Устройство определения поврежденного фидера «НЕВА-ОПФ»

Назначение

Устройство «НЕВА-ОПФ» предназначено для выявления поврежденного фидера в сетях 6-10-35 кВ с изолированной нейтралью, а также в сетях с резистивно-заземленной или компенсированной нейтралями.

Применение устройства «НЕВА-ОПФ» позволяет прогнозировать состояние кабельных линий с возможностью вывода из работы кабеля с развивающимся дефектом изоляции до возникновения устойчивого однофазного замыкания.

Основные функции

• осциллографирование переходных процессов;
• одновременный анализ аварийных процессов во всех контролируемых фидерах;
• отображение поврежденного фидера на соответствующей мнемосхеме сети или выдача команды на отключение поврежденного фидера;
• запись и хранение данных измерений в энергонезависимой памяти;
• передача данных измерений и результатов работы устройства в сеть АСУ объекта.

Для корректной работы «НЕВА-ОПФ» к устройству должны быть подключены следующие сигналы:

• напряжения нулевой последовательности, а также фазные напряжения на всех гальванически не связанных секциях шин;
• токи нулевой последовательности всех контролируемых присоединений;
• токи нулевой последовательности заземляющих устройств, таких как дугогасящие/компенсирующие реакторы или заземляющие резисторы.

Частота дискретизации осциллографирования должна выбираться в зависимости от условий конкретной электрической сети. В общем случае могут быть использованы устройства в следующих исполнениях:

• 8 каналов, частота дискретизации 10 кГц (подходит для любых электрических сетей, включая сети с малыми уровнями токов ОЗЗ);
• 16 каналов, частота дискретизации 5 кГц;
• 32 канала, частота дискретизации 2,5 кГц (компромиссный вариант, обеспечивающий работу в сетях с относительно большими уровнями токов ОЗЗ).

• Полная фотография

Основным видом повреждений изоляции в сетях 6-35 кВ являются однофазные частичные или полные пробои изоляции, приводящие к появлению перенапряжений, разрушениям изоляции участков сети, длительным перерывам электроснабжения потребителей. Непременным признаком существования однофазных повреждений является практически одинаковые во всей сети повышения напряжения нулевой последовательности. Применяемые на практике приемы селективного определения поврежденного участка сети, использующие информацию о токах нулевой последовательности, не обеспечивают быстрое и надежное решение. Часто «поиск земли» производится путем поочередного отключения-включения питающих фидеров с созданием опасных для изоляции перенапряжений. При длительном существовании однофазных замыканий происходит разрушение изоляции в месте повреждения и однофазные замыкания переходят в двухфазные и трехфазные КЗ, отключаемые токовой защитой.

Как показывает практика, процесс повреждения фазной изоляции до состояния ее пробоя является длительным. Он может растянуться на время от десятков минут до нескольких суток. Поэтому так актуально создание систем селективного и надежного распознавания зон сети с начинающимися повреждениями изоляции для принятия мер по своевременному выводу оборудования в ремонт до наступления факта аварийного отключения. Внедрение устройства «НЕВА-ОПФ» позволяет уменьшить ущербы из-за перерывов электроснабжения, сократить затраты на ремонтно-восстановительные работы.

Устройство «НЕВА-ОПФ» используется в сетях, имеющих следующие режимы нейтралей:

• изолированная нейтраль;
• компенсированная нейтраль (при любых настройках дугогасящих реакторов);
• резистивно-заземленная нейтраль (при низкоомном и высокоомном заземлении);
• смешанное активно-индуктивное заземление нейтрали.

Программное обеспечение устройства — программа «ОПФ», может выполнять расчеты для произвольного количества гальванически не связанных электрических сетей, получающих питание от раздельно работающих секций шин объекта. Программа имеет два режима работы: «автоматический» и «ручной» по запросу оператора.

«Автоматический» является основным режимом работы программы «ОПФ» и не требует дополнительных действий со стороны обслуживающего персонала. Программа «ОПФ» контролирует появление в папке программы новых файлов осциллограмм аварийных событий и автоматически проверяет их на наличие однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) путем сравнения уровней напряжения нулевой последовательности на каждой из раздельно работающих (гальванически не связанных) секций шин объекта с заданным пороговым значением уставки. В случае определения ОЗЗ по специальным алгоритмам выполняется анализ токов нулевой последовательности всех присоединений, получающих питание от секции шин с зафиксированным повреждением с целью определения поврежденного фидера.

Результатом работы программы «ОПФ» является «Протокол определения поврежденного фидера», содержащий информацию о поврежденном фидере. На основании полученных данных оперативный персонал самостоятельно принимает решение об отключении поврежденного присоединения.

В итоговом Протоколе по каждой из секций шин (присоединений) представлена следующая информация:

• «Секция» – наименование секции шин (присоединения);
• «Время начала аварии» – зафиксированное время возникновения аварии;
• «Состояние секции» – признак аварийной/неаварийной секции;
• «Тип аварии» — тип повреждения (установившееся ОЗЗ, «клевок» и т.д.);
• «Поврежденный фидер» – наименование выявленного поврежденного фидера присоединения.

Примечание: в случае сложных аварий с неустойчивым однофазным повреждением для каждого из присоединений в итоговом Протоколе может быть сформировано несколько строк, с указанием разных времен возникновения аварии и их типов.

Дополнительно к итоговому протоколу для секции шин («присоединения»), в которой обнаружено повреждение, создается подробный протокол работы программы «ОПФ».

В случае выявления самоустранившихся пробоев изоляции и продолжении работы программа контролирует параметры повреждений и, в случае превышения заданных пороговых значений, выдает сообщение о необходимости вывода фидера с развивающимся повреждением изоляции из работы. Детальная информация о параметрах всех зафиксированных в сетях объекта режимов однофазных замыканий на землю может быть получена на основании анализа файла результатов работы программы «ОПФ», содержащего подробную информацию о параметрах повреждений.

Протоколы результатов анализа можно посмотреть на экране с помощью установленного в операционной системе «по умолчанию» интернет-браузера. Результаты работы программы «ОПФ» также отображаются в программе «Таблица событий» (входит в состав поставки ПО «СКАДА‑НЕВА»), и графически отображаются в программе «Мнемосхема» из состава ПО «СКАДА‑НЕВА» (не входит в стандартный комплект поставки).

Примеры графического отображения

Статическая информация о режимах ОЗЗ

Все результаты определения поврежденного фидера сохраняются в файле данных в формате «xml». Для каждой из секций объекта сохраняется следующая информация:

• идентификатор секции;
• общее количество зафиксированных повреждений;
• для каждого из повреждений сохраняется:
• дата и время возникновения;
  • идентификатор(ы) поврежденного фидера(ов);
  • тип повреждения (установившееся ОЗЗ, «клевок», дуговое ОЗЗ и т.д.);
  • величина тока в переходном процессе;
  • величина тока установившегося ОЗЗ;
  • величина активной энергии в переходном процессе.

Просмотр вышеуказанной информации о работе «ОПФ» может быть выполнен с использованием любой программы, позволяющей обрабатывать файлы в формате «xml», например, программы «Microsoft Excel». Информация может быть использована:

• для выполнения автоматического или ручного анализа степени повреждаемости кабельных линий с целью вывода их в ремонт до возникновения полноценного повреждения;
• для уточнения реальных данных о наиболее часто возникающих типах повреждений, что позволит адекватно выставить весовые коэффициенты различных алгоритмов;
• для уточнения реальных данных о токах замыкания на землю (суммарном, токах отдельных фидеров, токах высших гармоник) с целью уточнения уставок выявления поврежденного присоединения.

Опф определение поврежденного фидера

Система определения поврежденного фидера распределенной структуры состоящая из головного устройства ОПФ «Бреслер-0107.081» и множества фидерных терминалов ОПФ «Бреслер-0107.085» предназначена для выявления однофазных замыканий на землю и определения поврежденного фидера, с возможностью работы, как на сигнал, так и на отключение.

Защита может применяться в распределительных электрических сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью, или нейтралью, заземленной через индуктивное, активное и активно-индуктивное сопротивление.

Фидерные терминалы ОПФ «Бреслер-0107.085» устанавливаются в ячейках вблизи ТТНП и объединяются в сеть по последовательному каналу связи с головным устройством ОПФ «Бреслер-0107.081». Вместо фидерных терминалов ОПФ «Бреслер-0107.085» могут быть использованы терминалы РЗА 6-35 кВ серии «Бреслер-0107.200», что позволяет сократить количество устройств в релейном отсеке ячейки.

Головное устройство ОПФ «Бреслер-0107.081» может устанавливаться в шкаф, панель или в ячейку ТН, СВ.

Система распределенной структуры позволяет сократить до минимума протяженность вторичных цепей ТТНП и получить сигнал тока нулевой последовательности с минимальными искажениями.

ФУНКЦИИ

• автоматическое выявление и сигнализация поврежденного фидера при возникновении однофазного замыкания на землю;
• работа на отключение;
• самостоятельная работа фидерных терминалов и терминалов РЗА при отсутствии связи с головным устройством;
• ведение журнала событий;
• регистрация осциллограмм при ОЗЗ.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Система контролирует величину напряжения нулевой последовательности, и при превышении величины уставки фиксирует факт ОЗЗ. Фидерные терминалы оцифровывают и предварительно обрабатывают сигналы тока нулевой последовательности и передают результаты головному устройству. Головное устройство, анализирует информацию от фидерных терминалов и выявляет поврежденное присоединение с использованием следующих алгоритмов:

• по величине и направлению нечетных гармоник тока нулевой последовательности фидера;
• по соотношению спектральных составляющих в окрестностях гармоники промышленной частоты;
• по направлению мгновенной мощности в момент пробоя изоляции;
• по направлению мощности нулевой последовательности в установившемся режиме;
• по величине наложенного сигнала непромышленной частоты.

За счет реализации и совмещения результатов работы нескольких алгоритмов, а так же сопоставительного анализа сигналов тока всех присоединений достигается высокая селективность устройства ОПФ.

Система определения поврежденного фидера (ОПФ)

Система ОПФ используется совместно с измерительными трансформаторами напряжения (НТМИ, НАМИ и т.п.) и трансформаторами тока нулевой последовательности (ТЗРЛ, ТЗЛМ и т.п.).

Принцип работы и назначение

Поиск повреждённого присоединения выполняют 4-х канальные микропроцессорные приборы ПЗЗМ-3 разработки и производства ООО ВП «НТБЭ». Действие прибора основано на фиксации полярностей первых полуволн высокочастотных составляющих (ВЧС) тока и напряжения нулевой последовательности, возникающих при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Подробнее в руководстве по эксплуатации ПЗЗМ-3 НТБЭ 300.000.000 РЭ.

1. Терминала ОПФ, устанавливаемого в ЗРУ-6 (10,35)кВ. Терминал представляет из себя шкаф, в котором смонтированы приборы ПЗЗМ-3 и контроллер сбора и передачи информации, объединенные в единую сеть интерфейсом CAN. Количество приборов ПЗЗМ-3 выбирается исходя из количества контролируемых присоединений;
2. Сенсорной панели оператора с контроллером приема-передачи и отображения информации. Конструктивно они могут в сетях с компенсированной нейтралью входить в состав шкафов автоматики управления дугогасящими реакторами или устанавливаться в любом удобном месте в ОПУ подстанции.

Система сигнализирует о возникновении ОЗЗ звуковым и световым сигналами, на экране панели оператора высвечивается диспетчерское наименовании поврежденного фидера. Все события ОЗЗ сохраняются в журнале событий в памяти контроллера панели оператора, а именно: дата и время начала и длительность ОЗЗ, тип ОЗЗ ( «клевок» — самоустранившееся ОЗЗ за время меньше заданной уставки, «ОЗЗ закончившееся» — длительностью больше уставки по времени, «ОЗЗ продолжающееся в настоящее время»), электрические параметры сигналов импульсов тока 3Io и напряжения 3Uo и время импульса. По желанию оператора журнал событий можно просмотреть на экране панели оператора.

Система постоянно производит мониторинг исправности всего оборудования и сигнализирует при появлении неисправности, а также синхронизирует внутренние часы всех приборов.

Система с помощью выходных реле может воздействовать на центральную сигнализацию, а также выполнять роль защиты от ОЗЗ с отключением поврежденного фидера с установленной уставкой по времени.

Система позволяет осуществлять удаленный доступ по радиоканалам, оптоволокну, а также быть интегрированной в существующую систему АСУТП.

Для анализа развития аварийных процессов в сети по желанию заказчика в терминалы ОПФ дополнительно могут устанавливаться 8-ми канальные высокочастотные цифровые регистраторы аварийных событий РВЦ-801 производства ООО ВП «НТБЭ».

Система определения поврежденного фидера (ОПФ)

Данная продукция поставляется под заказ.

Артикул/код товара: Система ОПФ

Основой системы ОПФ является прибор сигнализации замыкания на землю ПЗЗМ-3. Уникальность этого устройства заключается в оптимально выбранном алгоритме определения поврежденного присоединения, обеспечивающем высокую селективность работы системы при любых видах ОЗЗ. Принцип работы прибора заключается в определении полярности первых полуволн напряжения 3U0 и тока 3I0 высокочастотного переходного процесса, неизбежно возникающего при ОЗЗ, и сравнении этих полярностей.

Подробное описание

Достижение высокой селективности определения поврежденного присоединения при однофазном замыкании на землю (ОЗЗ) – одна из важнейших задач, стоящих перед эксплуатационными службами, а значит и перед производителями систем автоматики и релейной защиты для энергообъектов. Трудность оперативного отыскания поврежденного присоединения обусловлена несколькими факторами. В отсутствии на объекте каких-либо защит от ОЗЗ возникает необходимость производить попеременное отключение фидеров, в связи с чем неизбежно возникают перебои в электроснабжении потребителей. Эту проблему отчасти решает применение простых токовых защит от ОЗЗ, срабатывающих при повышении протекающего через присоединение тока, которое происходит при замыкании на землю. Однако, при вводе в работу дугогасящего реактора ток замыкания на землю существенно снижается, что приводит к неспособности простых токовых защит выполнять свои функции.

Как производитель оборудования компенсации емкостных токов замыкания на землю ООО ВП «НТБЭ» не могло не задаться целью обеспечить эксплуатационные службы энергообъектов надежной системой определения поврежденного фидера, сохраняющей селективность работы также и при компенсированном и комбинированном режимах нейтрали сети.

С 2012 года ООО ВП «НТБЭ» внедряет систему определения поврежденного фидера (ОПФ) на базе микропроцессорных приборов собственной разработки.

В состав системы ОПФ также входит регистратор аварийных событий РВЦ-801Д, производящий запись осциллограмм тока и напряжения при наступлении аварийного события в сети. Последующий анализ этих осциллограмм позволяет эксплуатирующим службам адекватно оценивать работу сети и осуществлять диагностику. В анализе и интерпретации аварийных осциллограмм при необходимости оказывают содействие специалисты ООО ВП «НТБЭ». С ноября 2018 года прибор РВЦ-801Д включен в реестр средств измерения.

Система ОПФ регулярно модернизируется и сегодня ООО ВП «НТБЭ» готово представить новую разработку – функционал прибора ПЗЗМ-3 дополнен возможностью записи осциллограмм 3U0 сети и 3I0 контролируемых присоединений с частотой дискретизации 80 кГц. Таким образом, количество используемых в составе системы ОПФ приборов РВЦ-801Д удалось сократить до одного для каждой секции шин, что позволяет сделать систему более компактной и существенно снизить ее стоимость.