Перед тем как говорить о методиках выбора параметров УРЗА, примем за параметры релейной защиты любые данные, заносящиеся в устройство релейной защиты.

Часть параметров влияет на результат работы устройств РЗА и выбор уставок, например:

• ввод/вывод функций, ступеней, пусков и блокировок, в том числе от других устройств;
• выбор действий (отключение/сигнал);
• базисные величины;
• конфигурационные параметры (способ пуска по напряжению, способ БК, форма характеристики ДЗ);
• рассчитываемые по разным условиям числовые уставки (токи, сопротивления, их углы, число витков, напряжения, временны́е задержки);
• числовые данные оборудования иногда учитывающиеся во внутренних алгоритмах устройства (угол линии, используемый в ДЗ, коэффициенты трансформации ТТ/ТН, удельные сопротивления линии, времена включения/отключения выключателей).

Предварительно сосредоточимся на тех параметрах, которые влияют на работу УРЗА.

Для выбора некоторых параметров КСЗ ВЛ (АТ), СВ (ШСВ) и резервных защит блоков Г-Т существует много разных условий. Рассчитать Z, X, 3I0 без программного комплекса с расчётом ТКЗ, расчётом нагрузочных режимов, учётом АРВ Г, подпитки от ЭД, режимов (моделируемых включением и отключением выключателей), сложно. При выборе этих параметров необходим глубокий анализ схем: учёт других УРЗА, очерёдности отключений и изменения токораспределения при этом. Выбор этих параметров вышеуказанных функций будет рассмотрен отдельно, за рамками этой статьи.

В программе временно принимаем, что результирующие условия для этих параметров ступенчатых защит уже выбраны пользователем и для каждой ступени они задаются как: «Чувствительность в защищаемой зоне», «Селективность с защитами, реагирующими на те же виды КЗ в защищаемой зоне со знаком ≤», «Селективность с защитами, реагирующими на те же виды КЗ в защищаемой зоне со знаком ≥», «Отстройка».

Эта статья распространяются только на методики по параметрированию устройств релейной защиты. В нее не входят важные вопросы поиска исходных данных, разработки алгоритмов расчета или определения величин для выбора уставок, такие как:

• Токи и напряжения при КЗ, самозапуске, качаниях, коммутациях, как в местах установки ТТ и ТН с которых берет измерения защита, с учетом их изменения во времени, так и на защищаемых объектах (для предотвращения недопустимых для оборудования режимов);
• Токи и напряжения нагрузочных режимов;
• Определение параметров локальных режимов, например, сопротивления дуги в ячейке 6-35, расчет величины и гармонического состава тока при БТН и протяженности во времени этого процесса.

Исходные данные нужны для корректного выбора параметров РЗиА. Часто, ввиду их отсутствия, или отсутствия методик по их определению, расчетчикам приходится принимать “приблизительные значения”. В итоге допущения в исходных данных оказываются больше допустимых погрешностей расчета и могут приводить к излишним отключениям при вводе объекта или отказам защиты и автоматики. Эти вопросы требуют отдельной проработки.

Выбор уставок всегда отталкивается от защищаемого объекта, схемы, режимов, особенностей первичного и вторичного оборудования. Однако, невозможно рассчитать параметры релейной защиты, не зная схемы релейной защиты (конфигурации конкретного устройства) и параметров, которые оцениваются устройством и задаются в нём.

Ранее существовало требование выбора функционального состава УРЗА и расчёта ТКЗ и уставок абстрактного УРЗА на стадии ПД, теперь расчёт уставок и ТКЗ переносится на стадию ОТР. В качестве абстрактного устройства принимается ШЭТ. Но расчёт уставок абстрактного устройства может отличаться от расчёта уставок существующих устройств, т. к. одна и та же функция в разных устройствах может быть реализована по-разному. У каждого реального устройства могут быть свои особенности, которые могут повысить надёжность работы УРЗА в некоторых случаях (разные формы характеристики ДЗ, учёт разных особенностей оборудования и схемы сети в терминале, учёт температур с датчиков в тепловой защите и т.п.). Поэтому, в дальнейшем, расчёт будет вестись от устройства (пусть даже абстрактного), а информация о защищаемых объектах, схемах, режимах и особенностях оборудования будет учитываться через функции РЗА, реализованные в устройствах.

Выбор уставок, основанный на особенностях алгоритма функции защиты. Учебники и методики, построенные по этому принципу, подробно рассматривают особенности реализации каждой функции. Подобное изложение позволяет расчётчику самостоятельно разработать расчётные условия, но может приводить к ошибкам в случае недостаточно глубокого изучения защитных функций. Часто время, отводящееся на выбор уставок, весьма ограниченно, что не позволяет детально разобраться в новых для расчётчика сложных защитных функциях.

Примерами являются классические руководящие указания, разработанные изначально для электромеханических защит. В них обычно учитываются особенности схемной реализации защит, но так как число таких схем было невелико, указания носили достаточно универсальный характер. В эпоху применения мощных и разнообразных алгоритмов защит универсальность такого подхода теряется. Например, учёт положения РПН не всегда обязателен при выборе уставок защиты трансформатора в микропроцессорных УРЗА, так как часто положение РПН автоматически учитывается алгоритмом защиты при расчёте дифференциального тока. Появляются новые алгоритмы работы, схемы и функции, для которых нужны новые рекомендации.

Подход, основанный на представлении определённого устройства РЗА. А затем разработки новых МУ на базе рекомендаций для предшествующей версии устройства с похожими функциями. Такие рекомендации часто содержат большое число ссылок, по которым расчётчику приходится искать дополнительные источники с условиями расчёта, неся дополнительные временны́е и трудовые затраты. Эти методики содержат большое число скопированных и вставленных фрагментов, что затрудняет редактирование таких материалов при нахождении неточности или появлении каких-то дополнений.

Подход, основанный на подробном описании каждого параметра, каждой функции, каждого устройства. Отличаются большим объёмом. Иногда рассматриваются одновременно несколько устройств, что может запутать расчётчика. Бывают неполными, как в части параметров, так и в части функций, схем, учёта особенностей защищаемого оборудования.

Подход, основанный не на рекомендациях, а на использовании прототипа, расчёта для похожего проекта. При переделке подобных законченных работ случаются упущения, неучет отличий прототипа от текущего проекта.

Классический подход обеспечения селективности – отключать только повреждённый элемент. Альтернативный подход – не отключать потребителей, которых можно не отключать. При этом допустимо отключать элементы энергосистемы, между которыми нет потребителей, если это приведёт к минимизации времени изоляции места повреждения от энергосистемы. Альтернативный подход облегчает условия согласования смежных защит, позволяет повысить чувствительность защит дальнего резервирования.

Используемые в рекомендациях коэффициенты чувствительности ориентированы на обобщённые погрешности и не учитывают особенности защит и точность расчёта (моделирования) режимов энергосистем. В качестве оценки чувствительности используется отношение расчётной и заданной (или определённой по алгоритмам устройства) величин.

Необходимо обеспечивать требования чувствительности при выборе параметров как условия, ограничивающих диапазоны уставок. А также чётко разделять, чем вызвана возможность несрабатывания устройства — погрешностями, для которых в ПУЭ введены Кч или алгоритмами устройства (которые нужно учитывать при выборе конкретных параметров конкретного устройства, например, таких как Кторм, Iначала торможения и способа торможения в ДЗТ). Полезно рассмотреть замену обобщенного Кч учётом реальных погрешностей, вносимых измерительными приборами, отличиями расчётной и реальной схем, сопротивлением дуги, нагревом кабелей при КЗ, достоверностью исходных данных и другими влияющими на чувствительность факторами.

Выдержка времени защиты должна быть минимальной, с учётом ограничений.

Этот критерий трактуется как относящийся к программно-аппаратной платформе УРЗА и не учитывается при выборе уставок.

Ещё одной особенностью является физическая возможность задания выбранных уставок. Необходимо контролировать, чтобы получившиеся значения попадали в допустимый диапазон уставок устройства.

Используются только 3 знака: «≥», «≤», «=» (не применяются знаки «>» и «<» как не несущие дополнительную информацию).

Уставки для пуска защиты ограничиваются, с одной стороны – чувствительностью к аварийным режимам и селективностью, с другой – отстройкой от рабочих режимов и селективностью. Важно, что если одно из этих ограничений отсутствует, то уставка выбирается как можно ближе к границе, задаваемой другим, имеющимся, ограничением.

Для режимных уставок используются знаки «≥», «≤». Условие выбора со знаком «=» для таких уставок не всегда удачно, т.к. относится к частному, пусть и типовому, случаю. Например, условие блокировки по второй гармонике чувствительной ступени ДЗТ вида Блокировка БТН по второй гармонике=10% точнее заменить двумя:

1. Уставка должна быть выше уровня 2-й гармоники при внутренних повреждениях + формула для отстройки, с определением переменных.
2. Уставка должна быть ниже уровня 2-й гармоники при бросках тока намагничивания + формула для чувствительности, с определением переменных.

Типовое «точное» значение 10%, основанное на прошлом опыте работы, может быть неприменимо при работе с трансформаторами относительно новых конструкций. Для уставок, связанных с параметрами сети и оборудования (например, сопротивление, напряжение объекта защиты, коэффициенты трансформации ТТ, базисные величины) используется знак «=».

В существующих рекомендациях встречаются опечатки в единицах измерений. Например, «А» вместо «кА», «мОм» вместо «МОМ», «%» вместо «В» и т. п. Появляется риск задать неправильное, нерасчётное значение.

Единица измерения расчётного условия и параметра, по которому оно выбирается – должны совпадать

Под каждой формулой должно присутствовать определение каждой переменной и каждого коэффициента, используемых в формуле. Даже если их определение уже давалось ранее.

Это позволяет избегать ошибок, связанных с разным контекстом применения не пояснённой переменной (или коэффициента) и ошибок поиска подходящего определения в предшествующем тексте.

В рекомендациях формула иногда задаётся в виде текстового описания. Например, в виде «Уставка задаётся по условию отстройки от…, с учётом…». Расшифровка и результат подобного совета (в виде значения уставки) зависит от квалификации и опыта специалиста по расчёту уставок.

Для всех числовых параметров должны быть приведены формулы.

Перекрёстные ссылки серьёзно замедляют и затрудняют работу специалистов расчётных служб. При переходе по цепочке ссылок можно забыть, что ищешь, трудно вернуться на предыдущие звенья цепочки, иногда много времени занимает поиск документа, указанного в ссылке.

В методических указаниях, посвящённых расчёту уставок, не должно быть перекрёстных ссылок.

Иногда в методике указаны одни параметры, а в бланке уставок – другие. Например, из-за того, что изменилась версия или функциональная схема УРЗА. В методике должна быть указаны версии УРЗА и функциональные схемы защит – для которых методика применима.

Бывает, что условие выбора сформулировано без достаточных пояснений. Например, «Параметр А выбирается по условию выбора параметра А и принимается равным 5». В результате уставку тяжело адаптировать к условиям работы УРЗА.

В каждом условии выбора параметра должна быть указана цель выбора (отстройка от …, селективность с …, чувствительность к …, быстродействие и т.п).

Иногда в МУ не обозначена область применения расчётных условий, отсутствует ответ на вопрос «когда нужно учитывать это условие».

Для каждого расчётного условия должно быть обозначено – в каких случаях оно должно применяться.

Использование в индексах формул букв и слов из разных языков может привести к путанице и выглядит не эстетично.

Описание условий (включая правила их применения) должны быть полными, понятными, не допускающими разных трактовок.

Удобна методика, структурированная по схеме:

Устройство

Функция 1

Параметр А

Когда? Применимость расчётных условий 1

группа условий: Формулы выбора параметра А со знаками «≥», «≤» чтобы выбрать значение между ними

Когда? Применимость расчетных условий 2

группа условий: Формулы выбора параметра А со знаками «≥», «≤» чтобы выбрать значение между ними

Когда? Применимость расчётных условий 3

группа условий: Формулы выбора параметра А со знаками «≥», «≤» чтобы выбрать значение между ними

Параметр Б

Когда? Применимость расчётных условий 1

группа условий: Формулы выбора параметра Б со знаками «≥», «≤» чтобы выбрать значение между ними

Когда? Применимость расчётных условий 2

группа условий: Формулы выбора параметра Б со знаками«≥», «≤» чтобы выбрать значение между ними

Функция 2

Параметр В

Когда? Применимость расчётных условий 1

группа условий: Формулы выбора параметра В со знаками «≥», «≤» чтобы выбрать значение между ними

Когда? Применимость расчётных условий 2

группа условий: Формулы выбора параметра В со знаками «≥», «≤» чтобы выбрать значение между ними.

Устройство: Все устройства в которых уставки ТО задаются в первичных величинах фазных токов