Релейная защита • События • Конференция

С 3 по 7 июня 2013 года в Екатеринбурге состоялась IV международная научно-техническая конференция «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем».

Организаторами конференции стали ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы», Российский национальный комитет (РНК) СИГРЭ и ОАО «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения» (ВНИИР) при поддержке Министерства энергетики Российской Федерации.

Целью конференции стало обсуждение существующих и перспективных направлений развития архитектуры, принципов построения и алгоритмов функционирования систем РЗА, совершенствование технических средств РЗА, определение основных тенденций и путей повышения эффективности и надежности систем релейной защиты, противоаварийного и режимного управления на основе современных достижений и опыта, накопленного ведущими мировыми экспертами в области РЗА.

В работе конференции приняли участие больше 260 специалистов из 13 стран мира, представлявших более 80 организаций и научных школ. В общей сложности прозвучало свыше 130 выступлений, более 30 из них – доклады иностранных участников.

Подготовили: Максим Попов, Станислав Попов, Национальный исследовательский университет «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»,
г. Санкт-Петербург

СИСТЕМЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
Екатеринбургский форум

В начале конференции состоялось Пленарное заседание, посвященное деятельности Исследовательского комитета Международного совета по большим электрическим системам высокого напряжения СИГРЭ В5 «Релейная защита и автоматика» и обсуждению самых актуальных тенденций в развитии РЗА. Его вели руководитель комитета B5 Йони Патриота де Сикейра, председатель Программного комитета конференции Андрей Васильевич Жуков и председатель комитета СИГРЭ В5 от РНК СИГРЭ Года Семенович Нудельман.

В последующие дни состоялись выступления участников конференции и обсуждение докладов в следующих секциях:

• Секция 1. Современные системы РЗА. Идеология построения и концептуальные вопросы развития.
• Секция 2. Опыт применения и вопросы развития WAMPAC.
• Секция 3. Опыт реализации и проблемы внедрения стандарта IEC 61850.
• Секция 4. Противоаварийное и режимное управление.
• Секция 5. Вопросы обеспечения кибербезопасности систем управления в электроэнергетике.
• Секция постеров.

В обзоре конференции приведены тезисы докладов только секции 1, в работе которой авторы принимали участие. Эти выступления, по нашему мнению, представляют значительный интерес для научных работников, проектных организаций и предприятий, разрабатывающих и производящих средства защиты и автоматики.

ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИСТЕМ РЗА

Многие выступления были посвящены вопросам анализа динамических свойств и совершенствования измерительного тракта микропроцессорных систем РЗА. В некоторых докладах затрагивались и вопросы уточненного математического описания характеристик измерительных трансформаторов тока.

Так, О. Баглейбтер (ALSTOM GRID, Великобритания) в своем выступлении «Реализация модели трансформатора тока в среде SIMULINK^® на базе теории гистерезиса Джайлса-Эзертона» рассказал об исследовании переходных процессов с помощью разработанной в среде MatLab Simulink математической модели измерительных трансформаторов тока с учетом явления гистерезиса, описываемого модифицированными автором уравнениями Джайлса-Эзертона.

Значительный интерес вызвал доклад «Измерение постоянного тока ротора с использованием трансформатора тока» (З. Гаич, Д. Тришич, С. Роксенборг, ABB SA Products, Швеция, PD Drinsko-Limske HE, Сербия), в котором описывался оригинальный способ контроля тока ротора, основанный на измерении фазных токов в цепи питающего трансформатора системы возбуждения синхронных генераторов. Предлагаемый авторами подход позволяет в существенной мере повысить эффективность защиты цепей возбуждения синхронных машин.

Результаты исследований С. Л. Кужекова, А. А. Дегтярева, Б. Б. Сербиновского (Южно-Российский государственный политехнический университет, НПФ «КВАЗАР», Россия), о которых они рассказали в своем выступлении, «О требованиях к трансформаторам тока и устройствам релейной защиты в переходных режимах при наличии апериодической составляющей в первичном токе», также представляют практический интерес с точки зрения изменения нормативных требований и условий выбора электромагнитных трансформаторов тока.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СРЕДСТВ РЗА

В ряде выступлений участников конференции были рассмотрены вопросы совершенствования методов и средств современных систем РЗА. При этом значительное внимание уделялось повышению эффективности основных дифференциальных защит силового электрооборудования и линий электропередачи.

На примере межсистемной электропередачи, связывающей энергосистемы Шотландии и Англии, Х. Гуо и П. Кроссли (The University of Manchester, Велико-британия) в докладе «Улучшенные характеристики многозонной дифференциальной токовой защиты для магистральных сетей» рассмотрели обобщенную концепцию создания системы дифференциальной защиты двухцепных воздушных линий электропередачи с продольной компенсацией. Были показаны недостатки стандартных проектных решений, которые могут вызвать отказ системы защиты. Для устранения выявленных недостатков в работе предложена многозонная токовая дифференциальная защита (MCDP), которая состоит из рассредоточенных полукомплектов дифференциальной защиты (CDRs), связанных между собой информационными каналами. Особенностью MCDP является то, что, в случае отсутствия данных измерений с одной или другой стороны ЛЭП, MCDP не блокирует работу соответствующих CDRs, как обычная дифференциальная защита.

Исследование Санкт-Петербургской научной школы, о котором рассказывалось в выступлении «Совершенствование дифференциальной защиты силовых трансформаторов» (В. К. Ванин, М. Г. Попов, С. О. Попов, СПбГПУ, Россия), направлено на разработку принципиально новых методов и средств быстродействующих дифференциальных защит силовых и фазоповоротных трансформаторов. Работы проводились с использованием специализированных численных методов, разработанных авторами. В результате были найдены принципиально новые способы выявления бросков тока намагничивания силовых трансформаторов и дополнительного торможения защиты в таких режимах. Кроме этого, в работе приведены наиболее эффективные с точки зрения авторов структурные схемы функциональной части микропроцессорных дифференциальных защит с использованием различной элементной базы. Данные новшества основаны на возможности получения сигналов тока намагничивания как измерительных трансформаторов тока, так и непосредственно защищаемого силового трансформатора. Использование сигналов тока намагничивания трансформаторов тока позволяет создать высокоэффективные и адаптивные алгоритмы торможения. Вычисленный сигнал тока намагничивания силового трансформатора позволяет разработать принципиально новый подход к торможению и обеспечению правильной работы дифференциальной защиты в различных режимных условиях работы.

А. В. Булычев, Д. С. Васильев, А. О. Павлов (НПП «Бреслер», Россия) в своем выступлении «Развитие методов обеспечения дальнего резервирования защит трансформаторов на линиях с отпайками» рассказали о новом адаптивном дистанционном принципе, основанном на применении алгоритмической модели объекта, с помощью которой выполняется контроль и оценка токов и напряжений в произвольной точке защищаемой схемы. В зависимости от значений аварийных и предшествующих токов и напряжений в месте установки защиты, производится вычисление токов и напряжений в месте установки виртуального реле сопротивления, в частности, в предполагаемой аварийной цепи за трансформатором на ответвительной подстанции. С помощью разработанных авторами алгоритмических моделей удается выполнить настройку виртуальных реле для каждой защищаемой ответвительной подстанции транзитной линии электропередачи. Это позволяет идентифицировать поврежденную отпайку и в значительной степени упростить выбор и расчет характеристик срабатывания дистанционной защиты. Предложенный авторами способ эффективен, потому что решает проблему объединения информации о защищаемом объекте, и имеет также практическую ценность, позволяя определить место КЗ на воздушных ЛЭП с отпайками.

В докладе «Коррекция сигналов резервных защит при наличии переходного сопротивления электрической дуги» (В.И. Нагай, И.В. Нагай, А.В. Украинцев, П.С. Киреев, С.В. Сарры, Южно-Российский государственный технический университет, Россия) были приведены результаты исследований измерительных органов быстродействующих защит от дуговых КЗ, а также защит ближнего и дальнего резервирования трансформаторов транзитных подстанций. Авторами предложены нетривиальные алгоритмы коррекции контролируемых сигналов указанных средств защиты и автоматики с учетом возможной флуктуации (не более 10%) нагрузки и сопротивления в месте КЗ. Кроме этого, показана принципиальная возможность распознавания повреждений, сопровождающихся горением электрической дуги как в ОРУ, так и в электроустановках комплектного типа исполнения.

ЗАЩИТА УПРАВЛЯЕМЫХ СЕТЕЙ

Следует отметить многократно возросший интерес к тематике режимного и противоаварийного управления активно-адаптивными электрическими сетями с устройствами FACTS (УУПК, ФРУ, УШР, СТАТКОМ и др.).

В докладе «Повышение эффективности систем защит воздушных линий сверхвысокого напряжения с управляемой продольной компенсацией» (Е.Н. Колобродов и Г.С. Нудельман, ВНИИР, Россия) был предложен усовершенствованный подход к созданию дистанционной защиты управляемой электропередачи, заключающийся в создании дополнительных зон селективности посредством установки дополнительных комплектов дистанционной защиты с двух сторон от устройств управляемой продольной компенсации. В результате предлагаемого авторами решения существенно расширяется (до 50%) зона селективности зашиты без выдержки времени, а также обеспечивается правильное согласование с защитами смежных элементов сети.

С.А. Вдовин, А.С. Шалимов (НПП «Селект», Россия) в докладе «Оценка эффективности дистанционной защиты управляемых шунтирующих реакторов с подмагничиванием напряжением 110 кВ» акцентировали внимание на проблеме создания быстродействующей и чувствительной защиты от междуфазных КЗ, при которых типовые решения по созданию системы защиты являются неэффективными. Для повышения эффективности системы защиты УШР 110 кВ предлагается дополнить ее двухступенчатой дистанционной защитой (ДЗ), которая будет обладать лучшим быстродей­ствием и чувствительностью при всех внутренних КЗ обмоток реактора, в том числе и при повреждениях на выводах обмотки управления и компенсационной обмотки через переходное сопротивление дуги. Важной в практическом отношении особенностью предлагаемого авторами решения является применение ступени ДЗ с однофазными измерительными органами. Дистанционный орган защиты от КЗ на землю при этом будет реагировать также на однофазные КЗ в сетевой обмотке, резервируя действие продольной дифференциальной защиты нулевой последовательности.

Выступлением «Условия, при которых существующие рекомендации по выполнению защиты фазорегулирующих трансформаторов могут быть неэффективны» (З. Гаич, М. Подбой, Б. Травен, А. Крашовец, ABB SA Products, Швеция, ELES, Istrabenz Gorenje, Словения) авторы возродили интерес к проблеме разработки эффективной системы защиты фазоповоротных трансформаторов, эксплуатируемых в Словении с декабря 2010 года. Авторы обратили внимание на необходимость коррекции нормативной документации IEEE, а также изменений рекомендаций рабочей группы «К» IEEE по проектным решениям системы защит фазоповоротного комплекса с учетом российского и зарубежного опыта.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Традиционно актуальными для участников конференции являются вопросы идентификации аварийных параметров электрической сети применительно к решению задачи численного расчета расстояния до места КЗ. В этом году значительное количество выступлений по данной тематике было посвящено проблеме быстрого и достоверного определения места повреждения (ОМП) высоковольтных ЛЭП с привлечением усовершенствованного математического описания.

В частности, K. П. A. Н. Патхирана, А. Д. Раджапаксе, Р. Вашал (University of Manitoba, Канада) в докладе «Усовершенствованный способ определения места повреждения в высоковольтных кабельных линиях электропередачи постоянного тока с VSC, основанный на применении метода бегущей волны и измерений с использованием катушки Роговского» рассказали о проведенном ими анализе влияния изменения частотного спектра волнового переходного процесса на быстродействие и точность ОМП с использованием компьютерной модели исследуемой линии электропередачи, реализованной в программном обеспечении PSCAD/EMTDC.

В выступлении «Адаптивные алгоритмы ОМП ЛЭП на основе имитационного моделирования» (А.Л. Куликов, М.Д. Обалин, филиал ФСК ЕЭС – Нижегородское ПМЭС, Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Россия) были приведены теоретические и практические результаты разработки адаптивных алгоритмов ОМП, основанные на статистических процедурах обработки результатов имитационного моделирования и данных о действительном нахождении места КЗ. Преимущества разработанных адаптивных алгоритмов были показаны на примере ЛЭП Нижегородской энергосистемы.

Коллектив авторов из НПП «Бреслер» (Ю.В. Бычков, В.Н. Козлов, А.О. Павлов, П.Н. Пивоваров) в выступлении «Совершенствование методов определения места повреждения на линиях электропередачи» предложил оригинальный критерий идентификации поврежденного участка многоконцевой линии электропередачи, основанный на контроле напряжений в узлах ЛЭП. При этом косвенный контроль напряжений в узлах, не охваченных средствами регистрации, осуществляется в результате численного решения уравнений переходных процессов исследуемой электрической сети.

КРУГЛЫЙ СТОЛ ПО КИБЕРБЕЗОПАСНОСТИ

Естественно, что повсеместное и широкое внедрение в практику микропроцессорных средств контроля, защиты и управления, их постоянно растущая информационная нагрузка породили проблему обеспечения безопасности их функционирования. Для обсуждения этих актуальных и неотъемлемых вопросов проводилось заседание круглого стола «Вопросы обеспечения кибербезопасности систем управления в электроэнергетике».

Внедрение передовых технологий автоматизированных систем управления технологическими процессами подстанций является объективной необходимостью и направлено на повышение надежности и эффективности энергосистемы страны. Процесс сопровождается существенным возрастанием информационного обмена между различными узлами энергосистем, и расширением доступа к локальному оборудованию с удаленных мест управления. Это обуславливает необходимость решения задач по обеспечению информационной безопасности с учетом особенностей работы энергосистем.

Участники круглого стола отметили, что типовые задачи обеспечения информационной безопасности персональных компьютеров и локально-вычислительных сетей значительно отличаются от задач обеспечения безопасности технологической информации систем контроля, защиты и автоматики. Во втором случае важно не только не допустить искажения/поражения информации, но и обеспечить ее доставку с заданным или требуемым качеством (с сохранением времени доставки, надежности и безопасности передачи в темпе технологического процесса).

В процессе обсуждения указывалось, что стандартные методы обеспечения информационной безопасности могут негативно сказаться на качестве передачи технологического трафика. Необходимо рассматривать механизмы воздействия на характеристики каналов технологического управления, меры по реализации «универсальных» систем связи и информационной безопасности, обеспечить защиту каналов технологического управления от преднамеренного или случайного вмешательства и др. При этом надо уделять внимание не только наиболее уязвимым узлам системы (шины процессов, шины объектов), но и локальным многофункциональным интеллектуальным устройствам, ввиду того что полностью гарантировать безопасность информационных систем практически невозможно. Этот факт подтверждается опытом эксплуатации как офисных, так и промышленных операционных систем, в которых постоянно выявляются ошибки различного рода.

Также особое внимание следует уделять вопросам резервирования каналов связи с использованием различных принципов, чтобы исключить системные аварии при повреждении одного из применяемых протоколов (TCP\IP, МЭК-61850 и т.п.) или каналов (ГЛОНАСС/GPS и др.) связи.

Актуальность решения поднятых в обсуждении вопросов возрастает с учетом высокой стратегической важности многих объектов энергетики, причины повреждений которых лежат в финансово-экономической сфере. В заключение участники обмена мнениями пришли к выводу, что необходима активизация дискуссии среди специалистов по данной тематике.

Полностью все доклады конференции представлены на сайте информационной поддержки конференции: www.relayprotect.ru.