Введение 4
1 Анализ действующей схемы электроснабжения подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот» 7
1.1 Описание объекта исследования 7
1.2 Анализ современного состояния микропроцессорной электроники и её роли в релейной защите 12
1.3 Принцип работы электромеханических реле 13
1.4 Электромеханические реле и микропроцессорная электроника - плюсы и минусы 16
1.5 Особенности исполнения релейной защиты подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот» 19
1.6 Принципы работы основных защит подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот» 20
1.7 Выводы по разделу 26
2 Разработка технических решений для модернизации релейной защиты подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот» 27
2.1 Выбор микропроцессорных блоков релейной защиты 27
2.2 Анализ микропроцессорных блоков релейной защиты серии ЭКРА 200 и возможностей эксплуатации 31
2.3 Состав блоков 33
2.4 Программное обеспечение 36
2.5 Возможные неисправности и способы их устранения 43
2.6 Проверка работоспособности терминала 45
2.7 Аналого-цифровой преобразователь 48
2.8 Сравнительный анализ микропроцессорных блоков релейной защиты 49
2.9 Выводы по разделу 51
3 Реализация и внедрение предложенных технических решений на подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот» 52
3.1 Определение токов короткого замыкания 52
3.2 Выбор и проверка трансформаторов тока и напряжения 53
3.3 Расчет дифференциальной токовой защиты токопроводов 56
3.4 Расчет максимальной токовой защиты 58
3.5 Оценка повышения надежности системы релейной защиты от внедрения новых микропроцессорных блоков 61
3.6 Возможность создания каналов связи с центральным диспетчерским пунктом ПАО «КуйбышевАзот» 63
3.7 Выводы по разделу 65
Заключение 66
Список используемых источников 68
Современный мир трудно представить без электроэнергетики. Данный вид обеспечения энергией распространен на любом отдельно взятом предприятии, городе или другом объекте деятельности человека. Электроэнергетика проникла во сферы деятельности человека, позволяя электрифицировать промышленные предприятия, обеспечивать жилые дома электроэнергией и теплом, передавать эту энергию на дальние расстояния, и многое другое. Электроэнергетика сама по себе представляет собой сложнейший комплекс, состоящий из различного оборудования, мероприятий, квалифицированного персонала, а также объектов электрификации. Для надежного функционирования данной системы необходим широкий спектр технического оснащения и мероприятий.
Системы электроснабжения как элемент инфраструктуры и жизни общества играют важнейшую роль. Электроэнергетика в современном мире проникла во все сферы деятельности человека, обеспечивая электроэнергией производственные комплексы, здания, учреждения, жителей населенных пунктов.
Системы электроснабжения, необходимые для обеспечения электроэнергией потребителей, состоят из множества различных компонентов, обеспечивающих их надежное функционирование. Одним из таких компонентов является релейная защита. Данный элемент предназначен для своевременного предотвращения последствий различных аварий, а также для сигнализации о неисправностях в сети. Релейная защита является разнообразным и сложным элементом электрических сетей, требующий точности, надежности, и определенного функционального исполнения.
Релейная защита в системах электроснабжения (СЭС), как структурный элемент является её неотъемлемым компонентом. Данный компонент СЭС необходим для своевременного предупреждения и сигнализации о возникновения различного рода неисправностей, а также для предотвращения последствий этих неисправностей. В начале проектирования систем релейной защиты были созданы электромеханические реле, нашедшие широчайшее применение вследствие своей простоты и относительной надежности. Большое количество современных комплексов релейной защиты спроектировано и смонтировано на базе электромеханических реле. Данный вид реле относительно прост в эксплуатации, экономически малозатратный, и надежный. Но релейная защита, как и любые другие технические устройства, постоянно развивается.
Технический прогресс подталкивает людей создавать новое и всё более сложное оборудование, которое, в свою очередь, не может обойтись без необходимого комплекса защит. Это в свою очередь позволило создать микропроцессорные блоки релейной защиты, которые гораздо более компактнее, менее затратные в эксплуатации, и надежнее, чем системы электромеханических реле.
Системы релейной защиты на базе электромеханических реле нашли широчайшее применение в современных системах электроснабжения и различных технологических объектах. Их достоинствами являются простота (конструктивная и самих схем на базе таких реле), относительная надежность, наглядность работы защит, наличие совокупности визуальных и звуковых индикаторов (сигнальные лампы, характерные звуки срабатывания защит). К недостаткам электромеханических реле можно отнести: износ механических частей в процессе работы, наличие открытых токовых цепей, уменьшающих безопасность персонала, необходимость прямого механического вмешательства обслуживающего персонала при ремонте или замене реле, а также при необходимости изменения уставок.
Установка микропроцессорной релейной защиты способна решить проблему количества необходимых комплектов реле для защит, т.к. для электронных блоков необходимость многих реле, имеющихся в системах с электромеханическими реле, отпадает, вследствие более простых и надежных схем, собранных внутри устанавливаемых блоков.
Тема, выбранная для диссертации, весьма актуальна и необходима в практическом плане. Микропроцессорные блоки релейной защиты обладают рядом существенных преимуществ, позволяющих принимать их к установке для самых различных мест и элементов систем электроснабжения. Они могут быть установлены как на щитах управления, так и в ЗРУ. Вследствие необходимости модернизации и усовершенствования систем электроснабжения, замена систем электромеханических реле на микропроцессорные блоки является актуальным и востребованным направлением.
Целью диссертации является повышение эффективности функционирования системы электроснабжения подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот» путем модернизации существующей системы релейной защиты.
Задачами магистерской диссертации являются:
1. Анализ действующей схемы электроснабжения подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот». Данная задача подразумевает анализ типов, установленных реле, оценку их реального технического состояния, а также принятие решения о модернизации существующей схемы.
2. Разработка технических решений для модернизации релейной защиты подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот». В данной задаче необходимо рассмотреть возможные варианты микропроцессорных блоков релейной защиты, а также выбрать необходимый комплект блоков исходя из их технических и функциональных возможностей.
3. Реализация и внедрение предложенных технических решений на подстанции №1 ПАО «КуйбышевАзот». В данной задаче необходимо разработать план по реализации системы релейной защиты на базе выбранных микропроцессорных блоков.
Современное развитие релейной защиты, благодаря стремительному техническому прогрессу, всё дальше уходит от электромеханических реле, отдавая предпочтение микропроцессорной электронике. Такое стремительное развитие этого направления связано с постоянно идущим вперед техническим и технологическим прогрессом, который все глубже проникает в нашу жизнь.
В электроэнергетике, вследствие необходимости модернизации, микропроцессорная техника и, в частности, блоки релейной защиты разных серий и марок всё чаще заменяют устаревшие системы электромеханических реле. Их преимущества весьма очевидны и наглядны, что позволяет внедрять их в самых различных областях электроэнергетики, от ячеек до диспетчерских пунктов.
Без релейной защиты невозможно представить ни один технологический объект ХХI века, который помимо средств автоматики и компьютеров всё чаще обеспечивается автономно работающей релейной защитой, которая позволяет сокращать количество рабочего персонала и способствует автоматизации технологических процессов. Возможность установки микропроцессорных блоков релейной защиты различных типов и организация их взаимосвязи представляет сложную, но важную и принципиальную задачу в достижении наилучших результатов в безопасности и защите оборудования разного типа и назначения, взаимосвязи и правильной совместной работы больших комплексов электроэнергетики, начиная от мощных электростанций и заканчивая комплектными трансформаторными подстанциями для городского электроснабжения.
Грамотные технические решения в области релейной защиты способны внести значительный вклад в обеспечение безопасности и повышения надежности систем электроснабжения разного уровня и вида. Поэтому разработки в этом направлении являются важными и ценными, а их результаты способны обеспечить максимальную безопасность рабочего персонала и оборудования.
В результате выполнения данной диссертации рассмотрен вариант модернизации системы релейной защиты щита управления подстанции No1 ПАО «КуйбышевАзот».
Существующая система релейной защиты морально устарела, поэтому её необходимо заменить на микропроцессорные блоки. В результате проведенного сравнительного анализа был выбран микропроцессорный блок серии ЭКРА-200. Данный блок имеет набор всех необходимых функций, а также способен обеспечить необходимый уровень надежности и селективности.
Произведен расчет основных параметров защит и уставок, а также проведено технико-экономическое обоснование необходимости модернизации устаревшей системы защиты.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
