Диагностирование микропроцессорных защит при помощи современных приборов

5. Диагностирование микропроцессорных защит при помощи современных приборов

Перед началом ремонтных работ необходимо произвести диагностирование и зафиксировать техническое состояние устройства.

В состав диагностических работ входят проверки:

-внешнего вида;

-сопротивления изоляции;

-работоспособности.

Перед установкой устройства на объект необходимо произвести его внешний осмотр в следующем объеме:

-проверить комплектность поставки;

-проверить внешний вид.

При внешнем осмотре проверяется:

-отсутствие механических повреждений;

-целостность лакокрасочных покрытий;

-отсутствие деформации и загрязнения контактов соединителей;

-надежность затяжки винтов крепления модулей;

-отсутствие нарушения изоляции проводов и механических повреждений концевых разделок соединительных жгутов из комплекта устройства;

-состояние и правильность выполнения цепей заземления.

Проверку электрического сопротивления изоляции всех независимых внешних цепей устройства относительно корпуса и между собой производят мегаомметром.

Проверку сопротивления изоляции производят в холодном состоянии устройства после пребывания его в НКУ по ГОСТ 20.57.406 не менее 2 ч.

Электрическое сопротивление изоляции при НКУ должно быть не менее 100 МОм.

При проверке технического состояния настроенного ЦЗА- убедитесь в:

-хранении параметров настройки;

-работоспособности измерительных каналов;

-запоминании и хранении параметров аварийных событий и накопительной информации и хода часов при отключенном питании.

Для обеспечения хода часов при отключении питания ЦЗА- должен быть выдержан во включенном состоянии не менее одного часа (заряда внутреннего аккумулятора).

Для автоматизированной проверки ЦЗА- ФКС, включая проверку направленных защит, а также функций, связанных с вычислением симметричных составляющих, необходимости использовать проверочное устройство типа РЕТОМ.

Состав реле-томографа

Испытательная система РЕЛЕ - ТОМОГРАФ включает в себя:

1) испытательный прибор РЕТОМ-41М;

2) персональный компьютер типа IBM AT Pentium-166 или выше с видеоадаптером VGA или выше, привод CD-ROM, оборудованный координатным устройством типа mouse;

3) программное обеспечение для персонального компьютера. К настоящему времени разработаны следующие программные модули:

- ручное управление источниками тока и напряжения;

- проверка реле тока и напряжения;

- проверка токовых защит в автоматическом режиме;

- проверка дистанционной защиты;

- проверка характеристики срабатывания реле сопротивления;-

- модель энергосистемы;

- воспроизведение записи регистраторов (COMTRADE-формат);

- генерирование сигналов нетрадиционной формы;

- миллисекундомер-регистратор.

Назначение реле-томографа

Автоматический или ручной контроль параметров релейной защиты. Выдача протокола испытаний.

Испытание релейной защиты в реальных режимах повреждений, возникающих в энергосистемах. Автоматизированная обработка результатов испытаний.

-Выбор и проверка характеристик релейной защиты с учетом конкретных режимов энергосистемы пользователя.

Кроме выполнения традиционных плановых и наладочных работ, испытательная система РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-41М предоставляет пользователю много абсолютно новых уникальных возможностей, а именно:

1) повышение степени автоматизации обработки результатов испытаний;

2) уменьшение весогабаритных показателей;

3) моделирование различных режимов работы энергосистем при авариях;

4) воспроизведение реальных аварийных режимов;

5) существенная экономия трудозатрат при стандартных проверках;

6) повышение достоверности результатов проверки;

7) простота обслуживания, удобство и наглядность;

8) автоматический или ручной контроль параметров релейной защиты;

9) выдача протокола испытаний.

Испытание релейной защиты в реальных режимах повреждений, возникающих в энергосистемах. Автоматизированная обработка результатов испытаний.

Испытательная система для релейной защиты реле-томограф

Надежная работа устройств релейной защиты и автоматики во многом определяется качеством проверки их характеристик в условиях эксплуатации. Такие испытания проводятся регулярно и, учитывая сложность проверки и наличие большого числа релейных устройств, их проверка требует применения специализированных измерительных приборов и устройств. При наладке устройств релейной защиты необходима аппаратура для регулирования и измерения, величин переменного и постоянного тока напряжения, для регулирования угла между векторами тока к напряжению, для измерения времени срабатывания, определения частотных характеристик отдельных узлов аппаратуры релейной защиты.

В настоящее время в эксплуатацию поступила современная испытательная система для проверки релейной защиты "Реле-томограф" на базе мощного прибора РЕТОМ-41, работающая совместно с персональным малогабаритным компьютером типа Notebook.

С помощью "Реле-томографа" можно проводить проверки устройств релейной защиты всех поколений:

-современные микропроцессорные реле и сложные системы защиты отечественных и зарубежных фирм;

-полупроводниковые отечественные устройства релейной защиты и автоматики, например, серий ШДЭ,ПДЭ, ШП, ШЭ, ЯРЭ и др.;

-вся номенклатура электромеханических панелей и комплектов защиты и автоматики производства ОАО "ЧЭАЗ", например, серий ЭПЗ, ДФЗ, ПЗ, ДЗТ, КЗ, КРБ и др.;

-отечественные и зарубежные приборы определения места повреждения;

-панели противоаварийной автоматики и цепи телеизмерения;

-устройства синхронизации;

-счетчики электроэнергии;

Структура испытательной системы

Пользователь задает на персональном компьютере (ПК) необходимые ему режимы работы, ПК рассчитывает заданные режимы и вырабатывает цифровые выборки токов и напряжений. Эти выборки передаются в РЕТОМ. Силовые цифро-аналоговые преобразователи масштабируют поступающие цифровые выборки и формируют аналоговые сигналы токов IA, IB, IC и напряжений UA, UB, UC. Указанные сигналы подаются на вход проверяемой релейной защиты. Выход проверяемого устройства в виде контактов реле подключается к цифровому входу РЕТОМа и считывается ПК. Компьютер обрабатывает эту информацию, синхронизирует ее с реальным временем и выдает в виде протокола испытаний. ПК управляет также реле, установленными в РЕТОМе (цифровой выход).

Технические данные испытательного прибора РЕТОМ-41М.

-Источники тока.

-Основные характеристики и параметры источников тока представлены в табл. 1, на рис. 5.1.1; 5.1.2.

Таблица 1- Основной диапазон изменения тока

Рисунок 5.1.1-Диапозон измерения тока 20А

Рисунок.5.1.2-Диапозон измерения тока 2 А

Основные параметры источников тока РЕТОМ - 41М

1) Общее количество - 3.

2) Минимальный шаг изменения тока:

- 0,25 ± 0,05 мА;

- 2,5 ± 0,5 мА.

2) Основная погрешность:

- в интервале 50 ... 100 мА ± 5 мА;

- в интервале 0,1 ... 2,0 А 0,5 %;

- в интервале 50 ... 1000 мА ± 7,0 мА;

- в интервале 1,0 ... 20,0 А 0,5 %.

3) Дополнительная погрешность:

- в интервале 50 ... 100 мА ± 0,5 мА;

- в интервале 0,1 ... 2,0 А 0,25 %;

- в интервале 50 ... 1000 мА ± 5,0 мА;

- в интервале 1,0 ... 20,0 А 0,15 %.

4) Характеристики по точности сохраняются в диапазоне нагрузок 0 ... 0,62 Ом. Максимальная выходная мощность каждого источника не менее 250 Вт, время срабатывания тепловой защиты канала (при максимальной выходной мощности из холодного состояния 20°С) не менее 10 мин, каждый канал имеет защиту от перенапряжения при обрыве цепи нагрузки. Источники напряжения. Основные характеристики источников напряжения представлены на рис. 5.1.3; 5.1.4. Основные параметры источников тока РЕТОМ - 41М приведены ниже.

1) Количество - 3

2) Диапазон изменения напряжения:

- в трехфазном режиме в каждом канале 0,5 ... 120 В;

- в однофазном режиме 0,5 ... 240 В;

- в режиме источника напряжения постоянного тока 0,5 ... 320 В;

- минимальный шаг изменения напряжения 12,5 ± 0,5 мВ.

3) Коэффициент пульсаций постоянного напряжения при сопротивлении нагрузки 4,3 кОм, не более 0,1% изм. знач.

4) Основная погрешность в диапазоне 0,5 ... 120 В:

- в интервале 0,5 ... 5,0 В± 0,04 В;

- в интервале 5,0 ... 120,0 В 0,5 %.

5) Дополнительная погрешность:

- в интервале 0,5 ... 5,0 В± 0,04 В;

- в интервале 5,0 ... 120,0 В 0,15 %.

6) Характеристики по точности сохраняются при сопротивлении нагрузки не менее 150 Ом.

7) Максимальная выходная мощность каждого источника не менее 60 Вт (при напряжении 60 В).

8) Каждый канал имеет защиту от короткого замыкания в цепи нагрузки и от перегрузки усилителей.

Рисунок 5.1.3- Зависимость максимальной выходной мощности от выходного напряжения

Зависимость тока срабатывания защиты от выходного напряжения

Рисунок 5.1.4- Зависимость тока срабатывания защиты от выходного напряжения

Источники тока и напряжения

Основные параметры источников тока и напряжения:

-промышленная частота 50 ± 0,001 Гц;

- диапазон изменения промышленной частоты 20 ... 70 Гц с шагом 0,01 ГЦ;

-диапазон изменения фазы в каналах тока и напряжения на промышленной частоте 0 ... 359°;

- минимальный шаг изменения фазы 0,1°;

- погрешность установки фазы каналов тока и напряжения 0,05°;

- расширенный диапазон частот выдаваемых сигналов 0,2 ... 500,0 Гц с шагом 0,2 Гц;

- в режиме эмуляции переходных процессов аварийных ситуаций диапазон выдаваемых частот от 0 Гц до 10-й гармоники промышленной частоты;

- в режиме синтеза сигналов сложной формы и воспроизведения записей с цифровых регистраторов частотный диапазон от 0 до 500 Гц.

Дискретные и аналоговые входы

Дискретные входы для приема состояния входной цепи:

- замкнуто (R £ 500 Ом);

- разомкнуто (R ³ 1000 Ом).

Основные параметры дискретных входов:

- количество – 8 (4 – стандартные, 4 – универсальные);

- тип: контакт, транзистор, ТТЛ 15 В;

-допустимое напряжение на клеммах 0 … @ 220 В;

-разрешающая способность определения изменения состояния контактов не хуже 0,4 мс;

- погрешность измерения времени 0,1 %;

- гальваническая изоляция входов между собой 500 В.

Аналоговые входы

Основные параметры аналоговых входов

- количество - 4;

- диапазон (1,0 ... 20 мА, 0,5 ... 20 А, 0,5 ... 20 В, 20 ... 300 В);

- погрешность измерений 0,5 % (для диапазона 0 ... 20 А - 1 %);

- гальваническая изоляция от усилителей 1 000 В;

- гальваническая изоляция выходов между собой 500 В

Условия эксплуатации

Эксплуатационные характеристики

- диапазон рабочих температур 1°С ...+40°С;

- нормальная температура (20±5)°С;

- влажность воздуха до 80% при 25°С;

- высота над уровнем моря не более 2000 м;

- группа условий эксплуатации по ГОСТ 17516.1 М23.

Особенности аппаратной части

Особенностью аппаратной части РЕТОМа является большая мощность, малые габариты, высокая надежность и безопасность, удобство и простота пользования.

Общая структура аппаратной части приведена на рис.2.5.

Основные узлы этой структуры:

- три токовых канала с цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП);

- три канала напряжения ЦАП;

- интерфейсный модуль, осуществляющий связь РЕТОМ - ПК;

- импульсные источники питания;

- блок дискретных сигналов;

- блок аналого-цифрового преобразования;

-блок выходных реле.

Токовые каналы имеют два режима работы – 2 А и 20 А. Это позволяет

улучшить работу в области малых значений токов. Переключение между режимами работы можно осуществлять в любом канале независимо друг от друга.

Канал напряжения имеет нелинейную нагрузочную характеристику. На отрезке от 0 до 60 В характеристика имеет прямую зависимость выходной мощности от выходного напряжения, от 60 В до 120 В – выходная мощность не зависит от напряжения и равна 60 Вт. Данная структура усилителя позволяет полнее реализовать энергетические параметры усилителя при проверках устройств РЗА.

Входы дискретных сигналов разбиты на две группы. Первая группа предназначена для проверки контактов с наличием напряжения постоянного тока (до =250 В), а вторая – дополнена возможностью работы с напряжением переменного тока (до 250 В). Все каналы независимы и гальванически развязаны и могут работать с контактами типа "сухой контакт".

Выходные реле имеют разные характеристики по коммутируемому току, что существенно расширяет область их использования.

Двенадцатиразрядное АЦП двойного интегрирования имеет один канал, к которому подключены четыре входа: 20 мА, 20 А, 10 В, 300 В. Переменный сигнал перед измерением преобразуется в постоянный.

Меры безопасности

В системе предусмотрены специальные решения, обеспечивающие безопасность проведения работ, защиту самого РЕТОМа и, что очень важно, - проверяемой аппаратуры релейной защиты. К этим мерам можно отнести следующие программно-аппаратные решения:

- схема сигнализации о наличии холостого хода в цепях тока на выходе РЕТОМа. Этот режим не опасен для самого устройства и свидетельствует о неисправностях в цепях тока проверяемой релейной защиты или ошибках в схеме ее подключения;

- схема температурной защиты. Схема выключает токовый ЦАП, если выходной ток превышает заданный пороговый уровень в течение недопустимо длительного промежутка времени. Это позволяет предотвратить выход из строя от перегрева как самого РЕТОМа, так и проверяемой релейной защиты от токов, превышающих ее термическую стойкость.

В алгоритм проверки включена также программная время - токовая защита.

- схема мгновенной защиты от сверхтока в цепях напряжения;

- схема защиты и сигнализации о наличии короткого замыкания в цепях напряжения на выходе РЕТОМа. Срабатывание защиты свидетельствует о неисправностях в цепях напряжения проверяемой релейной защиты или ошибках в схеме ее подключения;

- схема защиты от неисправностей в линии связи с ПК или программных сбоев в ПК. В этом случае блокируются выходные каскады усилителей и на выходе РЕТОМа отсутствуют токи и напряжения;

- блокирование выходных каскадов усилителей тока и напряжения при включении питания ПК или РЕТОМа;

- устройство РЕТОМ в целом снабжено тепловой защитой триггерного типа. Защита выключает силовые ЦАП в случае перегрева устройства во всех нештатных ситуациях;

- при срабатывании всех перечисленных защит на экране дисплея появляются соответствующие сообщения.

Правила эксплуатации

При эксплуатации системы РЕТОМ-41М необходимо соблюдать следующие правила:

- включение в сеть необходимо производить с учетом того, что в максимальном режиме прибор потребляет ток до 8 А;

- повторное включение прибора необходимо производить через 3 или более минут;

- время переключение режима работы токовых каналов с 20 А на 2 А или обратно составляет около 30 секунд. В это время не желательно производить какие- либо операции с программой;

- при выводе сообщения о перегреве прибора его можно не выключать от сети, а просто подождать несколько минут, не пытаясь выдавать сигналы. При этом все каналы будут выключены, а вентилятор будет продолжать работать и он быстро остудит прибор;

- ни в коем случае нельзя замыкать между собой работающие выходы каналов тока и напряжения. Это может привести к выходу их из строя;

- при включении прибора идут переходные процессы и иногда в токовых каналах при разомкнутых клеммах на выходных конденсаторах накапливается напряжение, достигающее порога срабатывания защиты от холостого хода или разрыва токовой цепи. Этого можно избежать, если держать токовые выходы в замкнутом состоянии, даже если они не используются;

- если после работы с прибором есть необходимость в печати, то для избежания выхода из строя LPT – порта, подключение принтера производится при выключенном состоянии компьютера и принтера. При этом используется тот же кабель, который использовался для подключения РЕТОМ-41М.

Схема подключения

На рис.5.1.6 приведена расположения соединительных клемм на лицевой панели РЕТОМа. Питание устройства осуществляется от сети 220 В, 50 Гц.

Для подключения к панелям и шкафам релейной защиты используются внешние сигнальные (КСГ-12.01 (КСГ-12.02)) и силовые (КСЛИ –08.01) кабели. Цоколевка и назначение контактов разъемов, расположенных на лицевой панели и используемых для подключения данных кабелей, приведена на рис. 5.1.6.

Рисунок 5.1.6-Передняя панель РЕТОМ-41М

Все операции по подключению проверяемой защиты к устройству РЕТОМ осуществляются на его лицевой панели. Подключение РЕТОМа к ПК осуществляется при помощи стандартного 25-контактного разъема, установленного на задней панели устройства. При этом со стороны ПК используется разъем для подключения принтера (параллельный порт LPT1).