biblem
elekbomonter
Библиотечка электротехника

Е. А. Аржанников

А. М. Чухин

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ

АНАЛИЗ
АВАРИЙНЫХ
СИТУАЦИЙ
ЭНЕРГОСИСТЕМ

ЧЧМна.

ПРИЛОЖЕНИЕ К ЖУРНАЛУ

®Н1₽Г1Т1Ж
"БИБЛИОТЕЧКА ЭЛЕКТРОТЕХНИКА"

во второй половине 2000 г.

1.	Яковлев Л. В. Вибрация на ВЛ и методы защиты от нее
проводов и грозозащитных тросов.

2.	Шабад М А. Автоматизация распределительных электри-
ческих сетей с использованием цифровых реле.

3.	Торопцев Н. Д. Трехфазный асинхронный двигатель в схе-
ме однофазного включения с конденсатором.

4.	Киреева Э. А. Рациональное использование электроэнер-
гии в системах промышленного электроснабжения.

5.	Пуляев В. И., Антонов В. И., Лазарева Н. М. Методы обработ-
ки цифровых сигналов электроэнергетических систем.

6.	Конюхова Е. А. Режимы напряжений и компенсация реак-
тивной мощности в цеховых электрических сетях.

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ
на “Библиотечку электротехника’’

В России подписку можно оформить
в любом почтовом отделении связи
по объединенному каталогу “Подписка-2000”
(Российские и зарубежные газеты и журналы)

Индексы “Библиотечки электротехника”

— приложения к журналу “Энергетик":

88983 — для предприятий и организаций;

88982 — для индивидуальных подписчиков.

“Библиотечка электротехника” включена также
в подписные каталоги других стран СНГ
по договорам с АО “Агентство по распространению
зарубежных изданий” (АРЗИ).

Справки о том,где принимается подписка
в этих государствах,
можно получить по телефонам АРЗИ в Москве:
(095) 280-83-65, 280-94-65.
Библиотечка электротехника

приложение к журналу “Энергетик"
Основана в июне 1998 г.

Выпуск 2(14)

Е. А- Аржанников

А. М. Чухин

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ

АНАЛИЗ
АВАРИЙНЫХ
СИТУАЦИЙ
ЭНЕРГОСИСТЕМ

£4 J-

Москва

НТФ “Энергопрогресс”, “Энергетик”

2000
УДК 621.316.925

ББК 31.27-05

А79

Главный редактор журнала “Энергетик” А. Ф. ДЬЯКОВ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ

“Библиотечки электротехника”

В. А. Семенов (председатель), И. И. Батюк (зам. председателя),
Б. А. Алексеев, К. М. Антипов, Г. А. Безчастнов, А. Н. Жулев,
В. А. Забегалов, В. X. Ишкин, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев,
Н. В. Лисицын, Л. Г. Мамиконянц, Л. Ф. Плетнев, В. И. Пуляев,
Ю. В. Усачев, М. А. Шабад

Аржанников Е. А., Чухин А. М.

А79 Автоматизированный анализ аварийных ситуаций
энергосистем. — М.: НТФ “Энергопрогресс”, 2000. —
76 с.; ил. [Библиотечка электротехника, приложение к
журналу “Энергетик”; Вып. 2(14)].

Рассматриваются методы и средства автоматизированного анализа
аварийных ситуаций на электроэнергетических объектах по информа-
ции от регистраторов дискретных и аналоговых сигналов — цифровые
осциллографы и специализированные регистраторы дискретных собы-
тий). Указываются причины аварийных коммутаций выключателей и
оценивается функционирование устройства РЗА. Предложенные мето-
ды анализа позволяют получить протокол для оперативного персонала в
течение нескольких минут после начала аварии.

ISSN 0013-7278	© НТФ“Энергопрогресс”, “Энергетик”, 2000
Предисловие

Анализ причин и хода развития аварийной ситуации всегда был од-
ним из важнейших моментов в деятельности эксплуатационного персо-
нала предприятий электрических сетей, электростанций и производ-
ственных служб энергосистем. Можно выделить два этапа анализа: “бы-
стрый”, проводимый оперативно-диспетчерским персоналом в
реальном масштабе времени, и “ретроспективный”, проводимый пер-
соналом производственных служб после окончания аварии.

При традиционном оснащении энергообъекта средствами регистра-
ции (световой, предупредительной и аварийной сигнализацией на щите
управления, набором указательных реле и фиксирующих приборов на
релейном щите) возможности и быстрого, и ретроспективного анализа
весьма ограничены. В реальном масштабе времени оперативный персо-
нал успевает только фиксировать факт отключения и включения вы-
ключателей, не имея времени для выяснения причин этих переключе-
ний. Ретроспективный анализ проводится по весьма скудной информа-
ции — количество у звательных реле ограничено, факт срабатывания
этих реле не привязан ко времени. При сложной аварии, протекавшей в
несколько этапов, весьма трудно догадаться, сколько раз и на каких эта-
пах протекал ток через данное реле. Часто в анализ вмешиваются субъ-
ективные факторы, имеется широкий простор для домыслов.

Положение в корне изменилось, когда появились системы на базе
микропроцессоров и компьютеров. В составе АСУ ТП внедряются зада-
чи регистрации, позволяющие с точностью до сотых долей секунды фик-
сировать действие каждого устройства релейной защиты и автоматики
(УРЗА) и практически мгновенно выдавать печатный документ. Вне-
дряется программное обеспечение, позволяющее достаточно быстро
анализировать протоколы регистрации и выдавать в реальном времени
протоколы анализа ситуации. Появляется программное обеспечение,
позволяющее связывать протоколы регистрации с записями цифро-
вых с сциллографов и выдавать результаты анализа действия устройств
РЗА. Создаются основы для проведения на основании такого анализа
диагностики состояния устройства.

Данная область автоматизации электроэнергетики, находящаяся на
стыке АСУ ТП и РЗА, бурно развивается и еще далека от окончательно-
го решения коренных вопросов. Существующее состояние дел по этой
проблеме авторы попытались описать в данной брошюре.

Главы 1 — 3,5 написаны А. М. Чухиным, гл. 4 и общая редакция вы-
полнены t А. Аржанниковым.

Замечания и пожелания по данной брошюре
просим направлять по адресу:

109280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23.
Редакция журнала “Энергетик”.

Авторы
ГЛАВА 1

Общая характеристика задачи
анализа аварийных ситуаций
в электрической части энергообъекта

1.1.	ТРАДИЦИОННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ АНАЛИЗА

ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ
УСТРОЙСТВАМИ УПРАВЛЕНИЯ,

ЗАЩИТЫ И РЕГИСТРАЦИИ

Анализ аварийных ситуаций на большинстве российских объектов (и
бывших объектах СССР) проводится в несколько этапов. Первый этап
(быстрый) ведется оперативным персоналом. Информационной осно-
вой анализа являются средства сигнализации и регистрации.

Системы регистрации аварийных ситуаций существуют на всех энер-
гетических объектах. Это световая и звуковая сигнализация, указатель-
ные реле, табло, лампы мигающего света, показывающие приборы, са-
мописцы и т.д. Эти традиционные средства позволяют диспетчеру опре-
делить произошедшие на объекте изменения, например, автоматически
отключившийся или включившийся выключатель, наличие перегрузки,
отклонение параметров и т.д. Информация, сосредоточенная на щите
управления, обладает следующими недостатками:

невозможностью быстрого определения всей картины при сложных
авариях;

отсутствием информации о причинах события, так как видны, как
правило, последствия;

отсутствием временных последовательностей произошедших собы-
тий, а, возможно, и пропуски отдельных событий (например, повторное
протекание тока через выпавшее указательное реле);

высокой вероятностью ошибок при сборе информации (переписыва-
ние выпавших указательных реле, показаний фиксирующих приборов).

Несмотря на указанные недостатки, для большого количества аварий-
ных ситуаций этот анализ дает удовлетворительные результаты. В первую
очередь это относится к простым (однофакторным) авариям, сопровож-
дающимся штатным поведением УРЗА. Простейший пример — КЗ на
ЛЭП и цикл успешного АПВ. При более сложных авариях (многофак-
торных, сопровождающихся наложением более чем одного события) та-
кой анализ является малодостоверным или невозможным. Пример —
действие резервных защит. При этом необходимо выяснить причину не-
действия основных защит, что традиционными средствами быстро вы-
полнить невозможно. Даже при простом КЗ на ЛЭП и неуспешном АП В
необходимо определить расстояние до места КЗ, после чего возможно
быстрое восстановление рабочей схемы, например если замыкание про-
изошло на подстанции, расположенной на одной из ЛЭП, в результате
ошибочных действий персонала или самопроизвольных коммутациях
оборудования Во всех аналогичных случаях требуется привлечение “уда-
ленной” от диспетчерского пункта (щита управления) информации: спи-
ски сработавших указательных реле, показания фиксирующих приборов,
осциллографов. Вся эта информация может быть получена через значи-
тельное время. Достоверность ее не абсолютна (путаница с указательны-
ми реле, плохое качество осциллограмм, противоречивые показания
фиксирующих приборов). Обработка и осмысление такой информации
требует уже нескольких часов и даже дней. Окончательные и достовер-
ные выводы часто так и не удается получить.

Если формализовать “ручной анализ”, можно представить его алго-
ритмом, представленным на рис. 1.1. Недостатками данного алгоритма
являются:

1)	высокая степень субъективности исходной информации;

2)	отсутствие привязки событий по времени;

3)	малый объем и достоверность информации;

4)	зависимость вызодов от субъективных факторов (опыта и
квалификации).

Остановимся на этих факторах более подробно.

Субъективность информации обусловлена нескольк

1)	непосредственными ошибками персонала при сборе информации
(путаница в наименованиях указательных реле, ошибки при считывании
информации с приборов, осциллограмм и т.д),

2)	работой со схемами устройств РЗА “на память”;

3)	неправильной трактовкой данных, например во времени.

Так, при КЗ на ЛЭП и неуспешном АП В необходимо знать, какие
устройства РЗ действовали на отключение при каждом из КЗ.

Привязка событий по времени в электромеханических и микроэлект-
ронных защитах без отсутствия специальных регистраторов не произво-
дится. Осциллограммы, полученные на оптико-механических осциллог-
рафах, часто имеют неравномерный масштаб по времени из-за непосто-
янства скорости лентопротяжного механизма.

Малый объем и точность информации обусловлены наличием всего
одного универсального записывающего устройства — оптико-механиче-
ского осциллографа. Его недостатки известны:

1)	малое число шлейфов;

2)	малый динамический диапазон, инерционность и, следовательно,
точность измерений;
3)	несовершенство привода лентопротяжного механизма;

4)	практическая невозможность извлечения информации о фазах си-
нусоидальных сигналов.

Зависимость выводов от субъективных факторов очень существенный
момент. Выше было показано, что значительный объем информации уже
субъективен. В сложных случаях существует большое количество взаи-
мосвязанных событий. Даже достаточно опытный персонал не застрахо-
ван от “пропусков” существенных связей. Часто по этой причине разные
специалисты при одинаковой исходной информации приходят к различ-
ным выводам. При ограниченных возможностях человека держать в па-
мяти много существенных факторов, такие ситуации неизбежны. Анализ
способностей операторов различных объектов показал, что одновремен-
но средний оператор контролирует 7 — 9 параметров. Недостаток време-
ни и данных приводит к отказу персонала от анализа функционирования
на всех объектах УРЗА, которые запускались во время данной аварии.

Сбор информации				
Выявление поврежденного объекта	Составление списка выпавших блинкеров	Подготовка осцилло- графических записей	Составление списка уставок защит повреж- денного объекта	Подготовка необходимых схем УРЗА

Предварительный анализ информации	
Выбор списка блинкеров, необходимого для анализа	Отбор осцил- лографических записей и их расшифровка

Окончательный анализ и
формулирование выводов для
поврежденного присоединения

Проведение аналогичного анализа
для неповрежденных объектов, на
которых происходили пуск УРЗА
бездействия на коммутационные
(исполнительные) элементы

Рис. 1.1. Обобщенный алгоритм “ручного” анализа ситуации при ликвидации
аварии
Недоиспользование этой информации приводит к невозможности выяв-
ления неправильного функционирования защит объектов, не действо-
вавших на отключение при данной аварии.

Подведя краткие результаты по вопросу “ручного” анализа для типич-
ных объектов можно выделить два существенных недостатка:

1)	недостаточный объем и качество исходной информации;

2)	высокая степень субъективизма в окончательных выводах.

1.2.	АЛГОРИТМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА

Для рассмотрения автоматизированного анализа аварийной ситуации
первоначально предполагается, что системе доступна любая информа-
ция. Конечно на практике это предположение не выполняется. Ниже бу-
дет рассмотрен вопрос о функционировании системы при различных ис-
точниках информации. Можно выделить три источника информации:

I)	дискретная информация от устройств РЗА, коммутационных ап-
паратов и любых датчиков релейного типа;

2)	аналоговая информация о мгновенных значениях (иногда средних
или действующих) электрических величин;

3)	оперативная информация об уставках РЗА, конфигурации различ-
ных объектов и любая другая, которая храниться в базах данных, запол-
няемых и поддерживаемых персоналом.

Наличие такой информации позволяет реализовать алгоритм в обоб-
щенном виде, представленном на рис. 1.2.

Первый блок рассматриваемого алгоритма регистрирует последовате-
льность дискретных событий. Протокол событий, упорядоченных во
времени, имеет вид:

/I — срабатывание реле тока МТЗ фидера...

гЗ — пуск реле времени МТЗ фидера...

/5 — срабатывание выходного реле МТЗ фидера...

(2 — возврат реле тока МТЗ фидера...

/6 — возврат выходного реле МТЗ фидера...

г4 — возврат реле времени МТЗ фидера...

Момент времени /I не соответствует началу аварии. Часто принимают за
момент начала аварии самое первое по времени изменение состояния диск-
ретных датчиков. Этот момент принимаю! за / = 0 и считают его началом
аварии. Очевидно, что это обязательно должен быть быстродействующий
релейный элемент.

Так как дискретными датчиками должно быть охвачено множество за-
щит, которые запускаются при аварии, протокол содержит в упорядочен-
ном по времени виде множество событий, относящихся к различным защи-
там различных объектов. Подобный протокол формируется блоком 4алго-
ритма. Пример такого протокола для одного из реальных объектов приведен
в приложении I. Далее из этого протокола блок /алгоритма выделяет про-
токолы определенных защит определенных присоединений (см. приложе-
ние 2).
Рис. 1.2. Обобщенный алгоритм автоматизированного анализа ситуации

Блок 2 представляет собой набор осциллограмм измерительного органа,
из которого выбираются осциллограммы для конкретного объекта. Для
ЛЭП это три тока (/о, Д, /с) и три напряжения (Ua, Uh, Uc). В блоке 5осцил-
лограммы преобразуются в последовательности комплексных чисел (дейст-
вующее, среднее или амплитудное значение и угол), проверяются на досто-
верность, в некоторых случаях производится расчетное восстановление
сигналов (например, отсутствующих токов по закону Кирхгофа).

Блоки 4 и 5 могут передавать информацию задаче определения мест по-
вреждения ОМП (указывается линия с КЗ и необходимые токи и
напряжения).

Источник оперативной информации (блок 5) содержит уставки и на-
стройки панелей РЗА. ПономеруповрежденнойЛЭП,определеннойвбло-
ке 4, блоком извлекается информация об уставках защит этой линии.

Блоки 5 и 6 передают информацию в блок 8, где математическая модель
устройств РЗА формирует эталонные протоколы, аналогичные протоколам
регистрации для отдельных защит. Блок 9 производит сравнение реальных
и эталонных протоколов и формирует заключение типа “работала правиль-
но” или краткое сообщение о неправильном функционировании “отказ
ступени”, “действие с замедлением ступени”. Этот же блок позволяет более
подробно анализировать расхождение реального и эталонного ппотоколов,
если нет заранее определенного комментария (см. гл. 5).
ГЛАВА 2

Средства регистрации дискретных сигналов
и их возможности

2.1.	СИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ НА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ
БАЗЕ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

Одна из первоочередных задач АСУ ТП подстанции или электриче-
ской станции — регистрация функционирования устройств РЗА с помо-
щью ЭВМ. Известны промышленные устройства (КАРС — “Энергосо-
юз”, г. Казань; КАРАТ, РАС, БМЦС — НТК “Механэтроника”,
г. С.-Петербург; Ремиконт— НПО “Системотехника”, г. Иваново) и раз-
работки различных организаций в рамках информационных систем и си-
стем телемеханики для этих целей. Основные принципы выполнения ре-
гистраторов на базе микропроцессорной техники рассмотрены в [5]. Сис-
темы КАРС и КАРАТ разработаны достаточно давно и реализованы как

автономные устройства без интег-
рации в систему АСУТП. Они
формируют только протокол реги-
страции. Наиболее совершенными
регистраторами являются цифро-
вые осциллографы, но для ре-
гистрации большого количества
дискретных сигналов они приме-
няются редко из-за высокой стои-
мости. В качестве датчиков всех
систем регистрации обычно ис-
пользуются “сухие контакты” реле
и герконовые датчики, прикре-
пляемые к обмоткам реле (в основ-
ном указательных) и работающие
от магнитного поля обмоток
(рис. 2.1). Выпускаются специаль-
ные герконовые реле с обмотками
тока и напряжения (например,
фирмы “Свей”, г. Екатеринбург).

Рис. 2.1. Варианты датчиков системы
регистрации
Эти реле выполняются в габаритах клемм и размещаются в стандартных
клеммниках.

Имеются разработки, предполагающие установку датчиков и в цепях
постоянного тока защит (например, для контроля функционирования
пусковых и измерительных органов защит при внешних КЗ). Использо-
вание “сухих контактов” или герконовых датчиков практически не ска-
зывается на функционировании самих защит.

Информация об изменении состояния контактов и герконов собира-
ется в саму ЭВМ или в специализированную микроЭВМ — контроллер.
Информация с большой точностью “привязывается” во времени. Прак-
тически для объектов с U< 220 кВ целесообразна фиксация событий с
точностью 0,005 — 0,02 с. При этом фиксируются времена замыкания и
размыкания контакта, т.е. становится известен интервал протекания тока
через обмотку. При многократном срабатывании устройства фиксируют-
ся все интервалы.

В ходе аварии и после ее окончания возможно получение печатных
протоколов. Возможна передача информации и протоколов в ЭВМ более
высокого уровня диспетчерского управления. Таким образом, сведения
получают объективный, документированный характер с регистрацией
последовательности событий во времени. Возможно получение инфор-
мации на нескольких уровнях управления в темпе аварийного процесса.

Кроме того, фиксируется положение выключателей. Для этого могут
использоваться либо вспомогательные контакты выключателей, либо
контакты реле положения. Для выключателей с пофазным приводом це-
лесообразно использовать контакты реле контроля непереключения фаз.
У воздушных выключателей возможно использование контактов реле
давления воздуха. Результаты могут использоваться для получения дан-
ных о состоянии и ресурсе выключателя. Имеется опыт оснащения маг-
нитами и герконами таких элементов, как накладки, испытательные бло-
ки, переключатели.

После частичной логической обработки результата функционирова-
ния задачи регистрации информация может быть использована для сле-
дующей задачи — анализа аварийной ситуации.

При разработке требований к системе регистрации дискретных собы-
тий необходимо учитывать ряд особенностей:

достаточно большое количество источников информации, в качестве
которых вы ступают контакты реле или герконы. Для типичного объекта
110, 220 кВ число контактов составляет 500 — 2000. Контакты рассредо-
точены по объекту;

точность, с которой необходимо фиксировать временные интервалы,
составляет 5 — 20 мс. Большинство электромеханических реле имеют
“дребезг" контактов, соизмеримый с точностью фиксации; ,

удаленность центра приема и представления информации от объекта;

максимально возможная быстрота предоставления информации, так
как она необходима для ускорения ликвидации последствий аварии;

необходимость представления информации в удобной для персонала
форме:

возможность получения печатных протоколов и архивов;
Рис. 2.2. Конфигурация системы регистрации

доступность полученной информации для любых программ из состава
АСУТ1/

Система регистрации для энергообъекта средних размеров, как прави-
ло, имеет конфигурацию, приведенную на рис. 2.2. Контакты датчиков
целесообразно объединять в матрицу, что существенно уменьшает коли-
чество кабельных связей по сравнению с вариантом подключения каждо-
го контакта к входу контроллера. Непосредственно сбором информации
о положении датчиков (контактов) ведает контроллер. Он решает две
задачи:

освобождает ЭВМ от необходимости вести непрерывный опрос
датчиков;

уменьшает количество кабельных связей, так как сам контроллер (или
несколько) могут устанавливаться вблизи панелей РЗА.

Известны системы регистрации, выполненные на одной ЭВМ (без
контроллера), но ниже этот вариант не рассматривается.

Система должна регистрировать действия устройств РЗА по факту по-
явления и исчезновения тока в обмотках реле. Наиболее часто это указа-
тельные реле (РУ), контакты которых имеют механический возврат. Для
фиксации исчезновения поля в таких реле, как уже указывалось, их снаб-
жают герконами, которые в новых типах указательных реле уже установ-
лены. На существующих РУ (типа РУ-21, БРУ) герконы типа КЭМ-2, или
аналогичные, можно прикрепить к обмотке резиновыми кольцами или
клеем. Вместо герконов можно использовать магниточувствительные
микросхемы [6]. И те. и другие обеспечивают гальваническую развязку
цепей сбора информации и цепей РЗА. При использовании промежуточ-
ных или других типов электромеханических реле (со срабатыванием и
возвратом контактов) возможно использование “сухих” контактов этих
реле (для обеспечения гальванической развязки). При этом необходимо
отметить, что использование герконов предпочтительнее “сухих” кон-
тактов, благодаря их более высокой надежности и практическому отсут-
ствию “дребезга”, характерного для контактов реле.
Требования к быстроте опроса контактных (герконовых) датчиков во
многом определяют необходимую производительность процессоров кон-
троллеров, использующихся для этой цели. Так восьмиразрядный конт-
роллер с процессором Intel 8080 может обеспечить опрос 32 х 32 контак-
тов с дискретностью 5—10 мс, что является достаточным для большего
количества объектов. Часто целесообразно на объекте устанавливать не-
сколько контроллеров, так как панели с устройствами РЗА могут распо-
лагаться в отдельных, удаленных друг от друга помещениях Использова-
ние одного контроллера для различных помещений значительно увели-
чивает объем, а следовательно, и стоимость кабельной продукции.

Практически система не критична к типу контроллера, так как боль-
шинство контроллеров позволяет увеличивать до нужного уровня число
параллельных портов ввода-вывода Обязательно только наличие гальва-
нической развязки по всем портам. В дальнейшем рассматривается
“средний” контроллер для регистрации дискретных событий.

Объем требуемого ПЗУ (без учета монитора контроллера) порядка
2 Кбайт. Объем требуемого ОЗУ примерно 2 Кбайт, из них 512 байт для
работы программ, остальное пространство для хранения информации об
авариях. При полном заполнении пространства ОЗУ контролле ра, ин-
формация о последней аварии начинает вытеснять информацию о наибо-
лее ранних авариях. Такой принцип хранения информации позволяет ис-
пользовать контроллер для фиксации аварий даже при долговременном
отсутствии связи с ЭВМ. После передачи информации в ЭВМ ОЗУ конт-
роллера, занятое переданной информацией, считается свободным.

Во время аварии энергообъекты могут полностью терять питание. По
этой причине желательно иметь для контроллера систему бесперебойно-
го питания или, как минимум, автономное питание ОЗУ (аккумуляторы).
Правда в последнем случае информация об аварии не будет полностью
зафиксирована. Как правило, удается обеспечить питание контроллера
от двух трансформаторов собственных нужд, подключенных к разным
секциям или системам шин.

При восстановлении питания контроллер должен автоматически вер-
нуться в режим опроса датчиков, а накопленная до отключения инфор-
мация должна быть проверена и, если признана достоверной, то сохране-
на и потом передана в ЭВМ.

Требования к ЭВМ, определяемые данной задачей, не являются жест-
кими. ЭВМ должна иметь дисплей, принтер, дисковую память и, хотя бы
один, последовательный интерфейс для связи с контроллером. На прак-
тике используются ЭВМ типа IBM-PC или “большие” ЭВМ, решающие
комплекс задач АСУ.

Для данной задачи были сформулированы следующие требования к
ЭВМ:

ЭВМ может не работать в круглосуточном режиме;

ЭВМ должна обеспечивать регистрацию принятой от контроллера и
обработанной информации надиск и принтер, вывод на дисплей прото-
колов по запросу пользователя;

полученная информация должна быть доступна другими задачам
АСУТП;
на ЭВМ желательно иметь “службу астрономического времени” для
“привязки” относительного времени, фиксированного контроллером.

Последнее требование не является простым, хотя многие ЭВМ
(IBM PC/AT) имеют встроенные энергонезависимые часы. Это связано с
тем, что если авария затрагивает несколько объектов, например две под-
станции поконцамодной НЭП, то показания в ЭВМ на этих подстанциях
должны совпадать с точностью, на порядок большей, чем время фикса-
ции событий (т.е. 0,5 — 2 мс). Обычно такая задача решается на уровне се-
тевого времени, если ЭВМ объединены в сеть, или специальными
устройствами типа часов с коррекцией по сигналам точного времени,
связанных с ЭВМ.

Далее под относительным временем понимается время фиксируемого
события, которое за нулевую отметку считает время первого события в
данной аварии.

На небольших объектах режим работы ЭВМ может быть организован
по принципу “включение по необходимости”. Этот режим обеспечивает-
ся использованием специального сигнала от контроллера, который сооб-
щаете наличии информации для передачи ЭВМ. При получении сигнала
персонал включает ЭВМ, которая принимает информацию от контрол-
лера, архивирует надиск и выводит протоколы на принтер и дисплей. На
объектах, где персонал появляется периодически, может быть использо-
ван режим с включением ЭВМ при появлении персонала. Объем ОЗУ
контроллера должен позволять сохранять информации
числе событий. Определение этого объема (ОЗУ) целесоооразно произ-
водить на тренажере задачи, который позволяет моделировать реальные
ситуации. Ориентировочно можно считать, что для объекта 110, 220 кВ
имеющего шесть — семь ЛЭП и один — два трансформатора на одну ава-
рию на ЛЭП требуется 50 — 100 байт.

Основное требование к ОЗУ контроллера — объем не менее 1 Кбайт.
При таком объеме ОЗУ контроллера (512 для служебных целей) в нем
можно хранить 5—10 аварий, что во многих случаях может оказаться
достаточным.

Кроме указанных требований, весьма желательно иметь контроллер
вместе с блоком питания в виде закрытой законченной конструкции, как
это принято и для устройств РЗА.

Требования к выполнению монтажа и их исполнение в большой сте-
пени определяют качество системы регистрации. Принципиальная схема
системы регистрации (рис. 2.2) включает традиционную схему опроса
контактных датчиков с гальванической развязкой и уровнем тока 20 мА.

Обычно используется диодно-контактная матрица (размером не более
32 х 32). Связь между контроллером и ЭВМ осуществляется по двух- или
четырехпроводной линии через последовательный интерфейс ИРПС,
преобразуемый вблизи компьютера в RS-232. Основной проблемой явля-
ется выполнение связей, образующих матрицу опроса. Это обусловлено
пространственной рассредоточенностью панелей РЗА, на которых рас-
полагаются контактные датчики.
Возможны aim основных варианта выполнения качельных свчзеи —
радиальный и шинный или их комбинация. Испольлемыи кабель —
кош рольный и jii телефонный. Так как кошро тьный кабе и. с б<> п.шим
числом жи । является lopoion про лекцией. а ею сечение (выбираемое по
мсх.тичеекои прочное! и) прамичсски не исполыуегея, более целесооб-
разным иредс1аи.1ясгся исполыование геле<|юнно1о кабеля. Пои выпол-
нении монтажа на действующем объекте прокладка ге юфонно! о кабеля в
кабельном кан.ые (или кабельном йолуэтаже) затруднена В этом случае
исполь >уется прокладка телефонного кабе та по верху панелей. Для вы-
полнения спуска к сборке вы волов герконов применяются двусторонние
печатные платы. -)гот вариант используется для шанной схемы кабель-
ных связей В такой схеме обеспечивается минимальный расход кабе «я.

Следующее требование к системе — тестирование.! > го требование ка-
сается как динара i нои, гак и про1т>аммнои части. Гестированис всего
комплекса кошрочлер )ВМ осуществляется про1раммными ере зства-
ми, например принудительны»! пуском всей задачи при фикбироввнных
состояниях портов ввода-вывода. Наиболее просто уго выполнить, от-
слюнив разкм портов ввода-аы во ia. При атом контроллер фиксирует и
передает в ' )L'VI извесгнхю информацию (все 0 и ш все I).

Более тр\ гную та дач у представляет тестирование прави 1ьности мои
гажп При бо паном количестве контактных датчиков (герконов) наибе.
iee вероятной ошибкой является несоотегствие требуемого и деист вше
1ЫЮ1 о положения цгтчика и и группы лап и ков. Эта ошибка может лиа-
। нос тироваться программно-аппаратными средствами. Так. если
поднести постоянный мш нит к геркону при введенной в действие систе-
ме, появится сообщение на дисплее )ВМ, по которому можно опрсде-
1игь правильнос.ь подключения.

Исправить ошибку можно двумя путями — аппаратно или прсярам
мно ?\iiiiapaiH<x' исправление осуществляется переключением датчика в
соответствии с технической документацией программное — путем ре-
дактирования сообщении сражающих положение лтпчикв. При про-
 раммном неправ тении автома1ическ1' фиксируется соогве1ствие .агит-
ка и текста, соответствующею ему сообщения.

Fine отно требование — |1оследовагсты<осн> выполнения работ. )>о
требование связано с гем, что контрол iep и ЭВМ могут в значительной
степени облегчи i ь проверку и наладку системы Кроме тог о, задача може i
быть введена в тксплуатанию с любым количеством датчиков, т.е. ннмно-
। о раньше, чем будут полностью закончены монтажные работы податчи-
кам и кабельным связям Опытная эксплуатация позволит выявить нере-
шенные вопросы и принять меры по их ус гранению Рекомендуемый по-
рядок |уюнтажа следующий: сначала монтаж контроллера и ЭВМ эпгедт
монтаж датчиков кабелей разъемов и т.л. До зто! о должно быть готово
программное обеспечение конгрот тсра и )ВМ Оборудование для шин-
ной развозки может быи> подготонicho заранее, бл.но ь.ря епшдлртным
ра тмерам панелей РЗА
2.2.	ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНТРОЛЛЕРА

к >нтрол тер выполняет сзтс тутошне функции:

непрерывный циклический опрос матрицы .шпиков;

pci ис।рацию и вменении в состоянии шпиков.

хранение информации ob и вменениях в собственном О ЗУ;

перс шчу информации в )ВМ;

ио тдержкх системных часов;

самотестирование.

Обычно имеется возможность контроля за работой кон.рол iepa и из-
менения его настройки с панели управления. Опрос матрицы прсдстав-
явч собой нос тсловатсльнос считывание состояния портов ввода и срав-
нение получе-цных результатов с предыдущим их состоянием. При воз-
никновении изменений они фиксируются в ОЗУ контроллера который
перехо тит в режим “жест кот о слежения", т с повторяет ойрос, не опели
хаясь ни на кт манды с пульта, ни на сит налы JBM Вых, . и 1 лот орежи-
ма происхе шт при отсутствии дальнеишгч изменений более 20с. >го
время обеспечивает от зетениео той аварии от аруюи и может определи
i ься например, циклом самою проло таи тс тытою \П В. Каждое сообще-
ние снабжается временном меткой, которая отражает системное время с
точностьюО.01 с Полученная информация нахо штся нОЗУ контроллера
то сеанса связи с )ВМ При переполнении ОЗУ при продолжительном
отсутствии связи информация сбрасывается. Обмыт ин<]юрмациеи с
)ВМ происходит носе инициативе Хтя связи нетто тьзуется последоватс-
ьныи порт контроллера

2.3.	ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПОРТА
ЗЗОДА-ВЫВОДА ДЛЯ СБОРА ДИСКРЕТНОЙ
ИНФОРМАЦИИ

В системе сбора ин<|юрмации от дискретных татчиков используются
пит способ» подключения их к контрол терам ( )ВМ):

радиальный;

ма.ричныи (шинным)

При р. ыиальном способе затми к подключается к одному ра зря ту порта
ввода (рис. 2.3).

Для подключения каждою датчика греоустся один провод и один
общим (источник) для всех датчиков. Следовательно, для /Vдатчиков тре-
буется V + 1 жил кабеля. В некоторых системах на один контакт исполь-
зуется пара проводов (устройство "Карат").

Матричным способ опроса татчиков предполагает наличие порта вы-
вода и порта ввоза С хсма подключения датчиков для этотостучая приве-
ена на рис. 2 4. Опрос в этой системе осуществляется следующим
образом:

открывается транзистор (/) порта вывода.

считывается информация с ра >ря юв (7) (т> порта ввт. та.
шт рывнется тратт шстор( /) порта вывозит;
Рис. 2.3. Подключение датчиков ра-
диальным способом

Рис. 2.4. Подключение датчиков мат-
ричным способом

открывается транзистор (2) порта вывода;

считывается информация с разрядов (7) (т) порта ввода;

закрывается транзистор (2) порта вывода;

и т.д. до порта вывода (и).

В этом случае для опроса Nдатчиков требуется пт жил кабеля. Обычно
число разрядов портов одинаково (п = т) и, следовательно, для Сдатчи-
ков требуется 2V/V жил кабеля. Решив простое уравнение 2\77 = /V +1,
получим, что при /V> 1 матричная схема дает экономию в количестве жил
кабеля. Так, для С= 100 при первом способе требуете,, 101 жила кабеля, а
при втором 20 жил. Очевидно, что матричная схема значительно эконо-
мичнее и далее рассматривается только она. Пример нумерации контак-
тов для матричной схемы приведен на рис. 2.5.

Проверка связей контроллер — ЭВМ осуществляется при каждом за-
пуске системы. Если программу контроля запроса контроллера сделать
резидентной, то очевидно система будет запускаться несколько раз в сут-
ки. Это объясняется тем, что запуск осуществляется при любых коммута-
циях (включениях-отключениях выключателей) в схеме и при любых пу-
сках РЗА (в том числе и при внешних КЗ).

—		 01.01	01.02	01.03	01 31	01.32
Номера		 02.01	02.02	02.03	02.31	02.32
шин				-	
вывода (Х4)	•	•	•	•	•
		л	—		
		 31.01	31.02	31.03	31.31	31.32
		 32.01	32.02	32.03	32.31	32.32

Номера шии ввода (ХЗ)

Рис. 2.5. Вариант подключения контактных датчиков матричным способом
2.4.	ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС КОНТРОЛЛЕРА

Последовательный интерфейс контроллера соответствует на физиче-
ском уровне интерфейсу “Стык2” (С2), называемому в литературе “токо-
вая петля”. Этот интерфейс широко используется в локальных сетях
АСУТП, когда не требуется высокая скорость передачи. Обычно С2
обеспечивает стандартную скорость передачи из следующего ряда: 1200,
2400, 4800, 9600, 19200 бод.

В качестве линии связи может использоваться телефонная пара, витая
пара или свободные жилы контрольного кабеля. Для связи необходимо
две пары проводников. Одна пара служит для передачи информации от
контроллера к ЭВМ, вторая для передачи управляющих сигналов от ЭВМ
к контроллеру (рис. 2.6). Такое выполнение линии связи обеспечивает
передачу информации на расстояние до 1000 м, что достаточно в боль-
шинстве практических случаев. Напомним, что контроллер располагает-
ся на релейном щите, а ЭВМ на щите управления.

Временная диаграмма обмена информацией приведена на рис. 2.7

Нормально (при отсутствии связи) в линии передачи данных DATA
протекает ток примерно 20 мА. Протекание тока свидетельствует об исп-
равности канала связи. При наличии данных в контроллере он передает
байт ЗЗН в цепь данных, что воспринимается ЭВМ как запрос на переда-
чу. Если ЭВМ готова к приему информации, то на линии CONTROL по-
является байт “разрешение передачи”, и происходит передача данных.
После передачи контроллер получает от ЭВМ контрольную сумму (GS)
или байт запроса на повторную передачу (тоже, что и “разрешение пере-
да"и”). При появлении сигнала запроса передача повторяется, в против-
ном случае контроллер уходит в дежурный режим. С некоторыми отличи-
ями аналогичный протокол связи поддерживают большинство
контроллеров.

Рис. 2.6 Схема последовательного канала контроллер-ЭВМ
Преобразователь интерфейса служит для преобразования токового
сигнала 20 мА в потенциальный двухполярный сигнал, который соответ-
ствует интерфейсу ЭВМ (RS-232). В заключение необходимо отметить,
что контроллер и ЭВМ имеют в линиях связи гальваническую развязку
(оптопары).

2.5.	ФОРМИРОВАНИЕ ПРОТОКОЛА РЕГИСТРАЦИИ В ЭВМ

В большинстве систем регистрации, включенных в систему АСУ ТП,
наименования контактов хранятся не в памяти контроллера, а в памяти
ЭВМ. Если система регистрации смонтирована, то производится марки-
ровка контактов. Для этого любым способом (например, замыканием
контактов герконов с помощью магнита или проводником на клеммни-
ке) последовательно замыкаются контакты (герконы). Последователь-
ность замыканий записывается. Например, последовательность замыка-
ний контактов была следующей: 1-я ступень ТЗНП, измерительный ор-
ган 2-й ступени ТЗНП, измерительный орган 3-й ступени ТЗНП,
измерительный орган 4-й ступени ТЗНП.

Если система регистрации включена, то будет получен протокол сле-
дующего вида:

<Z1> срабатывание 01.10

{(2) возврат 01.10

(6) срабатывание 01.16

(Г4) возврат 01.16

</5) срабатывание 07.17

</6> возврат 07.17

</7> срабатывание 03.18

(/8) возврат 03.18

В этом протоколе номера строк приведены условно, в соответствии с
принципом нумерации рис. 2.5 Очевидно, что контакту “1-я ступень
ТЗНП” соответствует номер 01.10, контакту “измерительный орган 2-й
ступени ТЗНП” номер 01.16 и т.д. Если все указанные номера заменить
соответствующими наименованиями, то протокол приобретет следую-
щий вид:

Рис. 2.7. Временная диаграмма связи контроллер-ЭВМ
(И) срабатывание 1-й ступени ТЗНП

<	/2> возврат 1-й ступени ТЗНП

<	/3> срабатывание измерительного органа 2-й ступени ТЗНП

(	/4) возврат измерительного органа 2-й ступени ТЗНП

(	/5) срабатывание измерительного органа 3-й ступени ТЗН П

<	/6> возврат измерительного органа 3-й ступени ТЗНП

<	/7> срабатывание измерительного органа 4-й ступени ТЗНП

<	Г8) возврат измерительного органа 4-й ступени ТЗНП

Так должны быть поименованы все контакты, включенные в систему
регистрации.

Таким образом в памяти ЭВМ в соответствие каждому номеру контак-
та ставится определенная фраза. Как правило, такой файл соответствий
хранится в текстовом формате ASCII и легко редактируется.

Такое простое решение для поименования контактов не всегда удобно
для автоматизированного анализа. Если требуется из протокола регист-
рации отобрать какую-то группу сигналов (например, все сигналы, отно-
сящиеся кзащитам определенной ЛЭП), то полный список этих сигналов
необходимо хранить отдельно.

Выделение из общего протокола дискретных событий частных прото-
колов легко реализуется, если каждое дискретное событие характеризует-
ся формализованным списком (строкой) данных. Пример такой форма-
лизованной строки приведен в табл. 2.1. В табл. 2.2 приведен пример за-
полненной формы.

Такой формализованный (табличный) способ представления инфор-
мации широко используется в программировании (тип “запись” в языках
высокого уровня), в базах данных и т.д.

Словарь событий:

1.	Сработал-возвратился

2.	Включился-отключился

3.	Пуск-останов

4.	Открылся-закрылся
и т.д.

Словарь 1:

1.	КРБ-126

2.	1 ст. диет, защиты

3.	2 ст. диет защиты

4.	3 ст. диет, зашиты

5.	KL1

6.	KL2

7.	4 ст. ТЗНП

8.	Зет. ТЗНП

9.	Выходное реле

10.	Блинкер

11.	КН

ит.д.

Словарь 2:

1.	ЭПЗ-1636

2.	ЭПЗ-1643

3.	АП В

4.	ДФЗ

5.	ШДЭ-2801

6.	ШДЭ-2802

7.	ПДЭ-2802
ит.д.

Словарь 3:

1.	ЛЭП Арх. 1

2.	ЛЭП Арх 2

3.	Тр. 1

4.	Тр. 2

5.	1 с.ш

6.	2 с.ш

и т.д.

Построенные по этому принципу комментарии легко поддаются сор-
тировке по любому полю. Так можно выбрать все события для определен-
ной ЛЭП, панели ит.д. Кроме того, легко ввести язык запросов, т.е. логи-
Таблица 2.1. Формирование наименования сигнала с помощью списка

Время t	Событие	Имя 1	Имя 2		Имя /V
1	2	3	4		N+ 2
Значение (?)	Словарь событий	Словарь i i=\ - N	Словарь j /=1-А		Словарь п п = 1 - N

Таблица 2.2. Пример наименования контакта

Время Z	Событие	Имя 1	Имя 2	Имя 3	Имя 4
1	2	3	4	5	6
0,01	Сработал	Блинкер (LD	КРБ-126 (LD	ЭПЗ-1636  (2,1)	ЛЭП-Арх. 1  (3,1)

Примечание В скобках указаны номер словаря и номер фразы в словаре.

ческую комбинацию из слов разных полей. Такой язык запросов сущест-
вует в любой системе управления базами данных.

2.6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ
ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ

Большинство цифровых осциллографов (ЦО) позволяет регистриро-
вать дискретные сигналы. Некоторые регистрируют небольшое количе-
ство таких сигналов (БРЕСЛЕР-0102 до 32), другие достаточно большое
(256 — 1024). Основными недостатками ЦО в качестве регистраторов ди-
скреты ых событий являются радиальная система подключения контак-
тов, т.е. один контакт — два провода, и высокая стоимость. Кроме того,
ЦО не содержа! в стандартном программном обеспечении средств для
обработки дискретных сигналов. Можно просмотреть дискретные осцил-
лограммы, но нельзя получить протокол регистрации. Для этих целей не-
обходимо специальное программное обеспечение, которое входит в сис-
тему автоматизированного анализа. Каждый ЦО хранит осциллограммы
(в том числе и дискретных сигналов) в своем формате, для их дальнейшей
обработки используется универсальный формат, принятый для экспорта
данных в ЦО — COMTRADE. Указанные особенности ЦО позволяют
сделать вывод о целесообразности использования регистраторов диск-
ретных событий на объектах, требующих охвата большого количества ди-
скретных сигналов. При этом имеющиеся в ЦО дискретные каналы также
используются. Наиболее полно решить проблему регистрации дискрет-
ных сигналов позволяет ЦО “BLACKBOX”, имеющий структуру отдель-
ных регистраторов, связанных в локальную сеть, что позволяет разме-
щать блоки регистрации дискретных сигналов в непосредственной бли-
зости к панелям РЗА или прямо на них. Схема подключения при этом не
требует длинных кабельных связей.
ГЛАВА 3

Средства регистрации аналоговых сигналов
и их возможности

3.1.	ЦИФРОВЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Наиболее совершенным средством регистрации для анализа аварий-
ных ситуаций, как уже отмечалось, является цифровой осциллограф.
Основные особенности и принципы построения ЦО приведены в [7|.
С точки зрения данной задачи все ЦО делятся на две группы:

сетевые ЦО (СЦО);

централизованные ЦО (ЦЦО).

Сетевые ЦО выполняются на базе отдельных р^, ....,
ных или аналоговых сигналов, связанных в локальную сеть. Каждый дис-
кретный регистратор обычно фиксирует от 16 до 32 сигналов, аналоговый
от 8 до 16 сигналов.

Локальная сеть связывает отдельные регистраторы с сервером, кото-
рый обеспечивает управление, связь с вышестоящим уровнем и может
быть использован в качестве рабочего терминала для обработки и отобра-
жения информации. Каквлюбой сети, дополнительно используются рет-
рансляторы (удлинители связей), коммутаторы и т.д. В системе обеспечи-
ваются синхронизация всех регистраторов. Такая конфигурация позволя-
ет приблизить регистраторы к источникам информации (панелям РЗА) и
подключить их к тем же цепям трансформаторов тока, что и сами защиты.
Благодаря малому потреблению и гальванической развязке аналоговые
входы не оказывают влияния на функционирование РЗА.

Централизованные ЦО являются современными аналогами оптоме-
ханических осциллографов. Они выполняются в виде панели (шкафа,
стойки, блока), к которому подводятся все регистрируемые сигналы. Как
правило, ЦЦО регистрируют 32 - 128 дискретных и 16 - 64 аналоговых
сигнала. Увеличение числа входных сигналов ограничивается возмож-
ностями клеммных соединителей. При необходимости увеличения числа
сигналов, используют несколько ЦЦО. В этом случае для задачи анализа
необходимо:

передать информацию от ЦЦО в обрабатывающую ЭВМ;

синхронизировать данные всех взаимодействующих ЦЦО.
Эти вопросы требуют либо создания локальной сети на базе ЦЦО, либо
переноса информации с помощью дискеты, что увеличивает время сбора
информации.

Такое деление обусловлено тем, что С1ДО позволяют синхронно реги-
стрировать большое количество аналоговых и дискретных сигналов и
использовать сервер осциллографа (обычно на базе ПЭВМ) в качестве
анализатора аварийных ситуаций. При этом информация от СЦО и
программное обеспечение задачи анализа аварийных ситуаций (ААС)
находятся в одной ПЭВМ, что значительно ускоряет и облегчает решение.

Аналоговые сигналы промышленной частоты обычно регистрируются
с дискретностью от 12 до 32 отсчетов на период. Подобное количество
отсчетов теоретически позволяет воспроизвести частоты до 1600 Гц [7].
Такой диапазон необходим для достаточно точного воспроизведения
осциллограммы. Точность представления аналоговых сигналов по ампли-
туде определяется разрядностью аналого-цифрового преобразования. Для
записи предаварийного режима обычно требуется точность как у щитовых
приборов (те. 2,5 % вблизи номинальных значений). Если принять, что
для рабочего режима достаточно обеспечить такую точность в диапазоне
от 0, Мном до 1,5ЛНОМ (Лном — номинальное значение параметра), то крат-
ность составит 15. Если на нижнем пределе обеспечить точность 2,5 %, то
необходимо различать 40 уровней для 0, 1ЛНОМ, и 600 уровней для 1,5ЛНОМ.
Это соответствует разрядности АЦП 9—10 для представления замеров
нормального режима. В технических требованиях указывается кратность
входных сигналов, как Атах/Аиоы. Для токовых цепей она составляет
100 — 200, что приводит к увеличению разрядности еще на 6 — 7 разрядов.
Весь диапазон перекрывается числами с 15— 17-ю разрядами (обычно
двухбайтное представление целого числа). Часто производители вводят
свое понятие точности, кратности и других характеристик. Любое опреде-
ление должно позволять произвести расчет эффективной разрядности.
Под эффективной разрядностью не всегда понимается разрядность АЦП.
В некоторых устройствах регистрации используются входные операцион-
ные усилители (ОУ) с программно изменяемым коэффициентом усиле-
ния. Если в таком устройстве коэффициент преобразования ОУ изменяет-
ся в 10 раз, это увеличивает эффективную разрядность на log210 = 3,35
разрядов

Запись одной аналоговой осциллограммы длительностью t требует в
памяти NKt/T^aVn, где Т — период частоты 50 Гц (0,02 с); N — число от-
счетов на период; К — число байт на один отсчет.

При Т= 15, А= 12, К= 2 осциллограмма занимает около 17,6 Кбайт.

Алгоритмы сжатия информации могут уменьшить этот объем, но при
этом возрастают требования к быстродействию процессорной части
(в ряде случаев теряется часть полезной информации).

Для любых ЦО обязательно должен быть известен формат данных и до-
ступ к ним внешних программ. В настоящее время в качестве универсаль-
ного формата для внешних по отношению к ЦО программ используется
COMTRADE [7].

При использовании любых типов ЦО для ААС встает проблема синхро-
низации. При решении задачи анализа функционирования защит, прежде
Таблица 3.1. Основные параметры ЦО

Характеристи ка	Наиболее веро- ятные значения	Примечания
Число аналоговых каналов	16-32	Возможно до 2000
Число дискретных каналов	32-64	В отдельных типах до 4000
Число отсчетов на период промышленной частоты	12-36	Отдельные варианты 100 - 300
Разрядность АЦП	8-16	—
Кратность измеряемых токов Лшгл/ Азом	30 - 100	—
Длительность непрерывной записи,с	10- 16	Отдельные варианты до 1 ч или до заполнения дискеты или жесткого диска
Длительность записи предаварийного режима, с	0,5	
Питание, В	=220 и/или =220	—
Наличие сетевого интерфейса или модема	Имеется	—
Наличие экспорта информации в формате COMTRADE	И меется	Используется для воспро- изведения в устройствах РЕТОМ, ОМП, ААС
Зависимость удельной стоимости одного аналогового канала от числа каналов	Мало зависит в ЦЦО, в СЦО уменьшается с ростом числа каналов	

всего высокочастотных, необходимо вычисление фазовых соотношений
сигналов по концам ЛЭП. Если допустить погрешность по фазе 10°, то
потребуется синхронизация с точностью около 0,5 мс.

Решение этой задачи должно осуществляться с использованием сис-
темы точного времени. В качестве такой системы может использоваться
российская спутниковая система GLONASS [7] или синхронизация по
радиотрансляционным сигналам точного времени, для чего выпускаются
специальные платы для ПЭВМ. Основные параметры ЦО приведены в
табл. 3.1.

3.2.	УСТРОЙСТВА, регистрирующие
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ В КАЧЕСТВЕ
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ

К таким устройствам в первую очередь относятся:
микропроцессорные устройства РЗА;

микропроцессорные фиксирующие приборы

В настоящее время на российских объектах появляется большое коли-
чество микропроцессорных терминалов, которые выполняют функции
Таблица 3.2. Электрические величины, фиксируемые различными устройст-
вами РЗА

Устройство	Фиксируемые величины			
	Основная функция	Скалярное значение	Векторное значение	Осциллограмма
МИР-1  ФПМ-01  МФИ-1  ИМФ-03М	омп	—	Ь Io,Ub ^2, Uo, Io (параллель- ной ЛЭП)	—
МИР-2	омп	—	11, Ъ, и,, и?	—
S РАС-801	РЗА, управление	1тах(нагрузки за 15 мин до опроса)		—
		/в,/6,/с,/0,|1о-Ц (при отключении)		
БМРЗ  “Импульс”	РЗА, управление, ОМП	—	—	1(Г>	Ufr,  Ucj^un
REL	РЗА	—	—	Цу Цу Цу 1Цу ^Ьу Uc; начало записи за 0,5 с перед аварией)

РЗА на присоединениях 6 — 35 кВ. К ним относятся SPAC (АББ Реле —
Чебоксары), БМРЗ (“Механотроника”, г. С.-Петербург), “Импульс”
(НПО “Радиус”, г. Москва), Siemens, GEC ALSTHOM и устройства не-
которых других отечественных и зарубежных фирм. Все эти устройства
могут интегрироваться в систему АСУ ТП. Как отмечалось выше,
SPAC-801, REL интегрируются в систему SPACOM с использованием
последовательного интерфейса SPA BUS (протокол фирмы АВВ). Ус-
тройство запоминает и передает максимальное значение нагрузочного
тока за последние 15 мин. В режиме КЗ запоминаются токи трех фаз, ток
нулевой последовательности и разность фазных токов. Запоминаются
длительности запусков всех степеней. В памяти эта информация хранит-
ся для пяти последних аварий. В устройствах БМРЗ и “Импульс” преду-
смотрена функция осциллографирования, причем в отличие от SPAC эти
устройства подключаются и к цепям напряжения.

Для определения расстояния до места КЗ на ЛЭП 6 — 35 кВ выпуска-
ется микропроцессорный фиксирующий прибор МИР-2, который по
последовательному каналу может передавать информацию о векторах
токов и напряжений аналогично прибору МИР-1 (см. ниже).

Для ЛЭП ИО, 220 кВ источниками аналоговой информации могут
служить устройства типа REL и другие (АББ Реле-Чебоксары), имеющие
функциюосциллографированиясзаписью0,5 с предаварийногорежима,
и микропроцессорные фиксирующие приборы МФП типа МФИ-1,
МИР-1, ФПМ-01, ИМФ-ЗМ [3].

Все фиксирующие приборы имеют последовательный интерфейс, по
которому передаются проекции векторов токов и напряжений ЛЭП прямой,
обратной и нулевой последовательностей и проекции вектора нулевой
последовательности параллельной ЛЭП. Все векторы строятся методом
цифровой обработки сигналов длительностью два периода промышленной
частоты. Эти два периода фиксируются через 30 — 80 мс после пуска для
исключения влияния переходного процесса. Величины, фиксируемые рас-
смотренными устройствами, сведены в табл. 3.2.

Так как для анализа функционирования защит нужны осциллограм-
мы, а их формируют только устройства типа REL, БМРЗ, “Импульс”,
встает вопрос о получении осциллограмм по информации от фиксирую-
щих приборов. Принципиально такие осциллограммы получить неслож-
но, так как ниже будет показано, что любая осциллограмма от ЦО для
моделирования представляется последовательностью векторов. В этом
смысле показания МФП — уже есть набор необходимых для данной ЛЭП
векторов. Однако необходимо учитывать две особенности:

для получения последовательности длиной более двух периодов (на-
пример для анализа функционирования резервных защит) приходится
предполагать, что электрические величины не изменяются во времени;

отсутствует информация о предаварийном режиме.

Предположение о неизменности параметров сети во времени должен
проанализировать персонал. Чаще всего это предположение не выполняет-
ся, если на объекте есть опережающее отключение (как правило на крупных
ГРЭС), делительная автоматика, которая может действовать с временами,
меньшими времени действия резервных защит ЛЭП и т.д. На подстанциях
систем с высшим напряжением 110, 220 кВ предположение о стабильности
электрических величин, как правило, выполняется.

Вопрос о предаварийном режиме может быть частично решен, если
МФП объединены в систему сбора информации [3]. Все МФП допускают
программные пуски по последовательному каналу. Если переток по ЛЭП
достаточно медленно изменяется во времени, то возможно периодически
(например, 1 раз в 0,5 — 1 ч) программно запускать приборы и фиксиро-
вать их показания. Более частые пуски нежелательны, так как могут при-
вести котказу выполнения функции ОМП. После каждого пуска прибор
затрачивает около 10 с на обработку и передачу информации. В это время
он не отслеживает условия нового пуска. При опросах 1 раз в 0,5 и 1 ч ве-
роятность пропуска режима КЗ составляет соответственно 0,55; 0,28 %.
Если условие относительного постоянства нагрузочного режима не
выполняется, то при использовании информации от МФП приходится
вводить предположения о предшествующем режиме (например 1 = 0,
U= Ц.ом)-

В заключение необходимо отметить, что информация, получаемая
косвенным путем, снижает достоверность анализа (особенно при дейст-
вии резервных защит и основных зашит с выдержками времени), но при
отсутствии других средств регистрации аналоговой информации, ею
приходится пользоваться. Оценка достоверности информации в этом
случае ложится на персонал.
ГЛАВА 4

Анализ аварийной ситуации
с использованием только
дискретной информации

Полноценный анализ аварийной ситуации предполагает наличие и
дискретной, и аналоговой информации. Дискретная — зарегистриро-
ванная ЭВМ (контроллером) временная последовательность замыка-
ния и размыкания контактных датчиков. Аналоговая — полученная от
ЦО или иных устройств информация об изменении электрических ве-
личин (токов, напряжений) во времени. Сравнивая информацию двух
типов можно полностью проанализировать весь ход аварийной ситуа-
ции. Однако желаемый объем информации получить не всегда удастся.
Часто на энергообъекте нет цифровых осциллографов или нет матема-
тического обеспечения для автоматического привлечения аналоговой
информации втемпеаварийного процесса. Поэтому ниже рассматрива-
ется возможность анализа на основе только дискретной информации.

Глубина такого анализа определяется прежде всего степенью осна-
щенности энергообъекта датчиками дискретных сигналов. Для примера
рассмотрим приведенную на рис. 4.1 схему цепей постоянного тока
простейшей максимальной токовой защиты (МТЗ) совместно с цепями
управления масляного выключателя.

Защита состоит из двух токовых реле КА 1 и КА2, реле времени КТ и
указательного реле КН. Для фиксации дискретного сигнала срабатыва-
ния защиты необходим как минимум один датчик. Это К1— геркон, за-
мыкающийся от магнитного поля обмотки указательного реле КН. Кро-
ме того, на схеме показано три варианта фиксации срабатывания изме-
рительных органов защиты — контакты К2', К2" и К2'". Для фиксации
только факта срабатывания измерительных органов можно включить в
схему указательное или промежуточное реле KL1 с контактом К2'.
Можно включить в схему реле KL2qконтактом К2". Контакт К2'" мо-
жет быть мгновенным “сухим” контактом реле КТ, а может быть герко-
ном, установленным вблизи обмотки КТ.

В цепях управления предусмотрены датчики КЗ и К4— “сухие” кон-
такты реле положения выключателя.
Рис. 4.1. Схемы управления выключа-
телем и защиты

Конечная задача функциони-
рования устройства релейной за-
щиты — отключение выключате-
ля. Конечная задача анализа ава-
рийной ситуации — выяснение
причин отключения выключате-
ля. В схеме на рис. 4.1 отключение
будет фиксировано как возврат
реле KQC и срабатывание реле
KQT, т.е. изменение состояния
контактов датчиков КЗ и К4.

Предположим, что имеется
лишь минимальный набор датчи-
ков К1, КЗ и К4. Возможны следу-
ющие временные цепочки их
действия:
а) К/(0-> 1)-К4(1->0)-

КЗ(01)- Л7(1 ->0);

б) К/(()-> l)-W —> 0);
в) К4(\ ->())- КЗ(0^ 1);
г) К4(\ ->0).

Здесь справа от наименования
датчика в скобках показан харак-
тер изменения его состояния:

(О -> 1) соответствует замыканию контакта, (1 -> 0) — размыканию.

Цепочка а) соответствует нормальному отключению выключателя от
данной защиты. Соответствующая осциллограмма работы контактов
приведена на рис. 4.2. Отметим, что по такой осциллограмме (или про-
токолу регистрации) можно точно определить лишь момент начала
команды на отключение. Для определения момента отключения вы-
ключателя следует учесть время возврата KQC и время срабатывания
KQT. Наличие в цепочке всех элементов позволяет сделать логический
вывод: “вмомент ... отключился выключатель... от МТЗ'’’.

В цепочке б) защита подействовала, но факт отключения выключате-
ля не зафиксирован. Возможно, имел место отказ выключателя. Кор-
ректный логический вывод: “вмомент ... сработала МТЗ".

В цепочке в) выключатель от-
ключился, но действие защиты не
зафиксировано. Возможно, от-
ключение произошло от ключа
управления, не имеющего контак-
тного датчика. Логический вывод:
“вмомент ... отключился выключа-

ть - без действия защит". Вы- Рис 42 Ра6ота коитактов при от.
вод об отключении от ключа был ключевин выключателя от защиты

0____________|	| КН (К!)

I

|р KQC(K4)

| KQT(K3)

2__________________Г
бы некорректен — возможно самопроизвольное отключение выключа-
теля, возможно ошибочное отключение при производстве работ во вто-
ричных цепях и т.д..

Цепочка г) соответствует возврату KQC. Возможная причина — про-
падание оперативного тока. Корректный логический вывод: “в момент
... произошел возврат реле положения включено".

Все логические выводы сформулированы на основании строгих фак-
тов, без необоснованных домыслов. Например, было бы ошибкой сде-
лать из цепочки а) вывод: “вмомент... произошло КЗ на линии... с работой
МТЗ" Нет оснований предположить наличие КЗ — защита могла рабо-
тать и ложно. Нет оснований говорить о КЗ именно на защищаемой ли-
нии — защита могла работать и при внешнем КЗ. Следовательно, даже
при минимальном оснащении схемы датчиками дискретной информа-
ции можно делать определенные выводы об аварийной ситуации. Это и
есть задача АСУ ТП “Анализ аварийной ситуации”.

Предположим, что внутри схемы защиты смонтирован датчик К2.
Три варианта его включения даю- разный объем информации: К2' фик-
сирует именно работу измерительных органов защиты; К2” фиксирует
то же, но только при исправной цепи реле времени КТ; К2'" дополните-
льно свидетелоствует об исправности и механической части КТ. Сочета-
ние датчиков К2тл К1 позволяет проверить время срабатывания КТ. Уже
само наличие К2 позволяет перейти к задаче “Анализ функционирова-
ния устройств защиты”. Регулярно проводимый анализ функциониро-
вания перерастает в задачу “Диагностика устройств РЗ”.

Глубина анализа функционирования также зависит от объема осна-
щения устройства датчиками. Ясно, что вставив датчик в каждую цепоч-
ку сложной защиты, можно контролировать исправность каждого реле,
каждой цепи. Однако оснащение устройства датчиками “внутри” встре-
чает чисто юридическую проблему — переоборудование заводской па-
нели, установка в ней дополнительных элементов снимает с завода от-
ветственность за функционирование панели.

Поэтому установка “внутренних” датчиков должна предусматрива-
ться на этапе разработки конструкции устройства защиты. “Внешние”
датчики — герконы, помещаемые в магнитном поле реле — не связаны с
заводской схемой электрически и не могут повлиять на функциониро-
вание заводской схемы. Работники эксплуатации достаточно легко идут
на оснащение релейного щита датчиками для задачи анализа ситуации и
неохотно идут на оснащение датчиками для задачи анализа функциони-
рования устройства.

Основой для анализа аварийной ситуации служит файл с результата-
ми регистрации дискретных сигналов. На крупном объекте он может
содержать довольно много событий за время одной аварии. Необходимо
после анализа событий выдать краткий протокол, содержащий четкие
указания на важнейшие события и на их причины.
Аварии в высоковольтных электроустановках имеют несколько ха-
рактерных особенностей:

а)	важнейшими событиями всегда являются факты отключения и
включения выключателей;

б)	отключению или включению данного выключателя всегда пред-
шествует довольно четко детерминированная цепочка событий;

в)	отключение или включение обрывает цепочку — устоойства за-
щиты и автоматики возвращаются в исходное состояние и следующему
событию вновь будет предшествовать своя цепочка событий.

В схеме управления выключателем по рис. 4.1 есть лишь две возмож-
ности для отключения: отключение от МТЗ и отключение от ключа
управления. У выключателя 110 кВ и выше обычно имеются 3 — 4 воз-
можности для отключения, очень редко — до 10. Всегда можно соста-
вить полный перечень всех возможностей и отследить, какие из них реа-
лизованы в данной аварийной ситуации. Поэтому применение слож-
ных математических методов для анализа нецелесообразно, достаточно
применить чисто инженерный подход.

Типичная цепочка событий, соответствующая отключениюлинии от
защит и последующему успешному АП В выглядит следующим образом:
Пуск защит -> срабатывание защит -> начало и конец команды на отклю-
чение -> пуск АПВ -> срабатывание АПВ -> начало и конец команды на
включение.

Отследив всю цепочку, необходимо выдать протокол вида: “ Т =...
отключился выключатель ...от... защит”, “Т =... включился выключатель
... от АП В".

В протоколе содержится необходимый минимум информации, кото-
рый и нужен оперативному персоналу для принятия решения о своих
дальнейших действиях.

В основу алгоритма формирования протокола анализа целесообраз-
но положить сформулированный в [8] принцип “поглощения предшест-
вующих событий при их естественном следовании”. Применительно к
электроэнергетике основные положения принципа таковы:

в итоговый протокол могут попасто сообщения о срабатывании за-
щит, о начале отключающей (включающей) команды, о завершении
операции отключения (включения);

сообщение о конце отключающей (включающей) команды поглоща-
ет сообщение о начале этой команды, если отключение (включение) не
затянулось;

сообщение о начале отключающей (включающей) команды погло-
щает сообщение о срабатывании соответствующих устройств защиты и
автоматики;

в итоговый протокол попадают лишь “непоглощенные” сообщения,
“поглощенные” учитываются при формировании комментариев.

В темпе аварии диспетчеру выдается ведомость срабатывания защит
и ведомость анализа ситуации. Последняя состоит из сообщений и ком-
ментариев к ним.
Рассмотрим применение данного принципа на конкретном примере
комплекса программ анализа ситуации, внедренного Ивановским
энергетическим университетом в состав АСУ ТП Костромской ГРЭС.

Персоналом станции смонтирована сеть из 368 “инициативных”
датчиков, несущих информацию о состоянии выключателей 220 кВ и о
действии всех зашит и устройств автоматики релейного щита 220 кВ (за-
щиты линий, блоков, шин, устройства линейной автоматики и т.д.). В
качестве датчиков использованы свободные контакты реле положения
выключателей и герконовые контакты, установленные практически на
всех указательных реле панелей защит иавтоматики. Подобная сеть дат-
чиков полностью электрически изолирована от цепей управления вы-
ключателями и цепей защит и никак не может повлиять на функциони-
рование этих защит. Сигналы об изменении положения датчиков фик-
сируются в ЭВМ и привязываются по времени с дискретностью 0,01 с.

Кроме того, собирается еще 979 “пассивных” дискретных сигналов.
Отличие в том, что “пассивный” датчик опрашивается I раз в 10 с. Та-
кие датчики дают информацию о положении испытательных блоков,
накладок, автоматических выключателей, разъединителей, заземляю-
щих ножей и т.д.

На основе информации от “инициативных” датчиков работает зада-
ча анализа ситуации, которая в итоге выдает протокол анализа и ведо-
мость срабатывания защит. Протокол анализа состоит из сообщений и
комментариев к ним. Вид сообщения в соответствии со структурой сис-
темы РЗА станции приведен в приложении 3. К каждому сообщению
может быть один или несколько комментариев.

Общая структурная схема программы анализа приведена на рис. 4.3.
Обработка начинается с перенумерации кодов сигналов о событиях во
внутренние коды программы. Назначение перенумерации — объедине-
ние однотипных сигналов для упрощения дальнейшего анализа. На-
пример, сигналы о срабатывании всех ступеней защит данного присое-
динения, имеющих выдержку времени, приобретают единый код “сра-
батывание медленно действующих зашит”. Дежурному в первый
момент аварии не важно, какая именно ступень соаботала. Однако важ-
но, работали мгновенные зашиты (КЗ на присоединении) или медлен-
ные (КЗ в зоне резервирования). В ходе перенумерации исключаются из
списка маловажные события (пуски защит, осциллографов и т.д.).

Затем начинает работать блок поглощения сигналов начала команд
на выключатели сигналами окончания команд. Назначение блока —
выявить факты отказа выключателей или задержки в выполнении опе-
рации. Принцип работы блока следующий.

Сигнал о замыкании контакта реле KQT(РПО) поглощает сигнал о
возврате реле KQC(РПВ), если последний находится во временном ин-
тервале от —0,12 до +0,04 с относительно первого. У казанные временное
границы приняты на основе анализа ряда протоколов регистрации, т.е.
они учитывают реальные времена срабатывания и возврата реле поло-
жения. В результате при нормальном отключении в протоколе будет
фраза "отключился выключатель”. Если поглощения не произошло, в
протоколе будет фраза "возврат РПВ (или начало команды на откл.) вы-
ключателя”. Если отключение затянулось, в протоколе будут обе ука-
занные фразы.

Сигнал о срабатывании К(?С(РПВ) выключателя поглощает си гнал о
возврате KQT(РПО) данного выключателя, если последний находится
во временном интервале от —0,7 до +0,04 с. В зависимости от результа-
тов в протоколе появляются фразы "включился выключатель” или “воз-
врат РПО выключателя", или обе. Если фиксировано срабатывание
реле непереключения фаз, то в протоколе добавляется “неполнофазно” и
даются временные рамки существования неполнофазного режима.

После проработки блока поглощения программа переходит к основ-
ным блокам — обработки сообщений о событиях и выявления причин
событий. В блоке обработки сообщений каждый непоглощенный сиг-
нал становится событием, он анализируется и сравнивается с предыду-
щими и последующими. Принимается решение, следует ли занести его
в протокол и в какой форме это сделать. Подбирается к нему
комментарий.

Подбор комментариев производится путем просмотра всех предше-
ствующих и некоторых последующих событий с заполнением масси-
ва-счетчика Миз 22 ячеек. Например, ячейка М [6] контролирует функ-
ционирование ДЗШ-220. В начале работы ячейка обнуляется. Затем на-
чинается просмотр всех предшествующих событий. Каждый раз, когда

Рис. 4.3. Структурная схема программы анализа ситуации
встречается сигнал о срабатывании комплекта ДЗШ данной системы
шин, производится операция Л/[6] = М[6] + 1. Каждый раз, когда
встречается сигнал о возврате, производится операция
М [6] = М [6] — 1. Если после просмотра окажется, что М [6] > 0, то поя-
вится комментарий “от ДЗШ-220”.

Подобный принцип работы счетчика позволяет отсеивать устарев-
шие сообщения при неоднократном отключении одного и того же вы-
ключателя по разным причинам. Например, если первое отключение
произошло от ДФЗ, а второе — от зашит с ускорением после АП В, то
при поиске причин второго отключения сигналы о срабатывании ДФЗ
и о возврате ДФЗ взаимно компенсируют одно другого и комментария
“от мгновенных защит” не появится.

В конце блока выявления причин производится проверка, появился
ли хоть один комментарий. Если их нет, то появляется строка “без дей-
ствия защит и автоматики щита 220кВ”.

Примеры протоколов регистрации, анализа и ведомости срабатыва-
ния защит для одной из аварийных ситуаций приведен в приложении 4.
30 апреля 1999 г. произошло отключение линии 220 кВ “Вичуга 1” от
мгновенных защит линии, отключение выключателя 220 кВ одного из
автотрансформаторов от автоматики ограничения уровня токов КЗ
типа ACT, АП В этого выключателя. Протокол регистрации содержит 53
события, чтение его во время аварии затруднительно для оперативного
персонала. Протокол анализа и ведомость срабатывания защит вполне
обозримы и дают необходимый минимум информации для принятия
решений о последующих действиях.

Кроме “инициативных” сигналов в протоколе имеются записи стрех
“пассивных” сигналах “работа ФИП”. Они взяты не с герконов, а с “су-
хих” контактов блинкеров. Следует помнить, что их срабатывание и
возврат фиксированы с точностью до Юс и их возврат соответствует
подъему флажка оперативным персоналом. Проявляется дополнитель-
ное преимущество системы — проверка блинкеров произведена через
час после аварии, а ведомости работы защит и протоколы анализа появ-
ляются у персонала практически мгновенно.

В реальном времени файл с результатами регистрации обновляется
каждые 10 с. Появляется проблема выделения одной аварии и проблема
протокола анализа, полученного в промежуточный момент аварии.
Первая проблема решается тем, что за одну аварию считается последо-
вательность событий, в которой между соседними событиями имеется
интервал не более 20 с (время, большее самой длительной паузы АПВ).
Программа автоматически выделяет подобные последовательности, и
анализ ведется внутри них. Вторая проблема решается тем, что после
получения новой порции сигналов анализ производится снова и прото-
кол меняется (например, вмести события “срабатывание защит” может
появиться событие “отключился выключатель”.
ГЛАВА 5

Анализ функционирования устройств РЗА

5.1.	ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАДАЧИ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УРЗА

Выше отмечалось, что традициошю рассматриваемая задача решалась
с использованием информации от осциллографов и указательных реле
или дискретных регистраторов. Использование оптико механических
осциллографов требует значительного времени для получения информа-
ции (проявление), и ее качество довольно низко. Цифровые осциллогра-
фы улучшили качество информации, увеличили число точек контроля,
позволили собирать всю информацию с привязкой во времени.

Улучшение количества и качества информации не решило основную
задачу — быструю оценку правильности функционирования УРЗА. Эта
задача по-прежнему остается перед персоналом службы РЗА и зависит от
его квалификации и доступной информации.

Следует отметить, что большинство аварий персоналу удается досто-
верно проанализировать, используя традиционные для российских объ-
ектов средства. Однакотакойанализзанимаетзначительное время. Часть
же аварий, как правило сложных, без достаточного качества и количества
информации не удается проанализировать вообще, что, кроме уже нане-
сенного ущерба, оставляет возможность возникновения подобных ава-
рий в будущем.

Задача автоматизированного анализа функционирования (ААФ)
УРЗА для диспетчерского управления требует решения следующих
основных проблем:

определение необходимого количества регистрируемых дискретных и
аналоговых сигналов;

создание и поддержка адекватного модельного образа объекта;

разработка эффективных методов анализа функционирования элект-
роэнергетического объекта с учетом функционирования УРЗА.

Число регистрируемых дискретных сигналов определяется требования-
ми к анализу функционирования УРЗА. Если необходимо определить то-
лько факт правильного или неправильного срабатывания, обычно доста-
точно фиксации во времени сигналов в точках, где установлены РУ. Ин-
терес представляет фиксация действия измерительных и пусковых
органов. В этом случае анализ позволяет определить расхождение с точ-
ностью до ступени защиты, причем если фиксируется срабатывание без
выдержки времени, то анализ будет возможен и при внешних КЗ. Для
фиксации автоматических и оперативных включений (отключений) вы-
ключателей целесообразно использован, контакты (герконы) от реле
РПО, РПВ, РКО, РКВ или аналогичные (в зависимости от схемы управ-
ления). Наличие этих сигналов обеспечивает контроль за длительностью
операций с выключателями и определяет (косвенно) положение выклю-
чателей. Общее число дискретных сигналов для присоединения
110 — 220 кВ можно определить по табл. 5.1.

В скобках указано число дискретных сигналов при наличии двух вы-
ключателей на присоединение. Для АПВ в скобках указано число сигна-
лов для двухкратного АПВ. Дополнительный сигнал берется с катушки
реле времени АПВ (любого типа) и имеет смысл — пуск (возврат) АПВ.

Для присоединений ЛЭП 110 —220 кВ с одним выключателем и
защитами типа ЭПЗ-1636 и ДФЗ-201 число дискретных сигналов
7 + 17(4- 3 + 3) + 1(+ 1) + 4 + 2 = 31(38). В ряде случаев добавляются
сигналы от автоматики (АПАХ, САОН), резервных защит блоков и т.д.
Обязательны сигналы от таких устройств, как ДЗШ, УРОВ. Можно отме-
тить, что в панелях ШДЭ и ПДЭ для регистрации информационной сис-
темой выделены все сигналы, аналогичные сигналам РУ панелей ЭПЗ и
ДФЗ. Общее число дискретных сигналов для подстанции с А присоеди-
нениями 110 — 220 кВ составляет примерно (30 — 40) А

Число сигналов, фиксируемых в действительности, определяется ти-
пом используемого оборудования. Так ЦО (несетевые) имеют обычно
64 — 128 дискретных канала. Сетевые ЦО практически не имеют ограни-
чений по числу каналов.

Аналогичные расчеты можно произвести для защит трансформато-
ров, блоков, генераторов, ЛЭП других классов напряжения и т.д.

Если требуется анализ в целях

Таблица 5.1. Число дискретных сигналов для присоединения 110 — 220 кВ		диагностики с заданной точностью, то число контролируемых сигналов значительно увеличивается [5]. В этом случае определение количест- ва контролируемых точек представ- ляет отдельную задачу и здесь не
Устройства	Количество блинкеров	
ЭПЗ-1636	17(19)	рассматривается.
ЭПЗ-1643	4(5)	Число регистрируемых аналоге-
ДФЗ-201	7(8)	вых сигналов в общем случае дол- жно равняться числу аналоговых входов защит объекта. Для ЛЭП это три фазных тока и три фазных на-
ПДЭ-2802	7(8)	
ШДЭ-2801	14	
АПВ	1(3)	пряжения. В ряде случаев возможно
РПО, РПВ, РКО, РКВ	4	использование общих аналоговых сигналов для ряда присоединений. Например, если в РУ 6 — 35 кВ кон-
Непереключения фаз	1	
тролировать питающие присоединения, то можно получить информа-
цию о токах для всех остальных.

Далее предполагается, что число аналоговых сигналов достаточно для
моделирования функционирования УРЗА.

Модельный образ объекта. Для рассматриваемой задачи модель объек-
та можно условно представить, как м ножество взаимосвязанн ых моделей
отдельных объектов. Примерами могут служить:

схема подключения УРЗА;

уставки УРЗА;

модель УРЗА конкретного присоединения и т.д.

В простейшем случае модель может быть задана определенными по-
следовательностями событий, как это сделано в задаче [8]. Более слож-
ные модели могут включать топологическое описание (задание электри-
ческой схемы), описание состава и настроек УРЗА, текущего ресурса
оборудования и т.д. Для задачи анализа функционирования УРЗА необ-
ходимо иметь модель УРЗА с соответствующей настройкой, определяе-
мой объектом. Она включает:

модель измерительных органов УРЗА (инвариантные данные);

модель логической части УРЗА (инвариантные данные);

текущие уставки УРЗА (конкретные данные);

модель текущих входных процессов УРЗА (конкретные данные).

Первые две модели для типовыхУ РЗА можно рассматривать как инва-
риантные. Последние модели определяют принадлежность инвариант-
ной модели конкретному объекту. Взаимодействие инвариантных моде-
лей и конкретных данных определяется логической структурой. Основ-
ное назначение логической структуры — создание и поддержка
адекватности модели и объекта. Часто из-за недостатка информации ло-
гическая структура теряет достоверность. Например, если осуществляет-
ся перевод защиты с одних трансформаторов тока на другие (перевод
ЛЭП на обходной выключатель), должна изменяться и логическая струк-
тура. В настоящее время эту информацию, как правило, приходится вво-
дить вручную. В любом случае результаты ААФ обязательно должны со-
держать информацию о модели, с которой работала система.

Эффективность методов автоматизированного анализа. Особенностью
задачи ААФ является большой объем обрабатываемой информации.
Прежде всего, это касается моделирования функционирования УРЗА,
которое начинается с приведения моделей к состоянию, адекватному со-
стоянию объекта до аварии. Это осуществляется по записям в ЦО преда-
варийного режима. Ограниченность этой записи требует ее искусствен-
ного увеличения, так как модели УРЗА могут “не успеть” установиться в
соответствующее реальным защитам состояние. Кроме того, сами циф-
ровые осциллограммы представляют собой весьма большие объемы ин-
формации. Так, шесть электрических величин (три тока, три напряже-
ния), записанные в двухбайтовом формате, по 24 точки на период за
время 10 с, представляют массив 140,6 Кбайт. Это данные только для од-
ного присоединения. Устройства РЗА, как правило, взаимодействуют
между собой, воздействуют на выключатели, т.е. изменяют состояние
объекта. По этой причине они должны в общем случае моделироваться
для всего объекта на каждом шаге дискретизации. В этом случае только
модель УРЗЛ одного присоединения должна отработать примерно
150 000 раз. Следовательно, целесообразно сначала обработать осциллог-
раммы для выделения участков стационарности, разделения аварийных
и предаварийных записей. Участки стационарности, занимающие боль-
шую часть осциллограмм, могут при моделировании обрабатываться
блоками, что значительно увеличивает скорость работы моделей. Оче-
видно, что и эффективность самих методов ААФ определяет скорость
получения результатов. Диспетчеру данные ААФ должны представляться
с запаздыванием по отношению к событиям не более чем на десятки се-
кунд. В противном случае они не позволят диспетчеру принимать реше-
ния в темпе процесса.

Взаимодействие всех элементов системы показано на рис. 5.1. При да-
льнейших пояснениях предполагается, что приведено заполнение всех
баз данных и создана логическая структура объекта (станции, подстан-
ции). Упрощенно можно представить логическую структуру как набор
следующего вида для каждого объекта (ЛЭП, трансформатора и т.д.):
“номер выключателя”, “номерЛЭП”, “номерТТ”, “номерTH”, “номер
панели УРЗА”, “номер базы данных”, “номер метода обработки”. Фак-
тически логическая структура представляет собой динамическую систе-

Рис. 5.1. Взаимодействие элементов системы анализа аварийных ситуаций с уче-
том анализа функционирования УРЗА
му, которая формирует подобные наборы при любом изменении модели-
руемого объекта (см. §5.2).

При пуске ЦО (блок /) сначала выделяется дискретная информация,
которая обрабатывается в блоке 2. Этот блок определяет выключатель,
изменивший свое положение, или защиты, подействовавшие на
отключение.

Информация о номере аварийного объекта передается в блок сорти-
ровки дискретных сигналов 1 где отбираются все сигналы, относящиеся
к аварийному объекту. Эта же информация передается в логическую
структуру 5, которая определяет модели УРЗА (блок 6) и их настройки
(блок 7), список аналоговых сигналов (токов и напряжений). Блок 4вы-
бирает из ЦО необходимые осциллограммы, и вся эта информация пере-
дается в блок 8, который и осуществляет моделирование функциониро-
вания УРЗА. Частный протокол можно представить персоналу.

Два протокола, реальный (от ЦО после сортировки) и модельный,
анализируются в блоке 9, который выдает информацию для формиро-
вания протоколов (блок 10) Вид такого протокола приведен в прило-
жении 5.

После моделирования функционирования УРЗА поврежденного объ-
екта желательно провести ААФ для всех защит объекта. Это позволит вы-
явить отказы и излишние пуски защит, не действовавших на отключение.

Наибольшие трудности возникают в связи с неполной автоматиза-
цией сбора информации. Многие дискретные сигналы трудно получить
технически. Прежде всего, это касается накладок, испытательных бло-
ков, контроля оперативного тока на панелях и т.д. Информацию о на-
стройках защит (кроме микропроцессорных, включенных в систему сбо-
ра информации) также приходится вводить оператору.

5.2.	ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ЗАДАЧИ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УРЗА

Эта структура является важной частью задачи автоматизированного
анализа и управляет потоками данных и их привязкой Сточки зрения за-
дачи регистрации эту модель можно использовать в следующих целях:
автоматическое формирование записей;

автоматическое формирование запросов на данные.

Простейшая логическая модель объекта приведена на рис. 5.2. Эта мо-
дель является иерархической структурой. Понятие узла (конца графа)
порождает (для задачи регистрации дискретных сигналов) один из эле-
ментов словаря. Очевидно, что при прохождении цепочки от конца (в
данной задаче всегда понятие дискретного датчика) до точки начала
можно получить запись (кортеж) для данного контакта. Далее этому кор-
тежу присваивается уникальный номер. Это и есть решение первой зада-
чи — автоматическое формирование записи.

Решение второй задачи можно осуществлять следующим образом:
Рис. 5.2. Логическая структура объекта

выбирается один из уровней (например 0;

на данном уровне выбирается 0 (например из словаря).

Простейший запрос уже определен и в общепринятом смысле пред-
ставляет предложение: “Выбрать все события, связанные с выключателем
вг-

Более сложный запрос можно сформировать с указанием двух или бо-
лее уровней (элементов уровней), связанных логическими операторами.
Пример запроса: “Выбрать все события, связанные с выключателем Q, и
дистанционной защитой", т.е. формально (0) п (дистанционная защита).

Еще одно весьма полезное свойство логической структуры — возмож-
ность создания модели данных путем копирования-редактирования ана-
логичных объектов. Структура, приведенная на рис. 5.3 может быть отре-
дактирована (изменением индекса 0 на ряд однотипных линий.

Простейшая иерархическая модель может значительно усложниться
при анализе некоторых практических ситуаций.

Как будет строиться логическая структура при замене собственного
выключателя на обходной? Как правило, на обходном выключателе име-
ются резервные защиты. В качестве основной используется объектная
защита (например, ЛЭП) и ее переключение осуществляется испытате-
льными блоками. В этом случае граф {Система шин Г>{Выключатель 1) за-
меняется графом{Системашин /){Обходнойвыключателб)(рис. 5.4). Ана-

Рис. 5.3. Фрагмент логи-
ческой структуры, полу-
ченный копированием уз-
ла-выключателя
Рис. 5.4. Иерархическая модель с вариантными графами

логично вводится граф {Обходной выключатель){Основная защита). Такая
операция возможна, если графы имеют признак (атрибут) типа активен
— неактивен (0 или 1). На рис. 5.4 пунктиром показаны неактивные
графы.

Такой подход не является единственным. Например, можно выдать
новый объект (вариантный) типа линия, включенная через обходной вы-
ключатель. Однако таких объектов потребуется столько, сколько объек-
тов может подключаться через обходной выключатель. В каждой конк-
ретной ситуации может существовать не более одного объекта такого
типа. Подключение объекта экви-

валентно введению одного из ва-
риантных графов. Можно считать,
что в первой модели существуют
более сложные связи, но более
компактная структура, во второй
— наоборот (рис. 5.5).

Рассмотренные примеры пока-
зывают, как формируется и испо-
льзуется логическая структура. В
задаче ААФ с помощью логиче-
ской структуры выбираются необ-
ходимые данные по уставкам и на-
стройкам панелей РЗА, необходи-

мые. 5.5. Иерархическая модель с ва-
риантными объектами
мне данные из задачи регистрации дискретных и аналоговых сигналов,
модели РЗА. При любом изменении логической структуры, изменяются
соответствующие данные, и именно эти данные используются для реше-
ния задачи ААФ. Следует отметить, что при недостатке данных, получае-
мых автоматически, предусмотрена возможность изменения логической
структуры персоналом. Например, персонал может перевести объект с
одной системы шин на другую, а датчиков от разъединителей в системе
нет В этом случае логическая структура может управляться программно
от диспетчерской схемы, находящейся в ЭВМ, с которой работает опера-
тивный персонал. При формировании протокола ААФ будет указано, на
какую систему шин (т.е. цепи напряжения) и через какой выключатель
(цепи тока) подключен защищаемый объект.

5.3.	ОБРАБОТКА ЦИФРОВЫХ ОСЦИЛЛОГРАММ
ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА

Цифровые осциллографы, как правило, хранят информацию в следу-
ющем формате (рис. 5.6): а(0), £»(0), с(0), а(1), Ь(\), с(1),...

В этой последовательности в скобках указаны дискретные времена.

Рис 5.6. Иллюстрация движения “окна наблюдения”, переводящего осциллог-
раммы в последовательность комплексных чисел
Для наглядного представления эту запись можно представить в форме
матрицы

a(0)	КО)	с(0)
0(1)	6(1)	с(1)
о(л)	6(и)	с(л)

(5.1)

где в каждой строке приведены данные по всем каналам для соответст-
вующего момента времени, а в каждом столбце — данные по соответст-
вующему каналу, упорядоченные по времени.

Как было указано выше, для объектов с 6/ном = 220 кВ достаточно
определить действующее значение величин о, Ь, си их фазу. Действую-
щее значение Ак (рис. 5.6) наиболее просто определить по выражению:

Ji *+П

рт £«(/)•	(5-2)

12 i=k

Под “окном наблюдения” в этом случае понимается 12 точек (число
отсчетов на период на рис. 5.6), начиная с точки к = 0. Далее, для получе-
ния следующего действующего значения можно сдвигать “окно наблю-
дения” източки к = 1 последовательно до точки к = 12. Совершенно оче-
видно, что вычисления со сдвигом на период будут выполняться для всей
осциллограммы в 12 раз быстрее, но результат даст более грубую оценку.
Так как вопрос о шаге движения “окна наблюдения” должен решаться
для конкретных случаев, то программа автоматической обработки
осциллограмм позволяет задать этот шаг персоналу любым. Целесооб-
разно первоначально использовать настройку с шагом, равным периоду

Определение фазы сигналов, при отсутствии апериодической состав-
ляющей, можно производить по переходам через нуль. Чтобы избежать
операции извлечения корня подсчитывают Ак, а значения, которые дол-
жны сравниваться с этой величиной (уставкой) возводят в квадрат.

Еще одним способом вычисления является ортогональное разложе-
ние. Если рассмотреть синусоидальный сигнал

a(f) = Amsin(wt+<р), w = —	(5.3)

то

и этот же сигнал, сдвинутый на Т/4

= Amcos(wt +<р),

a2(t)+а2[г +~

= A2m si n 2( wt +<p) + A2 cos 2( wt +<p) = A 2,

arctg ----—— =arctg

\о(Г гГ/4) J Б

Лт81п(м'/+ф)
Amcos(wt +ф)

= аг^(ф) = ф.

(5.4)

(5.5)

(5.6)
При обработке осциллограмм получить сдвиг на 7/4достаточно легко.
Так в примере на рис. 5.6, достаточно взять точки с номерами, сдвинуты-
ми на три единицы (число отсчетов на период 12 и, следовательно,
12/4 = 3). Следует отметить, что расчеты по (5.2) дают действующее
значение синусоидальной величины, а по (5.5) — амплитудное. Это не
имеет существенного значения для синусоидального сигнала, так как
действующее и амплитудное значения связаны постоянным
коэффи циентом

Am = j2A.	(5.7)

Для несинусоидального сигнала это соотношение не выполняется.
Очевидно, оба способа не дают погрешности для синусоидального сиг-
нала. Если сигнал несинусоидальный (например, содержит апериодиче-
скую составляющую), то будут возникать погрешности. Для преодоления
трудностей с обработкой несинусоидальных сигналов используется циф-
ровая фильтрация (которая существенно замедляет обработку) или конт-
роль за стабильностью значений, что эквивалентно ожиданию затухания
переходного процесса.

Для моделирования функционирования измерительных органов мо-
гут требоваться действующие, средние или амплитудные значения и фаза
сигнала. По этой причине часто вычисляются сразу все значения. Если в
примере рис. 5.6 передвигать “окно наблюдения” с шагом, равным пери-
оду, то при двенадцати отсчетах на период (каждый отсчет 2 байта) объем
осциллограммы, байт, составит и - 12-2, где п — число записанных
периодов.

После обработки каждый период будет представлен действующим,
средним, амплитудным значением и фазой. Все эти числа имеют размер-
ность не менее 4 байт, т.е. п  16. Таким образом, обработанная осциллог-
рамма на одну треть меньше исходной по объему. Если “окно наблюде-
ния” двигать на (1/12)77, то объем осциллограммы, байт, составит
п  12- 16, т.е. в 8 раз больше исходной.

5.4.	ВОЗМОЖНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЗА

Для анализа функционирования РЗА по данным регистрации дискрет-
ных и аналоговых сигналов может быть использован следующий подход. По
аналоговым величинам определяется, какие измерительные органы дол-
жны были сработать. Для каждого набора сигналов измерительных органов
заранее определяются возможные последовательности для регистрируемых
сигналов. Эти последовательности сравниваются с последовательностью,
полученной при регистрации. При таком подходе общее число последова-
тельностей может оказаться очень большим. Если рассмотреть вместо по-
следовательностей число функций, которые могут образовывать последова-
тельности, то общее число функций только для двух регистрируемых сигна-
лов составит 24 = 16 (см. приложение 2).
При рассмотрении именно последовательностей двух сигналов, кото-
рые переключаются из положения единицы в ноль (или из нуля в едини-
цу), т.е. при ситуации срабатывание — возврат, общее число переключе-
ний будет четыре. Для четырех переключений число перестановок будет
4! = 24.

Статический анализ предлагается использовать для диагностики
устройств РЗА [5]. Обоснованием такого подхода для автоматической
диагностики может служить то обстоятельство, что число возможных
функций хотя и большое, но конечное. Кроме того, при автоматической
диагностике каждая функция отражаетлибо исправность УРЗА, либо ка-
кую-то неисправность или неисправности, следовательно, каждая из них
должна иметь определенный комментарий. Так как в задаче анализа
функционирования УРЗА основным фактором является время получе-
ния решения, а точная диагностика не требуется, желательно использо-
вать другой подход.

Анализ последовательностей, полученных от задачи регистрации,
можно выполнить значительно быстрее, если перебирать не все последо-
вательности (как отмечалось, диагностика в темпе аварийного процесса
не требуется), а сравнивать зарегистрированную последовательность с
эталонной. В этом случае возможно получить решение типа правильно
(неправильно) функционировало УРЗА. В качестве эталонной последо-
вательности может выступать результат работы модели УРЗА при сигна-
лах на ее входе от ЦО или иного источника аналоговых сигналов. Досто-
инством такого подхода является возможность получения эталонных по-
следовательностей для достаточно сложных аварий (наложение событий,
переходы одного вида КЗ в другое и т.д.). Этот подход и получил распро-
странение для решения анализа функционирования УРЗА [4, 9, 10].

5.5.	ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ УРЗА
ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Моделирование измертельных органов УРЗА. Любое устройство релей-
ной защиты и автоматики для целей автоматизированного анализа функци-
онирования должно быть представлено соответствующим алгоритмиче-
ским (математическим) описанием. Если воспользоваться общепринятой
[11] функциональной схемой УРЗА (рис. 5.7), то можно выделить следую-
щие математические методы для ее описания:

измерительные органы (блок / на рис. 5 7), которые преобразуют непре-
рывные входные сигналы (как правило, токи, напряжения и их функции) в
дискретные, представляются системами дифференциальных и (или) алгеб-
раических уравнений и неравенств;

остальная часть УРЗА (блок 2), которая преобразует дискретные сигналы
и может быть представлена системами логических уравнений.

В рамках данной работы основное внимание будет уделено защитам, ре-
агирующим на вынужденную составляющую токов, напряжений и функ-
ций от них при КЗ, на объектах напряжением не более 220 кВ. Для таких за-
Рис. 5.7. Функциональная схема УРЗА:

ИО — измерительные органы; ЛЧ — логическая часть; М — множество выход-
ных сигналов от ЯО; К — множество входных логических сигналов ЛЧ

щит в большинстве случаев измерительные органы могут быть достаточно
достоверно представлены системами алгебраических уравнений и
неравенств.

В качестве примера можно привести описание измерительного органа
сопротивления с характеристикой в форме «-угольника (рис. 5.8).

Если точка Z располагается внутри многоугольника или на его границе,
то выполняется условие:

"I ( 7 _ 7 )

Z>rg  ' =2л;	(5.8)

/=1 kZ-Zz+17

в противном случае условие не выполняется
Z-Z, о
---------------------------------— < 2л:
z-z,J

(5.9)

Аналогичные условия существуют и для характеристики в форме
окружности (рис. 5.9).

Г Z'-Z.). /о
arg 1 >л/2;

I /S — -^ 2 7

(5.Ю)

Если выполняется условие (5.10), то точка (Z') находится внутри
окружности, в противном случае — вне ее. Для объектов без интенсив-
ных переходных процессов времена срабатывания измерительных орга-
нов могут быть учтены следующим образом:

вычисляется время выполнения условия срабатывания (например
(5.8) или (5.10) для реле сопротивления);

это время сравнивается с заданным и принимается решение о сраба-
тывании реле;

аналогично, после срабатывания, вычисляется условие возврата, с
учетом коэффициента возврата реле;

вынужденные составляющие электрических величин, на которые ре-
агирует ИО, при моделировании вычисляются поданным ЦО с приме-
нением цифровой фильтрации.
Рис. 5.8. Определение условий сраба-
тывания измерительного органа сопро-
тивления (многоугольник)

Рис. 5.9. Определение условий сраба-
тывания измерительного органа сопро-
тивления (окружность)

После определения состояния измерительных органов производится
моделирование функционирования логической части защиты. Устройства
РЗА относятся к асинхронным конечным автоматам с памятью (12].

Математически такие автоматы представляются следующей систе-
мой логических уравнений:

Г,+| =/(JV,+1,5,)l

$)+1

(5.П)

В этом выражении X, + । — вектор входных логических переменных в
момент времени t + 1. К понятию времени в этом уравнении обратимся
ниже. Вектор выходных логических переменных обозначен Y/+ Внут-
ренние состояния системы обозначены St+ t, 5, для моментов времени
t + 1 и /соответственно. Логические функции обозначены /и <р.

Рассмотрим подробнее понятие времени в смысле системы (5.11).
Время в таких системах называют дискретным. Это можно понимать в
том смысле, что между моментами времени t + 1 и / в системе (5.11) не
происходит изменений. Изменения происходят только в моменты
/еО, Это можно проиллюстрировать на примере временной
диаграммы (рис. 5.10, б) для схемы рис. 5.10, а.

Для схемы рис. 5.10 с учетом диаграммы можно составить систему
уравнений вида (5.11) по табл. 5.2.

В обозначениях системы (5.11) КА = X; KLt = St\ KL, + l = St+i.

В целях упрощения анализа (без потери общности) будем предпола-
гать, что У= 5, з | - Как правило, это условие выполняется.

Для аналитической записи в дизъюнктивной совершенной нормаль-
ной форме (ДСНФ) [12] системы (5.11) можно использовать правило
единиц. Для каждой строки, в которой значение функции равно едини-
це, записывается конъюнкция, причем переменная, равная единице,
Рис. 5. Ю. Схема токовой защиты (а) и временная диаграмма (б)

(5.12)

записывается в конъюнкцию сама, а для переменной, равной нулю, за-
писывается отрицание. Все конъюнкции, полученные для строк, объе-
диняются дизъюнкцией. Так в табл. 5.2 в столбце Л',+ \(К1^+ ,) две еди-
ницы. Конъюнкция для первой выделенной строки Xl+jSt, для второй
Аг,+|5’;+1. Дизъюнкция этих конъюнкций определяет функцию
5'/+i	+^(Д:

^=*,+&+х,+£;

=sl+]-,

St+i= aS, + bS,.	(5.13)

Таким образом, система (5 11) для схемы рис. 5.10, о имеет вид (5.12).
Из алгебры логики известно, что выражения вида (5.13) являются урав-
нениями триггеров. Таким образом, схема рис. 5.10, а может быть реа-
лизована с помощью одного триггера, роль которого в схеме выполняет
реле KL. Триггерный эффект определяют задержки на срабатывание и
возврат.

Не вдаваясь в математические подробности, можно отметить, что
любое одностабильное реле может быть представлено триггером вида:
St + । = xSt + xS,, а двухстабильное (например выключатель, реле фикса-
ции команды) триггером вида (5.13) при а*Ь.

Запись в форме табл. 5.2 или в форме системы (5.12) позволяет сде-
лать следующие выводы.

Таблица 5.2. Значения логических переменных (состояния контактов реле),
соответствующие рис. 5.10

Дискретное время	Интервал	КА	KL,	
0	6 -	0	0	0
1	6-6	1	0	1
2	6 - 6	1	1	1
3	6 - 6	0	I	0
4	^со ^4	0	0	0
Анализ релейно-контактных схем (РКС), а также временных логиче-
ских функций вида (5.11), значительно сложнее часто используемого
представления таких схем без учета времени. Так в нашем примере
(см. рис. 5.13, а) без учета времени система (5.12) вырождается в выра-
жение КА = KL.

Если анализировать все возможные состояния системы (5.12) с уче-
том любых неисправностей, то придется рассмотреть шестнадцать по-
добных таблиц (табл. 5.3).

Жирным шрифтом выделена функция, соответствующая схеме
рис. 5.10, а.

Если воспользоваться представлением функции 5, + в виде диа-
граммы, то, например, 5,+ имеет вид, представленный на рис. 5.11,
a,aSt + |(/) — на рис. 5.11, б.

Часть функций на первый взгляд не имеет смысла, например St + ц^.
Она должна иметь значение 5^^ (табл. 5.4). Временная диаграмма для
такой таблицы приведена на рис. 5.12.

Такая последовательность событий в схеме рис. 5.10, а может иметь
место в случае использования размыкающего контакта при срабатыва-
нии его без задержки и возврата с задержкой. Такую последовательность
событий в результате неисправностей в схеме рис. 5.10, а можно рас-
сматривать как маловероятную. Следует, однако, заметить, что если
уравнение (5.12) реализовано не на электромеханических реле (микро-
процессорные зашиты), то подобная ситуация может иметь значимую
вероятность. Аналогичные рассуждения можно провести для всех
S, ь В качестве примера приведены табл. 5.5 — 5.8 и соответствую-
щие им временные диаграммы (рис. 5.13 — 5.16).

Рассмотренный пример можно несколько усложнить введением в
схему еще одного реле (рис. 5.17). Это позволит оценить, как возрастает
число возможных последовательностей с ростом числа реле.

Этой схеме и диаграмме соответствует табл. 5.9.

В соответствии с этой таблицей теоретически существует 223 = 256
функций для 5| и столько же для 52. Каждая из функций должна быть
проанализирована. В результате часть из них признается возможной
и принимается во внимание, а часть отбрасываются, как маловеро-
ятная. Число возможных последовательностей для случая срабатывание
— возврат каждого реле составит 6! = 720. Выше отмечалось, что для це-
лей анализа функционирования такой отбор может производить модель
УРЗА, что значительно ускоряет анализ, так как в качестве эталона вы-
бирается одна последовательность, соответствующая входным пере-
менным состояния измерительных органов и исходному состоянию
УРЗА, соответствующему предаварийному режиму.

Представление реле временной функцией алгебры логики. Представле-
ние одностабильного реле с помощью ФАЛ является упрощенным
(рис. 5.18). Любое такое реле имеет три параметра, которые игнориру-
ются при представлении реле обычной ФАЛ. Этими параметрами явля-
Таблица 5.3. Все возможные функции алгебры логики для двух переменных

где Лв, Лср — параметры возврата и срабатывания соответственно.

Можно рассматривать два типа идеального одностабильного реле —
максимальное (рис. 5.18, а) и минимальное (рис. 5.18, б):

А< Д.„,Г =0;]

Л>4р,Г=1;}

(Y= 1 — контакт замкнут, У= 0 — контакт разомкнут);

Л<4р,Г = 1;1

Л>4р,У = 0.|

(5.15)

(5.16)

Аналогично можно рассматривать эти два типа реле с учетом Кв
(рис. 5.19, а и б).

Если А > /1ср, то при уменьшении А до А > Ав, Y= 1.

Если А < Аг„, то Y= 0.

Р Л

В этом случае Кк = —2-< 1.

Ар

Если А > Ав (было), то при уменьшении А до А < /ср, Y= 0.

Если А < Лср (было), то при увеличении А до А < Ав, Y= 1.
Таблица 5.4. Таблица значений
функции \ + |())

1	%,+ ,	5,	SA.
1	0	1	0
2	1	0	0
3	0	0	0
4	0	0	1

Рис. 5.12. Временная диаграмма функ-

р	„ А, -	Ции^г+1(1)

В этом случае КИ = —s- > 1.

Л:р

Временная диаграмма идеального реле приведена на рис. 5.20.

Идеальное реле имеет 7ср = 0, Та = 0.

Реальное реле (рис. 5.21) имеет отличное от нуля время срабатыва-
ния и время возврата. Для измерительных реле (например для реле тока,
напряжения, направления мощности, сопротивления) эти времена мо-
гут зависеть от подведенных величин. Такая зависимость для реле тока
РТ-40 (РН-54) приведена в табл. 5.10.

Для реле тока, напряжения и других реле без получения специаль-
ной характеристики Тср =j\A) на практике часто полагают Тср = const,
Гв = const и даже Т = 7'в=0. Для реле типа PT-80, PT-90, РТМ,
SPAC-80*, БМРЗ, ИМПУЛЬС с времятоковыми характеристиками за-
висимости Тср =_/(/), Тв =ЛГ) вобщем случае требуется система логиче-
ских и алгебраических уравнений (неравенств). Так для простейшего

Таблица 5.5. Таблица значений

ФУНКЦИИ 5,+ ц2)

t	X,	5,	ЗА,
1	0	0	0
2	1	0	0
3	1	0	1
4	0	1	0

Таблица 5.6. Таблица значений
ФУНКЦИИ S, + цз)

t	X,	s,	5,,,
1	0	0	0
2	1	0	0
3	1	0	1
4	0	1	1

Таблица 5.7. Таблица значений Таблица 5.8. Таблица значений функции .S, + 1(4)	функции S, + )(5)						
1	X,	5,	•$+, /	Л+1	5,	5,+ ,
1	0	0	0	1	0	0	0
2	1	1	0	2	1	0	1
3	1	1	0	3	1	1	0
4	0	0	0	4	0	0	1
Рис. 5.13. Временная диаграмма функ-
ции St+UJ,)

Рис. 5.14. Временная диаграмма функ-
ции Si+цз)

Рис. 5.15. Временная диаграмма функ-
ции Sf+Щ)

Рис. 5.16. Временная диаграмма функ-
ции

Рис. 5.17. Схема (а) и временная диаграмма (6) для функции трех переменных

Таблица 5.9. Состояния реле для схемы рис. 5.17

КА(х)	KL l(Sni))	KL2(S, 1й)	KLl(Sr+ ни)	KL2(Sn 1(Я)
0	0	0	0	0
1	0	0	1	0
1	1	0	1	1
1	1	1	1	1
0	1	1	0	1
0	0	1	0	0
Рис. 5.18. Характеристики идеального
реле:

а — максимального; б — минималь-
ного

Рис. 5 19. Характеристики реального
реле:

а — максимального; б — минималь-
ного

случая Тср = С], Тв = С2 (рис. 5.22), где С,, С2 — константы, эта система
будет иметь вид:

(Л>Лр)&(<7’-Т0)>С1,Г = 1);1

(л<4)&((т-т;)>с2,г=0)4

(5.17)

В дальнейшем считается, что при возврате реле все переменные
(К, Г)обнуляются.

В системе (5.17) и на рис. 5.25 не учитывается наличие диапазона
Ар > Л > Лв, т.е. считается, что Кв = 1.

При таком допущении вся область значений А разбивается на две
зоны (А > Аср) и (А > Аср = Ав), что и показано на рис. 5.18. Учет времени

Рис. 5.20. Временная диаграмма идеальных реле:
а — максимального; б — минимального
Рис. 5.21. Временная диаграмма реального реле:
а — максимального; б — минимального

и предшествующего состояния реле для записи в форме ФАЛ даны в
табл. 5.11 и системе уравнений и неравенств:

уравнение (по правилу единиц)

5у+1 = CTcT£j + СТсГ^ + CTcT£j ;	(5.18)

Запуск на Срабатывание Сохранение
возврат	срабатывания

С = 1, если А > Лср;

С =0, если А< Аср;

Тс = 1, если
Тс = 0, если
Тв = 1, если
Тв =0, если

т-тй>тср,
T-TQ<TCP,
Т-ТК>ТВ,
т-тк<тв.

(5.19)

Знаком # обозначены наборы логических переменных, которые не
должны иметь места. Рассмотрение этих наборов тем не менее выпол-
няется, так как при различных реализациях реле они могут возникать.
Это возможно, например, в микропроцессорных защитах при сбоях в
микроЭВМ. Так вторую строку табл. 5.11 можно прочитать —есть усло-
вие возврата реле, срабатывания не было, выдержка времени на возврат
набрана, реле находится в несра-
ботанном состоянии.

Для учета реле с Кв * 1 вся об-
ласть значений А разбивается на
три зоны (см. рис. 5.19). Как и

Таблица 5.10. Зависимость вре-
мени срабатывания реле от кратковре-
менно подведенной величины

Кратность /ср	Т^р, с

Рис 5.22 Временная диаграмма сра-	1,2	0,15

батывания максимального реле при	~	_ п,

К„= 1	---------------------------------
Таблица 5.11. Наборы логических переменных для записи в ФАЛ односта-
бильного (максимального) реле при = 1

Условие А > /4ср	ТрЛГ- т„)> Zip	Г,,, (Г— 7, ) > Т„	S	•S+i
0	0	0	0	0
0	0	1	0	#
0	1	0	0	#
0	1	1	0	0
0	0	0	1	#
0	0	1	1	#
0	1	0	1	1
0	1	1	1	0
1	0	0	0	0
1	0	1	0	#
1	1	0	0	1
1	1	1	0	0
1	0	0	1	#
1	0	1	1	#
1	1	0	1	1
1	1	1	1	#

выше, рассмотрение будет вестись для максимального реле. Как видно
из рис. 5.19, & условия для минимального реле будут инверсными.

Попадание параметра А в одну из областей характеризуется следую-
щей системой (5.20):

С = 1, если А > Д'

В = 1, если А < Ав;

Н = 1, если Д-р > А > Ав.

(5.20)

Для трех логических переменных (С, В, Н) таблица значений
(табл. 5.12) имеет 23 = 8 строк (рис. 5.23).

Анализ табл. 5.12 показывает, что могут существовать только набо-
ры, приведенные в сокращенной таблице.

Далее рассматривается запись системы уравнений для максимально-
го реле с постоянными временами срабатывания и возврата. Временная
диаграмма приведена на рис. 5.24, алогические переменные и значения
функций в табл. 5.13. Так как, аналогично табл. 5.11, в табл. 5.13 много
наборов, которые не должны иметь места, в табл. 5.14 выделены строки,
имеющие смысл.

Рис. 5.23. Области па-

раметров реле при
л,,* ।

Возврат Неопределенность Срабатывание
В=\	Н=\	С =I

----------1-----------------1-----------------►

ЛСр
Рис. 5.24. Временная диаграм-
ма реле с А, * 1

Система (5.20) и логическое выражение (5.21) описывают поведение
максимального реле с Кк ф 1.

5, + 1 = CHBT(JBSj + CHBT(JBSj + BCHT^TBSj + HCBTcTbSj =

= СТГВТсТ^ + CHBT(TBS+ CHBTcTBS+~CHBTcfBS. (5.21)

Представление асинхронного автомата синхронным. В приложении 3
показано, что любая схема релейной защиты может быть представлена
как асинхронный автомат. Моделирование асинхронных автоматов при
большом количестве реле, каждое из которых имеетсвою выдержку вре-
мени на срабатывание и возврат, весьма затруднительно. Это связано с
трудностями разбиения оси времени на большое количество неравно-
мерных отрезков, определяемых этими выдержками времени. Разбие-
ние оси времени целесообразно выполнять с шагом Д/, равным шагу об-
работки цифровой осциллограммы. Выше отмечалось, что эта обработ-
ка осуществляется с шагом Д/< Т. Моделирование должно вестись на
каждом шаге, следовательно, синхронное время для моделирования
определяется шагом обработки осциллограмм. Гораздо проще предста-
вить синхронный автомат, для которого дискретное время равномерно.
Если разбить ось времени на достаточно малые интервалы времени Д/,
много меньшие любой выдержки времени, то и получается синхронная

Таблица 5.12. Наборы значений для области А реле при Кв ф 1

с	в	н	Комментарий	
0	0	0	Не может иметь места (#)	Сокращенная таблица
0	0	1	Зона неопределенности	
0	1	0	Зона возврата	С	В	Н
0	1	1	Не может иметь места (#)	=	10	0
1	0	0	Зона срабатывания	0	1	0
1	0	1	#	0	0	1
1	1	0	#	
1	1	1	#	
Рис. 5.25. Алгоритм функционирования реле (максимального)

ось времени. При этом любая выдержка времени с достаточной степе-
нью точности будет представлена целым числом.

т т

к =-2.	=-«	(5 22)

ср △/’ в △/' 1 }

Теперь набор времени срабатывания (возврата) любого реле можно
представить счетчиком. Если содержимое счетчика больше соответст-
вующей уставки (Л^р, КЕ), то реле меняет свое состояние на противопо-
ложное. Увеличение содержимого счетчика происходит в том случае,
если выполняется условие срабатывания (возврата).

Описание динамического поведения реле статически. Рассмотренным
выше принципам представления реле соответствует алгоритм, приве-
денный на рис. 5.25.

Для функционирования этого алгоритма необходимы следующие
данные:

условие срабатывания и возврата реле,
коэффициент возврата;

время срабатывания и возврата реле;

начальное положение реле.

Ниже подробнее рассматриваются эти параметры.

Одностабильные реле (реле тока, напряжения, сопротивления, про-
межуточные, времени и т.д.), которые рассматривались выше, могут
иметь несколько различные описания. Измерительные органы, для ко-
торых существенно значение Кв, целесообразно рассматривать при вы-
полнении условия срабатывания и условия возврата. Сами эти условия
определяются системами алгебраических неравенств. Время срабатыва-
ния и возврата может задаваться константой (для реле с независимыми
выдержками времени) или

Таблица 5.13. Таблица значений перемен-
ных н функций для реле с Кв * 1

Условие А	Условие Гср	Условие Гк		5/+1
~о<= II II II (j со 5:	0	0	0	0
	0	1	0	#
	1	0	0	1
	1	1	0	0
	0	0	1	
	0	I	1	
	1	0	1	1
	1	1	1	
й= 1  С=0 н=о	0	0	0	0
	0	1	0	
	1	0	0	#
	1	1	0	0
	0	0	1	#
	0	1	1	#
	1	0	1	1
	1	1	1	0
Н= 1 с=о  й = 0	0	0	0	0
	0	1	0	#
	1	0	0	#
	1	1	0	#
	0	0	1	#
	0	1	1	#
	1	0	1	1
	1	1	1	#

Таблица 5.14. Сокращенная таблица для
реле сА„ 1

Условие А	Условие Гср	Условие Гв	$	5/+I
II ° II о со а:	0	0	0	1
	1	0	0	0
	1	1	0	1
	1	0	1	0
— о о и и и «о а;	0	0	0	0
	1	1	0	0
	1	0	1	1
	1	1	1	0
sorxa: и и и	0	0	0	0
	1	0	1	1

функциями (для реле с за-
висимыми характеристика-
ми). Уставка реле задается в
базе данных, так как она
может изменяться в процес-
се эксплуатации. Собствен-
ные параметры реле (Кв,
собственное время сраба-
тывания и возврата для реле
без времязависимых харак
теристик) желательно зада-
вать непосредственно в
описании реле.

Начальное состояние
контакта реле должно соот-
ветствовать его изображе-
нию на схеме в соответст-
вии с ГОСТ (замыкающий
— О, размыкающий — 1).
Пример описания реле тока
по приведенным правилам:

#КА1

Т1 = 0.02

Т2 = 0.035

RELAY ON

ABS(Ia) > ABS(Icpl)
RELAY_OFF

ABS(Ia) < ABS(Icpl * KB)
T1MEON

T1

TIMEOFF

T2

В этом описании знак #
определяет начало описа-
ния реле с именем (иденти-
фикатором) КА1. Констан-
ты Tl, Т2 задают время сра-
батывания и возврата реле
соответственно. Аналогич-
hoTIMEON и TIME OFF определя-
ют время срабатывания и возврата.

Действия, производимые после
операторов RELAYвсегда произ-
водятся над комплексными числами.
Допустимы следующие действия:
сложение
вычитание ”;
умножение
деление “/”;

возведение в степень

Допускается наличие скобок лю-
бой степени вложенности (до 65 000).

Встроенные функции:

“abs” «аргумент)) — возвращает

Рис. 5.26. Схема токовой отсечке

модуль аргумента;

“ге” «аргумент» — возвращает действительную часть аргумента;

“im” «аргумент» — возвращает мнимую часть аргумента;

“exp J” «аргумент» — аналогия 1*е>/ (/— угол в градусах);

“arg” «комплексное число» — возвращает угол комплексного числа
в градусах (0 — 360)

Для описания логических реле (промежуточных, времени, указатель-
ных) может использоваться упрощенная форма. Так как для этих реле
Кг значения не имеют, то условие возврата, соответствует условию
несрабатывания и наоборот. По этой причине условия возврата
(RELAY OFF) может не записываться. Условие срабатывания опреде-
ляется логическими функциями. Так для схемы рис. 5.26 описания реле
KL1 и КН1 имеют вид:

#KL1

Т1 = 0.02 // время срабатывания

Т2 = 0.035

RELAY ON

(KAI or KA2) and SX9

TIME ON

T1

TIME OFF

T2

#KH1

T1 = 0. 02

T2 = 0. 035

RELAY_ON

KL1

TIME-ON

T1

TIME OFF

T2
Комментарии, следующие за
символом во внимание не
принимаются и служат только для
персонала.

Использование операторов
RELAY ON, RELAY OFF позво-
ляет вводить описание двухпози-
пионных реле (триггеров в алгебре
логики). К таким элементам отно-
сятся выключатели, реле фикса-
ции команды, автоматы и т.д.
Ниже будет дан пример такого
описания.

Рис. 5.27. Пример схемы, число вы- Вышеуказанные статические
числений которой зависит от порядка описания порождают с помо
записи уравнений	щью алгоритма приведенные на

рис. 5.25 динамические последо-
вательности.

Изложенные принципы описания позволяют “собирать” любую схе-
му защиты. Это может быть релейно-контактная схема, микроэлект-
ронная или микропроцессорная защита. Важно, чтобы были известны
условия функционирования измерительных органов и логической час-
ти. Для релейно-контактных и микроэлектронных схем УРЗА эти опи-
сания могут выполняться по схемам, для микропроцессорных — по
функциональным схемам фирм производителей. Такие описания дол-
жен уметь анализировать и составлять персонал служб РЗА. Хотя суще-
ствуют стандартные описания панелей, комплектов и т.д., на каждом
конкретном объекте вносятся нестандартные изменения или дополне-
ния Эти нестандартные решения должны быть внесены в описание.

Учет переходного процесса в логической части защиты при моделиро-
вании. Выше уже отмечалось, что в каждом временном сечении модели-
руется большое количество реле. При этом в схеме могут возникать не-
желательные замедления и даже пропуски сигналов, если не учитывать
особенностей построения модели. Для примера рассматривается схема,
приведенная на рис 5.27. Для упрощения считаем, что все реле имеют
одинаковые выдержки времени на срабатывание и возврат, равные т. В
этом случае дискретная ось времени также имеет шагт (рис. 5.28,5.29):

Гср-т;1	(5.23)

J

К1 ~КА;

К2 ~ Ki;

КЗ ~К2

(5-24)

Каждое реле представлено своим счетчиком. Если реле в состоянии
“О”, то счетчик набирает выдержку времени на срабатывание. После
Рис. 5.28. Временная диаграмма для
системы (5.24)

Рис. 5.29. Временная диаграмма для
системы (5.31)

срабатывания счетчик сбрасывается и, при выполнении условия воз-
врата, набирает выдержку времени на возврат.

Системы уравнений, описывающие схему на рис. 5.27, записаны в
виде:

1=0;

КА ~0;

К1-0 (Сч = 0);

К2-0 (Сч =0);

КЗ-0 (Сч = 0);

(5.25)

г = 1;

КА-1;

К1-0 (Сч=1);

К2-0 (Сч = 0);

КЗ-0 (Сч = 0);

(5.26)

1=2;

КА-1;

К1- 1 (Сч = 2,Сч = 0);

К2-0 (Сч=1);

КЗ-0 (Сч=0);

(5.27)

1=3;

КА-0;

К1- 1(Сч=1);

К2- 1(Сч = 2,Сч=0);

КЗ-0 (Сч=1);

(5.28)

1 = 4;

КА-0-

К1-0 (Сч = 2,Сч = 0);

К2- 1 (Сч = 1);

КЗ- 1(Сч = 2,Сч = 0);

(5-29)
t=5;

KA-O;

KI -О (Сч = О);

K2-0 (Сч = 2,Сч = 0);

КЗ- 1(Сч=1);

(5.30)

Система (5.25) дает состояние схемы при t = 0. В момент t = 1 (5.26)
происходит срабатывание КА (от внешних причин, так как это измери-
тельный орган). В счетчик реле К1 записывается “1”, что соответствует
началу набора выдержки времени на срабатывание. В момент t = 2 реле
К1 срабатывает, так как значение его счетчика 2, т.е. больше уставки.
Срабатывание вызывает обнуление счетчика. Счетчик реле К2записы-
вает “1”, так как KI = 1. Далее все продолжается аналогично для систем
(5.28) — (5.30). Временная диаграмма (рис. 5.28) правильно отображает
ход событий.

Теперь рассматривается моделирование схемы рис. 5.27, но порядок
записи уравнений изменен:

КЗ -К2,
K2-KI,
К} ~ КА.

(5.31)

Проведя аналогичные рассуждения для систем уравнений
(5 32) — (5.37) получим временную диаграмму, приведенную на
рис. 5.29:

Г=0;

КА ~0;

КЗ-0 (Сч = 0);-
К2 ~ 0 (Сч = 0);

KI-0 (Сч = 0);

' = 1;

КА ~1;

КЗ-0 (Сч = 0);-

К2-0 (Сч = 0);

К1-0 (Сч= 1);

(5.32)

(5.33)

/ = 2;

КА ~ 1;

КЗ- 1(Сч = 0);

К2 - 0 (Сч = 0);

К1-0 (Сч = 2,Сч = 0);

(5-34)
t=3;

KA~O;

K3~0 (Сч = О);-

K2 ~0 (Сч=1);

K1~O (Сч= 1);

t = 4;

К71-0;

КЗ~Ь (Сч = О);

К2~ 1 (Сч = 2,Сч = 0);

К1~0 (Сч = 2,Сч = 0);

t=5;

КА ~0;

КЗ~0 (Сч=1)-

К2~ 1 (Сч=1);

К1~0 (Сч = 0);

(5.35)

(5.36)

(5.37)

Из диаграммы видно, что реле КЗ вообше не сработало. Из рассмот-
ренного примера можно сделать вывод, что результат моделирования
зависит от порядка записи уравнений в системах (5.26), (5.31).

Устранить этот недостаток можно двумя способами. Первый — раз-
бить ось /с шагом много меньшим т, но это в значительной степени уве-
личит время моделирования (пропорционально уменьшению шага раз-
биения). Второй — решать каждую из систем (5.32) — (5.37) не один раз,
а до тех пор, пока не перестанут меняться значения счетчиков. Этот спо-
соб предпочтительнее, так как увеличение времени моделирования зна-
чительно меньше. В этом случае необходимо запоминать значения всех
счетчиков на предшествующем шаге. В табл. 5 15 приведено решение
системы (5.34) вторым способом.

При заполнении таблицы выполняются следующие правила:

при любом количестве шагов каждый счетчик может измениться то-
лько на 1;

шаги прекращаются, если на
предшествующем и текущем шаге
все счетчики совпадают.

Сравнение результата, получен-
ного на третьем шаге для (5.34) с
(5.27) показывает полное
соответствие.

Продолжая аналогичные вы-
числения для остальных моментов
времени (/=3,4, 5), получим вре-
менную диаграмму (см. рис. 5.28).
Зависимость решения от порядка
записи уравнений устранена.

Таблица 5.15. Многошаговое ре-
шение системы (5.34) для момента вре-
мени t = 2

1-й шаг	2-й шаг	3-й шаг
КА= 1	КА= 1	КА = 1
Ю=0(Сч = 0)	кз=ъ  (Сч = 0)	K3=Q (Сч = 0)
К2=0(Сч = 0)	K2=Q (Сч = I)	K2=Q (Сч= 1)
К1= 1  (Сч = 2, Сч = 0)	К1 = 1 (Сч = 0)	К1= 1 (Сч = 0)
Список точек контроля	
KI	ИО 1-й ступени
К2	ИО 2-й ступени
КЗ	ИО 3-й ступени
К4	ИО 4-й ступени
К5	Выходное реле  ТЗНП
Кб	Выходное реле  АПВ
К7	Блок-контакт в цепи включения
К8	Блок-контакт в цепи отключения
К9	Контакт КУ

Рис. 5.30. Принципиальная схема токовой зашиты нулевой последовательности
(ТЗНП) и цепи управления выключателем

По рассмотренным правилам можно выполнить в текстовом файле
полное описание любой схемы РЗА. Ниже в качестве примера дается
описание схемы (см. приложение 6, протокол 5.1) четырехступенчатой
ненаправленной токовой защиты нулевой последовательности, схемы
управления выключателем и АПВ (рис. 5.30).

Приведенный в приложении 5 файл описания содержит все необхо-
димые комментарии, следующие за символом “//”

Схема взаимодействия программы моделирования с внешними дан-
ными приведена на рис. 5.31.

Все необходимые для работы программы моделирования данных
формируются логической структурой. База данных (БД) содержит
уставки РЗА, положение накладок и перемычек. При любом изменении
базы данных запускается программа сканер, которая выбирает данные
(только числовые) для программы моделирования. Словарь содержит
все необходимые для протоколов имена. Файл осциллограмм и списки
идентификаторов входных аналоговых и дискретных сигналов обеспе-
чивают выбор необходимой информации. Необходимо напомнить, что
поврежденное присоединение уже определено с использованием диск-
ретной информации (см. гл. 4).
Рис. 5.31 Схема взаимодействия timereg с внешними данными
Рис. 5.32. Модельная осциллограмма

Описание алгоритма функционирования — текстовый файл, приве-
денный выше, соответствует поврежденному присоединению.

Файлы списка защит и присоединений используются для моделирова-
ния функционирования всех остальных защит, которые запускались
при данной аварии, но не действовали на отключение выключателей

Установка модели в предаварийное состояние. Выше отмечалось, что
описание модели произведено в предположении отсутствия всех воз-
действий (токов и напряжений). В иредаварийном режиме существуют
токи и напряжения.

По этим записям модели РЗА должны установиться в определенное
состояние. Эта задача решается путем моделирования функционирова-
ния по одному или нескольким начальным сечениям предаварийного
режима до тех пор, пока все релейные элементы не будут изменять со-
стояние своих счетчиков в двух соседних шагах, как это было рассмот-
рено выше. После этого осуществляется движение по всем остальным
сечениям

Программа моделирования может формировать промежуточные ре-
зультаты (см. приложение 6, протокол 5.2), окончательный протокол
(см. приложение 6, протокол 5.3) и соответствующие осциллограммы
(рис. 5.32).

Окончательным этапом анализа является сравнение модельной и ре-
альной регистраций событий. При совпадении протоколов (с заданной
по времени точностью) выдается комментарий “функционировала пра-
вильно”, в противоположном случае кроме комментария “функциони-
ровала неправильно” можно просмотреть осциллограммы обеих
регистраций.
Протокол 1.1 Протокол регистрации для всего энергообъекта

Т= 0,01 Срабатывание блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Арх.-1
Т= 0,01 Срабатывание блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Станц,-1
7’= 0,01 Срабатывание блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Арх.-2
Т= 0,01 Срабатывание блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Станц.-2
Т= 0,01 Срабатывание блинкера КРБ дистанционной защиты Л-“Заря”
7’= 0,02 Срабатывание блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Арх.-1
7'=0,02 Срабатывание блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Станц.-1
Т= 0,02 Срабатывание блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л Арх.-2
Т= 0,02 Срабатывание блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Станц.-2
7’= 0,05 Возврат блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Арх.-1

Т= 0,08 Срабатывание блинкера 1-й ступени земляной защиты Л-Арх,-1
Т= 0,08 Срабатывание блинкера Останов ВЧА ВЧ защиты Л-Арх.-1

Т = 0,09 Срабатывание блинкера Действие ВЧ защиты на ВЫКЛ. Л-Арх.-1
Т= 0,09 Срабатываниеблинкера 1-йступенидистанционнойзашитыЛ-Арх.-1
Т = 0,09 Срабатывание блинкера токовой отсечки Л-Арх.-1

Т= 0,09 Возврат РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ВКЛ.” МВ Арх.-1

Т— 0,10 Срабатывание блинкера Действ. ДЗ Л-Арх.-1 на отключение

7’= 0,15 Срабатывание РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ОТКЛ.” МВ Арх.-1

Т= 0,16 Возврат блинкера 1-й ступени дистанционной защиты Л-Арх-1
Т= 0,16 Возврат блинкера токовой отсечки Л-Арх.-1

7'= 0,16 Возврат блинкера 1-й ступени земляной защиты Л-Арх.-1
Т= 0,16 Возврат блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Станц.-1
7'=0,16 Возврат блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Арх.-2

Т= 0,16 Возврат блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Станц.-2
Т= 0,17 Возврат блинкера Действ. ДЗ Л-Арх.-1 на отключение
7’= 3,16 Срабатывание блинкера АПВ Л-Арх,-1

Т= 3,16 Возврат РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ОТКЛ.” МВ Арх.1

Т= 3,36 Срабатывание РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ВКЛ.” МВ Арх 1

7’= 3,36 Возврат блинкера АПВ Л-Арх.-1

Т= 3,39 Срабатывание блинкера Г1уск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Станц.-1

Т= 3,39 Срабатывание блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Арх.-2
7’= 3,39 Срабатывание блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Станц.-2

Т= 3,42 Срабатывание блинкера 2-й ступени дистанционной защиты с ускоре-
нием Л-Арх.-1

Т= 3,43 Срабатывание блинкера 2-й ступени ТЗН П с ускорением Л-Арх.-1
Т= 3,45 Срабатывание блинкера 1 -й ступени земляной защиты Л-Арх.-1
Т= 3,46 Срабатывание блинкера токовой отсечки Л-Арх.-1

Т= 3,46 Возврат РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ВКЛ.” МВ Арх.-1

7’= 3,47 Срабатывание блинкера Действ. ДЗ Л-Арх,-1 на отключение
Т= 3.52 Срабатывание блинкера Действ. ДЗ Л-Арх,-1 на отключение

Т= 3,52 Срабатывание РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ОТКЛ.” МВ Арх.-1

7’= 3,53 Возврат блинкера 2-й ступени дистанционной защиты с ускорением
Л-Арх.-1

Т= 3,53 Возврат блинкера токовой отсечки Л-Арх.-1

Т= 3,53 Возврат блинкера 1-й ступени земляной защиты Л-Арх.-1
7’= 3,53 Возврат блинкера 2-й ступени ТЗН П с ускорением Л-Арх.-1
Т= 3,53 Возврат блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Станц,-1
7=3,53 Возврат блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Арх.-2
Т= 3,53 Возвратблинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Станц.-2
7= 3,54 Возврат блинкера Действ. ДЗ Л Арх.-1 на отключение
7= 9,02 Возврат блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Арх,-1
7= 9,02 Возврат блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Станц,-1
7 = 9,02 Возврат блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Арх.-2
7= 9.02 Возврат блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Станц.-2
7= 9,02 Возврат блинкера КРБ дистанционной защиты Л-“Заря”
Протокол 1.2. Протокол регистрации для панели ЭПЗ-1636

7'= 0,01 Срабатывание блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Арх -1

Т= 0,08 Срабатывание блинкера 1 -й ступени земляной защиты Л Арх. 1

Т= 0,09 Срабатываниеблинкера 1-йступенидистанционнойзащитыЛ-Арх.-1

Т= 0,09 Срабатывание блинкера токовой отсечки Л-Арх.-1

Т= 0,10 Срабатывание блинкера Действ. ДЗ Л-Арх.-1 на отключение
7=0,16 Возврат блинкера 1-й ступени дистанционной защиты Л-Арх.-1

7= 0,16 Возврат блинкера токовой отсечки Л-Арх.-1

7= 0,16 Возврат блинкера 1 -й ступени земляной защиты Л-Арх.-1

7=0,17 Возврат блинкера Действ. ДЗ Л-Арх.-1 на отключение

7= 3,42 Срабатывание блинкера 2-й ступени дистанционной защиты с ускоре-
нием Л-Арх.-1

7= 3,43 Срабатывание блинкера 2-й ступени ТЗНП с ускорением Л-Арх.-1
7= 3,45 Срабатывание блинкера 1-й ступени земляной защиты Л-Арх.-1

7= 3,46 Срабатывание блинкера токовой отсечки Л-Арх.-1

7= 3,47 Срабатывание блинкера Действ. ДЗ Л-Арх,-1 на отключение

7= 3,52 Срабатывание блинкера Действ. ДЗ Л-Арх.-1 на отключение

7= 3,53 Возврат блинкера 2-й ступени дистанционной защиты с ускорением
Л-Арх.-1

7= 3,53 Возврат блинкера токовой отсечки Л Арх. 1

7= 3,53 Возврат блинкера 1 -й ступени земляной защиты Л-Арх.-1

7= 3,53 Возврат блинкера 2-й ступени ТЗНП с ускорением Л-Арх.-1

7=3,54 Возврат блинкера Действ. ДЗ Л-Арх.-1 на отключение

7= 9,02 Возврат блинкера КРБ дистанционной защиты Л-Арх.-1

Протокол 1.3. 1 фотокол регистрации для панели ЭПЗ-1643

7= 0,02 Срабатывание блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Арх.-1

7= 0,05 Возврат блинкера Пуск ВЧА ЭПЗ-1643 Л-Арх.-1

Т= 0,08 Срабатывание блинкера Останов ВЧА ВЧ зашиты Л-Арх.-1

7= 0,09 Срабатывание блинкера Действие ВЧ защиты на ВЫКЛ. Л-Арх.-1

Протокол 1.4. Протокол регистрации для АПВ

7= 3,16 Срабатывание блинкера АПВ Л-Арх.-1

7= 3,36 Возврат блинкера АПВ Л-Арх.-1

Протокол 1.5. Протокол регистрации для реле положения выключателя

7= 0,09 Возврат РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ВКЛ.” МВ Арх.-1

7= 0,15 Срабатывание РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ОТКЛ.” МВ Арх.-1

7= 3,16 Возврат РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ОТКЛ.” МВ Арх.-1

7= 3,36 Срабатывание РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ВКЛ.” МВ Арх.-1

7= 1 46 Возврат РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ “ВКЛ.” МВ Арх.-1

7= 3,52 Срабатывание РЕЛЕ ПОЛОЖЕНИЯ "ОТКЛ.” МВ Арх.-1
Вид аварийного протокола анализа ситуации

Т =... отключился выключатель;

Т = ... включился выключатель;

Т =... включился выключатель
(неполиофазно);

Т —... отключился выключатель
(неполиофазно);

Т =... неполнофазный режим
выключателя;

Т =... срабатывание РПВ
выключателя;

Т =... возврат РПО выключателя;

Т =... возврат РПВ (или начало
команды на откл.) выкл.;

Т =... срабатывание РПО
выключателя;

Г =... срабатывание мгновенных
защит.;

Т =... срабатывание ускоренных защит;

Т=... срабатывание медленно
действующих защит;

Т =... срабатывание направленных к
шинам защит;

Т =... срабатывание диет, защит блока,
Т =... срабатывание частота, делит,
автом. на отключение;

Т =... срабатывание А ПАХ

Сообщения дополняются комментариями из набора

От мгновенных защит;...,...,...,...;

От защит с ускорением;

От медленно действующих защит;

От защит ЛЭП, направленных к
шинам;

От чувствительного комплекта ДЗШ;

По цепи непереключения фаз;

От дистанционных защит блока,

От А ПАХ;

От УРОВ;

ОтДЗШ-220;

От ACT;

От АП В;

От частоте. делит, автоматики;

Без действия защит и автоматики
щита 220
Протокол регистрации

Сост.	Наименование датчика	Время	Дата
Сраб.	2РУЗ “КРБ Диет, защ.” ВЛ Вичуга 1	17.32.32.32	30.04
Сраб.	РУ “ПУСК ACT” от ВВ-220 ВЛ Вичуга 1	17.32.32.34	30.04
Сраб.	1 РУ "Раб. земд. компл. поперечн. диф. защ. на ВЛ”	17.32.32.34	30.04
Сраб.	РУ “откл. от. ДЗ” ВЛ Вичуга 1	17.32.32.34	30.04
Сраб.	РУ “откл. от токовой отсечки” ВЛ Вичуга 1	17.32.32.34	30.04
Сраб.	РУ-7 “КРБ диет, защиты” ВЛ Мотордеталь!	17.32.32.35	30.04
Сраб.	РУ-7 “КРБ дис. защиты” ВЛ Мотордеталь2	17.32.32.35	30.04
Сраб.	2РУЗ "КРБ диет, зашиты ВЛ Кострома	17.32.32.35	30 04
Сраб.	2РУЗ “КРБ лист, зашиты” ВЛ Ярославль	17.32.32.35	30.04
Сраб.	РУ-4 “КРБ диет, защиты" ВЛ Иваново 2	17.32.32.37	30.04
Сраб.	РН “Отбор напр. для АПВ” ВЛ Иваново!	17.32.32 37	30.04
Сраб.	РН “Отбор напр. для АП В” ВЛ Вичуга 1	17.32.32.37	30.04
Сраб.	1РУ “1 ступень ТЭНП” ВЛ Вичуга 1	17.32.32.37	30.04
Возвр.	Реле положения “включено” ВВ-220 4АТ	17.32.32.47	30.04
Возвр.	Реле положения “включено" ВВ-220 ВЛ Вичуга 1	17.32.32.47	30.04
Сраб.	1 РУ “ Пуск оси. 3”	17.32.32.47	30.04
Сраб.	1 РУ “Пуск оси. 5”	17.32.32.47	30.04
Сраб.	2РУЗ “КРБ диет, защиты” ВЛ Вичуга 2	17.32.32.47	30.04
Сраб.	Реле положения “отключено” ВВ-220 4АТ	17.32.32.47	30.04
Сраб.	Реле положения “отключено” ВВ-220 ВЛ Вичуга !	17.32.32.47	30.04
Сраб.	1 РУ “Пуск оси. 1”	17.32.32.47	30 04
Сраб.	1 РУ “Пуск оси. 2”	17.32.32.47	30.04
Сраб.	1 РУ “ Пуск оси. 4”	17.32.32.47	30.04
Сраб.	1РУ “Пуск оси. 6”	17.32.32.47	30.04
Возвр.	1 РУ “Раб. земл. компл. поперечн. диф. заш. на ВЛ Вичуга 1 ”	17.32.32.47	30.04
Возвр.	РН “Отбор напряжения для АПВ” ВЛ Иваново 1	17.32.32.47	30.04
Возвр.	РУ “откл. от ДЗ” ВЛ Вичуга 1	17.32.32.47	30.04
Возвр.	1 РУ “1 ступень ТЗНП ВЛ Вичуга 1	17.32.32.47	30.04
Возвр.	РУ “откл. от токовой отсечки" ВЛ Вичуга 1	17.32.32.47	30.04
Возвр.	РУ “Пуск ACT” от ВВ-220 ВЛ Вичуга 1	17.32.32.47	30.04
Сраб.	“работа ФИП” ВЛ Иваново I	17.32.34.29	30.04
Сраб.	“работа ФИП” ВЛ Вичуга 1	17.32.34.29	30.04
Сраб.	“работа ФИП” ВЛ Вичуга 2	17.32.34.29	30.04
Возвр.	2РУЗ “КРБ диет, защ.” ВЛ Вичуга 1	17.32.34.50	30.04
Возвр.	1РУ “Пускосц. 2”	17.32.35.77	30.04
Возвр. 1 РУ "Пуск осн. 3”	17.32.35.86	30.04
Возвр. 1РУ "Пуск осц. Г’	17.32.35.94	30.04
Возвр. 1 РУ "Пуск осц. 4”	17.32.35.97	30.04
Возвр. 1 РУ "Пуск осц. 6”	17.32.36.04	30.04
Возвр 1 РУ “Пуск осц. 5”	17.32.36.08	30.04
Возвр. 2РУЗ “КРБ диет, зашиты” ВЛ Кострома	17.32.40.65	30.04
Возвр. РУ-4 “КРБ диет, защиты” ВЛ Иваново 2	17.32.41.28	30.04
Возвр. 2РУЗ "КРБ диет, защиты” ВЛ Япрославль	17.32.41.47	30.04
Возвр. РУ-7 "КРБ диет, защиты” ВЛ Мотордеталь 2	17.32.41.61	30.04
Возвр. 2РУЗ “КРБ диет, защиты” ВЛ Вичуга 2	17.32.42.00	30.04
Возвр. РУ-7 “КРБ диет, защиты” ВЛ Мотордеталь1	17.32.42.07	30.04
Сраб. 2РУ "АП В" ВВ-220 4АТ	17.32.46.97	30.04
Возвр. Реле положения "отключено" ВВ-220 4АТ	17.32.47.02	30.04
Возвр. 2РУ "АП В” ВВ-220 4АТ	17.32.47.21	30.04
Сраб. Реле положения “включено” ВВ-220 4АТ	17.32.47.31	30.04
Возвр. "работа ФИП” ВЛ Вичуга 2	18.00.53 68	30.04
Возвр. “работа ФИП” ВЛ Иваново 1	18.28.18.77	30.04
Возвр “работа ФИП” ВЛ Вичуга 1	18.34.33.75	30.04

Протокол анализа

ВРЕМЯ 0,00 - 14,99 (17.32.32.32 - 17.32.47.31)

Т= 0,15 - Отключился выключатель ВЛ Вичуга 1

От мгн Защит линии: ТОК. ОТС., 1 ст ТЗНП, ДЗ, ПДЗ

Т= 0,155 — Отключился выключатель ВВ-220 4АТ

От ACT

Т= 14,995 — Включился выключатель ВВ-220 4АТ

От АПВ

Ведомость срабатывания защит

Т= 0,025 — поперечная диф. защита на ВЛ Вичуга 1

Т— 0,025 — дистанционная защита ВЛ Вичуга 1

Т= 0,025 — токовая отсечка ВЛ Вичуга 1

Т= 0,025 — 1-я ступеньТЗНП ВЛ Вичуга 1

Т= 0,025 - ACT

Т= 14,655 - АПВ ВВ-220 4АТ
Протокол анализа

Дата аварии	: 10 11 1998
Время начала аварии	: 9 ч 14 мин 45 с
Время окончания аварии До аварии:	: 9 ч 14 мин 54 с
Включены выключатели На объекте ЛЭП Арх. 1	:Q1,Q2,...
установлены защиты	: ЭПЗ-1636, ЭПЗ-1643, АПВ,...
Настройка защит	: протокол “Уставки РЗА ЛЭП Арх. 1”
Относительное время События:	: 0,02 - 9,03

Т= 0,16 — Отключился ВЫКЛ. Линии Арх. 1 от мгновенных защит (правильно)

Т= 3.37 — Включился ВЫКЛ. Линии Арх. 1 от АПВ (правильно)

Протокол “Уставки РЗА ЛЭП Арх. Г’

Объект : Архангельск-1	Распечатано : 10.11.98

(с двухсторонним питанием)	По состоянию на 10.11.98

Напряжение : 1Ю кВ

№ секции : ячейка 2

№ системы шин : 1

К,: 750/1

Дистанционная

ZC3 1 = 12,7 Ом/Ф

ZC 3 2 = 26 Ом/Ф

Тс 3 2 = 1,3 с

ZC33 = НО Ом/Ф

Гс л 3 = 5 с

Отсечка

/сз = 6150 А

тзнп

/с 3 1 = 3000 А, ненаправленная

/с , 2 = 1200 А, ненаправленная, ускор. после АПВ

Гсз2 = 1,3 с

/с 3 3 = 600 А, ненаправ., ускор. при направ. мощн. к шинам

Гсз3 = 3,1 с

/с 3 4 = 75 А

Гсз4 = 5,0 с

АПВ

Un = 0,5(/ном — по отсутствию напряжения на ВЛ

иш = 0,5(/ноы — по наличию напряжения с контр, синхр.

Угол = 40°

ТАПВ = 3,0 с

ВЧбл.

/с з пуска = 60 А, реле тока для пуска ВЧ передатчика

7С З останова = 255 А, реле РНТ-566 для останова ВЧ передатчика

Сср = 4,0 В, реле РНН-57 в цепи останова ВЧ передатчика
Протокол 5.1. Текст файла описания схемы рис. 5.30

“// Описание алгоритмов функционирования ТЗНП

ТЗНП // Название защиты в словаре

ANLNAME // операция поиска аналоговых сигналов

\lA IB IC Ц необходимы аналоговые сигналы (осциллограммы)
UST NAME // оператор поиска уставок в БД “Уставки РЗА”
\ICP1 ТСР1 ICP2TCP2 ICP3TCP3

\ICP4 ТСР4 ТАРУ Ц список уставок

Кв = 0,9 Ц коэффициент возврата (задание обобщенных констант)

130 = (IA+IB+IC) // Вычисляемые величины

И

#КА1 // имя реле защиты

Т1 = 0,02 Ц время срабатывания

Т2 = 0,035 И время возврата

RELAY_ON // оператор, указывающий на условие срабатывания

ABS(I30) > ABS(ICPI  Кв) // условие срабатывания

RELAYOFF // оператор, указывающий на условие возврата

ABS(I30) > ABS(1CP1  Кв) // условие возврата

TIME_ON // оператор, указывающий на вычисление времени срабатывания

Т1 // время срабатывания

TIMEOFF И оператор, указывающий на вычисление времени возврата

Т2 // время возврата

И

NOTQ1	RELAY_ON	RELAY_ON
TIMEON	ABS(I30)> ABS(ICP3)	KAI
Т1	RELAY.OFF	TIME_ON
TIME_OFF	ABS(I30)>ABS(ICP3 K>)	T1
Т2	TIME_ON	TIME_OFF
//	T1	T2
#АПВ	TIME_OFF	//
Т1 =ТАРУ	T2	#KT2
Т2 = 990,1	//	T1 = TCP2
#КА2	#KA4	T2 = 0,02
Т1 = 0,020	T1 = 0,020	RELAY_ON
Т2 = 0,035	T2 = 0,035	KA2
ON	RELAY_ON	TIME_ON
ABS(I30) > ABS(ICP2)	ABS(I30)> ABS(ICP4)	T1
27 OFF	RELAY_OFF	TIME_OFF
ABS(I30) > ABS(ICP2 A"H)	ABS(I30) > ABS(ICP4 K>)	T2
TIME_ON	TIME_ON	//
T1	T1	#KT3
TIME_OFF	TIME_OFF	T1 = TCP3
T2	T2	T2 = 0,02
//	//	RELAY_ON
#KA3	#KT1	KA3
T1 = 0,020	T1= TCP1	TIME_ON
T2 = 0,035	T2 = 0,02	T1
TIME_OFF	T1	RELAY_ON
T2	TIME-OFF	Qi
#КТ4

Т1 =ТСР4

Т2 = 0,02

RELAY_ON

КА4

TIME_ON

Т1

TIMEOFF

Т2

//

#KL4

TI = 0,020

Т2 = 0,020

ON

КТ1 OR КТ2 OR КТЗ OR

КТ4

TIMEON

T2

И

#Q1

Tl = 0,100

T2 = 0,100

RELAYON

(SA OR AnB)AND(NOT QI)
RELAYOFF

(NOT SA OR KL)AND QI
TIMEON

Tl

TIMEOFF

T2

//

#KQT

Tl = 0,010

T2 = 0,010

T1ME_ON

Tl

TIMEOFF

T2

//

#KQC

Tl = 0,010

T2 = 0,010

RELAY_ON

RELAYON

KQT AND SA AND NOT QI

TIMEON

Tl

TIME_OFF

T2

Протокол 5.2. Промежуточный протокол регистрации действия
модели защиты ТЗНП

Тип источника данных 0

Время 0

Миллисекунды, уточняющие время 0

Число каналов 13

Число отсчетов 250

Время между отсчетами 0,0200

Идентификатор Имя

Положение

Временное сечение I / =0,0000 мс

91	КА1
92	КА2
93	КАЗ
94	КА4
95	КТ1
96	КТ2
97	КТЗ
98	КТ4
99	KL4
ЮЗ	QI
100	KQT
101	KQC
102	АПВ

0
0

0
0

0

0

0
0

0
0

0

1
о

Временное сечение 18 1= 0,0000 мс

91	КА1	0

92	КА2	I

93	КАЗ	I

94	КА4	1

95	КТ!	0

96	К Г2	0

97	КТЗ	0

98	КТ4	0

99	KL4	0

103	QI	0

100	KQT	0

101	KQC	1

102	АПВ	0
Протокол 5.3. Протокол регистрации действия модели зашиты

тзнп

Запись протокола действия панели зашиты произведена 24-12-1998 г. в 13:13:13

Момент времени, с
0,040 ТЗНП
0.040 ТЗНП
0.040 ТЗНП
0,040 ТЗНП
0,060 ТЗНП
0,080 ТЗНП
0,080 ТЗНП
0,180 ТЗНП
0,200 ТЗНП
0,240 ТЗНП
0,240 ТЗНП
0,240 ТЗНП
0,240 ТЗНП
0,260 ТЗНП
0,280 ТЗНП
0,700 ТЗНП
0,700 ТЗНП
0,820 ТЗНП
0,840 ТЗНП
0,860 ТЗНП
0,860 ТЗНП
0,860 ТЗНП
0,860 ТЗНП
0,880 ТЗНП
0,900 ТЗНП
0,920 ТЗНП
0,920 ТЗНП
1,040 ТЗНП
1,060 ТЗНП
1,100 ТЗНП
1,100 тзнп
1,100 тзнп
1,100 тзнп
1,120 ТЗНП
1,140 ТЗНП

Действия на панели ТЗНП

Сработало реле КА1
Сработало реле КА2
Сработало реле КАЗ
Сработало реле КА4
Сработало реле КТ1
Сработало реле KL
Сработало реле KQT
Отключение выключателя Q1
Возврат реле KQC

Возврат реле КА1

Возврат реле КА2
Возврат реле КАЗ
Возврат реле КА4
Возврат реле КТ1
Возврат реле KL
Сработало реле АПВ
Возврат реле KQT
Включение выключателя Q1
Сработало реле KQC
Соаботало реле КА1
Сработало реле КА2
Сработало реле КАЗ
Сработало реле КА4
Сработало реле КТ1
Сработало реле KL
Возврат реле АПВ
Сработало реле KQT

Отключение выключателя Q1
Возврат реле KQC

Возврат реле КА1

Возврат реле КА2
Возврат реле КАЗ
Возврат реле КА4
Возврат реле КТ1
Возврат реле KL
Список литературы

I.	Самсонов В. С. Автоматизированные системы управления: учебник для
учащихся энергетических спен. техн. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.:
Высшая школа, 1991.

2.	Постановка существующих электроэнергетических задач в составе моде-
лированной АСУТП Костромской ГРЭС / Е. А. Аржанников, А. М. Чу-
хин, А. Е. Аржанникова и др.; Повышение эффективности работы ТЭС:
Труды ИГЭУ. Вып. 3 / Под ред. А. В. Мошкарина. — Иваново: ИГЭУ,
1999

3.	Аржанников Е. А., Чухин А. М. Методы и приборы определения мест по-
вреждения на линиях электропередачи. — М.: НТФ “Энергопрогресс”,
1998.

4.	Чухин А. М., Марков М. Г., Овчинников А. Л. Реализация системы регист-
рации и анализа аварийных событий в электрической части энергообъек-
та // Электрические станции. 1995. N° 8. С. 54 — 56

5.	Микропроцессорные системы в электроэнергетике / Б. С. Стогний,
В. В. Рогоза, А. В. Кириленко и др.; АИ УССР. Институт электродинами-
ки. — Киев: Наукова думка, 1988.

6.	Чухин А. М., Марков М. Г., Овчинников А. Л. Датчики регистрации ава-
рийных событий электрической части энергообъекта // Электромехани-
ка. 1994. №6. С. 39-43.

7.	Пуляев В. И., Усачев Ю. В. Цифровая регистрация аварийных событий в
энергосистемах. — М.: НТФ “Энергопрогресс”, 1999. | Библ иотечка элек-
тротехника, приложение к журналу "Энергетик”, Вып. 2(5)]

8.	Аржанников Е. А. Оперативная обработка результатов регистрации рабо-
ты устройств РЗА для предоставления их диспетчеру // Электрические
станции. 1990. № 2. С. 74 - 76.

9.	Сопьяник В. X. Алгоритм анализа поведения устройств защиты в аварий-
ном режиме по результатам цифрового осциллографирования // Элек-
тротехника. 19*59. № 2. С 57 — 60.

10.	Automated fault analysis using intelligent techniques and synchronized sampling
/ M. Kezunovic, 1. Rikalo, S. M. McKenna and oth. // CIGRE, SESSION
1998. PARIS. P 34- 107.

11.	Федосеев A. M. Релейная зашита электроэнергетических систем. Релей-
ная защита сетей.: Учеб, пособие для вузов. — М.: Энергоатом издат, 1984.

12.	Теоретические основы построения логической части релейной защиты и
автоматики энергосистем / В. Е. Поляков, С. Ф. Жуков, Г. М. Проскурин
и др.: Под ред В. Е. Полякова. — М.: Энергия, 1979.
Содержание

Предисловие............. .	. ..............  ...

ГЛАВА 1 . Общая характеристика задачи анализа аварийных ситуаций
в электрической части энергообъекта........................................... 4

1.1.	Традиционное решение задачи анализа для объектов с электро-
механическими устройствами управления, зашиты и регистрации. .	4

1.2.	Алгоритм автоматизированного анализа........................   7

Г Л А В А 2. Средства регистрации дискретных сигналов и их возможности.	9

2.1.	Системы регистрации на микропроцессорной базе и требования к ним .	9

2.2.	Программное обеспечение контроллера......	............. 15

2.3.	Использование параллельного порта ввода-вывода для сбора
дискретной информации .......................................    .	15

2.4.	Последовательный интерфейс контроллера ...	.17

2.5.	Формирование протокола регистрации в ЭВМ..................  ,	18

2.6.	Использование цифровых осциллографов для регистрации

дискретных сигналов...................................    .....	20

ГЛАВА 3. Средства регистрации аналоговых сигналов и их возможности.	... 21

3.1.	Цифровые осциллографы........................................ 21

3.2.	Устройства, регистрирующие электрические величины в качестве
дополнительной функции  ........................................   23

Г Л АВА 4. Анализ аварийной ситуации с использованием только дискретной информации. 26

ГЛ АВ А 5. Анализ функционирования устройств РЗА....................   .	..... 33

5.1.	Общая характеристика задачи автоматизированного анализа
функционирования УРЗА.........................................     33

5.2.	Логическая структура для задачи автоматизированного
анализа функционирования УРЗА..................................... 37

5.3.	Обработка цифровых осциллограмм для автоматизированного анализа . 40

5.4.	Возможные методы анализа функционирования РЗА ............. .. 42

5.5.	Принципы построения моделей УРЗА для автоматизированного
анализа функционирования.......................................    43

Приложения 1 — 6.....................................................        65

Список литературы........................................................    75

Библиотечка электротехника

Приложение к производственно-массовому журналу "Энергетик"

АРЖАННИКОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ЧУХИН АНДРЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

Автоматизированный анализ аварийных ситуаций энергосистем

АДРЕС РЕДАКЦИИ:

109280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23

Тел./факс: (095) 275-19-06, тел. 275-00-23 доб. 22-47

Редакторы: Л.Л. Жданова, Н. В. Ольшанская

Худ ож.-техн. редактор Т. Ю. Андреева

Корректор 3. Б. Драновская

Сдано в набор 16.12.99 г. Подписано в печать 21.01.2000 г.

Формат 60x84	Печать офсетная.

Печ. л. 4.75. Тираж 940 экз. Заказ БЭТ/2(14)-2000

Макет выполнен издательством "Фолиум": 127238, Москва, Дмитровское ш.. 58.

Отпечатано типографией издательства “Фолиум": 127238. Москва, Дмитровское ш_, 58.
Кафедра автоматического управления
электроэнергетическими системами
и Институт повышения квалификации
и переподготовки кадров
предлагают
следующий объем услуг.

1.	Проведение курсов переподготовки по тематике “Определе-
ние места повреждения на линиях электропередачи и системы ана-
лиза аварийной ситуации в электрической части энергообъектов”.

Продолжительность — 1 или 2 недели — 40 или 80-ти часовая
программа).

Состав обучаемых: 5-10 специалистов служб РЗ или АСУ.

2.	Методическое обеспечение пяти лабораторных работ по ука-
занному курсу.

3.	Программное обеспечение, позволяющее оценить методиче-
ские погрешности приборов одностороннего замера — ФПМ,
“МИР", МФИ, ИМФ) на линиях 110 - 220 кВ энергосистемы. По-
грешности обусловлены наличием многочисленных взаимоиндук-
ций, неоднородностей продольных параметров линии, неточным
учетом влияния ответвлений от линий.

Оценка погрешности приборов для любой сети 110 - 220 кВ с
выдачей рекомендаций по оптимальному размещению приборов в
сети.

Рассматривается вариант диспетчерской программы для опре-
деления места повреждения с использованием методов односто-
роннего и двустороннего замера.

4.	Компьютерная АОС “Наладка и обслуживание приборов одно-
стороннего определения места короткого замыкания на линии”.

5.	Программное обеспечение регистрации дискретных си-
гналов и автоматизированного анализа аварийной ситуации в
электрической сети с указанием времени и причин аварийных
коммутаций.

6.	Программное обеспечение регистрации аналоговых сигналов
— цифровой осциллограф). Позволяет выполнять автоматизиро-
ванный анализ функционирования устройств РЗА.

С запросами обращаться по адресам:

153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34. ИГЭУ, кафедра АУЭС, Чухин А. М.

153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34. ИГЭУ, Институт повышения квали-
фикации, Озерова С. Л.
06 авторах

Евгений Александрович
Аржанников —

доктор техн, наук,
и. о. профессора кафедры
“Автоматическое управление
электроэнергетическими
системами” Ивановского
государственного
энергетического университета.

Автор ряда работ в области теории дис-
танционных защит, определения мест
короткого замыкания на линиях и в обла-
сти АСУ ТП энергообъектов. Наиболее
крупная монография — “Дистанционный
принцип в релейной защите и автомати-
ке линий при замыканиях на землю”.

Андрей Михайлович Чухин —
канд. техн, наук,
доцент кафедры
“Автоматическое управление
электроэнергетическими
системами” Ивановского
государственного
энергетического университета.

Автор ряда статей по использованию
микропроцессорных фиксирующих при-
боров в системах автоматизированно-
го анализа аварий в электрической час-
ти энергообъектов, опубликованных в
журналах “Электрические станции",
“Энергетик", “Промышленная энерге-
тика”. Занимается автоматизированным
анализом совместно с Е. А. Аржаннико-
вым более 10 лет.

При сложных авариях в энергосистемах необходимо
анализировать большое количество взаимосвязанных
событий, и при этом специалисты часто приходят к разным
выводам. Программы автоматизированного анализа
позволяют представить в режиме реального времени не
только протокол анализа события, но и выдать результат
действия устройств релейной защиты и автоматики.