Вектор развития и болезни роста РЗА

В целом по объектам МЭС в последние годы растет процент неправильной работы устройств РЗА. Такую нерадостную статистику в ходе XVI научно-технической конференция «Обмен опытом проектирования, наладки и эксплуатации устройств РЗА и ПА в энергосистемах Урала» привел начальник отдела РЗА Департамента РЗА и ПА ОАО «ФСК ЕЭС» Валерий Точилкин. По имеющимся данным, если в 2007 г. устройства релейной защиты неправильно сработали 265 раз, то в 2009 г. число неправильных срабатываний составило 410 раз. Если же рассматривать весь комплекс устройств РЗА, то число неправильных срабатываний составит соответственно 352 (2007 г.) и 565 (2009 г.). И хотя число правильных срабатываний было куда больше все равно, в целом «процент брака» несколько вырос (см. табл. 1).

Таблица 1. Сравнительная таблица работы устройств РЗА энергообъектов МЭС в 2007 – 2009 г.г.



Анализ, проведенный по результатам 2009 г. показал, что чаще всего причиной неправильных срабатываний оказывалось старение оборудования: 189 случаев из 565. На втором месте – ошибки монтажно-наладочных и строительных организаций: 56 случаев. А на третьем – неудовлетворительное состояние устройств РЗА (53 случая). Кстати, по мнению Валерия Точилкина последний показатель напрямую зависит от служб РЗА. В целом же можно сказать, что в увеличении процента неправильных срабатываний виноваты различные причины, обладающие различным генезисом и требующие разного подхода к исправлению ситуации.

РИС.1 Сравнение количества неправильных действий по МЭС в 2007-2009 г.г.



Портал EnergyLand.info собрал виртуальный круглый стол для обсуждения сложившейся ситуации и для разговора о ближайших перспективах развития РЗА.


В целом по объектам МЭС в последние годы растет процент неправильной работы устройств РЗА. По вашему мнению, это объективный процесс или развитие релейной защиты в России идет по неправильному пути?

Олег Баглейбтер, к.т.н., ведущий эксперт департамента маркетинга, AREVA T&D (Стаффорд, Великобритания):

«За прошедшие 20-25 лет релейная защита во всем мире изменилась до неузнаваемости. Чтобы ощутить это в полной мере, достаточно представить себе стоящие рядом микропроцессорный терминал защит и автоматики ВЛ и ряд традиционных панелей, выполняющих те же функции – основная защита, резервная защита, автоматика управления выключателем, УРОВ, осциллографирование. Если считать, что все эти разработки объективно привели к росту процента неправильной работы, то можно, говоря словами классиков, сразу «переквалифицироваться в управдомы». Поэтому предлагаю гипотезу об объективном характере российских проблем отмести с самого начала как контрпродуктивную. Хотя, следует признать, данная позиция весьма удобна, поскольку а) все объясняет и б) позволяет смириться с ситуацией и ничего не предпринимать.
Если же говорить о специфических проблемах релейной защиты в России, то, помимо тривиальных вопросов, таких как обеспеченность релейных служб и проектных организаций квалифицированных персоналом, проведение единой технической политики, физическое и моральное старение оборудования, и т.д., хотелось бы обратить внимание на менее очевидную склонность к чрезмерному усложнению технических решений. В качестве примера можно привести широко распространенную практику дублирования действия всех защит на два соленоида отключения выключателя. При этом действие УРОВ «на себя» становится практически бессмысленным. В то же время стандартная мировая практика предусматривает действие всех защит на один соленоид, а УРОВ на другой. Сюда же можно отнести и разнообразные перекрестные связи между отдельными функциями защит и между терминалами, когда мнимое повышение надежности приводит к вполне конкретным излишним срабатываниям. Термин «мнимое» здесь употреблен потому, что, согласно теории надежности, дублирование и резервирование имеет смысл только до определенного предела, за которым выигрыш в надежности системы становится ничтожно малым. Данные недостатки являются следствием более общей проблемы – отсутствия практики анализа технических решений с точки зрения баланса надежности срабатывания («dependability» в англоязычной литературе) и надежности несрабатывания («security»). Традиционно, российский релейщик отдает предпочтение первому параметру в ущерб второму. И если раньше ограничивающими факторами были сложность внесения изменений в панели электромеханических защит и наличие типовых проектов, то теперь данные ограничения оказались сняты».

Петр Варганов, заместитель главного конструктора – начальник СКБ РЗА ЗАО «ЧЭАЗ» (Чебоксары):

«Увеличение процента неправильной работы устройств РЗА можно считать объективным процессом, при этом устройства следует разделить в зависимости от элементной базы:
1. Для электромеханических и микроэлектронных устройств РЗА определяющим фактором является старение оборудования. Тем более, что персонал релейных служб за последние годы сократился, поэтому и обслуживать РЗА в прежних объемах невозможно.
2. Микропроцессорная (цифровая) техника РЗА более совершена, но тоже может работать неправильно из-за неправильной настройки, расчета уставок или ошибок в проекте. По причине быстрого развития компьютерной техники и появления новых функций, алгоритмов и характеристик защит, в проектных, и в наладочных организациях ощущается дефицит подготовленных и грамотных специалистов со знанием цифровых устройств РЗА. Не хватает и методологического обеспечения для правильного расчета уставок. При внедрении принципиально новой техники РЗА определяющим является человеческий фактор».

Юрий Алимов, гл. специалист ООО «НПП «ЭКРА» (Чебоксары):

«По нашему мнению, утверждение о росте в последние годы процента неправильной работы устройств РЗА, не совсем верно. Известна статистика работы устройств РЗА и ПА по объектам ФСК ЕНЭС с 2003 по 2008г.г. : правильная работа в 2008г. –98,87%, в 2007г. – 98.7%.
Также неправильно оценивать развитие релейной защиты, основываясь на процентах неправильной работы устройств РЗА. Упомянутая выше статистика дает следующее распределение неправильной работы по условной виновности: ошибки эксплуатационного персонала – 49%, старение оборудования – 31%, вина заводов-изготовителей и разработчиков – 10%. То есть возможные ошибки развития релейной защиты, связанные с разработками и производством новых устройств, в процентном отношении гораздо меньше других причин неправильной работы. Какую-то часть ошибок, связанных с внедрением новой техники, можно было бы отнести на их неправильную эксплуатацию, но это общие проблемы повышения квалификации эксплуатационного персонала. Несомненно, объективным процессом можно считать старение оборудования, а правильным направлением развития релейной защиты в России – замена устройств РЗА, отслуживших 25-40 лет».


В каком направлении, по вашему мнению, будет развиваться РЗА в ближайшее время?

Петр Варганов:
«Безусловно, главным направлением развития РЗА в ближайшие годы будет внедрение цифровых устройств РЗА, интегрирующих в себе сервисные функции и новые информационные технологии».

Юрий Алимов:
«В ближайшее время основное направление развитие РЗА – переход на микропроцессорную технику и информационные технологии. Однако уже очевидна и некоторая поспешность во внедрении некоторых «модных» новинок (например, протокола обмена МЭК-61850) без серьезной предварительной апробации в условиях эксплуатации».

Олег Баглейбтер:
«Кратко вектор развития РЗА можно охарактеризовать следующим образом:
•    в области собственно релейной защиты – переход к полностью цифровым подстанциям на базе МЭК61850 и цифровых трансформаторов тока и напряжения;
•    в области управления режимами и противоаварийной автоматики – появление новых алгоритмов на базе систем синхронного измерения фазоров тока и напряжения;
•    в системах связи – увеличение пропускной способности каналов связи, что приведет к радикальному усовершенствованию алгоритмов релейной защиты;
•    в части наладки и эксплуатации – использование автоматических программно-технических комплексов проверки устройств РЗА, а также переход к динамическому тестированию функций защит.
В целом можно предвидеть значительный рост наблюдаемости как вторичных систем (РЗА, ПА, связь), так и самих энергосистем. Главная опасность здесь заключается в лавинообразном росте количества информации при серьезном отставании средств обработки этой информации».


На сколько распространены сегодня схемы адаптивной релейной защиты в российских сетях? Можно ли уже подсчитать эффект, полученный от их эксплуатации?

Петр Варганов:
«По внедрению адаптивных устройств РЗА сведений мало. Возможно это единичные устройства, которые имеют пока малый срок эксплуатации».

Олег Баглейбтер:
«Насколько мне известно по отечественных публикациям, в России термином «адаптивная релейная защита» принято называть несколько совершенно различных направлений:
•    традиционные устройства РЗ с автоматически подстраиваемыми в зависимости от режима сети уставками/характеристиками;
•    программные комплексы для автоматического расчета уставок/характеристик и проверки селективности;
•    эвристические алгоритмы защиты на базе нейронных сетей и генетических алгоритмов.
Основная проблема с подобными системами заключается в том, что они имеют тенденцию становиться «умнее» персонала, их эсплуатирующего. В случае с эвристическими алгоритмами данная ситуация доходит до абсурда, поскольку даже разработчик неспособен объяснить почему именно система приняла то или иное решение.
С учетом указанной особенности адаптивных систем, можно только порадоваться той осторожности, с которой и производители устройств РЗА и эксплуатация относятся к новейшим научным разработкам».

Юрий Алимов:
«Без определения понятия «адаптивная релейная защита» нельзя однозначно оценить ее распространенность на сегодняшний день и тем более подсчитать эффект от их эксплуатации. В принципе, все схемы релейной защиты можно считать «адаптивными», так как они в той или иной мере учитывают особенности протекающих в энергосистеме процессов. Если под «адаптивностью» понимать самообучаемую систему, характеристики которой вырабатываются автоматически, по нескольким целевым критериям, алгоритмами, неизвестными персоналу, то такие системы, по нашему мнению, весьма далекое, а может быть и недостижимое будущее».


Расскажите о новых, наиболее интересных продуктах на рынке РЗА.

Олег Баглейбтер:
«Достаточно сложно говорить о перспективных разработках, еще не выведенных на рынок, поскольку информация может оказаться недостоверной и преждевременной. Особенно если речь идет о принципиально новом функционале, который в ходе реализации может меняться многократно. Поэтому позволю себе ограничиться перечислением нескольких новых продуктов, уже представленных в России:
•    защита ротора генератора от замыканий на землю в одной точке MiCOM P391;
•    модули измерения синхронных фазоров тока и напряжения MiCOM P847;
•    централизованная защита шин MiCOM P746;
•    модуль сопряжения CVCOM и цифровой интерфейс NCIT для подключения к нетрадиционным трансформаторам тока и напряжения по стандарту МЭК61850-9-2».

Юрий Алимов:
«Каждая новая разработка, в том числе и нашего предприятия, несомненно представляет определенную принципиальную новизну, придающую устройству РЗА новую (большую или маленькую) функцию. Но чаще всего это является своего рода ноу-хау разработчика, а эффективность каждого решения подтверждается (или не подтверждается) проверкой в условиях эксплуатации. Например, достаточно востребованы на рынке наши последние разработки продольной дифференциальной защиты линии (ДЗЛ), а также основные дифференциально-фазные защиты линий, разработанные с учетом российской идеологии их применения в течение десятков последних лет».

Петр Варганов:
«Из всего многообразия микропроцессорных устройств РЗА отечественного и импортного производства можем отметить следующие возможности терминалов ЗАО «ЧЭАЗ»:
1. Функциональные схемы всех терминалов БЭМП проектируются в специальной интегрированной среде разработки с графическим редактором, собственной разработки ЧЭАЗ. Детализация элементов этой среды самая высокая из всех существующих систем вплоть до программно реализованных базовых функций РЗА. Интегрированная среда разработки функциональных схем позволяет быстро реализовывать нетиповые решения и модернизировать типовые схемы, подстраиваясь по объект заказчика.
2. Вся линейка терминалов серии БЭМП 1 для КРУ и КСО 6(10)-35 кВ предназначена для работы в температурном диапазоне от минус 40 до +55 °С. При этом допускается: включение из холодного состояния; перепады температуры ±20 в течении 2 часов. 3. Терминалы БЭМП-РУ новой серии защит 6(10)-35 кВ сохранило все преимущества БЭМП, при этом имеет: универсальное присоединение проводников; универсальное крепление на панель или дверь; минимальную в своем классе глубину установки 100 мм, при этом в 2 раза дешевле предыдущего поколения устройств.
4. Для терминалов защит для энергообъектов 110(220) кВ БЭМП-ДЗТ, БЭМП-ДТЗ, БЭМП-ДФЗ, БЭМП-ДЗШ следует отметить высокую степень готовности к срабатыванию – 1,0 с после подачи питания».


Подготовил Андрей ГУБАНОВ, Energyland.info

Ссылки по теме:
«Круглый стол» экспертов: современное развитие систем РЗА
Неделя релейщика в Екатеринбурге
Релейная защита от кутюр