54.Блоки микропроцессорной релейной защиты (БМРЗ).

Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ

 

Выпускаются   Н Т Ц "М е х а н о т р о н и к а".  Россия, г. Санкт-Петербург,

198206, ул. Пионерстроя, д. 23А, www.mtrele.ru,  E-mail: mtrele@peterlink.ru

 

 Назначение и основные характеристики.

БМРЗ создан на основе аналого-цифровой и микропроцессорной элементной базы.

Предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений напряжением 6 - 35 кВ, а также для использования в качестве устройств резервной защиты и автоматики присоединений 110 - 220 кВ.

Обеспечивает функции защиты, автоматики и управления воздушных и кабельных линий электропередачи, секционных и вводных выключателей подстанций, трансформаторов мощностью до 6,3 МВ•А и асинхронных двигателей мощностью до 4 МВт.

Установки в релейных отсеках КРУ и КРУН, на панелях и в шкафах в релейных залах и пультах управления электростанций и подстанций 6 - 10 кВ.

         БМРЗ – ТД предназначен для выполнения функций основной быстродействующей защиты, автоматики двухобмоточных трансформаторов и трансформаторов с расщепленной обмоткой НН напряжением до 220 кВ. А также для целей  управления, измерения и сигнализации трансформаторов.

БМРЗ могут включаться в АСУ.

Изделия типа БМРЗ имеют гибкую аппаратную и программную структуру. Это позволяет создавать на их основе разнообразные системы защиты, автоматики, управления и сигнализации, в том числе при реконструкции существующих объектов энергетики.

Аппаратная конфигурация и набор функций для каждого блока определяется заказчиком при заполнении карты заказа. При этом могут быть заказаны функции автоматики и сигнализации, отличные от типовых.

Аппаратная часть БМРЗ различных типов унифицирована. Это позволяет сократить объем ЗИП на объекте и обеспечивает высокую ремонтопригодность.

БМРЗ может применяться для защиты элементов электрических сетей как самостоятельное устройство, так и совместно с другими устройствами РЗА. (например, с дифференциальной защитой, специальной защитой синхронных двигателей и т. д.), выполняя функции, отсутствующие в этих защитах.

1.Обозначения.

БМРЗ в зависимости от типа защищаемого присоединения имеют следующие условные обозначения:

− БМРЗ-ВЛ - для воздушных линий;

− БМРЗ-КЛ - для кабельных линий;

− БМРЗ-СЛ - для системных линий;

− БМРЗ-ВВ - для выключателей вводов;

− БМРЗ-СВ - для секционных выключателей;

− БМРЗ-ДА - для асинхронных двигателей;

− БМРЗ-ДС - для синхронных двигателей;

− БМРЗ-ТР, БМРЗ-ТД, БМРЗ-ЛТ - для трансформаторов;

− БМРЗ-ТН - для трансформаторов напряжения;

− БМРЗ-КВА - для кремниево-выпрямительных агрегатов;

− БМРЗ-ПС - для пунктов секционирования;

− БМРЗ-СГА – для систем групповой автоматики.

К работе с БМРЗ допускается персонал, имеющий допуск не ниже третьей квалификационной группы электрической безопасности, подготовленный в объеме производства работ, предусмотренных эксплуатационной документацией на БМРЗ.

 

Условия эксплуатации.

1. Рабочий диапазон температур. БМРЗ выпускают в двух исполнениях:

− от минус 10 до плюс 55 °С - для установки в нерегулярно отапливаемых помещениях;

− от минус 40 до плюс 55 °С - для установки в неотапливаемых помещениях,

 

2. Относительная влажность воздуха до 100 % при плюс 25 °С и более низких

температурах с конденсацией влаги;

3. Атмосферное давление - от 550 до 800 мм рт. ст.;

4. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли,

агрессивных паров и газов, разрушающих изоляцию и металлы.

 

Место установки должно быть защищено от попадания брызг, воды, масел, эмульсий,

 а также от прямого воздействия солнечной радиации.

 

Эксплуатационные возможности.

         БМРЗ обеспечивает:

1. Выполнение функций защит, автоматики и управления.

2. Сигнализацию о срабатывания защит и автоматики, положения

 коммутационных аппаратов, неисправности БМРЗ.

3. Местное и дистанционное управление выключателем.

4. Выбор защит и автоматики, выбор защитных характеристик,

 количество ступеней защиты программным способом;

5. Местный и дистанционный ввод, хранение и отображение уставок

защит и автоматики;

6. Хранение двух наборов конфигурации и уставок и переключение

программ автоматически при смене направления мощности или по

внешнему сигналу;

7. Отображение электрических параметров защищаемого объекта;

8. Фиксацию, хранение и отображение аварийных электрических

параметров для девяти последних аварийных событий;

9. Осциллографирование аварийных процессов;

10. Хранение и выдачу информации о количестве и времени пусков и

срабатываний защит БМРЗ.

11. Учет количества отключений выключателя и циклов АПВ;

12. Пофазный учет токов при аварийных отключениях выключателя;

13. Контроль и индикацию положения выключателя, а также исправности его

 цепей управления;

14. Диагностику ресурса выключателя;

15. Непрерывный контроль работоспособности (самодиагностику);

16. Блокировку всех выходов при неисправности БМРЗ для исключения ложных срабатываний.

17. Двусторонний обмен информацией с АСУ и компьютером по стандартным каналам связи;

18. Подключение к импульсным выходам счетчиков электроэнергии для передачи информации в АСУ;

Функции защиты, выполняемые БМРЗ

1. Трехступенчатая МТЗ от междуфазных повреждений с контролем тока в двух или трех фазах. Четыре зависимые времятоковые характеристики.

Возможность выполнения направленной МТЗ, а также МТЗ с комбинированным пуском по напряжению. Автоматический ввод ускорения МТЗ при любом включении выключателя. Две программы МТЗ по уставкам и программным ключам.

2. Направленная или ненаправленная защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ), действующая на отключение или на сигнализацию с двумя выдержками времени. Две программы уставок.

3. Защита от несимметрии и от обрыва фазы питающего фидера (ЗОФ).

4. Защита минимального напряжения (ЗМН).

5. Логическая защита шин 6-10 кВ (ЛЗШ).

6. Дальнее резервирование (ДР) отказов защит и выключателей.

7. Защита от снижения напряжения (ЗСН) при включении выключателя.

8. Защита от перенапряжения (ЗПН).

 

         Блоки БМРЗ –ТД имеют следующие функции:

9. Дифференциальная токовая защита с торможением

10. Дифференциальная токовая отсечка.

 

 

Функции автоматики

 

1. Определение направления мощности (ОНМ) для направленной МТЗ или для автоматического переключения программ МТЗ и ОЗЗ.

2. Двукратное или однократное автоматическое повторное включение (АПВ).

3. Резервирование отказов выключателя (УРОВ).

4. Автоматическое включение резерва (АВР).

5. Определение места повреждения (ОМП).

6. Выполнение команд автоматической частотной разгрузки (АЧР) и автоматического повторного включения по частоте (ЧАПВ) от внешнего устройства частотной разгрузки.

 

Функции управления

1. Отключение и включение выключателя внешними командами и кнопками на лицевой панели.

2. Оперативный ввод/вывод функций защиты и автоматики по внешним сигналам.

3. Дистанционное изменение параметров настройки.

 

Функции сигнализации

1. Аварийное отключение.

2. Предупредительный сигнал.

3. Вызов в ячейку.

4. Перегрузка.

5. Работа автоматики.

6. Неисправность БМРЗ или выключателя.

7. Отказ БМРЗ.

8. Другие по заказу.

9. БМРЗ производит измерения действующих значений входных токов и напряжений, вычисление токов и напряжений прямой и обратной последовательностей, частоты, активной и реактивной мощности, направления мощности, в том числе направления мощности нулевой последовательности.

10. Возможность поставки БМРЗ совместно со специальными комбинированными блоками питания БПК-1(2) или БПК-3(4) позволяет применять БМРЗ на объектах без источников постоянного оперативного тока.

11. БМРЗ обеспечивает управление высоковольтными выключателями любых типов, а также несколькими выключателями.

 

Структурная схема БМРЗ.

 

В состав БМРЗ входят следующие модули:

1. Модуль аналоговых сигналов (МАС);

Основными функциональными узлами МАС являются унифицированные измерительные преобразователи тока (ПИТ) и преобразователи напряжения (ПИН).

Измерительный преобразователь состоит из промежуточного трансформатора и  усилителя. Дополнительным узлом преобразователя является формирователь тестового сигнала.

Промежуточные трансформаторы преобразователей обеспечивают гальваническую развязку и предварительное масштабирование входных сигналов.

Уилители служат для точного масштабирования сигналов.

Формирователь тестового сигнала обеспечивает проверку работоспособности преобразователя по командам от МАЦП.

МАС может содержать до восьми преобразователей. Количество и типы преобразователей определяются картой заказа и зависят от реализуемых функций защиты.

Для реализации МТЗ с комбинированным пуском по напряжению МАС должен содержать не менее двух преобразователей напряжения ПИН-120 (U_АВ, U_ВС). Для реализации АВР БМРЗ-ВВ должен иметь не менее трех преобразователей напряжения (U_АВ, U_ВС, U_ВНР).

 

         2. Модуль аналого-цифрового преобразователя (МАЦП).

МАЦП выполняет функции измерительного органа БМРЗ. В состав МАЦП входят 16-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), процессор цифровой обработки сигналов, а также оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) осциллограмм, которое устанавливается по специальному заказу. АЦП выполняет преобразование аналоговых сигналов измерительных преобразователей в двоичный код. Типовая частота дискретизации - 24 выборки за период.

Процессор МАЦП обеспечивает выделение первой, высших гармонических составляющих сигнала, подавление апериодической составляющей и измерение их действующих значений. В МАЦП производятся вычисления симметричных составляющих тока и напряжения, активной и реактивной мощности, частоты и других параметров. Кроме того, процессор МАЦП контролирует исправность измерительных преобразователей МАС и аналоговых цепей МАЦП. Результаты измерений параметров сигналов и самодиагностики передаются в МЦП.

 

         3. Модуль центрального процессора (МЦП).

МЦП содержит центральный процессор (ЦП1), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ЭППЗУ), ОЗУ, микросхему часов/календаря, центральный процессор управления дисплеем (ЦП2), драйверы последовательных каналов, буфер и шину обмена с МАЦП и МВВ (BF1), регистры клавиатуры и индикации (индикаторов), схему резервного питания часов/календаря и ОЗУ.

В ЦП1 поступают значения электрических параметров защищаемого объекта из МАЦП и информация о состоянии дискретных входов из МВВ. На основании этой информации вырабатываются команды управления выходными реле и индикаторами БМРЗ.

ЦП1 также передает информацию ЦП2 для вывода на жидкокристаллический дисплей, обслуживает клавиатуру, а также обеспечивает обмен по последовательным каналам RS-232 и АСУ.

В энергонезависимом ЭППЗУ хранятся параметры настройки БМРЗ (программные ключи и уставки). Срок хранения при отключенном питании - не менее 5 лет.

Схема резервного питания обеспечивает подпитку часов/календаря и ОЗУ, в котором хранится аварийная информация, при отсутствии оперативного тока в течение не менее 200 часов.

Программа ЦП заносится в ПЗУ предприятием-изготовителем.

 

 

4. Модуль ввода-вывода (МВВ).

В МВВ могут быть установлены до 16 ячеек входных дискретных сигналов и до 16 выходных реле. Ячейка входных сигналов состоит из порогового элемента и высоковольтного оптрона. Оптроны обеспечивают гальваническую развязку и высокую электрическую прочность изоляции между первичными и вторичными цепями. Пороговый элемент предназначен для защиты от ложных срабатываний при замыканиях и утечках в цепях оперативного тока КРУ. Напряжение срабатывания порогового элемента составляет не менее 60 % номинального напряжения.

Выходные узлы МВВ содержат ключи, управляющие малогабаритными электромеханическими реле с высокой коммутационной способностью, а также цепи обратной связи, позволяющие системе самодиагностики контролировать исправность ключей, обмоток реле и цепей питания выходных реле. Релейные выходы МВВ имеют аппаратные и программные средства защиты от ложных срабатываний при любой неисправности БМРЗ, а также при воздействии внешних помех и любых перерывах оперативного питания.

В БМРЗ могут устанавливаться реле с замыкающими, размыкающими и переключающими контактами. Количество и типы входных ячеек и выходных реле зависят от исполнения БМРЗ и определяются картой заказа.

 

5. Блок питания (БП).

 

 БП состоит из двух узлов: узла питания (УП) и узла ввода-вывода (УВВ).

         Напряжение питания может быть переменное, постоянное и выпрямленное. Оно преобразуется в УП в четыре вторичных напряжения постоянного тока: + 5 В, + 24 В и ± 15 В.  Потребление УП от сети не превышает 15 Вт в дежурном режиме и 25 Вт при срабатывании БМРЗ.

         УП обеспечивает:

1. Гальваническую развязку между первичными и вторичными цепями, высокое электрическое сопротивление, подавление высокочастотных и импульсных помех по сети питания.

2. Нечувствительность БМРЗ к перерывам питания до 1,0 с. При подключении к БП блока конденсаторов устойчивость к перерывам питания увеличивается до 10 с.

УВВ обеспечивает установку до семи дискретных входов и семи реле и предназначен для увеличения общего количества дискретных входов БМРЗ до 23 и выходных реле до 23.

        

6. Модуль пульта (МП) или пульт (в зависимости от исполнения).

Модуль пульта (МП) содержит жидкокристаллический дисплей (ЖКИ), узел регулировки контрастности ЖКИ, восемь кнопок управления БМРЗ, восемь индикаторов, соединитель для связи с ПЭВМ и вспомогательные элементы.

 

7.  Модуль генмонтажный.

Модуль генмонтажный (МГ) обеспечивает связь между модулями БМРЗ с по-мощью установленных на нем соединителей и печатного монтажа.

 

Принцип действия.

Сигналы от первичных трансформаторов напряжения и тока поступают на клеммные соединители “1”, “2” и "2А", расположенные на панели МАС. В МАС аналоговые сигналы преобразуются в  напряжения заданных требуемых уровней.  Эти напряжения передаются в МАЦП. Здесь они преобразуются в последовательность двоичных кодов.

Дальнейшая обработка производиться процессором МАЦП, который обеспечивает цифровую фильтрацию и выдает значения параметров сигналов.

Результаты измерений передаются в МЦП. Сюда же из модулей БМРЗ поступает информация о состоянии дискретных входов, кнопок, установленных на лицевой панели, а также команды, поступающие по последовательным каналам из АСУ или от ПЭВМ.

МЦП производит логическую обработку поступающей информации (сравнение измеренных параметров аналоговых сигналов с уставками, отсчет выдержек времени и т. д.) и формирует команды управления и сигнализации, которые передаются на выходные реле, установленные в МВВ и БП. Кроме того, МЦП обеспечивает управление индикаторами, установленными на лицевой панели и дисплеем.

Все модули и узлы БМРЗ питаются от БП, особенностью которого является возможность работы от источника постоянного или переменного напряжения, а также широкий диапазон рабочих напряжений.