Назначение релейной защиты и автоматики

История релейной защиты и автоматики

Слово реле происходит от французского relais – перекладные лошади, почтовая станция, где содержались сменные лошади. Вероятнее всего, это связано с тем, что телеграф заменил конную почту, а ключевым элементом телеграфа являлось в то время электромеханическое реле. Однако в качестве первого защитного устройства электроустановок использовались плавкие предохранители (с середины до конца ХIХ века). В начале ХХ столетия стали широко использоваться индукционные (1901 год, М.О. Доливо-Добровольский) и электромагнитные реле [1], которые, совершенствуясь, отметили свое столетие в наше время. В 1905―1908 годах разрабатывается дифференциальный токовый принцип защит, 1910 год ознаменовал использование токовой направленной защиты, в 1920 году разработали дистанционные защиты, в 20–30-х годах пытаются использовать электронику для релейной защиты – на радиолампах разрабатываются высокочастотные защиты. С 60-х годов начинают использоваться транзисторные и диодные полупроводниковые элементы в устройствах РЗА, с середины 70‑х годов разрабатываются устройства РЗА на интегральных цифровых и аналоговых элементах малой степени интеграции, с конца 80‑х годов начинается эра микропроцессорных устройств РЗА.

Выдающимися «релейщиками» можно назвать следующих ученых и просветителей: Л.Е. Соловьев, И.А. Сыромятников, В.И. Иванов, Н.Ф. Марголин, Г.И. Атабеков, А.М. Федосеев, В.Л. Фабрикант, А.Д. Дроздов, В.Е. Поляков, В.А. Андреев, М.А. Беркович, В.И. Новаш, Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов, М.А. Шабад, Н.И. Овчаренко, С.Л. Кужеков и многие другие.

С появлением новой элементной базы разрабатываются новые устройства РЗА. В настоящее время широко используются микропроцессорные защиты и продолжается совершенствование их технической реализации, а также, что наиболее важно, принципов действия. Микропроцессорные устройства способствовали созданию защит со сложными алгоритмами действия, что на другой элементной базе было бы затруднительно создать с устойчивыми характеристиками. Несмотря на применение новой электронной базы, постоянно продолжается работа по совершенствованию плавких предохранителей, благодаря чему они до сих пор применяются в сетях с напряжением до 1 кВ и распределительных сетях напряжением 6, 10, 35 кВ.

Любая электроэнергетическая система представляет сложный объект с большим количеством различных связей между множеством ее элементов. Нарушение какой-то связи или появление излишней вызывает повреждение или ненормальную работу этой системы.

Основное назначение РЗА заключается в том, чтобы обеспечить защиту электроустановок от повреждений и ненормальных режимов работы, которые могут привести к распространению аварии. Чтобы исключить перерыв питания, необходимо быстро отключить поврежденный элемент, восстановить электрическое питание потребителей, автоматически отключенных от источника питания в результате возникшего в системе повреждения, поддерживать на заданном уровне параметры качества электроэнергии, обеспечить пуск и остановку синхронных машин, обеспечить отключение части потребителей при возникновении дефицита активной мощности в энергосистеме и многое другое.

Перед РЗА стоит множество сложных задач. Рассмотрим фрагмент сети, изображенной на рис. 1.1.

Рисунок 1.1. Фрагмент схемы системы электроснабжения

Несмотря на простоту электрической схемы (ГПП – главная понизительная подстанция; РП – распределительная подстанция), в ней имеется большое количество устройств релейной защиты и автоматики, а именно: ДЗ – дифференциальная защита (трансформатора, двигателя или генератора); МТЗ – максимальная токовая защита; ЗП – защита от перегрузки; МТО – максимальная токовая отсвечка; ЗЗСК – защита от замыканий статора на корпус; АПВ – автоматическое повторное включение; АРKТ – автоматическое регулирование коэффициента трансформатормации; АВР – автоматический ввод резерва; АЧР – автоматическая частотная разгрузка; ЧАПВ – частотное автоматическое повторное включение; АСГ – автоматическая синхронизация генератора; АРВ – автоматическое регулирование возбуждения; АГП – автомат гашения поля; АСС – автоматическая синхронизация синхронной машины.

Например, можно отметить, что межсистемный автотрансформатор связи имеет до двадцати видов защит, а блок «генератор-трансформатор» более тридцати. Некоторые основные виды устройств автоматики приведены на рис. 1.1.