Analiza działania zabezpieczenia linii 110 kV typu CZAZ – RL

DOŚWIADCZENIA EKSPLOATACYJNE W KRAJU
Analiza działania
zabezpieczenia linii 110 kV
typu CZAZ – RL
Wymiana doświadczeń eksploatacyjnych jest jednym z czynników ułatwiających, a przede wszystkim usprawniających pracę Służb Zabezpieczeń. Stąd tak przydatną jest wiedza o zachowaniach eksploatacyjnych
urządzeń pracujących w sieciach elektroenergetycznych wszystkich
poziomów w naszym systemie elektroenergetycznym. Szczególnie w
przypadkach wdrażania nowych rozwiązań opinia o ich użytkowaniu
okazuje się niezwykle przydatna. W niniejszym artykule zabezpieczeniowcy z Zakładu Energetycznego Białystok SA przekazują swą opinię
o eksploatacji zespołu zabezpieczeniowego CZAZ-RL na podstawie
jego ośmioletniej pracy w sieci 110 kV.
Wprowadzenie
Cyfrowy zespół automatyki zabezpieczeniowej dla linii 110 kV typu CZAZ
– RL znajduje się od roku 1998 w ofercie sprzedaży ZEG-ENERGETYKA Sp.
z o.o. w Tychach. Konstrukcja zespołu
została opracowana przy współudziale
Politechniki Śląskiej [1].
Zespół CZAZ – RL (fot. 1) jest
przeznaczony do zabezpieczania linii elektroenergetycznych wysokiego
napięcia pracujących w sieci z bezpośrednio uziemionym punktem zerowym.
Fot. 1. Zespół CZAZ – RL w obudowie wersji D
26
Zespół współpracując z układem trójfazowej automatyki SPZ jednokrotnego, reaguje na wszelkiego rodzaje zwarć
w sieci [2]. W skład zespołu wchodzą
następujące zabezpieczenia: odległościowe z 5-strefową prostokątną charakterystyką na płaszczyźnie R – X, ziemnozwarciowe kierunkowe z dwustopniową charakterystyką czasowo – prądową
oraz rezerwowe zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne. Zespół posiada rejestrator zakłóceń i zdarzeń oraz lokalizator
miejsca zwarcia, wyświetlający odległości w kilometrach.
Powszechnie stosowane w elektroenergetyce zespoły automatyki zabezpieczeniowej typu RTX-35 i ZAZ-RX
zastępuje nowoczesna generacja zabezpieczeń cyfrowych. Na uwagę zasługuje fakt, że zamiana tych przekaźników
na zespoły CZAZ-RL nie wymaga istotnych ingerencji w istniejące okablowanie
pola. Producent udostępnia informację
techniczną z opisem zakresu niezbędnych zmian.
Wstępna eksploatacja zespołu
Pierwsze egzemplarze serii prototypowej zespołu CZAZ – RL zostały zainstalowane w sieci 110 kV Ener-
Nr 1/2007 Automatyka Elektroenergetyczna
Mgr inż. Jarosław Babiński
ZE Białystok SA
Mgr inż. Marian Duży
ZEG – ENERGETYKA Sp. z o.o.
Dr inż. Krzysztof Woliński
ZE Białystok S.A.
Mgr inż. Wojciech Wyrzykowski
ZE Białystok S.A.
The analysis of the 110 kV
power line type protection
system CZAZ-RL
Operating results of the groups of
protection systemy type CZAZ-RL
installed in the national electrical
powers system in years 2001–2006
are being disscused.
getyki Poznańskiej SA w 3. kwartale
1998 roku i Zakładu Energetycznego
Białystok SA w 1. kwartale 1999 roku.
W pracy tych zespołów działających na
sygnał nie stwierdzono usterek technicznych. Dotyczy to zarówno samych układów pomiarowych, jak i oprogramowania zespołów. Sygnalizacja, układy rejestracji zdarzeń i zakłóceń oraz realizacja i funkcja lokalizacji miejsca zwarcia
działały prawidłowo.
Zainstalowany w ZEB SA przekaźnik
współpracuje równolegle z podstawowym
zabezpieczeniem odległościowym typu
ZAZ Rx –3F posiadając takie same nastawienia robocze. W praktyce jest wykorzystywany do lokalizacji miejsca zwarcia
oraz umożliwia analizę przebiegów prądowych i napięciowych, jakie wystąpi-
DOŚWIADCZENIA EKSPLOATACYJNE W KRAJU
ły na tym ciągu liniowym, zaCZAZ – RL w polach WEG (2 zabezpieczenia) i GOL (2 zarówno podczas zwarć w od- Układy sygnalizacji, re- linii 110 kV [3]. W oby- bezpieczenia). Łączna długość linii chrocinku podstawowym linii, jestracji zdarzeń i zadwóch stacjach MON i niona przez te zabezpieczenia wynosi
SZE zespoły zamonto- 114,4 km.
jak i wszelkich zwarciach
kłóceń oraz lokalizacji
W stacji WEG zainstalowany jest
zewnętrznych dla tego pola.
wano w szafach sterowmiejsca zwarcia działaW latach 2000 – 2002 wyniczych. Obie rozdziel- układ telemechaniki obiektowej BORSE,
ły prawidłowo zarówno
nie zostały wyposażone który współpracuje ze stanowiskiem lostąpiło w tym polu 6 przyw przypadku zwarć w
padków działania automatyw układy telemechani- kalnym i systemem nadrzędnym PRINS.
ki SPZ w cyklu WZ i jeden odcinku podstawowym ki obiektowej BORSE Stacja GOL nie posiada układu telemeprzypadek działania w cyklu linii, jak i przy zwarwraz ze stanowiskami chaniki.
ciach
zewnętrznych
dla
WZW. W następnych latach
Obecnie w ZEB SA eksploatowalokalnymi [4]. W stamiało miejsce kilkadziesiąt danego pola.
cji SZE uruchomiono nych jest 10 zabezpieczeń typu CZAZ
przypadków prawidłowej sygłącze inżynierskie do – RL, które chronią linie 110 kV o łącznalizacji przekaźnika rejestracji zakłó- Wydziału Stacji i Automatyki ZEB SA nej długości 240 km. W najbliższym czaceń i zdarzeń przy zwarciach zewnętrz- oraz łącze ruchowe do Rejonowej Dys- sie przewidzianych jest do uruchomienych dla tego pola.
pozycji Ruchu. Stacja MON nie posiada nia 5 przekaźników.
Każdorazowe wskazanie odległości w obecnej chwili uruchomionych łączy
Działanie automatyki SPZ w okresie
miejsca zwarcia było zgodne ze wskaza- ruchowego i inżynierskiego [5].
2001 – 2006 przedstawia tabela 1.
W dotychczasowym okresie pracy
niami innych zabezpieczeń odW roku 2005 w staległościowych i było zbieżne
cji GIZ w jednym polu zespołów CZAZ – RL nie stwierdzono
z rzeczywistą odległością do W trakcie całej eksplo- 110 kV uruchomiono zadziałań brakujących oraz zbędnych.
miejsca uszkodzenia. Długość atacji nie było ani jedzespół CZAZ -RL, któ- Układy sygnalizacji, rejestracji zdarzeń
linii 110 kV, jaką chronił ten nego działania zbędry chroni linię o dłu- i zakłóceń oraz lokalizacji miejsca zwarprzekaźnik wynosi 29,2 km . nego czy brakującego
cia działały prawidłowo zarówno w przygości 18,3 km.
Zarejestrowane przez ten ze- spowodowanego błędW tym samym roku padku zwarć w odcinku podstawowym
spół przebiegi zwarciowe były nym działaniem zabez- uruchomiono kolejne linii, jak i przy zwarciach zewnętrznych
wykorzystywane do testowa- pieczenia.
zespoły w polach linii dla danego pola. W roku 2006 wymienia innych zabezpieczeń od110 kV w stacjach: niono w pierwszych przekaźnikach bateległościowych.
Tabela 1. Liczba zadziałań automatyki SPZ oraz przyczyny wyłączeń w latach 2001 – 2006
Wstępna eksploatacja potwierdziła
Lp.
Rok
Ogólna
Cykl SPZ
Przyczyny wyłączeń
poprawność założeń konstrukcyjnych
liczba
WZ
WZW Wył. Wiatr
Sadź
Inne
zespołu, a zebrane doświadczenia i uwazadziałań
atm.
gi użytkowników zostały wykorzystane
1.
2001
7
7
–
6
–
–
1
do jego rozwoju.
2.
2002
2
2
–
2
–
–
–
W wersji produkcyjnej zespołu wdrożono między innymi:
3..
2003
2
2
–
2
–
–
–
rozbudowany rejestrator zdarzeń, nie4..
2004
11
9
2
6
4
–
1
zależny od rejestratora zakłóceń;
5.
2005
3
3
–
3
–
–
–
układ sprawdzania kierunkowości na
6.
2006
15
10
5
4
3
5
3
etapie uruchamiania pola;
Razem
40
33
7
23
7
5
5
program obsługi w środowisku Windows;
nowe konstrukcje obudowy na bazie
Tabela 2. Statystyka działania wybranych Zespołów CZAZ-RL.
własnych projektów.
Lp.
Ocena eksploatowanych
zespołów CZAZ – RL
W roku 2001 w ZE Białystok SA
w dwóch zmodernizowanych rozdzielniach 110/15 kV, zostały zainstalowane cyfrowe zespoły automatyki typu
Miejsce
zainstalowania
Liczba
zespołów
Okres
eksploatacji
Liczba zadziałań
Ogółem
Cykl
WZ
Cykl
WZW
Cykl
W
1.
ZE Jelenia
Góra
2
2001-2002
6
3
2
1
2.
Elektrownia
Siersza
5
2004-2006
8
4
4
–
Automatyka Elektroenergetyczna Nr 1/2007
27
DOŚWIADCZENIA EKSPLOATACYJNE W KRAJU
rie podtrzymujące pamięć wewnętrzną.
Od roku 2000 zespoły CZAZ-RL,
w różnych wersjach wykonania, zostały
zainstalowane między innymi w: ZE Jele-
nia Góra, ZE Tarnów, Elektrowni Siersza, Elektrowni Halemba, Elektrociepłowni Łódź IV, Elektrociepłowni Siedlce, Elektrociepłowni Żerań. Zespoły pra-
Fot. 2. Przebiegi prądów i napięć podczas zwarcia dwufazowego z udziałem ziemi. Rejestracja
pochodzi ze stacji R – 329 (ZE Jelenia Góra SA – 21.08.2001) Zabezpieczenie zrealizowało cykl
automatyki SPZ – WZ.
Fot. 3. Przebiegi prądów i napięć podczas zwarcia dwufazowego z ziemią zarejestrowane w stacji
SZE (ZEB SA – 19.07.2001) Zabezpieczenie działało w cyklu WZ.
28
Nr 1/2007 Automatyka Elektroenergetyczna
cują zarówno na liniach stosunkowo długich (np. ZE Białystok), jak i relatywnie
krótkich (linie podłączone do rozdzielni
WN miejskich elektrociepłowni). Z informacji zebranych od użytkowników wynika, że w trakcie całej eksploatacji nie
było ani jednego działania zbędnego czy
brakującego spowodowanego błędnym
działaniem zabezpieczenia.
W tabeli 2. zawarto statystykę działania niektórych zabezpieczeń w określonych okresach eksploatacji.
Na fot. nr 2 i 3 przedstawiono zapisy rejestratora zakłóceń zespołów
CZAZ-RL.
W każdym przypadku godna podkreślenia jest szybka reakcja zabezpieczenia, bowiem impuls wyłączający został
wygenerowany już po około 23 ms od
momentu wystąpienia zwarcia.
Na szczególną uwagę zasługuje program obsługi zabezpieczenia. Zastosowany interfejs użytkownika, mimo bogatego menu, jest bardzo przejrzysty i przyjazny osobie obsługującej. Bardzo przydatną rzeczą podczas prac rozruchowych jest przedstawienie prądów i napięć w postaci wykresu wektorowego
na płaszczyźnie zespolonej, co pozwala na szybką ocenę prawidłowości podłączenia obwodów prądowych i napięciowych.
Przykładowe okno programu przedstawia fot. 4.
Standardowym wyposażeniem współczesnych zabezpieczeń cyfrowych jest
rejestrator zakłóceń i zdarzeń. Przedstawienie graficzne rejestratora zakłóceń
jest konfigurowalne przez użytkownika. Przebiegi można dowolnie skalować
i wybierać spośród sygnałów analogowych oraz binarnych do prezentacji na
ekranie (a także do wydruku). Zaimplementowany pomiar odległości miejsca zwarcia umożliwia pomiar odległości w przebiegach archiwalnych.
Ważną cechą eksploatacyjną jest
możliwość odczytania rejestratora zdarzeń i zakłóceń poprzez łącze inżynierskie. Na etapie uruchamiania telemechaniki w ZEB SA program obsługi oraz
DOŚWIADCZENIA EKSPLOATACYJNE W KRAJU
wszystkich pobudzeń, co jest wykorzystywane podczas kontroli eksploatacyjnych oraz prac rozruchowych.
Pozytywnie należy ocenić jakość wydruków z programu. Drukowane przebiegi zakłóceń, zdarzeń, nastawień zabezpieczeń czy pomiarów są poprawne technicznie i, co bardzo ważne, dobrze opracowane graficznie oraz estetycznie.
Podsumowując, oprogramowanie
do obsługi zespołu CZAZ podnosi
znacznie jego funkcjonalność i wartość techniczną.
LITERATURA
Fot. 4. Przykładowe okno obsługi zabezpieczenia CZAZ – RL.
interfejsy komunikacyjne zespołu rozbudowano o możliwość współpracy bezpośrednio z modemem telefonicznym
bez konieczności stosowania dodatkowych koncentratorów.
Właściwości te wykorzystywano
kilkanaście razy do analizy działania
zabezpieczeń. Transmisja danych odbywała się poprzez modem. Aplikacja
uruchomiona poprzez łącze inżynierskie umożliwia także odczyty pomiarów i stanów liczników tudzież zmia-
nę nastawień.
Nastawienia zabezpieczenia zostały
podzielone na poszczególne człony funkcjonalne. Upraszcza to znacznie wprowadzanie i kontrolę nastawień. Wprowadzane nastawy są dodatkowo prezentowane wykresem zasięgu stref R(X) dla
zabezpieczenia odległościowego i charakterystyką czasowo-prądową dla zabezpieczenia prądowego.
Rozbudowany układ testów pozwala na sprawdzenie funkcjonalne niemal
[1] WOLIŃSKI K. CZAZ –RL Zabezpieczenia
linii 110 kV. Automatyka Elektroenergetyczna.
1999, nr 3, s. 36 – 39.
[2] Informacja techniczna. Cyfrowy zespól automatyki zabezpieczeniowej linii 110 kV CZAZ – RL.
ZEG – ENERGETYKA Sp. z o.o. 01.10.1998.
[3] WOLIŃSKI K. Modernizacja stacji 110/15
kV w ZE Białystok SA Biuletyn Informacyjny
„Klient, Dystrybucja, Przesył”.2001, nr 10, s.
15 – 19.
[4] BORUCKI R., STRZELECKI M., SZANIEC
J. Komputerowy system obsługi stacji elektroenergetycznej BORSE .Automatyka Elektroenergetyczna. 1996, nr 2 – 3, s. 65 – 67.
[5] DUŻY M., WOLIŃSKI K.,WYRZYKOWSKI
W. Ocena eksploatacyjna cyfrowego zespołu
automatyki zabezpieczeniowej typu CZAZ
– RL linii wysokiego napięcia. Ogólnopolska
konferencja „Zabezpieczenia przekaźnikowe w
energetyce”. Ameliówka, 15 – 17 października
2003. Materiały konferencyjne s. 31 – 35.
Szanownemu Koledze
Jackowi Szpotańskiemu
wieloletniemu Prezesowi Stowarzyszenia Elektryków Polskich,
za którego sprawą powołano Komitet Automatyki Elektroenergetycznej
oraz kwartalnik „Automatyka Elektroenergetyczna”
z okazji
80- LECIA URODZIN
przyjacielskie życzenia szlachetnego zdrowia,
nieustającej aktywności społecznej
i pełnej satysfakcji z ambitnych dokonań
składa
Redakcja, Rada Redakcyjna i Naukowa
Automatyki Elektroenergetycznej
Automatyka Elektroenergetyczna Nr 1/2007
29