60
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
60
О
сновной
объём
будущих
забот
релейщи
-
ков
—
это
техперевооружение
,
замена
и
модернизация
физически
и
морально
устаревшего
релейного
оборудования
с
обеспечением
информационной
«
прозрачности
»,
наблюдаемости
и
управляемости
в
составе
инте
-
грированных
программно
-
технических
комплексов
(
ПТК
)
автоматизированной
и
автоматической
си
-
стемы
диспетчерского
и
технологического
управле
-
ния
,
включая
РЗА
— (
АСТУ
) [1].
При
этом
процесс
глобализации
производства
микропроцессорной
универсальной
элементной
базы
для
АСТУ
энерго
-
систем
является
общемировым
явлением
,
характе
-
ризующимся
рядом
следующих
факторов
.
1.
Интеграция
отдельных
устройств
РЗА
,
выпол
-
ненных
на
универсальной
микропроцессорной
базе
,
в
единый
терминал
повышает
технико
-
экономическую
эффективность
исполнения
за
счёт
исключения
дублирования
аналогово
-
цифровых
преобразований
,
многофункциональ
-
ности
отдельных
терминалов
РЗА
,
простоты
ор
-
ганизации
обмена
логической
и
измерительной
информацией
между
отдельными
алгоритмиче
-
скими
процедурами
внутри
терминалов
РЗА
,
что
позволяет
уменьшить
многочисленные
цепи
вторичной
коммутации
.
2.
Интеграция
отдельных
терминалов
,
выполнен
-
ных
на
универсальной
микропроцессорной
элементной
базе
,
в
единый
ПТК
АСТУ
исполня
-
ется
,
как
известно
,
с
помощью
высоконадёжных
оптических
сетей
внутри
-
и
межобъектовой
циф
-
ровой
связи
.
В
настоящее
время
усилия
элек
-
троэнергетиков
в
значительной
степени
ориен
-
тированы
на
применение
,
совершенствование
и
развитие
группы
стандартных
протоколов
МЭК
61850,
которые
используются
при
организации
обмена
логической
и
измерительной
информа
-
цией
между
отдельными
терминалами
РЗА
в
составе
АСТУ
,
находящихся
как
на
одном
,
так
и
на
разных
электроэнергетических
объектах
.
Ис
-
пользование
оптических
цепей
вторичной
ком
-
мутации
и
сетей
связи
на
базе
универсальных
протоколов
в
соответствии
со
стандартами
МЭК
61850
позволяет
радикально
сократить
количе
-
ство
металлических
жил
информационных
кабе
-
лей
.
3.
Востребованный
в
настоящее
время
уровень
информационной
производительности
ПТК
АСТУ
энергообъектов
,
выполненных
на
универ
-
сальной
микропроцессорной
элементной
базе
,
практически
недостижим
на
элементных
базах
предыдущих
поколений
РЗА
.
4.
Обеспечение
информационной
«
прозрачности
»,
наблюдаемости
и
управляемости
электроэнер
-
гетических
объектов
превращает
в
действитель
-
ность
возможности
по
оптимизации
режимов
энергосистемы
с
целью
энергосбережения
,
по
-
вышения
надёжности
и
качества
электроэнер
-
гии
по
критериям
снижения
ущербов
и
потерь
при
нарушениях
,
а
также
сохранения
ресурса
электрооборудования
.
Для
решения
этих
актуальных
задач
на
совре
-
менном
этапе
развития
энергосистем
[1]
преду
-
сматривается
использование
новых
управляемых
в
темпе
процесса
on-line
силовых
элементов
(
УШР
,
УПК
и
т
.
д
.),
которые
формируют
потоки
реактивной
мощности
,
а
также
и
множество
собственных
источ
-
ников
активной
мощности
распределённой
генера
-
ции
(
ГТУ
-
ТЭЦ
,
накопители
электроэнергии
на
базе
аккумуляторов
большой
мощности
и
т
.
д
.),
что
позво
-
ляет
характеризовать
подобные
сети
как
активно
-
адаптивные
(
ААС
).
Появление
новых
силовых
элементов
в
ААС
ста
-
вит
перед
РЗА
следующие
новые
задачи
:
•
выбор
структуры
и
параметров
РЗА
этих
новых
силовых
элементов
;
•
модернизация
РЗА
в
прилегающих
сетях
для
обеспечения
динамической
устойчивости
гене
-
раторов
ГТУ
-
ТЭЦ
распределённой
генерации
;
•
обеспечение
скоординированного
регулирова
-
ния
параметров
новых
силовых
элементов
.
Обеспечение
чувствительности
,
селективности
и
быстродействия
РЗА
в
ААС
с
обеспечением
ближ
-
него
и
дальнего
резервирования
в
условиях
необ
-
ходимости
учёта
множества
возможных
режимов
с
множеством
возможных
значений
параметров
Перспективы развития
РЗА энергосистем
Перспективы развития релейной защиты и автоматики энергосистем не-
разрывно связаны с развитием электроэнергетики России и непременно,
как это и было на всем историческом пути, обеспечат решение возникаю-
щих в отрасли задач.
Ян АРЦИШЕВСКИЙ,
к.т.н., доцент НИУ МЭИ, чл.-корр. АЭН РФ
СЕТИ РОССИИ
60
р
е
л
е
й
н
а
я
з
а
щ
и
т
а
и
а
в
т
о
м
а
т
и
к
а
релейная защит
а и автома
тика
61
№ 2 (11), март-апрель, 2012
61
новых
силовых
элементов
зача
-
стую
приводит
к
неразрешимым
л о г и ч е с к и м
противоречиям
в
расчётах
уста
-
вок
и
вынужда
-
ет
переходить
к
активной
адап
-
тации
структуры
и
значений
уставок
РЗА
в
режиме
on-
line,
или
активно
адап
-
тированной
РЗА
(
ААРЗА
).
Каково
общее
свойство
пер
-
спективных
ААРЗА
?
Ответ
на
этот
вопрос
частично
видится
в
аналоги
-
ях
с
живой
природой
.
Биологи
выявили
путь
эволюции
живой
материи
в
процессе
адапта
-
ции
к
условиям
существования
от
бактерий
до
человека
разумного
,
который
имеет
органы
чувств
для
сбора
информации
и
мозг
,
с
помо
-
щью
которого
он
моделирует
в
сво
-
ём
сознании
возможные
варианты
действий
и
только
потом
принимает
решение
[2].
Следовательно
,
переход
на
«
ин
-
теллектуальную
»
РЗА
должен
пред
-
усматривать
адаптацию
структуры
и
параметров
РЗА
и
ПА
в
режиме
on-line
на
основании
собранной
ин
-
формации
о
структуре
и
параметрах
ААС
с
целью
многофакторной
опти
-
мизации
на
основе
многовариант
-
ного
моделирования
[3].
Следует
заметить
,
что
системы
,
удовлетворяющие
приведённому
выше
определению
интеллектуаль
-
ности
РЗА
и
ПА
,
уже
используются
в
ЕЭС
России
—
это
АРЧМиП
и
ЦСПА
.
Именно
эти
иерархические
ком
-
плексы
являются
прототипом
интел
-
лектуальных
ААРЗА
.
Воистину
—
ничто
не
ново
под
Луной
!
Итак
,
построение
интеллектуаль
-
ных
ААРЗА
—
одно
из
перспективных
направлений
развития
РЗА
,
которое
заключается
в
наполнении
новыми
интеллектуальными
алгоритмами
и
доработке
ПТК
существующих
АСТУ
.
Материальная
основа
и
элементная
база
для
этого
уже
существует
.
Продолжая
аналогии
между
РЗА
и
живой
природой
,
следует
отме
-
тить
разнообразие
видов
органов
чувств
,
доставляющих
человеку
информацию
о
внешнем
мире
.
За
-
метим
,
что
и
в
теории
и
технике
РЗА
также
не
всё
сводится
к
ТА
и
TV.
Перечислим
известные
техниче
-
ские
решения
и
отметим
перспек
-
тивы
расширения
состава
датчико
-
преобразующей
аппаратуры
РЗА
.
Дуговые
защиты
КРУ
используют
в
качестве
датчико
-
преобразующей
аппаратуры
:
•
клапанные
реле
—
реагируют
на
скачки
давления
;
•
оптические
фотоэлементы
с
объ
-
ективами
—
подобны
зрению
;
•
оптические
волокна
с
фотопри
-
ёмниками
—
подобны
осязанию
.
Газовые
защиты
трансформато
-
ров
,
автотрансформаторов
имеют
пневматические
и
гидродинами
-
ческие
датчики
.
Системы
контроля
изоляции
вводов
СВН
силовых
ав
-
тотрансформаторов
,
наряду
с
то
-
ками
утечки
,
реагируют
в
опытных
образцах
и
на
частичные
разряды
(
электромагнитные
и
акустические
датчики
),
и
на
скачки
давления
.
Активные
волновые
локацион
-
ные
искатели
,
реагирующие
на
от
-
ражённые
импульсные
от
неодно
-
родности
волнового
сопротивления
в
месте
повреждения
,
интегриро
-
ванные
в
РЗА
ВЛ
,
смогут
в
перспек
-
тиве
запрещать
включение
при
яв
-
ном
наличии
повреждения
в
зоне
(
блокировка
АПВ
,
а
также
блокиров
-
ка
включения
«
от
руки
»).
Пассивные
волновые
приём
-
ники
используются
в
импульсных
защитах
от
замыканий
на
землю
в
сетях
6—35
кВ
и
т
.
д
.
Так
что
пер
-
спективы
развития
РЗА
энергоси
-
стем
никак
не
могут
быть
сведены
исключительно
к
экспансии
микро
-
процессоров
и
заключаются
в
рас
-
ширении
разнообразия
первичной
датчико
-
преобразующей
аппарату
-
ры
,
используемой
для
выявления
повреждений
и
ненормальных
ре
-
жимов
работы
.
Одно
из
перспек
-
тивных
направлений
развития
РЗА
с
целью
обеспечения
селек
-
тивности
,
чувстви
-
тельности
,
быстродей
-
ствия
и
надёжности
[4, 5, 6]
лежит
в
об
-
ласти
интеграции
си
-
ловых
электрических
сетей
и
сетей
связи
.
Из
истории
известно
,
что
устойчивость
па
-
раллельной
работы
электростанций
[5]
по
плану
ГОЭЛРО
была
обеспечена
за
счёт
дифференциально
-
фазных
защит
с
каналами
связи
—
в
те
годы
были
использованы
высокочастотные
ка
-
налы
связи
[4].
В
начале
третьего
тысячелетия
ситуация
со
связью
поменялась
кардинально
—
использование
раз
-
нообразных
видов
связи
доступно
,
эффективно
и
прибыльно
.
В
ряде
публикаций
анализирует
-
ся
[6, 7, 8]
технико
-
экономическая
эффективность
интеграции
в
общих
узлах
двух
сетей
—
электрической
и
информационной
.
Наибольший
эффект
,
как
показывают
расчёты
значений
SAIFI, SAIDI,
может
быть
достигнут
в
распределительных
сетях
6—35
кВ
электроснабжения
мегаполисов
и
высокотехнологич
-
ных
зон
с
собственными
(
в
техни
-
ческом
и
юридическом
смысле
)
источниками
распределённой
ге
-
нерации
[7].
Сеть
связи
,
интегрированная
с
силовой
сетью
,
уже
рассматрива
-
лась
в
журнале
«
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
» [7].
Такая
комбинация
позволяет
при
-
менить
централизованную
РЗА
и
обеспечить
:
•
исключение
выдержек
времени
для
решения
задач
по
управ
-
лению
конфигурацией
сети
за
счёт
быстрого
сбора
,
обработки
и
принятия
решения
о
переклю
-
чениях
(
РЗ
,
АВР
,
УРОВ
,
АПВ
) [7];
•
собственно
устройства
РЗА
,
рас
-
средоточенные
в
электрической
сети
,
могут
иметь
упрощённые
алгоритмы
(
реле
тока
,
реле
направления
мощности
);
•
для
многочисленных
потреби
-
телей
распределительной
сети
существенно
изменяются
пара
-
метры
потока
провалов
напря
-
жения
и
значения
SAIFI, SAIDI.
61
№ 2 (11), март-апрель, 2012
62
СЕТИ РОССИИ
При
правильной
работе
рассма
-
триваемой
централизованной
РЗА
практически
возможны
два
значе
-
ния
длительности
провала
:
• ~ 0,1
сек
—
при
КЗ
на
смежном
фидере
;
• ~
0,3—0,5
сек
—
при
КЗ
на
пита
-
ющем
фидере
.
Подобные
значения
длительно
-
стей
провалов
способствуют
обе
-
спечению
устойчивости
ответствен
-
ной
нагрузки
[8]:
•
снижение
длительности
действия
тока
КЗ
до
~ 0,1
сек
позволяет
обеспечить
щадящий
режим
для
работы
изношенного
силового
электрооборудования
;
•
при
новом
строительстве
ради
-
кально
облегчаются
условия
обеспечения
термоустойчиво
-
сти
экранов
кабелей
из
сшитого
полиэтилена
при
расчётном
двойном
КЗ
,
ток
которого
не
уменьшается
даже
при
резистив
-
ном
заземлении
искусственно
создаваемых
нейтралей
в
сетях
20
кВ
;
•
влияние
на
выбор
коммутаци
-
онной
аппаратуры
заключается
в
возможном
переходе
на
выключатели
нагрузки
на
много
-
численных
ТП
и
РП
распреде
-
лительной
сети
.
Необходимость
в
установке
силового
выклю
-
чателя
сохраняется
только
для
центров
питания
.
В
сочетании
с
уменьшением
длительности
протекания
токов
КЗ
указанные
обстоятельства
обеспечивают
возможность
снижения
габари
-
тов
(
компактизация
)
и
материа
-
лоёмкости
(
энергосбережение
)
конструкций
ТП
и
РП
;
•
для
агрегатов
собственного
источника
обеспечиваются
усло
-
вия
динамической
устойчивости
,
так
как
длительность
«
площадки
ускорения
»
не
будет
превышать
~ 0,1
сек
.
Кроме
перечисленных
свойств
управления
в
режимах
КЗ
сеть
связи
,
интегрированная
с
силовой
электрической
распределительной
сетью
,
обеспечивает
:
•
информационную
поддержку
процессов
контроля
и
управ
-
ления
в
рабочих
режимах
,
включая
учёт
электроэнергии
и
реализацию
наивыгоднейших
режимов
работы
,
в
том
числе
за
счёт
управления
электрической
нагрузкой
;
•
предоставление
требуемой
пропускной
способности
сети
связи
для
удовлетворения
потребностей
информационно
-
го
общества
и
корпоративных
сетей
высокотехнологичных
зон
,
включая
информационное
обе
-
спечение
технологий
энергосбе
-
режения
, «
умного
дома
»
и
т
.
д
.;
•
коммерческое
использование
сети
связи
позволяет
провести
диверсификацию
бизнеса
и
получать
внетарифные
доходы
для
сетевой
компании
.
Таким
образом
,
одно
из
пер
-
спективных
направлений
развития
РЗА
заключается
в
интеграции
с
сетями
связи
и
использовании
но
-
вых
централизованных
алгоритмов
,
которые
позволяют
реализовать
до
-
полнительные
требования
к
РЗА
в
части
устойчивости
нагрузки
и
ди
-
намической
устойчивости
генера
-
торов
собственных
источников
рас
-
пределённой
генерации
.
ВЫВОДЫ
В
заключение
сформулируем
актуальные
направления
развития
РЗА
энергосистем
:
• «
интеллектуализация
»
как
выс
-
шее
свойство
адаптивности
РЗА
.
При
этом
обеспечивается
много
-
факторная
оптимизация
на
базе
многовариантного
моделирова
-
ния
в
режиме
on-line;
•
расширение
элементной
ба
-
зы
датчико
-
преобразующей
аппаратуры
,
состава
и
частот
-
ного
диапазона
контроли
-
руемых
физических
величин
,
построение
алгоритмов
РЗА
на
базе
развития
диагностических
методик
;
•
интеграция
систем
РЗА
в
цен
-
трализованные
комплексы
на
основе
сетей
связи
с
отказом
от
выдержек
времени
;
•
сочетание
типовых
и
индиви
-
дуальных
инновационных
про
-
ектов
участков
электрических
сетей
с
учётом
дополнительных
требований
к
РЗА
по
критериям
устойчивости
источников
рас
-
пределённой
генерации
,
а
также
устойчивости
высокотехнологич
-
ных
электроприёмников
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Разработка
программы
модер
-
низации
электроэнергетики
Рос
-
сии
на
период
до
2030
г
.
Энер
-
гетик
. 2011,
№
2,
с
.7—10.
2.
Винер
Н
.
Кибернетика
или
управление
и
связь
в
животном
и
машине
.
Советское
радио
.
М
.,
1968, 328
с
.
3.
Веников
В
.
А
.
Теория
подобия
и
моделирования
применительно
к
задачам
электроэнергетики
.
М
.:
Высшая
школа
. 1976, 478
с
.
4.
Федосеев
А
.
М
.
Релейная
защита
электроэнергетических
систем
.
Релейная
защита
сетей
.
М
.:
Энергоатомиздат
. 1984, 520
с
.
5.
Лебедев
С
.
А
.,
Жданов
П
.
С
.
Устой
-
чивость
параллельной
работы
электрических
систем
.
М
.-
Л
.:
Энергоиздат
, 1933, 264
с
.
6.
Кобец
Б
.
Б
.,
Волкова
И
.
О
.
Инно
-
вационное
развитие
электроэ
-
нергетики
на
базе
концепции
Smart Grid.
М
.:
ИАЦ
Энергия
,
2010, 208
с
.
7.
Арцишевский
Я
.
Л
.,
Вострокну
-
тов
С
.
А
.,
Земцов
А
.
А
.
Обеспе
-
чение
надёжности
и
качества
электроснабжения
. «
ЭЛЕКТРОЭ
-
НЕРГИЯ
.
Передача
и
распреде
-
ление
». 2010,
№
3,
с
.14—17.
8.
Арцишевский
Я
.
Л
.,
Задкова
Е
.
А
.,
Кузнецов
Ю
.
П
.
Техперевооруже
-
ние
релейной
защиты
и
автома
-
тики
систем
электроснабжения
предприятий
непрерывного
производства
.
М
.:
НТФ
«
Энер
-
гопрогресс
», 2011, 94
с
. [
Би
-
блиотечка
электротехника
,
при
-
ложение
к
журналу
«
Энергетик
».
Вып
.7 (151)].
Оригинал статьи: Перспективы развития РЗА энергосистем
Перспективы развития релейной защиты и автоматики энергосистем неразрывно связаны с развитием электроэнергетики России и непременно, как это и было на всем историческом пути, обеспечат решение возникающих в отрасли задач.
