В настоящее время в эксплуатации находится широкая номенклатура устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) различных производителей. Для проведения пуско-наладочных работ и периодического обслуживания в течение всего их жизненного цикла требуются высококвалифицированные специалисты, обладающие большим объемом знаний и опытом работы в области релейной защиты, сетевых технологий, АСУ и т.д. Поскольку процесс наладки, настройки и тестирования устройств РЗА, построенных на разных концептуальных принципах, не типизирован, не исключены ошибки, связанные с человеческим фактором.

Основным направлением, позволяющим уменьшить влияние человеческого фактора при проверке шкафов РЗА любой архитектуры, является автоматизация процесса тестирования, которая подразумевает:

  • минимизацию ручных манипуляций;
  • наглядность схем подключения с выводом в процессе испытаний подсказок о необходимых коммутациях и действиях;
  • автоматический ввод параметров проверки (уставок, условий проверок и т.д.);
  • разграничение уровней доступа с целью исключения ошибок со стороны неквалифицированного персонала;
  • автоматическое формирование протокола испытаний в стандартизированном виде;
  • защита протокола от подделок.

Специалисты НПП «Динамика» предлагают новый подход к созданию автоматических сценариев проверки любых типов защит, который учитывает вышеперечисленные аспекты. Согласно данному подходу весь процесс создания сценариев выполняется визуально на основе готовой базы модулей, обеспечивающих автоматическое тестирование как отдельных реле и функций РЗА (РТ, РН, РЧ, РС, РМ), так и комплексов защит (КСЗ, ДФЗ, ДЗТ и др.), что значительно упрощает и ускоряет проведение тестирования, повышает его качество и снижает вероятность возникновения ошибок.

Данный подход реализован в программе «Генератор проверок», которая является частью универсального программного обеспечения комплексов РЕТОМ-71/61/51, входящего в комплект поставки [1]. С ее помощью пользователь, не имеющий навыков программирования, может быстро создавать полноценные сценарии автоматической проверки конкретного оборудования с оформлением протокола испытаний.

Возможности программы «Генератор проверок»

Разработка сценария  предусматривает:

  • обеспечение уровней доступа и защиты путем задания логина и пароля с помощью встроенного модуля «Менеджер доступа»;
  • задание схемы подключения проверяемого устройства к РЕТОМ-71/61/51 с помощью «Менеджера схем»;
  • задание последовательности испытаний с помощью встроенных модулей готовых проверок органов устройств РЗА;
  • добавление нестандартных проверок логической части и комплексных испытаний с помощью модуля «Универсальная проверка»;
  • добавление ручных или пользовательских тестов с помощью модуля «Пользовательская проверка»;
  • добавление испытаний, которые обеспечивают считывание результатов напрямую с проверяемого оборудования, с помощью «Модуля внешней проверки»;
  • автоматическое проведение испытаний с выводом заданных в сценарии подсказок, о возможных коммутациях и переключениях, сохранение результатов испытаний;
  • автоматическое формирование протокола испытаний, который может редактироваться под требования пользователя, с сохранением в форматах rtf и pdf;
  • повторное использование архивных программ для просмотра и проведения испытаний;
  • возможность изменения пользователем сценариев и сохранение их для тестирования однотипных шкафов РЗА.

Описание модуля «Генератор проверок»

Программные модули «Генератора проверок» имеют гибкую структуру настроек, а редактируемый протокол проверок позволяет подстроиться под любые требования пользователя.
Внешний вид программы приведен на рис. 1.

Рис. 1. Окно программы «Генератор проверок»

Разработка сценария начинается с задания объекта испытания во вкладке «Уставки» (рис. 2). Он представляет собой иерархическую структуру (объект, подстанция, присоединение, шкаф, терминал) и отображается в виде дерева проверок. Конечным пунктом в структуре являются:

  • «Защиты»: РТ – реле тока, РС – реле сопротивления, РМ – реле мощности, РН – реле напряжения, РЧ – реле частоты, ДЗТ – дифференциальная защита трансформаторов, РСЧ – реле, реагирующее на скорость изменения частоты;
  • «Группы защит»: РТ, РС, РМ, РН, РЧ, которые могут иметь несколько ступеней, а также дополнительная группа проверок – «Группа логики».

Рис. 2. Структура проверяемого объекта

Рассмотрим группы защит более подробно.

«Группа РТ» (токовая защита) состоит из одной или нескольких ступеней проверки реле тока с независимой или зависимой время-токовой характеристикой. В группе РТ можно в автоматическом режиме сформировать проверки направленных токовых защит и многоступенчатых токовых защит в составе терминалов и шкафов, которые могут выполняться на разных частотах. Во время проверок определяются следующие параметры реле: ток срабатывания и возврата, коэффициент возврата, время срабатывания и возврата, время-токовая характеристика. Кроме этого, в эту группу может быть  встроена проверка функций логики защиты: ускорение, УРОВ, АПВ.

«Группа РС» (реле сопротивления) состоит из одной или нескольких ступеней проверки реле сопротивления и дистанционных защит (с полигональной, круговой и треугольной характеристиками) при различных видах коротких замыканий (КЗ) с возможностью определения: угла максимальной чувствительности, тока точной работы, зоны работы дистанционной защиты, наклона сторон характеристики, времени срабатывания и возврата.

«Группа РМ» (реле мощности) состоит из одной или нескольких групп проверок реле мощности на различной элементной базе, а также разрешающих и блокирующих органов направления мощности в составе многоступенчатых защит шкафов и терминалов, с возможностью построения вольтамперной характеристики и определения: угла максимальной чувствительности, мощности срабатывания и возврата, срабатывания и возврата по напряжению и току, времени срабатывания.

«Группа РН» (реле напряжения) состоит из одной или нескольких ступеней проверки функций РЗА и противоаварийной автоматики, реагирующих на изменение напряжения (ЗМН, ЗПН, АОСН, АОПН) при различных видах КЗ, с возможностью определения: напряжения срабатывания и возврата, времени срабатывания и возврата.

«Группа РЧ» (реле частоты) состоит из одной или нескольких ступеней проверки функций РЗА, реагирующих на изменение частоты напряжения, с возможностью определения: частоты срабатывания и возврата, времени срабатывания и возврата. Также в эту группу входят проверки реле частоты, контролирующих скорость изменения частоты.

«Группа логики» предусмотрена для проведения универсальных проверок, определения временных параметров, комплексных проверок реле сопротивления и пользовательских проверок в структуре объекта испытаний. Данная группа состоит из нескольких модулей, которые будут рассмотрены ниже.

Модуль «Универсальная проверка» реализован на основе программы «Генератор последовательностей», также входящей в состав универсального ПО РЕТОМ-71/61/51. Данный модуль предназначен для тестирования логических схем работы РЗА (АПВ, УРОВ, АВР) и сложных защит, где требуется последовательная выдача нескольких  режимов. В каждом режиме пользователь может задать определенный вид КЗ, значения тока и напряжения в симметричных составляющих, сложный сигнал, представляющий собой сумму гармоник, или воспроизвести процесс из Comtrade-файла, а также настроить изменения состояния дискретных выходов. Режимы переключаются по установленному времени или по условию изменения состояния дискретных входов, которые могут задаваться для каждой последовательности.  

Модуль «Пользовательская проверка» позволяет создавать тесты, выполняемые другими испытательными комплексами (например, проверка изоляции с помощью прибора РЕТОМ-6000), с последующим вводом в «Генератор проверок» результатов испытаний, которые затем интегрируются в единый протокол.

«Модуль внешней проверки» состоит из двух внутренних модулей:

  • модуль выдачи – реализован на основе «Генератора последовательности» и позволяет воссоздать любую аварийную ситуацию;
  • модуль чтения – позволяет считывать результаты с проверяемого устройства РЗА, по протоколу MMS или при помощи внешнего модуля чтения (программные библиотеки, созданные сторонними разработчиками).

После создания структуры проверяемого объекта необходимо задать уставки и параметры тестирования для общей группы защит, а также для каждой ступени и проверки в отдельности.

Уставки для группы защит включают в себя: номинальные значения трансформаторов тока и напряжения, рабочие диапазоны, параметры выключателя, погрешности, используемые дискретные входы и выходы РЕТОМ. Также для каждой ступени в программе дополнительно отображаются уставки и конфигурация проверяемой защиты и выдержки времени. При редактировании общих параметров группы автоматически изменяются параметры каждой ступени.

После ввода уставок в соответствующем разделе задаются условия проверок (рис.3), причем эти условия можно менять как для группы в целом, так и для каждой отдельной проверки. К условиям проверок можно отнести: количество проверок, вывод подсказок о возможных коммутациях и переключениях, время выдачи предварительного режима и время паузы, настройка дискретных сигналов и т. д.

Для упрощенного восприятия в программе реализована возможность отображения сокращенного перечня заданных настроек. На рис. 3 показан пример отображения полного перечня параметров проверки, на рис. 4 – только требуемых.

Рис. 3. Задание условий проверок

 

Рис. 4. Пример сокращенного перечня настроек

 Далее перейдем в раздел «Проверки», где в табличной форме отображаются все защиты и группы защит с тестами (рис. 5). В процессе проверки таблица автоматически заполняется результатами и графиками. Любой из тестов можно выбрать отдельно, что дает возможность подстроить защиту и выполнить тест заново. На основе этих таблиц формируется протокол с результатами проверок, который можно редактировать или использовать как шаблон.

Рис. 5. Вкладка «Проверки»

В разделе «Схемы» отображается общая схема подключения каналов тока, напряжения, дискретных входов и выходов РЕТОМ-71/61/51 к проверяемому устройству РЗА (рис. 6). Встроенный модуль «Менеджер схем» позволяет создать или добавить несколько схем подключения в виде рисунка или в текстовом (табличном) формате.

   

а)                                                                                                                                б)
Рис. 6. Пример отображения схем подключения:
а) в графическом виде; б) в табличном виде

С целью обеспечения защиты от несанкционированного доступа к программе испытаний, разграничения прав пользователей, и как следствие уменьшения вероятности ошибок и аварийных ситуаций, в «Генераторе проверок» предусмотрен модуль «Менеджер доступа». При его активации вход в программную оболочку осуществляется только по логину и паролю. Режим доступа к системе может быть подстроен непосредственно на месте эксплуатации оборудования. Новые пользователи с настраиваемым уровнем доступа добавляются администратором. У пользователя может быть полный доступ или доступ к просмотру архивов и результатов испытаний без возможности работы с комплексом РЕТОМ.

Пример создания сценария проверки

В качестве примера рассмотрим создание автоматической программы проверки микропроцессорного терминала БМРЗ-152-КСЗ-01 производства НТЦ «Механотроника», предназначенного для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений напряжением 6-35 кВ [2].

Создадим сценарий тестирования токовых защит с уставками, приведенными в таблице 1.

Таблица 1. Уставки токовых защит
Название Ток срабатывания (Icp),А Время срабатывания (Tcp),с
Токовая отсечка 1 ступень 15 0
Токовая отсечка 2 ступень 12 0,3
МТЗ 1 ступень 8 0,5
МТЗ 2 ступень 5 1


 Также проверим часть функций автоматики и управления выключателем: УРОВ и несколько циклов АПВ с уставками, приведенными в таблице 2.

Таблица 2. Уставки автоматики
Название Время срабатывания (Tcp),с
АПВ 1 цикл 1
АПВ 2 цикл 1
УРОВ 1,5

 

Терминал содержит следующие функции защиты и автоматики:

  • токовая отсечка (ТО) с выбором варианта работы с «контролем направления» либо без контроля;
  • максимальная токовая защита (МТЗ) с возможным пуском по напряжению и с контролем направления мощности (РНМ);
  • ускорение МТЗ;
  • дуговая защита ДгЗ с контролем тока;
  • защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ), которая может работать с контролем 3U0, 3I0 и РНМ и др.
  • автоматическое повторное включение (АПВ) выключателя;
  • устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) и т. д.

В программе «Генератор проверок» во вкладке «Уставки» создаем объект испытаний: Подстанция→Шкаф→Терминал, и в настройках отображения переименовываем его на свое усмотрение (например, Подстанция «Новая» →Ячейка 3 пос. Светлый→БМРЗ-152-КСЗ).

После создания объекта испытаний автоматически отображается «Группа защит», в которую добавляем интересующую нас группу РТ и четыре ступени: ТО 1, ТО 2, МТЗ 1, МТЗ 2. Выделяя каждую защиту, вносим уставки, параметры защиты, назначаем дискретные входы, выходы РЕТОМ (рис. 7).

Рис. 7. Задание уставок токовых защит

Для проверки защиты при различных видах повреждений в настройках режимов добавляем виды КЗ, при которых будут проводиться тесты (рис. 8). В программе предусмотрены все возможные виды коротких замыканий: фазные, межфазные, обратной и нулевой последовательности.

Рис. 8. Настройка условий проверки

При импорте или вводе уставок параметры условий проверки рассчитываются автоматически. Если требуется изменить параметры, необходимо снять их программную «блокировку» и ввести новые значения, иначе они будут приняты по умолчанию.

Для проверки АПВ и УРОВ необходимо создать ряд режимов генерируемых воздействий, которые будут воспроизводиться последовательно друг за другом, и переключаться по истечению заданного времени режима и/или по условию. Для этого в «Группе логики» создаем «Универсальную проверку», которая добавляется во вкладке «Условия проверок», переименовываем на «АПВ», «УРОВ» и открываем «Настройки». Запускается программный модуль «Генератор последовательностей» (рис. 9), с помощью которого создаем сценарий тестирования терминала.

Рис. 9. Универсальная проверка

В открывшемся окне создаем режимы:

  1. «Режим 1»режим холостого хода, время готовности АПВ после включения выключателя. В этом режиме по напряжению задаем номинальные вторичные величины, длительность режима и настраиваем включение дискретных выходов: Дскр. вых. 1 – РПВ (НО); Дскр. вых. 2 – РПО (НЗ).
  2. «Режим 2» аварийный режим. Выбираем определенный вид КЗ, по которому происходит срабатывание защиты ТО и Пуск АПВ, настраиваем время выдачи, достаточное для срабатывания ТО, и включение дискретных выходов: Дскр. вых. 1 – РПВ (НО); Дскр. вых. 2 – РПО (НЗ). Также необходимо настроить переключение режима по срабатыванию Дскр. вх. 1 (сигнал отключения) на следующий режим, предварительно включив «Расширенный режим» в дополнительных параметрах программы.
  3. «Режим 3» – ожидание срабатывания АПВ. В этом режиме необходимо настроить время выдачи, достаточное для срабатывания АПВ, включение дискретных выходов: Дскр. вых. 1 – РПВ (НЗ); Дскр. вых. 2 – РПО (НО) и переключение на следующий режим по сигналу Дскр. вх. 2 (сигнал АПВ или сигнал на включение выключателя).
  4. «Режим 4» – аварийный режим. Повторить настройки Режима 2.
  5. «Режим 5»ожидание срабатывания АПВ. Повторить настройки Режима 3.
  6. «Режим 6» ожидание срабатывания УРОВ. Повторить настройки Режима 2.
  7. Во вкладке «Оценка времен» необходимо задать три параметра отображения временных интервалов АПВ и УРОВ в соответствии с уставками, условиями переключения режимов и срабатывания дискретных контактов (рис. 10).

В процессе создания последовательности все режимы и переключения дискретных выходов отображаются на осциллограмме, а после проверки на ней также будут отражены срабатывания дискретных входов.

Рис. 10. Осциллограмма проверки 2-ух циклов АПВ и УРОВ

«Универсальную проверку» можно запустить как отдельно от основной проверки, так и совместно.

После создания сценария переходим во вкладку «Проверки», выбираем все тесты и запускаем испытание. Состояние процесса отображается в отдельном окне «Статус проверок», а результаты заносятся в протокол испытаний, которые можно посмотреть в этой же вкладке (рис.11)  либо открыть в отдельном окне (рис.12).

Рис. 11. Результаты тестирования

 

Рис. 12. Протокол испытаний

Временные затраты, необходимые на создание алгоритма проверки и на сам процесс тестирования, приведены в табл. 3 (данные указаны без учета времени подключения к устройству РЗА).  Как видно из таблицы, тестирование с помощью программы «Генератор проверок» в разы сокращает время работ. При этом сценарий проверки можно создавать заранее, до получения допуска к проведению испытаний. Также при последующей эксплуатации нет необходимости создавать сценарий заново, его можно сохранить и использовать повторно.

Таблица 3. Оценка времени проведения испытаний
  Количество тестов Создание алгоритма проверки МТЗ, ТО, мин Создание алгоритма проверки АПВ, УРОВ, мин Длительность проверки, мин Общее время
Ручной режим 113 - - 180 180
Генератор проверок 113 15 15 10 40

 

Заключение

Использование программного модуля «Генератор проверок» позволяет автоматизировать процесс тестирования устройств РЗА, значительно сократить трудозатраты и время проведения работ. Особенно это важно при проверке множества однотипных защит на подстанции или распределительном пункте. В этом случае для каждой защиты в имеющуюся программу достаточно внести только уставки проверяемого терминала, в остальном она остается неизменной. При необходимости проведения испытаний нетиповых защит для каждого устройства можно создать собственную программу проверок, модифицируя уже готовые сценарии, что занимает значительно меньше времени в сравнении с проверкой в ручном режиме. В результате, сокращение объема работ, выполняемых вручную, позволит не только ускорить ввод оборудования в эксплуатацию, но и значительно снизит вероятность ошибок при проведении сложных испытаний.

В дальнейшем автоматизация процесса испытаний с применением программы «Генератор проверок» будет повышаться с учётом типизации комплексов РЗА в эксплуатации, использования в интеллектуальных электронных устройствах  возможностей протокола МЭК 61850 (SCL, MMS, Report) для автоматического импорта уставок из конфигурационных файлов, проверки параметров срабатывания по генерируемым отчётам и т.д.

Литература

  1. Комплексы программно-технические измерительные РЕТОМ-71/61/51. Руководство пользователя RU.БРГА.71000-02 90. Чебоксары, 2017.
  2. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-152-КСЗ-01. Руководство по эксплуатации. БФПО-152-КСЗ-01_27 от 11.12.2019.

Морозов Д.В., Мохов Н.А.
НПП «Динамика»
г. Чебоксары
Май 2021

вверх

Вход в личный кабинет

Восстановление доступа

Заказать звонок

Новое сообщение

ООО «НПП «Динамика» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться настоящим сайтом вы соглашаетесь на обработку ваших персональных данных в соответствии с Политикой конфиденциальности . Вы можете запретить сохранение cookie в настройках вашего браузера.