ЦИФРОВЫЕ ТЕРМИНАЛЫ РЗА
Опыт адаптации к российским условиям

Анатолий Беляев, к.т.н., начальник отдела РЗА и АСУ­Э
Владимир Широков, главный специалист
Алексей Емельянцев, главный специалист
Специализированное управление «Леноргэнергогаз», г. Санкт­Петербург

Специалисты в области релейной защиты неоднократно отмечали, в том числе и на страницах нашего журнала (см., например, «Новости ЭлектроТехники» № 5(23) 2003, стр. 54, или на сайте www.news.elteh.ru), что терминалы цифровой релейной защиты и автоматики, разработанные в зарубежных странах, требуют адаптации к российским условиям.
Насколько велик объем работ по адаптации, какие сложности при этом возникают, готовы ли сами производители к конструктивному сотрудничеству – об этом в материале специалистов специализированного управления «Леноргэнергогаз», являющегося проводником технической политики ОАО «Газпром» в области релейной защиты и автоматики.
В следующем номере журнала, где будет опубликовано окончание этой статьи, мы планируем предоставить слово как специалистам компаний­изготовителей упомянутых терминалов, так и представителям проектных организаций, также занимающихся адаптацией цифровых устройств РЗА.

Необходимость адаптации зарубежных терминалов цифровой релейной защиты и автоматики (ЦРЗА) вызвана, с нашей точки зрения, тем, что производители терминалов – это специалисты узкого профиля. Они отлично знают свой аппарат, но не всегда достаточно хорошо представляют себе условия его эксплуатации, режимы работы и принципы автоматизации электрических сетей, в которых он будет установлен. При применении импортных терминалов это особенно актуально, поскольку зарубежная техническая идеология ЦРЗА отличается от российской, что требует внесения изменений в их конфигурацию [1, 2].
Специализированное управление «Леноргэнергогаз» по заказу управления энергетики ОАО «Газпром» активно занимается адаптацией терминалов РЗА, в частности, совместно с компаниями «АББ Автоматизация» (устройства SPAC­800, SPAC­810) и Schneider Electric (терминалы серии SEPAM). Упомянутые фирмы охотно идут на сотрудничество, понимая, что в выигрыше окажутся все – и потребители, и производители. В настоящее время специалисты «Леноргэнергогаза» работают над адаптацией терминалов семейства SIPROTEC фирмы SIEMENS.
Особый интерес представляет опыт адаптации к российским условиям эксплуатации терминалов SEPAM и SIPROTEC.

Терминалы SEPAM

• изменены напряжения срабатывания дискретных входов до уровня 154 В для исключения ложных срабатываний при замыканиях на землю в цепях оперативного тока;
• увеличено количество входов и выходов для построения необходимой общесекционной автоматики и удобных для обслуживания схем сигнализации подстанции;
• разработаны схемы дифференциальной защиты шин вместо логической на подстанциях с синхронными двигателями и генераторами, модификации ДЗШ для разных объектов, дуговая защита КРУ, МТЗ с пуском по напряжению (у терминалов компании такая защита отсутствовала), защита от потери питания и специальные АВР для подстанций с синхронными двигателями, делительные защиты для электростанций и др.

• несовершенная система допуска к работе с терминалом, которая рассматривается далее;
• в терминале выполнены два варианта пуска МТЗ по напряжению.

Терминал SIPROTEC

• Адаптировался один из самых продвинутых и широко распространенных терминалов типа 7SJ642 компании Siemens. Ниже приведен неполный перечень недочетов, обнаруженных в процессе адаптации терминала.
• Запрограммированные с помощью свободно программируемой логики таймеры перестают запускаться после снятия и подачи оперативного тока (после перезагрузки устройства) при условии существования условий пуска от внешних входов до момента подачи оперативного тока. Это может привести к отказу или ложной работе защит и автоматики.
• В случае использования стандартных функций с блокирующими сигналами возможна ложная работа терминала на отключение при потере оперативного тока. Это объясняется тем, что при потере оперативного тока внутренняя логика терминала остается работоспособной в течение около 0,5 с, однако она уже не воспринимает блокирующий дискретный вход.
• Цепь отключения может разрываться выходным реле устройства вне зависимости от положения вспомогательных контактов выключателя, что может приводить к повреждению выходного реле терминала.
• В рассматриваемом терминале только часть входов имеет напряжение срабатывания 176 В (при напряжении оперативного тока 220 В). Оно выставляется с помощью соответствующих перемычек внутри блока. Остальные входы имеют напряжение срабатывания не более 88 В.
• В укрупненном блоке логики АПВ не предусмотрено ускорение защит после АПВ. Вместо этого выполнено ускорение защит до АПВ, что практически в России не применяется.
• Схема подключения, приведенная в описании терминала, не соответствует действительности в части выходных реле ВО6, ВО7, ВО8, ВО9. В описании не сказано, что в случае срабатывания реле ВО6 (ВО8) блокируется срабатывание ВО7 (ВО9), и наоборот,в случае срабатывания ВО7 (ВО9) блокируется срабатывание ВО6 (ВО8). Кроме того, одновременное срабатывание реле ВО6 и ВО9 вызывает срабатывание ВО7, даже если реле не участвует в логике.
• Выходные цепи терминала выполнены неудачно, поскольку группы контактов выходных реле связаны общей точкой. Указанное приводит к усложнению схем вторичной коммутации, необходимости устанавливать дополнительные внешние реле.
• В терминале заложена неоправданная техническая и информационная избыточность. В руководстве по эксплуатации (C53000­G1140­C147­6, 2005 г.) отмечается «простота работы с устройством с помощью интегрированной панели управления или посредством подключения ПК с системной программой DIGSI», что не соответствует действительности. Например, требуется вводить около 500 параметров (уставок), не считая внесения неизбежных изменений в матрицу сигналов, а у каждого из сигналов есть «свойства», влияющие на работу устройства (распечатанная из DIGSI матрица сигналов занимает около 100 страниц англоязычного текста).
• Учитывая необходимость составления заданий на наладку и протоколов проверки терминалов, где должны указываться все параметры настройки, объем документации становится неподъемным. Большой объем вводимой информации усложняет настройку. Информационная избыточность повышает вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором. Техническая избыточность требует для работы с терминалом специалистов высокой квалификации.
• Документация фирмы по рассматриваемым терминалам – это тысячи страниц, но при этом зачастую нет нужной информации, встречаются ошибки. Например, не приведена логическая схема работы АПВ (предусмотрено 9 циклов!), описание алгоритма АПВ содержит противоречия.
• Эксплуатировать терминал достаточно трудно, поскольку он не русифицирован (дисплей, программа ввода уставок, АСУ и т.д.), хотя фирма заявляет о его полной русификации. Предложенная компанией русификация (инструкция на английском языке) порождает проблемы, препятствующие нормальной эксплуатации (потери русских букв в названиях сигналов при перезагрузке и, как следствие, нарушение работы запрограммированной логики; невозможность изменения логики из­за сбоев русифицированного программного обеспечения и др.).
• Приведенный перечень наглядно показывает необходимость адаптации, которая должна проводиться совместно с разработчиками конкретного типа терминала.

О системе допуска к работе с терминалами

Терминалы ЦРЗА делятся на два класса: с жесткой логикой и свободно программируемые.
К терминалам с жесткой логикой можно отнести устройства ЦРЗА серии SPAC­800 производства фирмы «АББ Автоматизация». Логика этих терминалов согласована со всеми ведущими проектными институтами России, поэтому терминал полностью адаптирован к российским условиям применения. Набор входов и выходов позволяет применять их в любых схемах вторичной коммутации. Выбор типа терминала выполняется по его назначению, например, SPAC­801­01 – терминал защиты кабельной или воздушной линии, SPAC­801­02 – секционного выключателя и т.д. Заказав терминал, потребитель получает изделие с заранее заданной логикой, которая не подлежит никакому изменению, возможен лишь ввод­вывод отдельных функций и уставок защит. Это оказалось весьма удобным для потребителя, поскольку не нужно думать о разработке логики терминала. Для настройки терминала на месте эксплуатации предусмотрена возможность ввода уставок защит, таймеров логики, ввода­вывода отдельных функций и др., но доступа к изменению логики нет. Такое решение полностью оправдало себя, поскольку позволило предотвратить возможность неквалифицированных изменений базовой логической схемы, которые могут привести к отказам или неправильной работе защиты и автоматики. Терминалы SEPAM­2000, БМРЗ фирмы «Механотроника» и некоторые другие относятся к классу свободно программируемых, однако при этом программирование логики ведется на заводе­изготовителе. Заданием на программирование логики терминалов являются логические схемы терминалов, которые разрабатывает потребитель (или по его заданию специализированная организация) или применяет типовые, если таковые имеются.
В свободно программируемых терминалах новейших серий (SEPAM­80, SIPROTEC и др.) предусмотрена возможность программирования логики терминала самим потребителем с помощью компьютера и специального программного обеспечения. Программирование формализовано и заключается в работе с таблицами, матрицами, обычными логическими элементами, уравнениями и укрупненными блоками логики. После набора нужной логики компьютер соединяется с терминалом и эта логика закачивается в терминал специальной командой. После такого программирования обязательно нужно нарисовать итоговую логическую схему на бумаге, чтобы иметь полную картину работы терминала.
К сожалению, в терминалах SIPROTEC и SEPAM­80 программа ввода логики совмещена с программой ввода параметров настройки терминала. Ограничить доступ к логике терминала даже с помощью системы паролей не удается, поскольку таймеры логики также требуют настройки, а часть из них приходится использовать в цепях защиты и автоматики. Такое совмещение совершенно недопустимо, поскольку может привести к снижению надежности электроснабжения потребителей.
Например, в терминалах SEPAM 80 ввод логики управления, автоматики, параметров таймеров логики, программных ключей ввода­вывода автоматики и основных характеристик присоединения защищен паролем «Параметрирование». Ввод функций и уставок защищен паролем «Настройка».
При наладке терминала на месте эксплуатации оказывается, что наладочному персоналу нужно иметь допуск не только к вводу функций и уставок защит, но и к разделу программы, защищенному паролем «Параметрирование». Это требуется для ввода основных характеристик защищаемого присоединения, данных по ТТ и ТН, уставок таймеров логики, ввода­вывода логической защиты и других параметров. Например, для ввода уставок таймеров логики и переменных К_1 и К_0, используемых в качестве программных ключей ввода­вывода отдельных функций, требуется обеспечить допуск наладочного и эксплуатационного персонала к редактору уравнений. При этом открывается доступ и к изменению логики. Поэтому для наладки SEPAM 80 на месте эксплуатации приходится открыть полный доступ к программированию терминала, что недопустимо. Из­за этого вообще теряет всякий смысл деление допуска с паролями. Этот недостаток не снимается и в случае использования более удобной по сравнению с логическими уравнениями программы Logipam, разработанной фирмой дополнительно к базовой.

В следующем номере журнала авторы продолжат рассказ о проблемах, связанных с системой допуска к работе с терминалами, а также об адаптации вторичных схем комплектных распределительных устройств и сети постоянного оперативного тока к цифровым терминалам.

Литература

1. Рожкова А.В., Петров С.Я., Рудман А.А., Новикова О.Н., Юркова О.П. Опыт проектирования и перспективы использования микропроцессорных защит // Энергетик. – 2003. – № 4.
2. Беляев А.В. Вторичная коммутация в распределительных устройствах, оснащенных цифровыми РЗА. «Библиотечка электроэнергетика». Приложение к журналу «Энергетик». Части 1 и 2. Выпуск2(86) и 3(87) – М.: НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2006.