ПМ РЗА "Дiамант" - комплекс технических средств автоматизации, защиты и АСУТП энергетических объектов

НПП ХАРТРОН-ИНКОР специализируется на проектировании, изготовлении и внедрении современных систем управления сложными технологическими объектами различного назначения.

Работы по созданию отечественных микропроцессорных систем релейной защиты и автоматики научно-производственным объединением ХАРТРОН были начаты в 1992 г. с момента утверждения целевой комплексной программы Украины "Разработка и организация серийного производства унифицированных систем релейной защиты и автоматизации энергообъектов различных классов напряжений". Для реализации программы был издан приказ Минэнерго Украины № 107 "О создании микропроцессорных систем управления, релейной защиты и автоматики в НПО "ХАРТРОН" от 08.10.92 г., в соответствии с которым была создана комплексная бригада специалистов энергетических организаций и предприятий Украины и НПО ХАРТРОН для подготовки технического задания на разработку унифицированной системы релейной защиты, автоматизации, измерения и управления подстанций и электростанций.

В комплексную бригаду вошли многие известные специалисты в области релейной защиты, автоматического управления и вычислительной техники: Г.И. Бордиенко (Днепроэнерго), Э.Г.Берлянд (Укрэнергосеть-проект), В.Н. Доценко (Хартрон), Н.Л. Израилевский (Донбассэнерго), А.А. Кашин (Харьковэнерго), Ю.В.Кордуба (ЛьвовОРГРЭС), В.С.Лейбович (Укрэнергосетьпроект), В.И.Моисейченков (Хартрон), В.П.Моисеев (Укрэнергосетьпроект), А.Н.Мольков (Укрэнерго), И.В.Пономарев (Киевэнерго), Е.В.Савченко (Энергопрогресс), О.В.Сташкив (Львовэнерго), А.П.Сумароков (Харьковэнерго), Е.П.Цяцько (Укрэнергосетьпроект), Г.В. Шинкаренко (Донбасс - энерготехнология), С .А. Яковлев (ЛьвовОРГРЭС) и др. Возглавили бригаду Е.М. Олейник и Ю.И. Дочегаров (Харьковэнерго).

За короткое время было подготовлено, согласовано и утверждено техническое задание, объем которого составил более семисот печатных страниц.

Необходимо отметить, что более полного технического задания (ТЗ) на разработку микропроцессорных систем релейной защиты и автоматики в то время в Украине и в странах СНГ не было. Это позволило в 1995 г. изготовить, поставить и ввести в опытную эксплуатацию на ПС 330/110/6 кВ Артема ПЭО "Харьковэнерго" микропроцессорную унифицированную систему релейной защиты, автоматики, измерения и управления (УСРЗА) подстанции.

Был получен богатый материал для дальнейшей работы. Одновременно выявились недостатки УСРЗА: техническое задание ориентировало на использование отечественной элементной базы, что усложнило аппаратуру и увеличило габаритно-массовые показатели. В связи с этим было принято решение о переводе технических средств УСРЗА на современную элементную базу, в результате чего был создан (унифицированный) приборный модуль релейной защиты и автоматики (ПМ РЗА) на одно присоединение в широком диапазоне напряжений, получивший наименование "Диамант".

ПМ РЗА "Диамант" могут работать как локальные устройства, так и в составе АСУ ТП энергообъекта, выполняя функции подсистемы нижнего уровня.

Параллельно в 1992-1995 гг. по заданию НАЭК "Энергоатом" Украины разрабатывались технические задания на АСУТП электрической части энергоблока АЭС и АСУ ТП энергоблоков АЭС. Работы проводились в тесном сотрудничестве с ЛьвовОРГРЭС (тогда ООО "Техэнерго") и ОАО "ХИ Энергопроект".

В результате совместной работы в 1998-1999 г.г. был создан пилот-проект реконструкции АСУ ТП энергоблока № 3 Запорожской АЭС.

В 1999 году для Запорожской АЭС был разработан, изготовлен, поставлен и внедрен в опытную эксплуатацию комплекс технических средств АСУ ТП ЭЧ энергоблока № 4 в состав которого входили:

• ПМ РЗА "Диамант" (защита и автоматика электродвигателей насосов брызгального бассейна);

• микропроцессорное устройство автоматического управления режимами генератора (УАУРГ) АС 501;

• верхний уровень.

По сравнению с традиционными применяемыми на электростанциях средствами УАУРГ дополнительно обеспечивал:

• расширение зоны автоматического управления;

• резервирование действия отдельных видов защит;

• расширение объемов информации о работе объекта управления.

В качестве иллюстрации на рисунке приведен общий вид диаграммы нагрузки генератора ТВВ- 1000-4УЗ.

УАУРГ не имеет аналогов.

Постановку задачи, технические требования и алгоритмы работы для УАУРГ разработал "ЛьвовОРГРЭС".

С 1999 года началось внедрение ПМ РЗА "Диамант" в эксплуатацию на электростанциях и в электрических сетях Минэнерго Украины с версиями линейных защит 110-150 кВ на Кременчугской ТЭЦ, на подстанции 330/110 кВ "Залютино" (Харьковэнерго).

В 1999-2000 г.г. разработана и введена в эксплуатацию на НПС "Августовка" ГАО "Приднепровские магистральные нефтепроводы" (г. Кременчуг) система управления подстанцией 110/35/10 кВ в состав которой входили:

• комплекта защит и автоматики силовых трансформаторов на базе ПМ РЗА "Диамант";

• щита собственных нужд;

• щита постоянного тока; верхнего уровня.

Ввод в промышленную эксплуатацию системы управления ПС 110/35/10 кВ "Августовка" был осуществлен после успешных натурных испытаний оборудования методом искусственных коротких замыканий. Истекшее время подтвердило высокую надежность технических средств и принятых решений по ПС 110/35/10 кВ "Августовка".

В течение 2000-2002 г.г. продолжалось совершенствование технических средств и программно-алгоритмического обеспечения и расширялось функциональное наполнение ПМ РЗА "Диамант".

В этот период были поставлены линейные модули «Диамант» на подстанции 110 кВ Сумского НПО им. Фрунзе, Сумскую ТЭЦ, а также на ПС 330/110 кВ "Сумы-Северная" Северной ЭС и Южную железную дорогу.

есомый вклад в концепцию построения защит и автоматики энергообъектов и в проектирование РЗА сетей 6-330 кВ на базе ПМ РЗА «Диамант» внесли институт "Укрэнергосетьпроект" и его Львовский, Киевский и Днепропетровский филиалы.

Накопленный опыт позволил приступить к разработке дифференциально-фазной защиты, совместимой с распространенными панелями ДФЗ 201, ДФЗ 503, ДФЗ 504, дифференциальных защит шин для сложных подстанций 110-330 кВ, а также комплексов основных и резервных защит генераторов и противоаварийной автоматики.

На сегодня эти работы завершены: проведены сертифицированные испытания и экспертиза технических средств в соответствии с Приказом Минтопэнерго Украины № 554 от 23.09.2002 на предмет подтверждения функциональных показателей отраслевым требованиям и условиям эксплуатации.

ДФЗ и ДЗШ на базе ПМ РЗА «Диамант» внедрены в эксплуатацию в сетях 110-330 кВ Украины.

После становления предприятия как производителя средств релейной защиты и автоматики 2003 -2004 годы имеют особое значение. В этот период была введена в эксплуатацию после реконструкции подстанция 150 кВ "Умань" (Черкасыоблэнерго), на которой релейная защита и автоматика стороны 150 кВ, а также АСУ ТП подстанции выполнены на технических и программных средствах НПП ХАРТРОН-ИНКОР.

В июле 2003 года по инициативе НЭК "Укрэнерго" на линии 330 кВ Купянск-СлавТЭС в Северной энергосистеме были проведены полевые испытания двух серийных микропроцессорных приборных модулей релейной защиты и автоматики «Диамант» с версиями основной (ДФЗ) и резервных защит (дистанционные от всех видов КЗ, ТЗНП). Целью испытаний являлась проверка функционирования защиты и автоматики ПМ РЗА "Диамант" в реальных условиях подстанции при коротких замыканиях на линии 330 кВ.

В испытаниях приняли участие специалисты Северной энергосистемы, "ЛьвовОРГРЭС", института электродинамики НАН Украины, а также НПП ХАРТРОН-ИНКОР.

Результаты испытаний открыли перспективы к широкому внедрению ПМ РЗА «Диамант» в сетях сверхвысокого напряжения.

У коллектива предприятия сложились хорошие творческие отношения с проектными институтами — Укрэнергосетьпроект, ХИЭП, Львовским филиалом Укрэнергосетьпроект, с коллективами служб РЗА Северной, Днепровской, Юго-западной энергосистем, Южно-Украинской и Ровенской АЭС, Черкассыоблэнерго, Прикарпатьеоблэнерго, ЛьвовОРГРЭС и другими. Именно благодаря ценным практическим предложениям со стороны эксплуатирующих организаций, на базе ПМ РЗА "Диамант" был выполнен комплект защиты и автоматики обходного выключателя с семью - десятью группами оперативно изменяемых уставок, пользующийся широким спросом в энергосистемах и на электростанциях.

Рис 2. Диаграмма нагрузки генератора ТВВ-1000-4УЗ

С 2004 г. начат серийный выпуск недорого малогабаритного приборного модуля для сетей 6-35 кВ и собственных нужд электростанций. Партия первых таких приборов поставлена Полтавскому заводу медицинского стекла.

Введено в эксплуатацию разработанное предприятием на базе ПМ РЗА "Диамант" устройство фиксации активной мощности для противоаварийной автоматики Ровенской АЭС. Продолжается работа над комплексами противоаварийной автоматики. Приемочная комиссия приняла устройства автоматики прекращения асинхронного режима (АЛАР), выполненные в двух версиях:

• с фиксацией изменений произведений и отношений комплексных напряжений и токов на зажимах измерительных органов устройства, базирующегося на принципах, аналогичных с АЛАР, разработанным ОАО "Энергосетьпроект" на аналоговых элементах;

• с фиксацией возрастания угла сдвига фаз" между моделируемыми напряжениями по концам линии электропередачи.

Та или другая версии выбираются Заказчиком.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПМ РЗА "ДИАМАНТ"

Входы/выходы:

количество аналоговых входов, шт................................до 16

диапазон изменения токов на аналоговом входе, А...................до 150

диапазон изменения напряжения на аналоговом входе, В.............до 250

потребление по токовому входу, В • А..............................< 0,1

потребление по входу напряжения, В • А...........................< 0,6

количество дискретных входов/выходов, шт........................до 96

светодиоды индикации состояния защит и ВВ,......................10

коммутация напряжения, В......................................< 176 — 242

коммутация тока, А.............................................< 1

количество дискретных силовых выходов, шт.......................до 8

токи, коммутируемые силовыми выходами, А.......................<30 (t = 1 с) < 10 (длительно)

количество групп уставок........................................до 10 .

Цифровые каналы связи:

инструментальный интерфейс (базовый/опция).....................RS 232/USB

среда передачи.................................................медь

информационно-управляющий интерфейс (базовый/опция)...........RS 485/ETERNET

среда передачи (базовый/опция) .................................Медь/оптоволокно

протокол обмена...............................................MODBUS

размеры, мм...................................................400x400x220 или 300x300x220

Температурный диапазон:

верхний предел (базовый/расширенный), °С.......................+50 /+60

нижний предел (базовый/расширенный), °С.......................—20 /—40

Электропитание:

напряжение, В.................................................=220

потребляемая мощность, Вт......................................< 25

НОМЕНКЛАТУРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПМ РЗА «ДИМАНТ»

Функциональное наполнение базовых ПМ РЗА «Диамант»

Цифровой осциллограф и регистратор событий с ПО ТПЭВМ (протокол обмена MODBUS) интерфейс (инструментальный RS 232) / (информационно-управляющий RS 485)