История реле защиты
Первые защитные устройства на основе микропроцессоров были применены в 1985 году. Широкое признание заказчиками цифровых технологий и опыта пользователя помогло в разработке цифровых решеток второго поколения в 1990 году.
Гибкость и надежность цифрового реле защиты (на фото: числовое реле ABB типа SPAD 330 C, предназначенное для быстрой коммутации коротких замыканий и защиты от переполюсовки для двухмоторных силовых трансформаторов и силовых трансформаторов силовых установок.
Обычные электромеханические и статические реле - это жесткие проводные реле. Их проводка фиксирована, только их настройка может быть изменена вручную. Цифровые реле являются программируемыми реле. Характеристики и поведение реле могут быть запрограммированы.
Цифровые реле первого поколения были в основном спроектированы с учетом характеристик статической релейной защиты, тогда как современные цифровые защитные устройства способны обеспечить полную защиту с добавленными функциями, такими как контроль и мониторинг.
Устройства цифровой защиты имеют ряд преимуществ в плане защиты, надежности, устранения неполадок и информации о неисправностях.
Различие между цифровым реле и цифровым реле основано на точках технической детализации и редко встречается в других областях, кроме защиты. Они могут рассматриваться как естественные разработки цифровых реле в результате достижений в области технологий.
Как правило, они используют специализированный процессор цифровых сигналов (DSP) в качестве вычислительного оборудования вместе с соответствующими программными инструментами.
Принципы измерения
Входные аналоговые сигналы преобразуются в цифровое представление и обрабатываются в соответствии с соответствующим математическим алгоритмом. Обработка осуществляется с использованием специализированного микропроцессора, который оптимизирован для приложений обработки сигналов, называемых цифровым сигнальным процессором или DSP, для краткости. Цифровая обработка сигналов в реальном времени требует очень мощного микропроцессора.
Принципы и методы измерения обычных реле (электромеханические и статические) меньше, чем у численного метода, который может различаться во многих аспектах, таких как используемый тип алгоритма защиты, выборка, обработка сигналов, выбор аппаратного обеспечения, программная дисциплина и т. Д.
Это микропроцессорные реле, в отличие от других реле, которые управляются электромеханически.
Функция реле
Цифровое реле направленного максимального тока (время срабатывания реле определяется выбором определенных временных характеристик или одной из четырех характеристик обратного времени, т. Е. Нормальная инверсия 3s, нормальная инверсия 1, 3 с, очень обратная и чрезвычайно обратная).
Современные устройства защиты энергосистемы построены со встроенными функциями. Сегодня многофункциональные устройства, такие как защита, контроль, мониторинг и измерение, доступны в числовых устройствах защиты энергосистем.
Кроме того, коммуникационные возможности этих устройств облегчают дистанционное управление, мониторинг и передачу данных.
Традиционно электромеханические и статические защитные реле предлагают однофункциональные одиночные характеристики, тогда как современная цифровая защита предлагает многофункциональные и множественные характеристики. Устройства с числовой защитой обладают несколькими преимуществами с точки зрения защиты, надежности, устранения неисправностей и информации о неисправностях.
Цифровые устройства защиты доступны для систем генерации, передачи и распределения.
Цифровые реле - это реле на микропроцессоре и имеющие характеристики записи параметра, используемого в качестве устройства регистрации помех, для настройки и сигнализации, и могут использоваться одно реле для всех видов защиты одного оборудования, поэтому требуется меньшая площадь.
Широкий диапазон настройки, более точная, низкая нагрузка, поэтому требуется низкая VA КТ, которая минимизирует затраты.
Цифровые реле принимают входные аналоговые величины и преобразуют их в числовые значения. Все функции ретрансляции выполняются по этим числовым значениям.
В следующих разделах:
- Релейное оборудование,
- Реле программное обеспечение,
- Множественные характеристики защиты,
- Адаптивные характеристики защиты,
- Хранилище данных,
- Инструментальная функция,
- Функция самопроверки,
- Коммуникационные возможности,
- Дополнительные функции,
- Размер и экономичность.
Недостатки обычного электромеханического реле преодолеваются с помощью микроконтроллера для реализации работы реле.
Реле с микроконтроллером работают очень хорошо, и их стоимость относительно низкая.
Работа реле
Токовый сигнал от ТТ преобразуется в пропорциональный сигнал напряжения с использованием преобразователя I-V.
Напряжение переменного тока, пропорциональное току нагрузки, преобразуется в постоянный ток с помощью прецизионного выпрямителя и передается мультиплексору (MUX), который принимает более одного входа и дает один выход.
Микропроцессор посылает командный сигнал мультиплексору для включения желаемого канала для приема выпрямленного напряжения, пропорционального току в желаемой цепи.
Цифровое реле на базе микропроцессора
Микропроцессорное реле - схема работы
Выход мультиплексора подается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для получения сигнала в цифровой форме. Затем микропроцессор отправляет сигнал АЦП для начала преобразования (SOC), проверяет, завершено ли преобразование и по получении окончания преобразования (EOC) от АЦП, принимает данные в цифровой форме.
Затем микропроцессор сравнивает данные с пикап-значением.
Если вход больше, чем значение срабатывания, микропроцессор отправляет сигнал отключения в автоматический выключатель нужной цепи.
В случае мгновенного реле максимального тока нет преднамеренной задержки времени, и автоматический выключатель срабатывает мгновенно. В случае нормального обратного, очень обратного, чрезвычайно обратного и длинного обратного реле максимального тока обратные текущие характеристики сохраняются в памяти микропроцессора в табличной форме, называемой справочной таблицей.
Преимущества цифровых реле
Компактный размер
Электромеханическое реле использует механические устройства сравнения, которые вызывают основную причину громоздкого размера реле. Он использует систему флагов для указания цели, было ли реле активировано или нет.
В то время как числовое реле имеет компактные размеры и использует индикацию на ЖК-дисплее для активации реле.
Цифровая защита может быть физически меньше и почти всегда требует меньше проводки на панели, чем эквивалентные функции, реализованные с использованием аналоговой технологии.
гибкость
Различные функции защиты могут быть выполнены с соответствующими модификациями программного обеспечения только с использованием одного и того же оборудования или с небольшими изменениями в оборудовании.
надежность
Значительное улучшение надежности реле достигается за счет того, что использование меньшего количества компонентов приводит к меньшему количеству соединений и снижению отказов компонентов.
Многофункциональность
Традиционные электромеханические и статические защитные реле обеспечивают однофункциональные и одиночные характеристики. Диапазон работы электромеханических реле является узким по сравнению с цифровым реле.
Различные типы релейных характеристик
Возможно обеспечить лучшее соответствие характеристик защиты, поскольку эти характеристики хранятся в памяти микропроцессора.
Возможности цифровой связи
Реле на базе микропроцессора обеспечивает простой интерфейс с цифровым оборудованием связи. Волоконно-оптическая связь с локальной сетью подстанций.
Модульная рама
Аппаратура реле состоит из стандартных модулей, что обеспечивает простоту обслуживания.
Низкая нагрузка
Реле на базе микропроцессора имеют минимальную нагрузку на измерительные трансформаторы.
чувствительность
Большая чувствительность и высокий коэффициент срабатывания.
скорость
При использовании статических реле можно получить время отключения 1/2 или даже меньше.
Быстрый сброс
Сброс меньше.
История данных
Наличие данных о неисправностях и записи нарушений. Помогает анализировать ошибки, записывая данные:
- Характер вины,
- Величина уровня ошибки,
- Проблема выключателя,
- CT насыщенность,
- Продолжительность ошибки.
Автосброс и самодиагностика
Электромеханическое реле не имеет возможности определить, было ли достигнуто нормальное состояние после его активации, поэтому автоматический сброс невозможно, и это должно выполняться обслуживающим персоналом, в то время как в автоматическом сбросе числового реле возможно.
Другие преимущества
- Объединив несколько функций в одном случае, цифровые реле также экономят капитальные затраты и затраты на обслуживание по электромеханическим реле
- Отдельное соединение не требуется, напряжения нулевой последовательности и токи могут быть выведены внутри процессора
- Основное оборудование распределяется между несколькими функциями, стоимость отдельных функций защиты может быть значительно уменьшена.
- Функция потери напряжения помогает блокировать реле в случае кратковременной / постоянной потери напряжения.
Ограничения числового реле
Качество защиты
Цифровое реле обеспечивает большую функциональность и большую точность. К сожалению, это не обязательно означает лучшую защиту.
Быстрые решения
Цифровое реле может принимать более быстрые решения. Тем не менее, в реальном мире более быстрая защита сама по себе не имеет значения, потому что все же требуется прерывание выключателей в направлении защитного оборудования, а возможность прерывания прерывания цепи очень ограничена.
Риск взлома
Цифровая защита реле часто зависит от непатентованного программного обеспечения, подвергая систему риску взлома.
интерференция
Цифровая защита реле иногда подвергается воздействию временных помех, поступающих извне, которые не влияют на обычные технологии.
Неисправность
Функция Numerical Relay обеспечивает общие функции. Это означает, что существуют общие режимы отказа, которые могут влиять на несколько элементов защиты.
Например, отказ источника питания или процессора входного сигнала может отключить все защитное устройство, которое обеспечивает множество различных функций защиты.
Эта проблема получила много внимания со стороны дизайна, и опыт в целом подтвердил мнение о том, что оборудование имеет очень высокую надежность после того, как оно прошло через стадию детской смертности.
Но это то, о чем нужно знать.
функции
Многофункциональное числовое реле может обеспечивать трехфазную или ненаправленную защиту от перегрузки по току с постоянной частотой вращения, с обратной связью с четырьмя кадрами, защиту от перегрузки или обратной защиты, отказ выключателя, перегрузочную / пониженную частоту и защиту от превышения / пониженного напряжения, проверку синхронизации, контроль и контроль выключателя.
Требуется 10 - 11 одиночных функций Твердотельные или электромеханические реле по меньшей мере в 5-6 раз.
Кроме того, числовые реле имеют коммуникационные возможности, запись последовательности событий, отчеты о неисправностях, частоту изменения частоты и функции измерения, все в интегрированной системе.