году Дэви полностью открыл реле, но первоначальные патентные права были даны Сэмюэлем в 1840 году на первое изобретение электрического реле. Подход этого устройства выглядел так же, как цифровой усилитель, таким образом воспроизводя телеграфный сигнал и позволяя распространяться на большие расстояния.И эта статья дает четкое объяснение того, что такое реле, различные типы реле, работа и многие другие связанные концепции.

Что такое реле?

Реле обычно используются там, где требуется регулировать цепь с помощью отдельного сигнала минимальной мощности, или там, где необходимо регулировать несколько цепей с помощью одного сигнала. Первоначально реле использовались в телеграфных цепях увеличенной длины, таких как ретрансляторы сигналов, поскольку они усиливают волну, которая принимается и передается в другие цепи.Основное применение реле было в телефонных станциях и первых версиях компьютеров.

Реле являются первичной защитой, а также переключающими устройствами в большинстве процессов управления или оборудования. Все реле реагируют на одну или несколько электрических величин, таких как напряжение или ток, так что они размыкают или замыкают контакты или цепи. Реле — это переключающее устройство, которое работает, чтобы изолировать или изменить состояние электрической цепи из одного состояния в другое.

Поскольку реле обеспечивает защиту цепи от повреждений.Каждое реле состоит из трех важнейших компонентов, которые рассчитываются, сравниваются и управляются. Вычисляемому компоненту известно изменение фактического измерения, а компонент сравнения оценивает фактическое значение с таким же значением заранее выбранного реле. А управляющий компонент обрабатывает быстрое изменение измеренной емкости, например, замыкание текущей функциональной цепи.

Реле повторного включения

используются для подключения различных компонентов и устройств в системной сети, таких как процесс синхронизации, и для восстановления различных устройств вскоре после исчезновения любой электрической неисправности, а затем для подключения трансформаторов и фидеров к линейной сети.Регулирующие реле — это переключатели, которые контактируют таким образом, что напряжение повышается, как в случае трансформаторов с переключением ответвлений. Вспомогательные контакты используются в автоматических выключателях и другом защитном оборудовании для увеличения числа контактов. Реле контроля контролируют состояние системы, например, направление мощности, и соответственно генерируют аварийный сигнал. Их также называют реле направления.

В реле общего типа используется электромагнит для размыкания и замыкания контактов, тогда как в других типах подходов, таких как твердотельные реле, они используют свойства полупроводника для управления, независимо от подвижного элемента. составные части.Реле с калиброванными свойствами и, в некоторых случаях, различные функциональные катушки используются для защиты систем электрических цепей от токов перегрузки. В современных энергосистемах эти операции выполняются цифровыми устройствами, которые называются реле защитного типа.

Твердотельные реле

Различные типы реле

В зависимости от принципа работы и конструктивных особенностей реле бывают разных типов, например, электромагнитные реле, тепловые реле, реле переменной мощности, многомерные реле и т. Д., С различными номинальными характеристиками, размеры и приложения.Классификация или типы реле зависят от функции, для которой они используются.

Некоторые категории включают реле защиты, повторного включения, регулирования, вспомогательные реле и реле контроля. Защитные реле постоянно контролируют следующие параметры: напряжение, ток и мощность; и если эти параметры нарушают установленные пределы, они генерируют сигнал тревоги или изолируют эту конкретную цепь. Эти типы реле используются для защиты оборудования, такого как двигатели, генераторы, трансформаторы и т. Д.

Различные типы реле

В целом классификация реле зависит от электрической емкости, которая активируется током, мощностью, напряжением и многими другими величинами.Классификация основана на механической мощности, активируемой скоростью истечения газа или жидкости, давлением. Тогда как на основе теплоемкости, активируемой мощностью нагрева, а другие величины — акустические, оптические и другие.

Различные типы реле в электромагнитных типах

Эти реле состоят из электрических, механических и магнитных компонентов и имеют рабочую катушку и механические контакты. Следовательно, когда катушка активируется системой питания, эти механические контакты размыкаются или замыкаются.Тип питания может быть переменным или постоянным током. Эти электромагнитные реле далее классифицируются как

Реле постоянного и переменного тока
Тип притяжения
Индукционный тип

Реле постоянного и переменного тока

Реле переменного и постоянного тока работают по тому же принципу, что и электромагнитная индукция, но конструкция несколько отличается дифференцированы и также зависят от области применения, для которой выбраны эти реле. Реле постоянного тока используются с диодом свободного хода для обесточивания катушки, а реле переменного тока используют многослойные сердечники для предотвращения потерь на вихревые токи.

Очень интересный аспект переменного тока состоит в том, что в течение каждого полупериода направление подачи тока изменяется; следовательно, для каждого цикла катушка теряет свой магнетизм, поскольку нулевой ток в каждом полупериоде заставляет реле непрерывно замыкать и размыкать цепь. Таким образом, чтобы предотвратить это — дополнительно, одна заштрихованная катушка или другая электронная схема помещается в реле переменного тока, чтобы обеспечить магнетизм в положении нулевого тока.

Электромагнитные реле притягивающего типа

Эти реле могут работать как с переменным, так и с постоянным током и притягивать металлический стержень или кусок металла, когда на катушку подается питание.Это может быть плунжер, притягиваемый к соленоиду, или якорь, притягиваемый к полюсам электромагнита, как показано на рисунке. У этих реле нет временных задержек, поэтому они используются для мгновенного срабатывания. Существует больше вариантов типа притяжения электромагнитного реле , а именно:

Сбалансированная стопка — Здесь две измеряемые величины связаны из-за того, что генерируемое электромагнитное давление изменяется вдвое по отношению к количеству ампер-витков.Доля функционального тока для этого типа реле очень минимальна. Реле имеет тенденцию к чрезмерному увеличению досягаемости, когда устройство настроено на работу в быстром режиме.
Шарнирный якорь — Здесь чувствительность реле может быть увеличена для работы с постоянным током, вставив постоянный магнит. Это также называется реле поляризованного движения.

Это различных типов электромагнитных реле .

Реле индукционного типа

Они используются как реле защиты только в системах переменного тока и могут использоваться с системами постоянного тока.Приводная сила для движения контакта создается движущимся проводником, который может быть диском или чашей, за счет взаимодействия электромагнитных потоков из-за токов короткого замыкания.

Индукционное реле

Они бывают нескольких типов, например, с экранированным полюсом, ватт-часами и индукционными чашками, и в основном используются в качестве направленных реле в защите энергосистемы, а также для высокоскоростных коммутационных операций. В зависимости от конструкции индукционные реле классифицируются как:

Затененный полюс — Структурированный полюс обычно активируется протеканием тока в одиночной катушке, которая намотана на магнитную структуру с воздушным зазором.Нестабильности воздушного зазора, создаваемые регулирующим током, разделяются на два потока, смещаемые заштрихованным полюсом и во времени-пространстве. Это затемненное кольцо изготовлено из медного материала, окружающего каждую часть мачты.
Двойная обмотка, также называемая ваттметром. — Этот тип реле поставляется с E- и U-образным электромагнитом, имеющим бездисковый вращающийся между электромагнитами. Фазовый сдвиг, который находится между потоками, создаваемыми электромагнитом, достигается за счет развиваемого потока двух электромагнитов, которые имеют различные значения индуктивности сопротивления для обеих систем контуров.
Индукционная чашка — Это основано на теории электромагнитной индукции и так называемое реле индукционной чашки. Устройство состоит из двух или более электромагнитов, которые активируются катушкой реле. Катушка, которая окружает электромагнит, создает вращающееся магнитное поле. Из-за этого вращающегося магнитного поля в чашке будет индукция тока, и чашка сможет вращаться. Текущее направление вращения аналогично направлению вращения чашки.

Магнитные фиксирующие реле

В этих реле используется постоянный магнит или детали с высоким коэффициентом передачи, чтобы якорь оставался в той же точке, в которой наэлектризована катушка, когда источник питания катушки отключен. Реле с защелкой состоит из минимальной металлической полосы, которая входит между двумя краями.

Блокировочные реле

Переключатель либо прикреплен, либо намагничен на одном конце небольшого магнита. Другая сторона прикреплена к небольшому проводу, который называется соленоидами.Переключатель снабжен одним входом и двумя выходными секциями по краям. Это можно использовать для переключения схемы в положения ВКЛ и ВЫКЛ. Обозначение реле с защелкой показано следующим образом:

Обозначение реле с защелкой

Твердотельное реле

Твердотельное реле использует твердотельные компоненты для выполнения операции переключения без перемещения каких-либо частей. Поскольку требуемая энергия управления намного ниже по сравнению с выходной мощностью, которая должна регулироваться этим реле, это приводит к увеличению мощности по сравнению с электромагнитными реле.Они бывают разных типов: ТТР с трансформаторной связью, ТТР с фотосвязью и так далее.

Твердотельные реле

На приведенном выше рисунке показан ТТР с фотосвязью, в котором сигнал управления подается с помощью светодиода и обнаруживается светочувствительным полупроводниковым устройством. Выходной сигнал этого фотодетектора используется для запуска затвора TRIAC или SCR, который переключает нагрузку.

В твердотельных реле с трансформаторной связью минимальное количество постоянного тока подается на первичную обмотку трансформатора с помощью преобразователя постоянного тока в переменный. Затем подаваемый ток преобразуется в переменный ток и повышается, чтобы SSR работал вместе со схемой запуска. Степень изоляции между выходной и входной секциями зависит от конструкции трансформатора.

Принимая во внимание, что в сценарии твердотельного устройства с фотосвязью, для выполнения функции переключения используется светочувствительное SC-устройство. На светодиод подается регулируемый сигнал, который заставляет светочувствительный компонент переходить в режим проводимости за счет обнаружения света, излучаемого светодиодом.Изоляция, создаваемая SSR, сравнительно больше по сравнению с изоляцией трансформаторного типа из-за теории фотодетектирования.

В основном, реле SSR имеют более высокую скорость переключения, чем реле электромеханического типа. Кроме того, отсутствуют подвижные компоненты, срок их службы больше, а уровень шума минимален.

Гибридное реле

Эти реле состоят из электромагнитных реле и электронных компонентов. Обычно входная часть содержит электронную схему, которая выполняет выпрямление и другие функции управления, а выходная часть включает электромагнитное реле.

Было известно, что в реле твердотельного типа больше энергии тратится в виде теплового потока, электромагнитное реле имеет проблему изгиба контактов. Чтобы избавиться от этих недостатков в твердотельных и электромагнитных реле, используется гибридное реле. В гибридном реле одновременно работают реле EMR и SST.

Твердотельное устройство принимает ток нагрузки, что устраняет проблему архивирования. Затем система управления включает катушку в ЭМИ и контакт замыкается.Когда контакт в электромагнитном реле установлен, то регулирующий вход твердотельного реле вынимается. Это реле также снижает проблему перегрева.

Тепловое реле

Эти реле основаны на тепловом воздействии, что означает — повышение температуры окружающей среды от предела заставляет контакты переключаться из одного положения в другое. Они в основном используются для защиты двигателей и состоят из биметаллических элементов, таких как датчики температуры, а также элементов управления.Реле тепловой перегрузки являются лучшими примерами таких реле.

Герконовое реле

Герконское реле состоит из пары магнитных полос (также называемых язычковыми), помещенных в стеклянную трубку. Этот язычок действует как якорь и как контактный нож. Магнитное поле, приложенное к катушке, наматывается на эту трубку, заставляя эти язычки двигаться так, что выполняется операция переключения.

Герконовые реле

По размерам реле подразделяются на микроминиатюрные, сверхминиатюрные и миниатюрные.Также по конструкции эти реле классифицируются как герметичные, герметичные и реле открытого типа. Кроме того, в зависимости от рабочего диапазона нагрузки реле бывают микро-, малой, средней и высокой мощности.

Реле

также доступны с различными конфигурациями контактов, такими как реле с 3, 4 и 5 контактами. Способы работы этих реле показаны на рисунке ниже. Переключающие контакты могут быть типа SPST, SPDT, DPST и DPDT. Некоторые из реле являются нормально разомкнутыми (NO), а другие — нормально замкнутыми (NC).

Конфигурация контактов реле

Дифференциальное реле

Эти реле работают, когда изменение вектора между двумя или более электрическими величинами одного типа превышает указанный диапазон. В случае токового дифференциального реле оно функционирует, когда существует выходное соотношение между величиной и изменением фазы токов, принимаемых и выходящих из системы, которое необходимо защитить.

В общих функциональных условиях токи, принимаемые и выходящие из системы, будут иметь одинаковую фазу и величину, так что реле не будет работать.Принимая во внимание, что когда в системе возникает проблема, эти токи не будут иметь одинаковых величин и фаз.

Дифференциальное реле

Это реле будет иметь такое соединение, при котором колебания между входящими и выходящими токами протекают через функциональную катушку реле. Следовательно, катушка в реле активируется в состоянии проблемы из-за изменения величины тока. Таким образом, релейные функции и автоматический выключатель размыкаются, и, таким образом, происходит отключение.

В дифференциальном реле один ТТ соединен с первичной обмоткой трансформатора, а другой ТТ — с вторичной обмоткой трансформатора. Реле связывает текущие значения с обеих сторон, и когда есть какая-либо дестабилизация в значении, реле будет работать.

Существуют дифференциальные реле тока, напряжения и смещения.

Различные типы реле в автомобильной промышленности

Это общий вид электрохимических реле, используемых в различных автомобилях, таких как легковые автомобили, фургоны, прицепы и грузовики.Они допускают минимальный ток для регулирования и обеспечивают работу большего количества токовых цепей в транспортных средствах. Они доступны во многих типах и размерах, некоторые из них:

Реле переключения

Это наиболее внедренное автомобильное реле, имеющее пять контактов, которые имеют следующие электрические соединения:

Нормально открытый через 30 и 87 штырьки
нормально замкнутые через штыри 30 и 87a
Переключение через 30 и (87 и 87a)

Когда реле работает в режиме переключения, оно переключается с одной цепи на другую и возвращается к исходному состоянию состояние в зависимости от состояния катушки (ВЫКЛ или ВКЛ).

Нормально разомкнутые реле

В качестве переключателя реле может иметь проводное соединение как нормально разомкнутое, тогда как в этом типе у него есть только четыре контакта, которые позволяют подключать проводку только одним способом, то есть нормально разомкнутым.

Реле мигалки

Реле любого общего типа имеет 4 или 5 контактов, но в этом реле мигания будет 2 или 3 контакта.

В двухконтактном реле мигалки один контакт соединяется со световой цепью, а другой — с питанием.В трехконтактном реле мигалки два контакта подключены к источнику питания и свету, а третий — к светодиодному индикатору, который указывает, что мигалка находится в состоянии ВКЛ. Несмотря на то, что название указывает на то, что это тип реле, некоторые из них ведут себя как выключатели.

Электромеханический проблесковый маячок

Этот тип автомобильного реле содержит печатную плату с конденсатором, парой диодов и одной катушкой для создания формы вспышки, такой же, как и у стандартного проблескового маячка.Эти реле обладают способностью управлять увеличенными нагрузками, обеспечивая более высокую производительность, чем у тепловых мигалок. Несмотря на то, что в этом типе подключено больше источников света, он оказывает минимальное влияние на результат.

Терморегуляторы

Большинство реле мигающих сигналов имеют терморегуляцию, например, автоматические выключатели. Протекание тока через катушку мигалки генерирует тепло, когда есть необходимое количество тепла, это вызывает отклонение контактов, тем самым вызывая размыкание контактов и прерывая прохождение тока.Когда имеется необходимое количество рассеиваемого тепла, то отклонение контактов изменяется на исходное состояние и снова будет протекать ток.

Этот процесс непрерывного размыкания и замыкания контактов генерирует мигающую диаграмму сигналов. Общее количество огней, которые связаны с термомигальщиком, показывает влияние на выходную мощность.

Светодиодные мигалки

Они полностью электронные по регулировке и функциям. Они управляются минимальными твердотельными платами IC.Общее количество источников света, которые связаны со светодиодной мигалкой, не влияет на выход. Эти реле в основном предназначены для работы с минимальным током с использованием светодиодов без каких-либо проблем.

В дополнение к этому существует еще больше различных типов автомобильных реле , в том числе:

В горшке
Парик
С юбкой
Задержка по времени
Двойной открытый контакт

Ртутное реле

Это подпадает под классификацию герконовых реле, в которых используется ртутный переключатель, а контакты в этом реле увлажняются ртутью.Этот металл снижает значение контактного сопротивления и снижает соответствующее падение напряжения. Повреждение оболочки может снизить характеристики проводимости для сигналов с минимальным значением тока.

Принимая во внимание, что для увеличения скорости нанесения ртуть устраняет функцию отскока контактов и обеспечивает почти быстрое замыкание цепи. Эти реле полностью изменяются, и их необходимо устанавливать в соответствии с требованиями проектировщика. Но с учетом вредных свойств жидкой ртути и ее стоимости, реле, контактирующие с ртутью, минимально используются в этих приложениях.

Повышенная скорость переключения в этих реле является дополнительным преимуществом. Капли ртути, присутствующие на каждом краю, объединяются, и приращение текущего значения по краям обычно учитывается как пикосекунды. Но в практических схемах это может регулироваться индуктивностью проводки и контактов.

Реле защиты от перегрузки

Электродвигатели

широко используются в различных приложениях, например, в двигателях с вращающимися инструментами.Поскольку двигатели немного дороги, более важно следить за тем, чтобы двигатели не подвергались повреждениям.

Для предотвращения повреждений необходимо использовать реле защиты от перегрузки. Реле защиты от перегрузки предотвращают выход из строя двигателя, наблюдая за величиной тока в двигателе и, таким образом, разрывают цепь, когда происходит электрическая перегрузка или обнаруживается какое-либо повреждение фазы. Поскольку реле не дороже двигателей, они предлагают недорогой подход к защите двигателей.

Существуют различные типы реле защиты от перегрузки, и некоторые из них включают электромеханические реле, электронные реле, предохранители и тепловые реле.Предохранители широко применяются для защиты устройств с минимальным током, например, в домашних условиях. В то время как электронные, тепловые и электромеханические реле используются для защиты повышенных значений тока в устройствах, таких как инженерные двигатели. Ключевыми преимуществами использования реле защиты от перегрузки являются:

Простое управление
Соответствующие горные комплекты будут доступны для различных типов реле защиты от перегрузки
Точная синхронизация с подрядчиками
Надежная защита

Статические реле

Реле которые не имеют подвижных компонентов, называются статическими реле.В этих статических реле результат достигается за счет статических частей, таких как электронные и магнитные цепи и другие статические устройства. Реле, которое входит в состав электромагнитного и статического реле, даже называется статическим реле из-за того, что статические секции получают обратную связь, тогда как электромагнитное реле используется для целей переключения. Лишь немногие из преимуществ статических реле:

Минимальное время сброса
Использует минимальную мощность там, где это снижает нагрузку на измерительные устройства и повышает точность
Обеспечивает быстрый выход, увеличенный срок службы, повышенную надежность и высокую точность
Ненужное срабатывание минимально, и благодаря этому эффективность будет увеличена.
Эти реле не будут сталкиваться с какими-либо проблемами накопления тепла.
Усиление входного сигнала выполняется в самом реле, и это увеличивает чувствительность.
Эти устройства могут работать при землетрясениях. места также могут быть подвержены ударам, что показывает, что они также устойчивы к ударам.

Существует различных типов статических реле . Вот некоторые из них:

Электронное статическое реле

Эти электронные статические реле были первыми в классификации статических реле. Ученый по имени Фитцджеральд в 1928 году продемонстрировал испытание на несущем токе, которое демонстрирует защиту линий электропередачи. Вследствие этого была обнаружена последовательность электронных систем для большинства основных типов реле предохранительного механизма.Устройства, которые используются для измерения, представляют собой электронные клапаны.

Статические реле преобразователя

Это устройство в основном состоит из магнитного сердечника, который состоит из двух секций обмоток, обычно называемых функциональной и регулирующей обмотками. Каждая секция может состоять из одной обмотки или, если имеется более одной обмотки, будет магнитная связь всех подобных типов обмоток. Когда существуют обмотки разных групп, они не будут связаны магнитным способом.

В то время как обмотки регулирования активируются постоянным током, а функциональные обмотки питаются переменным током. Это реле работает, чтобы отображать изменяющиеся значения импеданса для токов, протекающих через функциональные обмотки.

Статические реле выпрямительного моста

Реле пользуются повышенной популярностью благодаря усовершенствованию полупроводниковых диодов. Он включает в себя два выпрямительных моста и подвижную катушку или реле типа подвижного железа с поляризацией. Тогда общий тип — это релейные компараторы, которые зависят от выпрямительных мостов, где они могут быть скомпонованы в виде фазовых или амплитудных компараторов.

Транзисторные реле

Это обычно используемые типы статических реле. Транзистор, который функционирует как триод, может преодолеть большинство недостатков, создаваемых электронными лампами, поэтому это наиболее развитый тип электронных реле, так называемых статических реле.

Реальность, что транзистор может использоваться как усилительный инструмент, а также как переключающий инструмент, что позволяет ему подходить для выполнения любых рабочих функций.Транзисторные схемы не только выполняют важные функции реле (например, сравнение входов, вычисление и их усвоение), но и обладают существенной эластичностью для соответствия многочисленным потребностям реле.

В дополнение к этим другим типам статических реле относятся:

Реле на эффекте Холла
Реле максимального тока с обратнозависимой выдержкой времени
Направленное статическое реле максимального тока
Статическое дифференциальное реле
Статическое дистанционное реле

Применения различных типов Реле

Поскольку существует множество типов реле, эти устройства найдут применение в различных отраслях промышленности, включая электрическую, авиационную, медицинскую, космическую и другие.Применения:

Используется для регулирования различных цепей
Защищает устройства от перегрузки по напряжению и току и снижает влияние электрического повреждения на цепи
Реализован как автоматическое переключение
Используется для изоляции минимального уровня цепь напряжения
Автоматические стабилизаторы — одна из его реализаций, в которых реализовано реле. Когда уровень питающего напряжения отличается от номинального напряжения, тогда набор реле анализирует изменения напряжения и регулирует цепь нагрузки, интегрируя автоматические выключатели.
Используется для управления переключателями электродвигателя. Чтобы включить электродвигатель, нам обычно требуется источник переменного тока 230 В, но в некоторых ситуациях / приложениях может потребоваться включение двигателя с использованием напряжения питания постоянного тока. В таких случаях можно использовать реле.

Это некоторые из различных типов реле, которые используются в большинстве электронных, а также электрических цепей. Информация о различных типах реле служит целям читателей, и мы надеемся, что они сочтут эту основную информацию очень полезной.Учитывая огромное значение реле с zvs в схемах, эта конкретная статья о них заслуживает отзывов, запросов, предложений и комментариев читателей. Еще более важно знать о других темах, связанных с реле, таких как реле против контактора , реле и переключатель , и многие другие.

Консультации — Инженер по подбору | Защита электрических систем среднего напряжения

Автор: Лесли Фернандес, ЧП, LEED AP, инженеры-консультанты JBA, Лас-Вегас 26 сентября 2013 г.

Цели обучения

Ознакомьтесь с требованиями к максимальной токовой защите распределительных трансформаторов среднего напряжения.
Изучите требования к максимальному току для распределения среднего напряжения.
Узнайте о кодах и стандартных «минимумах», которые необходимо учитывать при координации устройств защиты среднего напряжения.

До недавнего времени инженеры не слишком часто работали над проектированием систем среднего напряжения (СН), главным образом потому, что все, что выше 600 В, в основном обрабатывалось коммунальными предприятиями. Исключение составляли крупные потребители электроэнергии, такие как государственные учреждения, горнодобывающая промышленность или промышленные предприятия.Однако за последние 15 лет произошел взрыв электрических распределительных систем среднего напряжения, используемых в крупных коммерческих комплексах. Многие из этих комплексов также имеют высотные компоненты с стояками среднего напряжения, обслуживающими единичные подстанции в стратегических местах на нескольких уровнях. Еще одна особенность крупных коммерческих комплексов — связанная функция центральной станции с чиллерами среднего напряжения и блочными подстанциями.

В этой статье рассматриваются требования к защите от сверхтоков для трансформаторов среднего напряжения и подключение трансформаторов к общим распределительным системам среднего напряжения.Проекты MV субъективны и определяются приложением. Цель состоит в том, чтобы проиллюстрировать код и стандартные «минимумы», которые необходимо учитывать при координации устройств защиты среднего напряжения. Определение размеров компонентов среднего напряжения, таких как двигатели, генераторы, трансформаторы, системы электропроводки, архитектура систем среднего напряжения или разработка сложных схем защиты, таких как устройства повторного включения, блокировки зон, дифференциальная защита и т. Д., Выходят за рамки данной статьи.

Основные цели

Существует три основных цели защиты от сверхтоков, включая защиту от замыкания на землю:

1.Безопасность: Требования личной безопасности выполняются, если защитные устройства рассчитаны на пропускание и прерывание максимального доступного тока нагрузки, а также на максимально допустимые токи короткого замыкания. Требования безопасности гарантируют, что оборудование имеет достаточные характеристики, чтобы выдерживать максимальную доступную энергию в наихудшем сценарии.

2. Защита оборудования: Требования по защите соблюдены, если устройства максимального тока установлены выше рабочих уровней нагрузки и ниже кривых повреждения оборудования. Защита фидера и трансформатора определяется применимыми стандартами на оборудование.Кривые двигателя и генератора зависят от машины и обычно предоставляются в пакетах данных поставщика.

3. Избирательность: Требования выборочно предназначены для ограничения реакции системы на сбой или перегрузку определенной областью или зоной воздействия и ограничивают сбои в обслуживании одними и теми же. Селективность включает две основные категории:

а. Из-за ограничений работы системы и выбора оборудования селективность не всегда возможна для неаварийных или дополнительных резервных систем.

г. NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует избирательности для:

я. Статья 517.17 (C): Избирательность при замыканиях на землю в больницах

ii. Статья 700.27: Координация аварийных систем

iii. Статья 701.27: Требуемая законом координация резервных систем

Исключение: статьи 240.4A и 695 NEC разрешают использование проводов без защиты от перегрузки там, где прерывание цепи может создать опасность, например, пожарные насосы. Защита от короткого замыкания по-прежнему требуется.

Определение MV

МВ — термин, используемый в отрасли распределения электроэнергии; однако существуют различные определения.

IEEE 141 делит системные напряжения на «классы напряжения». Напряжения 600 В и ниже называются «низкими напряжениями», напряжения от 600 В до 69 кВ называются «средними напряжениями», напряжения от 69 кВ до 230 кВ называются «высокими напряжениями», а напряжения 230 кВ. до 1100 кВ относятся к «сверхвысокому напряжению», а от 1100 кВ также относятся к «сверхвысокому напряжению».”

Согласно IEEE 141, следующие системы напряжения считаются системами среднего напряжения:

Производитель предохранителей Littelfuse заявляет в своей литературе, что «термины« среднее напряжение »и« высокое напряжение »использовались как синонимы многими людьми для описания предохранителей, работающих выше 600 В.» С технической точки зрения, предохранители «среднего напряжения» — это предохранители, рассчитанные на диапазон напряжений от 2400 до 38000 В переменного тока.

Стандарт ANSI / IEEE C37.20.2 — Стандарт для КРУ с металлической оболочкой определяет MV как 4.От 76 до 38 кВ.

Для этой статьи хорошее рабочее определение среднего напряжения составляет от 1 до 38 кВ переменного тока, поскольку любой уровень напряжения выше 38 кВ является напряжением уровня передачи по сравнению с напряжением уровня распределения.

MV выбор

Выбор рабочего напряжения ограничен напряжениями, которые обеспечивает обслуживающая сеть. В большинстве случаев доступен только один вариант электроснабжения, и, как правило, выбор рабочего напряжения ограничен. По мере увеличения требований к питанию увеличивается вероятность того, что энергосистеме потребуется более высокое рабочее напряжение.Как правило, если максимальная потребляемая мощность приближается к 30 МВт, коммунальному предприятию обычно может потребоваться подстанция на месте. Однако нормой является то, что коммунальное предприятие предоставляет несколько сервисов среднего напряжения, которые инженеру необходимо будет интегрировать в систему распределения среднего напряжения владельца.

В некоторых случаях коммунальное предприятие может предоставить варианты рабочего напряжения. В этом случае необходимо провести анализ вариантов, чтобы определить лучший вариант для проекта. Как правило, более высокое рабочее напряжение приводит к увеличению затрат на оборудование.Затраты на техническое обслуживание и установку также увеличиваются с увеличением рабочего напряжения. Однако для крупномасштабных разработок для такого оборудования, как большие двигатели, может потребоваться рабочее напряжение 4160 В или выше. Как правило, надежность обслуживания имеет тенденцию к увеличению с увеличением рабочего напряжения.

При подключении к существующей электросети она обычно устанавливает требования к межсоединению, включая требования к защитным устройствам. Утилита будет включать необходимые параметры настройки и ограничения в зависимости от производителя защитных устройств.

Защита трансформатора СН

В целях обсуждения рассмотрим трансформатор подходящего размера с известным номиналом. Чтобы было ясно, трансформатор правильного размера и номинала включает следующие характеристики:

Достаточная мощность для обслуживаемой нагрузки
Достаточная временная перегрузочная способность (мощность или номинальная мощность кВА)
Первичное и вторичное напряжение, рассчитанные для системы распределения электроэнергии
Правильно ли были выбраны трансформаторы с жидкостным или сухим типом для применения.

NEC 2011 требует, чтобы трансформаторы были защищены от перегрузки по току (статья 450.3 NEC). Кроме того, статья 450.3 (A) NEC специально распространяется на трансформаторы с напряжением более 600 В, включая трансформаторы среднего напряжения.

Трехфазные трансформаторы среднего напряжения должны быть снабжены как первичными, так и вторичными устройствами защиты от сверхтоков (OPD), главным образом потому, что первичные и вторичные проводники не считаются защищенными первичной максимальной токовой защитой. Это особенно актуально для первичной обмотки по схеме треугольник и вторичной звезды, когда вторичное замыкание на землю может не сработать срабатывание первичной защиты.Статья 240.21 (C) (1) NEC и статья 450.3 (A) NEC подтверждают, что это утверждение верно.

Хотя первичные обмотки рассчитаны на среднее напряжение, разработчик должен выбрать предохранители или автоматические выключатели для защиты трансформатора. Как правило, трансформаторы мощностью 3000 кВА и меньше, устанавливаемые как автономные блоки или как блочные подстанции, обычно защищены предохранителями. Защитные выключатели среднего напряжения используются для трансформаторов мощностью более 3000 кВА.

В отличие от предохранителей и типичных автоматических выключателей на 600 В, автоматические выключатели среднего напряжения используют отдельные устройства, такие как трансформаторы тока (CT), трансформаторы напряжения (PT) и защитные реле для обеспечения максимальной токовой защиты.Большинство современных реле являются многофункциональными, а степень защиты обозначается цифрами, которые соответствуют выполняемым ими функциям. Эти числа основаны на всемирно признанных стандартах IEEE, определенных в стандарте IEEE C37.2. Примеры некоторых номеров защитных функций, которые используются в этом стандарте, показаны в Таблице 1.

На настройки защиты трансформатора влияют несколько факторов:

Максимальная токовая защита, необходимая для трансформаторов, считается защитой только для трансформатора.Такая максимальная токовая защита не обязательно защищает первичные или вторичные проводники или оборудование, подключенное на вторичной стороне трансформатора.
Важно отметить, что устройство максимального тока на первичной стороне должно быть рассчитано на основе номинальной мощности трансформатора в кВА и вторичной нагрузки трансформатора.
Прежде чем определять размер или номинальные параметры устройств максимального тока, обратите внимание на то, что примечания 1 и 2 таблицы 450-3 (A) NEC позволяют увеличить номинал или настройку первичного и / или вторичного OPD до следующего более высокого стандарта или настройки, когда рассчитанное значение не соответствует стандартному рейтингу или настройке.
Когда напряжение подается на трансформатор, сердечник трансформатора обычно насыщается, что приводит к большому пусковому току. Чтобы учесть этот пусковой ток, максимальная токовая защита обычно выбирается с выдерживаемыми по времени-току значениями, по крайней мере, в 12 раз превышающими номинальный ток первичной обмотки трансформатора в течение 0,1 с и в 25 раз в течение 0,01 с.
Инженеры должны убедиться, что настройки схемы защиты находятся ниже кривых повреждения трансформатора от короткого замыкания, как определено в ANSI C57.109 для масляных силовых трансформаторов и ANSI C57.12.59 для сухих силовых трансформаторов.
Кривые защитного реле не могут использоваться так же, как кривые для низковольтного выключателя или кривые предохранителей. Кривая защитного реле представляет только действие откалиброванного реле и не учитывает действия соответствующего автоматического выключателя или точность трансформаторов тока, которые подключают реле к контролируемой цепи. Кривая представляет идеальную работу реле, и производственные допуски не отражаются на кривой.Для согласования реле максимального тока с другими защитными устройствами между кривыми должен быть предусмотрен минимальный запас времени. Стандарт IEEE 242, таблица 15.1, рекомендуемые запасы времени реле в таблице 2.

Предохранители и коммутационное устройство

Силовые предохранители

E обычно используются в предохранительных выключателях, обслуживающих трансформаторы. Предохранитель предназначен для обеспечения полного использования трансформатора и защиты трансформатора и кабелей от повреждений. Для этого кривая предохранителя должна располагаться справа от точки включения трансформатора и слева от кривой повреждения кабеля.Обычно плавкий предохранитель пересекает кривую повреждения трансформатора в длительной области (области перегрузки по току). Вторичное главное устройство обеспечивает максимальную токовую защиту цепи. Номинал предохранителя «E» всегда должен быть больше, чем ток полной нагрузки трансформатора (FLA). Кривая повреждения кабеля должна быть выше максимального тока короткого замыкания на 0,01 с.

Для трансформаторов 3 МВА и менее стандартные схемы максимальной токовой защиты для выключателей КРУ среднего напряжения должны включать комбинированное реле мгновенного и максимального тока (устройство 50/51).

Для трансформаторов мощностью более 5 МВА схемы защиты становятся более сложными. Номера устройств IEEE из IEEE C37.2 используются для описания схемы защиты. Трансформаторные выключатели среднего напряжения могут иметь следующие номера защитных устройств:

В системах среднего напряжения трансформаторы тока (ТТ) подключают защитные или измерительные устройства. ТТ соединяют электронное устройство и первичную систему среднего напряжения. Уровни напряжения и тока в первичной системе среднего напряжения опасно высоки и не могут быть подключены напрямую к реле или счетчику.ТТ обеспечивают изоляцию от высоких уровней напряжения и тока кабеля и преобразуют первичный ток в уровень сигнала, который может обрабатываться чувствительными реле / измерителями. Номинальный вторичный ток обычно составляет 5 ампер, хотя нередки более низкие токи, такие как или 1 ампер.

Ожидается, что трансформаторы тока защитного реле

выдают около 5 ампер или меньше при нормальных условиях нагрузки. При возникновении неисправности ток достигнет высокого значения. Согласно ANSI C57.13 вторичная обмотка класса нормального защитного ТТ должна выдерживать до 20 раз в течение короткого периода времени в условиях повреждения.Как следствие, трансформаторы тока защитного класса достаточно точны, чтобы управлять набором приборов индикации, но не будут достаточно хороши для суммирования энергии по коммерческому классу.

Другие факторы, которые следует учитывать:

ТТ для реле защиты должны иметь номинал от 150% до 200% от силы тока полной нагрузки (FLA).
В отличие от низковольтных выключателей и предохранителей, автоматические выключатели среднего напряжения не имеют фиксированного срабатывания. Настройки не соответствуют перечисленным в качестве стандартных в NEC [Статья 240-6 (a) NEC].
Перегрузка по току, 51 устройство, должно быть установлено на уровне от 100% до 140% от FLA и ниже допустимой токовой нагрузки кабеля трансформатора.
Шкала времени должна быть установлена ниже кривой повреждения трансформатора и выше вторичного главного выключателя.
Мгновенное отключение, устройство 50, должно быть установлено ниже кривых повреждения трансформатора, ниже кривой повреждения кабеля при 0,1 уставке и приблизительно 200% от броска тока. Кроме того, инженер должен убедиться, что настройка не превышает максимально допустимый ток короткого замыкания, иначе мгновенное отключение будет бесполезным.
Для аварийных и требуемых по закону резервных фидеров статьи 700.26 и 701.26 NEC требуют, чтобы устройство защиты от замыкания на землю было только сигнализацией. Для систем среднего напряжения это может иметь серьезные негативные последствия. Следует рассмотреть возможность установки резистора заземления нейтрали для ограничения токов замыкания на землю до безопасного уровня для систем генерации среднего напряжения.

Распределительное устройство низкого напряжения

Стандартные отраслевые схемы защиты вторичной обмотки трансформатора включают автоматический выключатель с функциями длительного, кратковременного, мгновенного действия и защиты от замыкания на землю.

Статьи 215.10, 230-95 и 240.13 NEC требуют защиты от замыканий на землю для глухозаземленных систем с соединением звездой более 150 В и цепей заземления, в том числе для систем, соединенных звездой 277/480 В. Реле или датчик замыкания на землю должны быть настроены так, чтобы обнаруживать замыкания на землю силой 1200 ампер или более и приводить в действие главный выключатель или автоматический выключатель для отключения всех незаземленных проводов неисправной цепи максимум на 1 с.

В больницах подстанция, питающая распределительную систему, обычно представляет собой заполненную жидкостью первичную обмотку среднего напряжения и вторичные трансформаторы 480/277 В, подключенные к сервисным распределительным щитам с главным выключателем и выключателем фидера.Распределительные щиты должны быть оборудованы двухуровневой системой обнаружения замыкания на землю в соответствии со статьей 517.17 (B) NEC. Статья 517.17 (B) требует, чтобы и главный выключатель, и первая группа OPD, находящаяся ниже по потоку от сети, имели замыкание на землю. Кроме того, защита от замыкания на землю должна выборочно координироваться в соответствии со статьей 517.17 (C) NEC.

Для аварийных и требуемых по закону резервных фидеров статьи 700.26 и 701.26 NEC требуют, чтобы устройство защиты от замыкания на землю подавало только сигнал тревоги.

Для нормальных боковых цепей перед автоматическим переключателем (ATS) требуется защита от замыкания на землю в соответствии со статьей 230 NEC.95.

Предлагаемые настройки:

Устройство 51 или функция долговременного срабатывания (LTPU): Рекомендуется от 100% до 125% FLA трансформатора и устанавливается ниже кривых повреждения трансформатора и кабеля.
Длительная задержка (LTD), STPU и кратковременная задержка (STD): Установите для координации с устройствами ниже по потоку и ниже кривой повреждения трансформатора.
Устройство 50 или мгновенно: Устанавливается ниже кривой повреждения кабеля и должен быть выше максимального тока короткого замыкания на общей кривой отключения выключателя.

Защита распределительной системы СН

При рассмотрении защиты трансформаторов среднего напряжения следующим шагом является подключение нескольких трансформаторов к распределительной системе и к энергосистеме общего пользования. При проектировании распределения по-прежнему применяются три цели:

Безопасность жизни
Защита оборудования
Избирательность.

Например, если требования NEC для максимальной токовой защиты трансформатора рассматриваются без ссылки на применимые стандарты и требования кодекса, система может адресовать защиту трансформаторов, в то время как другие элементы распределительной системы (такие как фидеры, соединяющие трансформатор (-ы) в систему распространения) могут не быть защищены в соответствии с кодом.

Статья 450 специфична и ограничивается требованиями к трансформатору. Пропускная способность проводов среднего напряжения, идущих к трансформатору и отходящих от него, а также необходимая максимальная токовая защита проводов и оборудования охватываются следующим:

Статьи 240-100 и 240-101 NEC применяются к максимальной токовой защите СН свыше 600 В для фидера и параллельной цепи.
NEC 310.60 (C) и в таблицах с 310.77 по 310 указаны допустимые токовые нагрузки проводников среднего напряжения от 2001 до 35000 В.
NEC Статья 210.9 (B) (1) требует, чтобы допустимая нагрузка на проводники параллельной цепи была не менее 125% от расчетной потенциальной нагрузки.
NEC Статья 493.30 перечисляет требования к распределительным устройствам в металлическом корпусе.
Раздел II NEC (статьи 300.31–300.50) охватывает методы разводки среднего напряжения.
Статья 310.10 NEC требует экранированного кабеля среднего напряжения для распределения выше 2000 В.
NEC Статья 490.46 Автоматический выключатель среднего напряжения должен иметь возможность блокировки или, если он установлен в выдвижном механизме, механизм должен иметь возможность блокировки.
NEC Статья 215.2 (B) (1) — (3) определяет размер заземляющих проводов цепи.
NEC Статья 490 распространяется на оборудование с номинальным напряжением более 600 В.

Перехват холодной нагрузки определяется следующим образом: всякий раз, когда обслуживание распределительного фидера было прервано на 20 минут или более, может быть чрезвычайно трудно повторно включить нагрузку, не вызывая срабатывания защитных реле или предохранителей. Причиной этого является возникновение аномально высокого пускового тока в результате потери разнообразия нагрузок.Причиной высокого пускового тока является:

Пусковые токи намагничивания трансформаторов
Пусковые токи двигателя
Ток для повышения температуры ламп и нагревательных элементов.

В соответствии со статьей 240.101 NEC, длительный ток предохранителя не должен превышать трехкратную допустимую нагрузку по току проводов, а длительный ток выключателя не должен превышать шестикратный ток тока проводника.

В промышленной практике установка реле фидера от 200% до 400% от полной нагрузки считается разумной.Однако, если не будут приняты меры предосторожности, этот параметр может быть слишком низким, чтобы предотвратить неправильное срабатывание реле при броске тока после выхода из строя. Увеличение этого параметра может ограничить зону покрытия фидера или помешать разумной настройке предохранителей и защитных реле на входе или на стороне источника. Удовлетворительным решением этой проблемы является использование чрезвычайно инверсных релейных кривых. Чрезвычайно инверсная настройка реле лучше, поскольку при более высоких уровнях тока достигается значительно меньшее время устранения неисправности.

Задача настройки чувствительности реле заземления для включения всех неисправностей, но не срабатывания при токах большой нагрузки или бросках тока, не так сложна, как для фазных реле.Если трехфазная нагрузка сбалансирована, нормальные токи заземления близки к нулю. Следовательно, на реле заземления не должны влиять токи нагрузки. В сбалансированных распределительных системах реле заземления можно настроить на срабатывание всего 25% тока нагрузки. Если трехфазные нагрузки несимметричны, реле заземления должно быть настроено на срабатывание примерно 50% тока нагрузки.

В условиях неисправности ток короткого замыкания может легко превысить емкость экрана кабеля или концентрической нейтрали; следовательно, необходим отдельный заземляющий провод.Например, по данным Southwire Co., допустимая токовая нагрузка ленточных экранов составляет 1893 ампер при 12,5% перекрытии лент и 2045 ампер при 25% перекрытии лент. В большинстве систем распределения среднего напряжения с глухим заземлением токи короткого замыкания могут быть значительно выше 10 000 ампер. Кроме того, статья 215.2 (B) NEC требует отдельного заземления для обработки токов короткого замыкания. Размер заземляющего провода должен соответствовать таблице 205.122.

Для схем координации, представленных в примерах, кривые срабатывания выключателя или предохранителя не перекрывались.На практике схемы неизбирательной защиты могут перекрываться. В случаях, когда используются резервные защитные устройства, неизбирательное срабатывание выключателя не имеет большого значения или не имеет значения. Защитные устройства избыточны — независимо от того, какое устройство откроется, произойдет одно и то же отключение. Чтобы улучшить общую защиту и координацию системы, резервные устройства намеренно настроены на перекрытие (т. Е. Неизбирательная координация друг с другом).

Для более сложных систем среднего напряжения следует проконсультироваться с инженером по защите системы.

Лесли Фернандес — старший инженер проекта, электрик в JBA Consulting Engineers. Он имеет более 28 лет инженерного и конструкторского и практического опыта, который включает системы распределения среднего напряжения для военных, горнодобывающих, проходческих, пищевых, энергетических, высотных и курортных комплексов казино.

Система релейной защиты линии передачи на базе AI

Образец цитирования: Zheng X, Jia R, Gong L, Aisikaer, Ma X, Dang J (2021) Система релейной защиты линии передачи на основе AI.PLoS ONE 16 (4): e0246403. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0246403

Редактор: Жихан Львов, Университетский колледж Лондона, СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО

Поступило: 24 сентября 2020 г .; Принята к печати: 19 января 2021 г .; Опубликован: 7 апреля 2021 г.

Авторские права: © 2021 Zheng et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Это исследование было поддержано в форме финансирования Ключевым проектом плана фундаментальных исследований естествознания в провинции Шэньси, Китай (грант № 2018ZDXM-GY-169) и Ключевым проектом плана фундаментальных исследований естествознания в Шэньси. Провинция Китая (грант № 2019ZDLGY18-03) для авторов XZ, RJ и JD. Синьцзян Голдвинд Технолоджи Лтд.обеспечил финансирование через зарплату для SA; и Государственный институт электросетевого хозяйства Ганьсу предоставил финансирование XM в виде заработной платы. Конкретные роли этих авторов сформулированы в разделе «Авторский вклад». Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы ознакомились с политикой журнала, и у авторов этой рукописи есть следующие конкурирующие интересы: С.А. является оплачиваемым сотрудником Xinjiang Goldwind Technology Co., Ltd. и XM — оплачиваемый сотрудник Исследовательского института электроэнергетики State Grid Gansu. Нет никаких патентов, разрабатываемых продуктов или продаваемых продуктов, связанных с этим исследованием, которые можно было бы декларировать. Это не влияет на нашу приверженность политике PLOS ONE в отношении обмена данными и материалами.

Введение

В повседневной жизни многие люди применяют роботов в различных сферах. Развитие внесло удобство в жизнь людей. Во время работы энергосистемы могут возникать различные неисправности и ненормальные условия эксплуатации.Наиболее распространенными и наиболее опасными неисправностями являются различные типы коротких замыканий, в том числе межфазные замыкания и замыкания на землю. Возникновение системных сбоев и ненормальных условий эксплуатации неизбежно. Как только произойдет сбой, он повлияет на другое исправное оборудование и даже вызовет новые отказы. Чтобы предотвратить распространение аварийных ситуаций в системе, гарантировать, что исправные части могут по-прежнему надежно подавать питание, а также для поддержания стабильности работы энергосистемы, необходимо быстро и выборочно удалять неисправные компоненты.Время на устранение неисправности очень короткое. Очевидно, что оперативный персонал не может найти неисправное оборудование и удалить неисправное оборудование. Следовательно, необходимо полагаться на автоматическое устройство, установленное на каждом электрическом оборудовании, то есть устройство релейной защиты, чтобы добиться этого точно.

В настоящее время на линиях электропередачи широко используется устройство релейной защиты, которое реагирует на электрические величины промышленной частоты. В связи с быстрым развитием энергосистемы, появлением и увеличением количества блоков большой мощности и линий электропередачи сверхвысокого напряжения предъявляются более высокие требования к надежности и скорости срабатывания релейной защиты.В течение долгого времени, чтобы удовлетворить потребности энергосистем, люди постоянно пытались совместить релейную защиту и определение места повреждения. Однако существует много неразрешимых противоречий в релейной защите и поиске неисправностей на основе промышленной частоты. Принцип имеет важное теоретическое и практическое значение. Нейронная сеть в ИИ обладает возможностями параллельных вычислений, высокой адаптируемостью, высокой надежностью и отказоустойчивостью. Он имеет беспрецедентные преимущества перед традиционными вычислительными методами для решения нелинейных систем и компенсирует простоту традиционных методов.Опираясь на отсутствие математических решений, он решает некоторые проблемы, которые сложно или невозможно решить традиционными методами расчета. Есть много чрезвычайно сложных инженерных расчетов и задач нелинейной оптимизации. Агент практичен в области управления мощностью, и его можно применять в области релейной защиты. Внедрение Агента в области релейной защиты, совмещенной с нервной системой, имеет большое значение для решения задачи релейной защиты линий электропередачи.

Станислав Мисак суммировал несколько режимов работы за последние десять лет, а Станислав Мисак предложил защиту линии передачи (TLP) на основе дистанционного реле и модель дистанционного реле TLP на основе аналогового фильтра сглаживания. Система защиты линии передачи в основном состоит из автоматического выключателя (CB), дистанционного реле (DR) и реле максимального тока (OCR). Согласно средней протяженности (10-200 км) линии передачи (ЛЛ) дистанционные реле используются для защиты зоны [1, 2].

TU Qingrui однажды предложил линию передачи и реле дифференциального импеданса. Внутренние и внешние повреждения имеют разное сопротивление. Рабочая зона реле суммарного импеданса устанавливается на плоскости импеданса [3, 4]. С тенденцией цифровизации и интеллектуализации подстанций возрастает зависимость от системы временной синхронизации релейной защиты. Когда система временной синхронизации выходит из строя, не только невозможно выполнить сравнение фаз за счет защиты источника питания на обеих сторонах линии, но даже защита местного источника питания, основанная на информации об импедансе / направлении, выйдет из строя.В этом случае существующий принцип защиты выйдет из строя, и можно будет полагаться только на быстродействующую токовую защиту и удаленную резервную защиту других подстанций, а объем и скорость защиты серьезно ухудшатся. В ответ на эту проблему, на основе возможности обнаружения замыкания на землю с высоким сопротивлением и защиты от сопротивления, не требующей временной синхронизации, Якуб Енджейчак однажды предложил критерий защиты режима и полного сопротивления без синхронизации информации о фазах в сочетании с максимальной токовой защитой с быстрым размыканием и Полумодовая защита подтвердила выполнение этого критерия с помощью имитационных испытаний [5, 6].

Инновация этой статьи заключается во введении Агента в область релейной защиты, объединении его с нервной системой и создании имитационной модели для моделирования и решения проблемы релейной защиты линий электропередачи, а также проверки надежности предложенного метода. В этой статье.

Метод релейной защиты ЛЭП на базе AI

Токовая защита

(1) Принцип действия токовой защиты

В соответствии с требованиями защиты от замыканий на линии для основной и резервной защиты, существует три типа защиты по току для линий электропередачи:

Защита от мгновенного срабатывания без привязки по току, называемая первой ступенью токовой защиты.Его роль заключается в том, чтобы при любых обстоятельствах устранять только неисправности на этой линии.
Значение настройки его токового элемента измерения должно соответствовать следующим принципам: Ограничение по времени токовой быстрой защиты от прерывания тока может защитить всю длину линии (включая конец линии). Для этого диапазон защиты должен быть расширен до соседней нижней линии.
Максимальная токовая защита с ограничением по времени, называемая третьей ступенью токовой защиты, которая используется в качестве резервной основной защиты этой линии ~ резервной защиты линии (или компонентов), то есть удаленной резервной защиты.Пусковой ток токовой защиты должен избегать максимальной нагрузки. Разделы 1, 2 и 3 в совокупности называются трехфазной токовой защитой от коротких замыканий в линии. В однополярной радиационной сети ограниченная по времени токовая быстродействующая защита выключателя 1QF показана на рис. 1.

Сначала следует рассчитать ток короткого замыкания линии AB при трехфазном и двухфазном коротком замыкании. Пренебрегая составляющей сопротивления линии, фазовый потенциал эквивалентного источника питания системы на выключателе 1 QF составляет E _с.Максимальный ток короткого замыкания при трехфазном коротком замыкании линии и минимальный ток короткого замыкания при двухфазном коротком замыкании составляет: (1) (2)

(2) Преимущества и недостатки токовой защиты

В случае, когда режим работы системы сильно меняется, когда токовая защита автоматического выключателя 1QF установлена в соответствии с избирательными требованиями защиты в максимальном режиме работы, диапазон защиты в минимальном режиме работы отсутствует.

Дистанционная защита

Токовая защита линий электропередачи имеет простую конструкцию и хорошую надежность и используется для требований к характеристикам электрической защиты среднего и низкого напряжения.

(1) Принцип действия дистанционной защиты

Принцип работы дистанционной защиты показан на рис. 2.

Как видно из рис. 2, отношение входного сигнала защитного измерительного элемента, установленного на каждом автоматическом выключателе, представляет собой напряжение на шине и ток, протекающий по линии.Измерение импеданса Z _м защищено здесь, т.е.

(3)

При нормальных рабочих условиях (рабочее напряжение шины) (ток нагрузки линии) полное сопротивление измерительного элемента защиты является сопротивлением нагрузки, т. Е. (4)

При нормальной работе рабочее напряжение шины близко к номинальному значению. Как правило, отрицательный ток линии намного меньше, чем ток короткого замыкания, поэтому измеренное значение импеданса Z _L линии под нагрузкой велико, а его угол — угол коэффициента мощности нагрузки.Дистанционная защита линии аналогична токовой защите и может также представлять собой трехступенчатую дистанционную защиту. Первая и вторая части дистанционной защиты являются основной защитой линии, а третья часть дистанционной защиты — это ближняя резервная защита и смежные компоненты основной защиты дальней резервной защиты линии.

(2) Преимущества и недостатки дистанционной защиты

Его основные достоинства и недостатки следующие:

В сетях с несколькими источниками питания и даже в сложных электросетях дистанционная защита может лучше соответствовать выборочным требованиям действий.
Первая ступень защитного расстояния — это защита для мгновенного действия, ограничивающая повреждение первой зоны защиты. В сети с двойным питанием, если защита первой ступени на обеих сторонах линии имеет перекрывающиеся зоны защиты, обе стороны линии могут без задержки устранять ошибки в зоне перекрытия, а сеть излучения источника на первой ступени зона защиты линии после первой ступенчатой ошибки и зоны неперекрытия ошибки с обеих сторон линии с двойным питанием, действие не должно быть немедленно удалено.
Подключение компонентов композитного сопротивления к дистанционной защите является более сложным, и необходимо добавить соответствующее блокировочное устройство, чтобы сделать расстояние до устройства более сложным. Поэтому надежность дистанционной защиты ниже, чем у токовой защиты.

Искусственные нейронные сети

(1) Модель искусственного нейрона

Наиболее типичная модель искусственного нейрона показана на рис. 3.

Из рис. 3 мы знаем самую классическую модель искусственного нейрона.Соотношение ввода-вывода модели нейрона: (5)

Среди них θ _j называется пороговым, w _ji называется весовым коэффициентом соединения, а f () называется функцией преобразования вывода.

(2) Модель искусственной нейронной сети

Строго говоря, нейронная сеть — это ориентированный граф со следующими свойствами.

Имеется переменная состояния x _j для каждого узла;
Имеется весовой коэффициент соединения w _ji от узла i к узлу j ;
Существует порог θ _j для каждого узла;
Для каждого узла определите функцию преобразования f _j [ x _i, w _ji, θ _j j )].Наиболее частый случай: (6)

Модель нейронной сети представлена топологией сети, характеристиками узлов и правилами обучения. Искусственные нейронные сети — это моделирование и приближение биологических нейронных сетей.

(3) Характеристики искусственной нейронной сети

Нейронные сети имеют возможности параллельной крупномасштабной обработки и распределенного хранения данных и обладают хорошей самоадаптацией, самоорганизацией и сильной функцией обучения, функцией корреляции и устойчивостью к ошибкам [7, 8].

1) С адаптивной функцией

Он в основном основан на данных, предоставленных посредством обучения и тренировок, чтобы обнаружить внутреннюю взаимосвязь между выходом и выходом, чтобы найти решение проблемы, Ли не основывается на предыдущих знаниях и правилах проблемы, поэтому он имеет хороший секс [9, 10].

2) С функцией обобщения

Он может обрабатывать необученные данные и получать соответствующие ответы, соответствующие этим данным. Точно так же он может обрабатывать зашумленные или неполные данные, демонстрируя, таким образом, хорошую отказоустойчивость [11, 12].

3) Функция нелинейного отображения

Реальные проблемы часто бывают очень сложными, и факторы влияют друг на друга, показывая сложную нелинейную взаимосвязь. Искусственная нейронная сеть — это своего рода модуль нелинейной обработки. Нейронная сеть предоставляет полезные инструменты для решения этих проблем [13, 14].

4) Высокопараллельная обработка

Обработка нейронной сети может быть высокопараллельной, поэтому скорость обработки нейронной сети, реализованной аппаратно, может быть намного выше, чем у обычного компьютера [15, 16].

Многоагентная система

Межведомственная система сегодня является новаторской областью ИИ и важной областью децентрализованных исследований ИИ. Цель состоит в том, чтобы построить большие и сложные системы (программное обеспечение и материальные системы) в небольшом масштабе, чтобы взаимодействовать друг с другом, выполнять простые настройки и управлять объектными системами [17, 18].

(1) Определение и характеристика Агента

Определение агента включает два подопределения: слабое определение и сильное определение [19, 20].Сильное определение предполагает, что Агент должен включать такие человеческие характеристики, как эмоции, убеждения и намерения, на основе слабо определенных характеристик [21, 22].

Принято считать, что Агент обладает следующими характеристиками:

1) Автономность

Агент должен обладать независимыми знаниями и локальными для него методами обработки знаний. Обладая собственными ограниченными вычислительными ресурсами и механизмами контроля поведения, он может продолжать работать без прямого вмешательства и руководства со стороны людей и других агентов определенным образом.Реагируйте на экологические требования и изменения.

2) Социальные способности или общение

Агенты часто не существуют независимо. Подобно биологическим группам в реальном мире, многие агенты часто существуют в окружающей среде одновременно, образуя социальную группу.

3) Отзывчивость

То есть восприятие и влияние окружающей среды, независимо от того, живет ли субъект в реальном мире (например, роботы, субъекты общения в Интернете, субъекты пользовательского интерфейса и т. Д.)).

4) Самостоятельно выданный

Традиционные приложения пассивно запускаются пользователем и механически выполняют инструкции пользователя. Поведение интеллектуального агента должно быть активным или спонтанным, и агент может ощущать изменения в окружающей среде и осуществлять поведение, основанное на целях.

(2) Модельная структура агента

Интеллект Агента реализуется через его структуру. Существуют различные взгляды на модельную структуру Агента. Обычно считается, что агент должен включать в себя датчики, контроллеры решений, ментальные состояния, базы знаний и коммуникаторы.Модель BDI является общепринятым агентом. Модель психического состояния, которая считает, что психические факторы агента включают убеждение, желание и намерение. Вера представляет понимание агентом объективного мира и является основой его суждений и принятия решений; Желание описывает то, чего агент хочет достичь; Намерение — это действие, необходимое для достижения своей цели.

(3) Основные типы Агента

Агентские технологии, как новый метод разработки компьютерного программного обеспечения, представляют собой относительно большую категорию.От обычных людей, животных, социальных институтов и даже обычных объектов их можно абстрагировать как агентов в соответствии с различными приложениями [23]. По структуре системы, согласно иерархической модели мышления человека, внутреннюю систему Агента можно разделить на следующие три категории:

1) Активный агент

Агент с активной структурой также называется осторожным агентом или когнитивным агентом. Это явная символическая модель, которая включает в себя возможности логического мышления для окружающей среды и разумного поведения.Он поддерживает традиции классического ИИ и представляет собой систему, основанную на знаниях. Среди них модель среды обычно реализуется заранее, формируя базу знаний основных компонентов. Считается, что Агент имеет некоторые ограничения при адаптации к динамической среде. Подумайте внимательно. Агент — это активная программа с внутренними состояниями. Он отличается от знаний конкретной предметной области и имеет представление знаний, представление решения проблем, представление среды и конкретные протоколы связи.Агент получает информацию о внешней среде через датчики, объединяет информацию в соответствии с внутренним состоянием, генерирует описание для изменения текущего состояния, а затем формулирует план с поддержкой базы знаний, чтобы сформировать серию действий, которые влияют на окружающая среда через эффекторы.

2) Реактивный агент

Внимательно учтите, что символьные алгоритмы агента обычно разрабатываются для получения идеальных и доказуемых результатов, часто приводящих к высокой сложности.Напротив, реактивные агенты — это агенты, которые не включают символические модели мира и не используют сложные символические рассуждения.

3) Гибридный агент

Видно, что осторожный агент обладает высоким интеллектом, но имеет медленный отклик и низкую эффективность выполнения; в то время как реактивный агент имеет быструю реакцию и может быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды, он обладает низким интеллектом и недостаточно гибким. Объединение преимуществ этих двух компонентов позволяет формировать гибридный агент, обладающий большей гибкостью и более высокой скоростью отклика.Гибридный агент состоит из двух (или более) подсистем в агенте: одна — это подсистема тщательного мышления, которая содержит модель мира, представленную символами, и использует основной ИИ для генерации планов и решений; другая — подсистема реакции, используемая для обработки событий без сложных рассуждений.

4) Мультиагентная система

Мультиагентная система — это совокупность множества взаимодействующих и взаимосвязанных агентов Агенты, системы реальности в основном относятся к мультиагентным системам [24, 25].

Система защиты линий электропередачи на основе многоагентной технологии

(1) Характеристики и структура систем защиты линий электропередачи на основе MAS

Характеристики системы защиты на основе MAS следующие:

Несколько агентов распределены иерархически, что соответствует разным уровням задач.
У каждого агента есть свои цели, и он может выполнять свои задачи автономно.
Агент может при необходимости создавать новых агентов задач, активировать вышестоящих агентов или взаимодействовать с агентами на том же уровне.
Каждый агент может общаться друг с другом и обмениваться информацией посредством коммуникации. Может использовать распределенную многоточечную информацию для определения неисправностей, ускорения действий защиты и устранения неисправностей.
Несколько агентов могут взаимодействовать друг с другом и координировать действие нескольких агентов на одном и том же уровне и на разных уровнях, тем самым улучшая адаптируемость защиты.
Принцип защиты может быть дополнен комбинацией нескольких агентов, которая является гибкой и портативной.

Агент в системе защиты может быть большим или маленьким. Это может быть простое звено обнаружения или различные устройства защиты на подстанции. Их общность основана на сотрудничестве.

(2) Процесс принятия решения системой защиты

Коэффициент органического покрытия можно отрегулировать в зависимости от подложки пакета S3, а другие подложки связываются с подстанцией s3 через оптоволокно. В агентском агентстве, в соответствии с сетевой разводкой, соответствующие переключатели схемы были сохранены для формирования того же поля защиты.Когда агент организации получает сообщение о действии, прерванном автоматическим выключателем, он быстро считает, что другие переключатели в пределах диапазона защиты должны быть активированы, и передает эту директиву подсистемам защиты на всех сторонах через фактор; координация. Любой агент защиты может использовать текущую защиту на основе нейронной сети, состоящей из двух нейронных сетей. Нейронная сеть 1 (ИНС 1) является разделителем положительного направления и селектором типа отказа на соседних линиях.Нейронная сеть 2 (ИНС 2) — это подсеть для мгновенного действия, когда ошибка возникает в пределах 85% зоны защиты. Когда подсеть 1 и подсеть 2 работают одновременно, туристическое агентство должно быть активировано, а местный защитный переключатель должен быть активирован мгновенно; и эта информация должна быть передана Агенту одновременно. Когда Подсеть 1 работает и получает заказ на поездку, переданный агентом агентства, турагент также должен активировать и немедленно активировать местный переключатель защиты.

Экспериментальная проверка

Опытный образец

Разработаны четыре независимых нейронных подсети, которые включают подсеть селективности направления ANN 1, подсеть ANN 2 с селективностью по типу и фазе, подсеть ANN 3 мгновенного действия на выходе и подсеть ANN обнаружения срабатывания смежного выключателя. 4.

(1) Подсеть селективности направления ANN l

Роль подсети определения направления состоит в том, чтобы определять направление, в котором происходит короткое замыкание, то есть различать короткое замыкание в прямом направлении и короткое замыкание в обратном направлении.Согласно вышеприведенному анализу, когда короткое замыкание происходит в разных направлениях, фазовый угол между напряжением и током значительно изменится. Чтобы предотвратить насыщение нейронных узлов, фазовый угол делится на, а количество входных признаков ИНС l ограничено [–1, 1]. Выберите направление, чтобы указать выходной узел инфраструктуры — 1, выходное значение — 1, когда появляется прямой ярлык, и выходное значение — 0, когда появляется ошибка разворота короткого замыкания.Обучающие образцы нейронной сети 1 показаны в таблице 1.

(2) ИНС 2 для подсети типа короткого замыкания и фазовой селективности

Функция подсети типа короткого замыкания и фазовой селективности заключается в определении типа короткого замыкания (однофазное заземление или межфазное короткое замыкание) и разности фаз замыкания, чтобы гарантировать, что различные замыкания можно правильно оценить в пределах объема защиты. Согласно приведенному выше анализу, когда происходит короткое замыкание, фазный ток фазы короткого замыкания резко возрастает.Следовательно, амплитуда трехфазного тока основной волны до и после повреждения выбирается в качестве характеристического входа ANN2. Всего имеется 6 входных узлов. Для увеличения скорости срабатывания защиты используется полуволновой алгоритм Фурье для получения амплитуды основных волновых токов каждой фазы, а максимальный ток короткого замыкания, протекающий в установке защиты, используется в качестве опорного значения. Имеется 4 выходных узла для определения типа неисправности и определения фазы.

(3) Подсеть действия мгновенного выхода ANN 3

Роль подсети мгновенного действия выхода состоит в том, чтобы выдавать сигнал отключения мгновенного выхода, когда определено, что короткое замыкание происходит в пределах 85% общей длины линии. Выбор его входной функции аналогичен ANN2, за исключением того, что диапазон ANN2 простирается до 50% соседней строки, а диапазон ANN3 составляет только 85% строки. Выходной узел подсети мгновенного действия выхода — один.Выходное значение короткого замыкания составляет 1 в пределах 85% общей длины линии, а выходное значение равно 0, когда короткое замыкание превышает 85% общей длины линии.

(4) ИНН 4 на противоположной стороне

Роль подсети обнаружения срабатывания противоположного выключателя состоит в том, чтобы определить, сработал ли выключатель на противоположной стороне линии. Когда в линии происходит короткое замыкание, защита на стороне, близкой к точке повреждения, немедленно срабатывает на отключение автоматического выключателя.Если это короткое замыкание вне зоны действия, когда срабатывает автоматический выключатель соседней линии, точка повреждения изолируется, система возобновляет нормальную работу, и линейный ток внезапно изменяется с тока повреждения на ток нагрузки. После срабатывания автоматического выключателя точка повреждения все еще существует, и ток повреждения будет продолжать течь по линии.

Анализ результатов

Анализ результатов выборочного контроля

(1) Обучение и тестирование ИНС 1

Выберите образец, отличный от обучающей выборки, в качестве тестовой выборки для тестирования обученной нейронной сети.Часть результатов обучения и тестирования показана в Таблице 2 и на Рисунке 4.

Из таблицы 2 и рисунка 4 видно, что фактический выход подсети очень близок к идеальному выходу. Для повреждений одного и того же типа в разных местах фазовый угол между напряжением и током одинаков. Таким образом, обучающие выборки в прямом направлении выбираются с разными типами неисправностей и разными переходными сопротивлениями на конце линии и соседних линий на уровне 50%, а обучающие выборки в обратном направлении также выбираются с разными типами неисправностей и разными переходами сопротивления.

(2) Обучение и тестирование ИНС 2

Целью этой подсети является определение типов и различий неисправностей, поэтому необходимо учитывать различные возможные ситуации. Для проверки результатов обучения для тестирования выбирается тестовая выборка, отличная от обучающей. Результаты частичного обучения и тестирования показаны на рис. 5.

Как видно из рисунка, фактическая мощность подсети очень близка к идеальной. Выбранные обучающие образцы включают в себя различные короткие замыкания в разных местах (в разных местах на этой линии и в разных местах в пределах 50% соседних линий), с металлическим заземлением фазы A и фазой A, проходящей через разные переходные сопротивления (для сетей 110 кВ учитывайте максимальное переходное сопротивление) 50Q) Заземление, металлическое заземление фазы B, заземление фазы B через различные переходные сопротивления, металлическое заземление фазы C, заземление фазы c через различные переходные сопротивления, короткое замыкание фазы AB, заземление фазы AB, короткое замыкание фазы BC, Короткое замыкание фазы BC на землю, короткое замыкание фазы CA, короткое замыкание фазы CA на массу, трехфазное короткое замыкание ABC и т. Д.

(3) Обучение и тестирование подсети ИНС 3

Цель этой подсети — определить масштаб неисправности, поэтому необходимо рассмотреть различные возможные ситуации. Для проверки результатов обучения для тестирования выбирается тестовая выборка, отличная от обучающей. Часть результатов обучения и тестирования показаны на рис. 6.

Из рисунка 6 видно, что фактический выход подсети очень близок к идеальному выходу. Выбранные обучающие образцы включают в себя различные короткие замыкания в разных местах на этой линии, с металлическим заземлением фазы A, заземлением фазы A через разные переходные сопротивления (для сети 110 кВ максимальное переходное сопротивление считается 50 Ом), металлическое заземление фазы B, и проходы фазы B, заземление с различным переходным сопротивлением, металлическое заземление фазы C, заземление фазы C через разные переходные сопротивления, короткое замыкание фазы AB, замыкание на землю фазы AB, короткое замыкание фазы BC, заземление фазы BC, короткое замыкание фазы CA, CA фазное короткое замыкание на землю, трехфазное короткое замыкание ABC Подождите.

(4) Анализ результатов тестирования подсети ANN4

Назначение этой подсети — определить, в каком состоянии автоматический выключатель на противоположной стороне защиты находится после сбоя системы? Будь то закрытая позиция или открытая, необходимо учитывать различные возможные ситуации. Для проверки результатов обучения для тестирования выбирается тестовая выборка, отличная от обучающей. Результаты частичного обучения и тестирования показаны на рисунке 7.

Из рисунка 7 видно, что фактический выход подсети очень близок к идеальному выходу. Выбранные обучающие образцы включают в себя различные КЗ, возникающие в зоне защиты и вне зоны, в том числе металлическое заземление фазы A, заземление фазы A с разными переходными сопротивлениями (для сети 110 кВ максимальное переходное сопротивление считается 50 Ом), фаза B металлическое заземление и фаза B на землю через разные переходные сопротивления, металлическое заземление фазы C, фаза C на землю через разные переходные сопротивления, короткое замыкание фазы AB, заземление короткого замыкания фазы AB, короткое замыкание фазы BC, заземление короткого замыкания фазы BC, CA короткое замыкание фазы, короткое замыкание фазы CA на землю, ABC трехфазное короткое замыкание и т. д.

Из исчерпывающих результатов анализа результатов тестирования ИНС подсети фактический выход подсети очень близок к идеальному выходу, а ошибка не превышает 0,2%.

Сравнение с настроенной дистанционной защитой

Два типа защиты были смоделированы с помощью программного обеспечения для моделирования EMTDC. Площадь зоны защиты первого участка составляет всего 15 км. Время срабатывания дистанционной защиты для различных точек ошибки должно быть показано в таблице 3 и на рисунке 8.

Для устранения неисправностей, которые возникают в большинстве спальных помещений, всегда есть автоматические выключатели с одной или обеих сторон. Для поездки требуется задержка; для системы защиты MAS, если какая-либо точка в зоне защиты выходит из строя, автоматические выключатели на каждой стороне могут мгновенно сработать.

Разное