Funktionsweise von Relaisschutz und Automatisierung

Die ersten menschlichen Experimente mit Elektrizität und die Schaffung von Stromkreisen für den Stromdurchgang gingen mit Kurzschlüssen und Fehlfunktionen einher, bei denen Erfahrungen und Kenntnisse gesammelt, Regelmäßigkeiten der Abläufe aufgedeckt und Betriebsregeln entwickelt wurden.

Basierend auf der Analyse der gemachten Fehler wurden Geräte entwickelt, die Geräte und Personen vor elektrischen Einflüssen schützen. Die ersten derartigen Geräte waren Sicherungen, die bei der Erzeugung kritischer Lasten durchbrannten und den Stromkreis unterbrachen.

Komplexere Schutzstrukturen wurden nach 1891 massiv eingeführt, als in Russland nach dem Projekt von Michail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky 220 kW elektrische Energie pro 175 km mit einem Wirkungsgrad von 77% erfolgreich transportiert wurden, basierend auf einem von demselben Wissenschaftler entwickelten Dreiphasenspannungssystem.

Das Schutzprinzip basierte auf dem Prinzip der Relais - Geräte, die ständig alle elektrischen Parameter des Netzwerks überwachen und bei Erreichen kritischer Werte auslösen: Sie ändern ihren Ausgangszustand durch Umschalten des Stromkreises stark.

Die ersten Schutzvorrichtungen wurden auf der Grundlage elektromechanischer Relaiskonstruktionen hergestellt, und die an ihrem Betrieb beteiligten Spezialisten wurden als "Relais" bezeichnet, was bis heute gültig ist.

Der Relaisschutz- und Automatisierungsdienst (RPA), der aufgrund ständig gewonnener Erfahrungen im Stromnetz erstellt wird, ist gleichzeitig an anderen komplexen Prozessen beteiligt:

• Steuerungssysteme, einschließlich lokaler, entfernter und entfernter Methoden;

• Gerätesperren;

• Signalisierungsschaltungen, die es ermöglichen, im Netzwerk auftretende Ereignisse zu analysieren;

• Messungen verschiedener elektrischer Größen in bestehenden Stromkreisen;

• Analyse der Qualität von Messungen basierend auf messtechnischen Standards;

• einige andere Funktionen.

Prinzipien des Aufbaus einer Schaltung von Schutzeinrichtungen

Eine ziemlich umständliche und komplexe Ausgangsbasis, die auf elektromechanischen Strukturen basiert, wird ständig verbessert und modifiziert. Für die Schutzarbeiten werden neue technische Entwicklungen eingeführt. In modernen Energiekomplexen werden elektromagnetische, Induktions-, statische Halbleiter- und Mikroprozessorvorrichtungen erfolgreich kombiniert.

Sie werden durch einen praktisch unveränderlichen grundlegenden Prozessalgorithmus vereint, der für jeden Einzelfall modernisiert wird. Die wichtigsten Schutzfunktionen werden durch das Strukturdiagramm demonstriert.

Die Hauptfunktionen von Schutzeinrichtungen

Beobachtungseinheit

Seine Hauptfunktion besteht darin, die laufenden elektrischen Prozesse im System anhand von Messungen von Strom- und / oder Spannungsmesstransformatoren zu überwachen.

Die vom Gerät aufgenommenen Ausgangssignale können zum Vergleich mit den benutzerdefinierten Abweichungen von den Nennwerten, den so genannten Einstellungen, direkt an die Logikschaltung übertragen oder zunächst in digitale Form umgewandelt werden.

Logikblock

Hier werden die Eingangssignale mit den Randeigenschaften der Einstellungen verglichen. Die geringste Übereinstimmung zwischen ihnen führt zur Erteilung eines Befehls zum Betreiben der Verteidigung.

Exekutiveinheit

Es ist ständig bereit, auf Befehle logischer Einheiten zu reagieren. In diesem Fall erfolgt das Umschalten im Schaltplan nach einem vorgegebenen Algorithmus, der Geräteschäden und Personenschäden ausschließt.

Alarmeinheit

Die im System ablaufenden Prozesse werden so schnell ausgeführt, dass eine Person sie mit ihren Organen nicht wahrnehmen kann.Um die perfekten Ereignisse zu beheben, werden Alarmgeräte installiert, die visuelle Schallbelichtungsmethoden verwenden und die im Speicher aufgetretenen Änderungen speichern.

Bei allen Alarmkonstruktionen wird die Übertragung seines Zustands nach dem Betrieb in seine Ausgangsposition einmal manuell vom Bediener durchgeführt, wodurch der Verlust von Informationen über den Betrieb des Schutzes durch Automatisierung vermieden wird.

Grundsätze des Schutzes

Eine sehr ernsthafte Einstellung zur Zuverlässigkeit und Sicherheit des Stromverbrauchs hat die grundlegenden Anforderungen festgelegt, die Relaisschutzsysteme erfüllen müssen. Sie sind jedoch auch technische Geräte, was bedeutet, dass sie die ordnungsgemäße Leistung beeinträchtigen können.

Der Ausfall von Relaisschutzsystemen ist möglich mit:

• Fehler im Schutz;

• übermäßige Reaktionen, wenn das Handeln des Exekutivorgans nicht erforderlich ist;

• Fehlarbeiten ohne Beschädigung der elektrischen Anlage.

Um Betriebsstörungen auszuschließen, wird ein Projekt entwickelt, installiert, mit der Inbetriebnahme und Wartung von Relaisschutzgeräten beauftragt, wobei die entwickelten Anforderungen an Relaisschutz- und Automatisierungsgeräte berücksichtigt werden für:

• Selektivität basierend auf der Hierarchie des Schemas;

• Geschwindigkeit bestimmt durch die Reaktionszeit;

• Empfindlichkeit gegenüber Ausgangsfaktoren;

• Zuverlässigkeit der Arbeit.

Prinzip der Selektivität

Ein anderer gebräuchlicher Name dafür ist Selektivität. Mit dieser Eigenschaft können Sie den Ort der manifestierten Fehlfunktion in einem strukturierten Netzwerk mit einer beliebigen Hierarchie genau identifizieren und lokalisieren.

Beispielsweise überträgt ein Generator elektrische Energie an viele Verbraucher in den Bereichen Nr. 1, 2 und 3, die mit ihren eigenen Schutzvorrichtungen 1-2, 3-4 bzw. 5 ausgestattet sind. Im Falle eines Kurzschlusses innerhalb des Endbenutzers an Standort Nr. 3 fließen Schadensströme durch alle Schutzkreise von der Quelle.

In dieser Situation ist es jedoch sinnvoll, den letzten Abschnitt mit einem beschädigten Elektromotor abzutrennen und alle Betriebsgeräte in Betrieb zu lassen. Zu diesem Zweck werden in der Entwurfsphase der Schaltung für jeden Stromkreis unterschiedliche Relaisschutzeinstellungen eingeführt.

Die Schutzeinrichtungen von Abschnitt 5 müssen die Fehlerströme früher spüren und sicherstellen, dass sie im Notfall schneller vom Generator getrennt werden. Daher werden in dem gegebenen Schema die Werte der Strom- und Zeiteinstellungen in jedem Abschnitt vom Generator zum Verbraucher reduziert, wobei das Prinzip beachtet wird: Je näher am Schadensort, desto höher die Empfindlichkeit.

In diesem Fall wird das Redundanzprinzip erfüllt, wobei die Möglichkeit des Ausfalls technischer Geräte, einschließlich Schutzsysteme niedrigerer Ebene, berücksichtigt wird. Dies bedeutet: Wenn der Schutz von Abschnitt 5 von Abschnitt 3 nicht funktioniert, muss ein Kurzschluss die Relaisschutzvorrichtungen Nr. 4 oder 5 der Leitung Nr. 2 trennen, die wiederum durch den Schutz von Abschnitt Nr. 1 versichert sind.

Leistungsprinzip

Die Abschaltzeit für Schäden besteht aus mindestens zwei Faktoren:

1. ausgelöster Schutz;

2. Betrieb des Leistungsschalterantriebs.

Der erste Parameter kann aufgrund der Gestaltung des Schutzes und der Anzahl der verwendeten Elemente vom Mindestwert aus eingestellt werden. Solche Verfahren erzeugen eine Verzögerungszeit für die Aufnahme spezieller einstellbarer Relais in die Schaltung. Es dient dem weiteren Schutz.

Geräte in der Nähe des Schadensortes müssen so konfiguriert sein, dass sie mit möglichst kurzen Betriebsintervallen betrieben werden können.

Prinzip der Empfindlichkeit

Mit dieser Eigenschaft können Sie die Arten der berechneten Schäden und abnormalen Situationen des Stromversorgungssystems innerhalb der aktuellen Schutzzone bestimmen.

Empfindlichkeit von Relaisschutz- und Automatisierungsgeräten

Zur Bestimmung seines numerischen Ausdrucks wird der Koeffizient Кч eingeführt, der aus dem Verhältnis des Minimalwerts des Kurzschlussstroms für den Abschnitt zum Wert des Auslösestroms berechnet wird.

Gleichzeitig funktionieren Relaisschutz- und Automatisierungsgeräte bei Icz

Der optimale Wert des Empfindlichkeitskoeffizienten liegt im Bereich von 1,5-2.

Zuverlässigkeitsprinzip

Um es zu definieren, werden die Begriffe eingeführt:

• Betriebszeit

• Wartbarkeit;

• Langlebigkeit;

• Ausdauer.

Jeder von ihnen hat seine eigenen Bewertungskriterien.

Zuverlässigkeit von Relaisschutz- und Automatisierungsgeräten

Bei Betrieb und Wartung von Relaisschutzgeräten werden drei Optionen für die Zuverlässigkeit der Reaktionsfunktionen berücksichtigt:

1. mit internen Kurzschlüssen in der Schutzzone;

2. während des Durchgangs eines externen Kurzschlusses außerhalb des Arbeitsbereichs;

3. in Modi ohne Schaden.

Gleichzeitig ist die Zuverlässigkeit unterteilt in:

• betriebsbereit;

• Hardware-Raum.

Notsteuerung

Jeder Relaisschutzblock ist nicht nur ein unabhängiger Stromkreis, sondern wird zu übergeordneten Komplexen zusammengefasst, die letztendlich das Notsteuersystem des Stromversorgungssystems bilden. Sie hat jedes Element mit anderen Komponenten verbunden und führt seine Aufgaben umfassend aus.

Eine verkürzte Liste der Schutz- und Automatisierungsfunktionen wird durch ein vereinfachtes Blockdiagramm veranschaulicht.

Grid Emergency Management

Eine kurze Zusammenfassung der Merkmale des Betriebs des Relaisschutzes und der Automatisierung lässt den Schluss zu, dass der Beruf eines Relaisbetreibers ein ständiges Studium der in Betrieb genommenen Geräte, die Verbesserung des Wissens und die Bildung starker praktischer Fähigkeiten erfordert.

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