Nieprawidłowe sekwencje działania

Henryk Klein
OPA-Labor Sp. z o.o., Siemianowice Śl.
Nieprawidłowe sekwencje działania układów elektroenergetycznej
automatyki zabezpieczeniowej – problemy w ustalaniu przyczyn
Streszczenie. Nieprawidłowe sekwencje działania układów elektroenergetycznej automatyki
zabezpieczeniowej (EAZ) związanych z określonym zakłóceniem w kopalnianych sieciach 6 kV
niejednokrotnie są trudne do jednoznacznego wyjaśnienia. W artykule omówiono zasadnicze przyczyny
utrudniające lub uniemoŜliwiające wyjaśnienie tych zdarzeń i wskazano kierunki działań mające na celu lepszą
ich rozpoznawalność.
1. Wstęp.
W kaŜdej rozbudowanej sieci elektroenergetycznej co pewien czas dochodzi do
zakłóceń wywołujących sekwencję nieprawidłowych (brakujących lub zbędnych)
działań urządzeń elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej. W efekcie
dochodzi do wyłączenia zasilania fragmentów sieci znacznie rozleglejszych niŜ jest to
konieczne, bądź teŜ znacznego powiększenia rozmiarów i skutków awarii w przypadku
braku zadziałania zabezpieczeń. Wątpliwości na ogół budzą takŜe wypadki poraŜenia
prądem elektrycznym ludzi, w czasie trwania których nie następuje wyłączenie
odpowiednich łączników przez zabezpieczenia ziemnozwarciowe.
RozwaŜania nad przyczynami takich zdarzeń najczęściej rozpoczyna się od poddania w
wątpliwość sprawności zabezpieczeń lub teŜ prawidłowości ich nastawień. Wyniki
przeprowadzonych poawaryjnych badań zabezpieczeń często wykazują ich całkowitą
sprawność techniczną (w zakresie określonym pełnymi badaniami odbiorczymi) oraz
zgodność nastawień z odnośnymi dokumentacjami technicznymi. W tym momencie
ustalenie przyczyn zdarzenia uzaleŜnione jest od moŜliwości stwierdzenia, czy
zabezpieczenia elektroenergetyczne w tych polach rozdzielczych sieci, w których
istniała potencjalna moŜliwość wykrycia zakłócenia miały warunki do prawidłowego
zadziałania oraz czy zadziałały. Wbrew pozorom, ostatnie pytanie wcale nie jest
bezzasadne, jako Ŝe wyłączenie zasilania większego fragmentu sieci – szczególnie w
wyrobiskach podziemnych – wywołuje samoczynne wyłączenie łączników w wielu
polach rozdzielczych na skutek zaniku napięcia sterowniczego lub zasilającego, a
stwierdzenie pierwotnego powodu wyłączenia nie zawsze jest moŜliwe.
Zatem w wielu przypadkach moŜliwość ustalenia przyczyn awarii zaleŜy od zdolności
uzyskania jednoznacznej informacji na temat przebiegu zjawiska zakłóceniowego w
miejscu zabudowy rozpatrywanych zabezpieczeń oraz od ustalenia ich rzeczywistej
reakcji na zakłócenie.
2. Potencjalne przyczyny nieprawidłowego działania urządzeń EAZ.
Wykluczając nieprawidłowe nastawienie wartości rozruchowych, moŜna wymienić
cztery zasadnicze przyczyny nieprawidłowej pracy - traktowanego jako całość w
galwanicznie połączonej sieci SN - systemu elektroenergetycznej automatyki
zabezpieczeniowej:
a. niesprawność urządzeń wchodzących w skład układu zabezpieczeniowego,
tj. przekaźników pomiarowych, pomocniczych, przekładników
pomiarowych; łączników głównych wraz z wyzwalaczami i urządzeń
zasilających obwody sterowania i zabezpieczeń;
b. praca sieci w konfiguracji odmiennej od uwzględnionej przy obliczaniu
nastawień zabezpieczeń;
c. brak uwzględnienia pewnych specyficznych parametrów nastawczych lub
cech przekaźników, mających wpływ na koordynację działania
zabezpieczeń;
d. inne przyczyny (np. odkształcenia sygnałów wejściowych wywołane
odkształceniem napięcia sieciowego lub obecność dodatkowej,
nieidentyfikowalnej impedancji w obwodzie zwarciowym) mające wpływ na
wartość sygnałów zakłóceniowych lub na zdolność przekaźnika do wykrycia
określonego zakłócenia.
Za wyjątkiem pierwszej z wymienionych przyczyn, która jest stosunkowo prosta do
ustalenia, stwierdzenie zaistnienia którejś z pozostałych wymaga znacznie głębszej
analizy. Bardzo często ustalenie jednoznacznych wniosków uniemoŜliwia brak
wiarygodnych informacji na temat zachowania poszczególnych zabezpieczeń wzdłuŜ
odcinka sieci dotkniętego zakłóceniem oraz brak znajomości przebiegów
zakłóceniowych.
3. WyposaŜenie sieci kopalnianych w urządzenia zabezpieczeniowe sygnalizacyjne i
rejestrujące.
W chwili obecnej sieci elektroenergetyczne większości kopalń stanowią prawdziwy
przegląd rozwiązań technicznych produkowanych na przestrzeni ostatniego półwiecza.
W jednym rozpatrywanym torze zasilania określonego odbiornika końcowego,
poczynając od źródła – pola rozdzielczego w GSZ - po pole końcowe w rozdzielni
oddziałowej moŜna napotkać zabezpieczenia nie dość Ŝe oddzielone od siebie całymi
generacjami rozwiązań technicznych, to jeszcze działające – w zakresie wykrywania
jednego, określonego rodzaju zakłócenia –na róŜnych zasadach.
Nadal większość przekaźników zabezpieczeniowych i sygnalizacyjnych stanowią
urządzenia elektromechaniczne lub elektroniczne analogowe. Nie mają one moŜliwości
rejestracji stanów awaryjnych, wyposaŜone są często w dość zawodne sygnalizatory
zadziałania. Np. bardzo popularne w przekaźnikach elektromechanicznych z lat 70-tych
i 80-tych klapki sygnalizacyjne w niektórych typach przekaźników samoczynnie
opadają przy drganiach wywołanych załączeniem bądź wyłączeniem wyłącznika albo
wtoczeniem członu ruchomego pola rozdzielczego, w innych natomiast blokują się w
pozycji „brak sygnalizacji”. W efekcie, sygnalizacja lub brak sygnalizacji zadziałania
zabezpieczenia stają się dość wątpliwą informacją o ich rzeczywistym działaniu w
czasie zakłócenia. Działanie zabezpieczeń powoduje najczęściej pobudzenie
dodatkowych, zabudowanych w kaŜdym polu przekaźników sygnalizacyjnych (np.
RUs, RS-88), które wskaźnikiem mechanicznych informują o wystąpieniu zakłócenia,
natomiast stykiem – uruchamiają sygnalizację zbiorczą. Przekaźniki sygnalizacyjne w
polu rozdzielczym mogą być wspólne dla funkcji jednego rodzaju (wyłączenie awaryjne
lub sygnalizacja stanu przedawaryjnego) lub teŜ indywidualne, dedykowane
konkretnemu zabezpieczeniu (np. sygnalizacja zadziałania zabezpieczenia zwarciowego
lub ziemnozwarciowego).
Coraz większy udział w wyposaŜeniu sieci kopalnianych mają nowe lub
modernizowane pola rozdzielcze wyposaŜone w nowoczesne cyfrowe przekaźniki
zabezpieczeniowe. Zakres tych modernizacji lub nowych inwestycji jest jednak
niejednorodny z punktu widzenia sieci traktowanej jako całość. W większości
przypadków w rozdzielniach powierzchniowych modernizowane są pojedyncze pola
rozdzielcze zasilające nowo przyłączane odbiory lub modernizowane maszyny
elektryczne – np. wentylatory głównego przewietrzania lub przetwornice maszyn
wyciągowych, a takŜe pola transformatorów 110/ 6 kV.
Nowoczesne rozdzielnie budowane są głównie w podziemnych wyrobiskach – jako
główne rozdzielnie poziomowe lub rozdzielnie oddziałowe.
Jak na razie do rzadkości naleŜą kompleksowe modernizacje rozdzielni
powierzchniowych.
Zabezpieczenia cyfrowe mogą być wyposaŜone w następujące rodzaje rejestratorów:
Rejestrator zdarzeń, zawierający tekstowy opis kaŜdego zdefiniowanego
zdarzenia takiego jak pobudzenie wejść logicznych, pobudzenie lub zadziałanie
funkcji zabezpieczeniowych, rozkaz sterowania (załącz, wyłącz); zmiana
nastawień, komunikaty wewnętrzne. Zdarzenia sygnowane są oznaczeniem
czasu (na podstawie wewnętrznego zegara) oraz – w przypadku pobudzenia lub
zadziałania funkcji zabezpieczeniowych – zawierają wartości mierzonych
wielkości fizycznych w chwili zaistnienia zdarzenia. Listy zdefiniowanych
zdarzeń, zaleŜnie od przekaźnika, stanowią zbiór stały lub są konfigurowalne.
W pamięci przekaźnika przechowywanych jest najczęściej od stu do kilkuset
zdarzeń, kolejne „nadpisywane” są na najstarszych.
Rejestrator zakłóceń zawierający oscylograficzny zapis zakłócenia. Plik
rejestratora zakłóceń zawiera zapis zmian wartości chwilowych wszystkich
analogowych wielkości fizycznych bezpośrednio mierzonych przez urządzenie
(prądy, napięcia) oraz, zaleŜnie od przekaźnika, stanu wejść binarnych, wyjść
przekaźnikowych oraz pobudzeń i zadziałań zabezpieczeń. Zapis realizowany
jest w sposób ciągły (tzw. „taśma bez końca”) w zadanym oknie czasowym, a
jego zapamiętanie inicjowane jest pojawieniem się określonej grupy
definiowalnych przez uŜytkownika stanów (np. pobudzenie lub zadziałanie
określonych zabezpieczeń, sygnał „ogólny wyłącz” itp). Typowy rejestrator
zakłóceń w zabezpieczeniu cyfrowym wyposaŜony jest w pamięć pozwalającą
na zapis łącznie od kilku do kilkunastu sekund rejestracji, podzielonych na okna
czasowe o zadanym czasie trwania, których zapis inicjowany jest pojedynczymi
zakłóceniami. Po zapełnieniu pamięci nowe zakłócenia „nadpisywane” są na
najstarszych. Rejestratory zakłóceń generują pliki moŜliwe do graficznego
przeglądu w przeglądarkach Comtrade oraz umoŜliwiające przeniesienie
zapisanych informacji w formacie tekstowym do innych programów.
Kryterialny rejestrator zakłóceń stanowiący pewną odmianę (rozwinięcie)
„klasycznego” rejestratora zakłóceń.
Dla przykładu, na Rys. 1 przedstawiono fragment graficznego zapisu zakłócenia
(zwarcia) ograniczony do mierzonych wielkości analogowych, zarejestrowanego przez
rejestrator zakłóceń, natomiast w Tabeli 1 fragment zapisu rejestratora zdarzeń
obejmujący moment zainicjowania tego samego zakłócenia. Rejestracja dokonana
przez przekaźnik MICOM P632.
Ilość i sposób moŜliwej prezentacji danych o zakłóceniu gromadzonych przez
rejestratory zakłóceń pozwalają na ogół na dość wnikliwą analizę zakłócenia
widzianego z miejsca zabudowy zabezpieczenia rejestrującego.
Zabezpieczenia, zaleŜnie od typu, mogą być wyposaŜone we wszystkie lub jedynie
część wymienionych rejestratorów. Większość cyfrowych zabezpieczeń z tzw.
„średniej półki”, np. KCEG, MICOM P23 i wyŜsze, SEPAM 1000+, CZAZU,
multiMUZ, ecoMUZ2, MUPASZ, MRI jest wyposaŜona w rejestratory zdarzeń i
rejestratory zakłóceń.
Osobną kwestią jest dostęp do danych zapisanych w tych rejestratorach. We wszystkich
istnieje lokalny dostęp do rejestratora zdarzeń, z panelu operatorskiego przekaźnika.
Jednak lista zdarzeń dostępnych w ten sposób jest znacznie krótsza od zawartości
pamięci, a ponadto lista dostępnych informacji związanych ze zdarzeniem jest krótsza
od np. zaprezentowanej w Tabeli 1.
Pełny dostęp do zawartości rejestratorów zdarzeń i zakłóceń moŜliwy jest albo z
poziomu systemu nadzoru – jeśli przekaźnik do takiego systemu jest podłączony – albo
przy uŜyciu odpowiedniego oprogramowania za pośrednictwem lokalnego interfejsu
komunikacyjnego przekaźnika.
Z tego względu rzeczywisty dostęp do zarejestrowanych danych jest bardzo
zróŜnicowany i w wielu przypadkach utrudniony, jeśli nie niemoŜliwy.
Rys. 1
Tabela 1
tAbs
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.399
4:31:02.399
4:31:02.399
4:31:02.399
4:31:02.399
4:31:02.412
4:31:02.412
4:31:02.412
4:31:02.412
4:31:02.412
tAbs
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.875
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.363
4:31:02.834
4:31:02.363
4:31:02.363
Sygnały zakłócenia
tWzg(s) xxx.yyy Opis pola
0.200
035.000 RZ_SY Rejestracja trwa
0.200
036.000 GLOW Ogolne pobudz.OP
0.200
035.106 NPN1 Pobudz.C
0.200
035.108 NPN1 Pobudz.I>
0.200
035.102 NPN1 Uruchomione
0.200
035.128 NPN1 Ogolne pobudz.OP
0.200
035.129 NPN1 tOP nalicz.
0.200
035.004 RZ_SY Rej.zakl.trwa
0.236
036.000 GLOW Ogolne pobudz.OP
0.236
035.106 NPN1 Pobudz.C
0.236
035.108 NPN1 Pobudz.I>
0.236
035.128 NPN1 Ogolne pobudz.OP
0.236
035.129 NPN1 tOP nalicz.
0.249
036.000 GLOW Ogolne pobudz.OP
0.249
035.106 NPN1 Pobudz.C
0.249
035.108 NPN1 Pobudz.I>
0.249
035.128 NPN1 Ogolne pobudz.OP
0.249
035.129 NPN1 tOP nalicz.
Dane zakłócenia
tWzg(s) xxx.yyy Opis pola
0.200
003.090 GLOW Data
0.200
002.120 URZ Wersja programu
0.712
008.010 RZ_PO Czas trwania zakl.
0.200
005.082 RZ_PO Prad roznicowy 1
0.200
005.083 RZ_PO Prad hamujacy 1
0.200
006.082 RZ_PO Prad roznicowy 2
0.200
006.083 RZ_PO Prad hamujacy 2
0.200
007.082 RZ_PO Prad roznicowy 3
0.200
007.083 RZ_PO Prad hamujacy 3
0.200
005.084 RZ_PO Prad roznic. 1(2*f0)
0.200
006.084 RZ_PO Prad roznic. 2(2*f0)
0.200
007.084 RZ_PO Prad roznic. 3(2*f0)
0.200
005.085 RZ_PO Prad roznic. 1(5*f0)
0.200
006.085 RZ_PO Prad roznic. 2(5*f0)
0.200
007.085 RZ_PO Prad roznic. 3(5*f0)
0.200
025.082 RZ_PO Prad roznic. ZZR_1
0.200
025.083 RZ_PO Prad hamujacy ZZR_1
0.200
026.082 RZ_PO Prad roznic. ZZR_2
0.200
026.083 RZ_PO Prad hamujacy ZZR_2
0.200
025.086 RZ_PO Prad zakl.IF,a wzgl.
0.200
026.086 RZ_PO Prad zakl.IF,b wzgl.
0.200
025.087 RZ_PO Prad zakl.IN,a wzgl
0.200
026.087 RZ_PO Prad zakl.IN,b wzgl
0.200
025.088 RZ_PO Prad zakl.IY,a wzgl.
0.200
026.088 RZ_PO Prad zakl.IY,b wzgl.
0.671
004.021 RZ_PO Czas bieg.
0.200
004.198 RZ_PO Zakloc.okresl.z
0.200
004.199 RZ_PO Do pomiaru pozost.
Wartość
Start
Start
Start
Start
Start
Start
Start
Start
Koniec
Koniec
Koniec
Koniec
Koniec
Start
Start
Start
Start
Start
Wartość
06.12.07 dd.mm.rr
603.00
0.5 s
0.18 Iref
2.61 Iref
0.26 Iref
3.45 Iref
0.43 Iref
5.88 Iref
0.00 Iref
0.00 Iref
0.00 Iref
0.00 Iref
0.00 Iref
0.00 Iref
4.78 Inom
5.08 Inom
0.00 Inom
0.01 Inom
0.00 Inom
0.00 Inom
0.37 s
Maks.prad hamuj.
0.310 s
Nowe rozdzielnie wyposaŜane są na ogół w systemy wizualizacji i nadzoru (a od kilku
lat takŜe sterowania) które między innymi zapewniają dostęp do rejestratorów
przekaźników z dogodnie zlokalizowanego stanowiska operatorskiego.
Zupełnie inaczej jest w przypadku pojedynczych modernizowanych pól rozdzielczych,
zarówno powierzchniowych – budowy otwartej lub okapturzonej, jak i budowy
przeciwwybuchowej, przeznaczonych do zabudowy w podziemnych wyrobiskach.
Zabezpieczenia w tych polach nie są na ogół przyłączane do dedykowanych im
systemów nadzoru rozdzielni (co najwyŜej pewne informacje są z nich przekazywane
do systemów monitoringu urządzeń zasilanych z tych pól).
W polach rozdzielczych powierzchniowych, jeśli tylko zastosowany przekaźnik jest
wyposaŜony w lokalny interfejs komunikacyjny o dostępnym standardzie, moŜliwa jest
komunikacja poprzez ten interfejs np. z laptopem obsługi. Niestety w części
przekaźników jak np. KCEG, MRI (komunikacja skrętką, wymaga dedykowanego,
odrębnego konwertera komunikacyjnego) lub MUPASZ (komunikacja jedynie przez
interfejs sieciowy -jeśli przekaźnik został w niego wyposaŜony) komunikacja lokalna
moŜliwa jest tylko pod pewnymi względami i po zastosowaniu odpowiednich
konwerterów.
Z kolei ze względu na konstrukcję modernizowanych pól budowy przeciwwybuchowej
typu ROK 6 (niezaleŜnie od firmy dokonującej modernizacji) , dostęp do interfejsów
komunikacyjnych przekaźników – przy uwzględnieniu zagroŜeń w miejscu
zainstalowania – jest bardzo trudny.
4. Zasadnicze problemy w ustalaniu sekwencji działań urządzeń automatyki
zabezpieczeniowej.
Z punktu widzenia ustalenia przyczyn i przebiegu zakłócenia lub zdarzenia – wypadku
poraŜenia prądem elektrycznym - analiza działania układów EAZ pomiędzy źródłem
zasilania sieci a miejscem zakłócenia rozpoczyna się od stwierdzenia stanu urządzeń
rozdzielczych w dwóch bardzo bliskich czasowo (kilkadziesiąt milisekund do
kilkudziesięciu sekund) momentach:
w chwili A bezpośrednio poprzedzającej rozpoczęcie zakłócenia;
chwili B, bezpośrednio po likwidacji zakłócenia – przez automatykę
zabezpieczeniową lub przez obsługę.
Poprzez stan urządzeń rozdzielczych naleŜy tu rozumieć połoŜenie łączników głównych
oraz stan wszystkich urządzeń sygnalizacyjnych oraz rejestratorów.
W większości przypadków informacja o zakłóceniu dociera do stanowisk ze stałą
obsługą (często Głównej Stacji Zasilającej) środkami łączności kopalnianej lub jako
zbiorczy sygnał o zakłóceniu z rozdzielni podrzędnej, w której zakłócenie zostało
rozpoznane przez urządzenia obwodów okręŜnych sygnalizacji zakłóceń. Informacja
taka – jeśli nawet zostanie natychmiast odnotowana (co nie zawsze jest przestrzegane),
rzadko jest precyzyjna co do istoty zakłócenia oraz w odniesieniu do czasu jego
wystąpienia. Nawet przy dobrej reakcji obsługi, od momentu nadejścia informacji do
chwili sporządzenia zapisu mija co najmniej kilka minut, wobec czasu trwania
zakłócenia rzędu milisekund lub pojedynczych sekund. Jest to o tyle istotne, Ŝe w
rozległych sieciach nie są rzadkie pewne spiętrzenia nie powiązanych ze sobą zakłóceń
na stosunkowo krótkim odcinku czasu. Brak precyzyjnego „zakotwiczenia” czasowego
otrzymanych sygnałów znacznie utrudnia lub wręcz uniemoŜliwia jednoznaczne
stwierdzenie związku pomiędzy sygnałami awaryjnymi pochodzącymi z róŜnych
źródeł.
Wyjątkiem są rozdzielnie objęte systemem wizualizacji i nadzoru, z których informacja
o zakłóceniu dostarczana jest niezwłocznie do stanowiska operatorskiego i moŜna
jednoznacznie ustalić czas ich wygenerowania (w odniesieniu do czasu serwera
synchronizującego).
W polach rozdzielczych wyposaŜonych w zabezpieczenia bez rejestratorów, oprócz
połoŜenia styków wyłącznika mocy, pozostałe informacje są często dość niepewne
zarówno ze względu na wspomnianą zawodność mechanicznych elementów
sygnalizacyjnych, jak na brak pewności co do stanu tych elementów przed
rozpoczęciem rozpatrywanego zakłócenia, co dotyczy szczególnie rozdzielni bez stałej
obsługi.
Dodatkowym czynnikiem zwiększającym niepewność jest to, Ŝe w większości
przypadków tego typu zdarzeń bardzo istotnym dla osób odpowiedzialnych za ruch
urządzeń energomechanicznych czynnikiem jest czas trwania awarii. W związku z tym
główna uwaga osób skierowanych do likwidacji awarii zwrócona jest na jak najszybsze
przywrócenie zasilania wyłączonych fragmentów sieci. W efekcie tych czynności
niejednokrotnie bezwiednie kasowane są wskaźniki zadziałania zabezpieczeń
i przekaźniki sygnalizacyjne, co w czasie ustalania przyczyn zakłócenia skutecznie
uniemoŜliwia uzyskanie pewnej informacji na temat ich pierwotnego stanu.
W polach wyposaŜonych w zabezpieczenia z rejestratorami, tekstowy zapis zdarzeń z
czasu w którym nastąpiło zakłócenie utrzymuje się dłuŜej, do momentu „przykrycia” go
zapisem zdarzeń mniej odległych. Wgląd do tych zapisów wymaga jednak pewnej
znajomości obsługi zabezpieczenia, nie zawsze dostępnej elektromonterowi
ruchowemu. Ponadto w rejestratorze zapisywana jest bardzo liczna grupa zdarzeń, np.
pobudzenia zabezpieczeń, w związku z czym w polach podlegających częstym krótkim
stanom przeciąŜeniowym (jak pola zasilające kompleksy ścianowe z częstymi
rozruchami), zapisy z czasu zakłócenia mogą juŜ po kilku godzinach zostać wymazane
przez zapisy związane z krótkotrwałymi przeciąŜeniami.
Z kolei rejestratory zakłóceń najczęściej konfigurowane są w ten sposób, aby
rejestrować zakłócenia wyłączane przez pole w którym zostały zabudowane, w związku
z czym nie rejestrują zakłóceń dotykających inne pola lub inne fragmenty sieci – nawet
jeśli są z tych pól zasilane, a nie zostały przekroczone wartości kryteriów
konfiguracyjnych rejestratora.
W sytuacjach w których przedmiotem analizy jest brak zadziałania zabezpieczenia,
nawet jeśli pole którego rozwaŜania dotyczą jest wyposaŜone w zabezpieczenia
rejestrujące, to rejestrator nie zostanie wyzwolony co powoduje brak informacji na
temat wartości i kształtu przebiegów zakłóceniowych i brak moŜliwości ustalenia czy
wystąpiły warunki niezbędne do zadziałania.
5. Zwiększenie zasobu i wiarygodności informacji o zakłóceniu – kierunki działań.
Optymalnym technicznie rozwiązaniem byłoby wyposaŜenie większości pól
rozdzielczych we właściwie skonfigurowane zabezpieczenia z rejestratorami, które
byłyby włączone do systemów nadzoru. Biorąc pod uwagę liczbę pól rozdzielczych w
kopalnianych sieciach SN, rozwiązanie takie jest ze względów ekonomicznych
nierealne.
Rozwiązaniem które warto rozwaŜyć jest natomiast zainstalowanie centralnych
rejestratorów zakłóceń zbierających wybrane informacje w kopalnianych Głównych
Stacjach Zasilających.
Rejestratory zakłóceń produkowane jako odrębne urządzenia cechują się zasadniczymi
zaletami w stosunku do rejestratorów zaimplementowanych w przekaźnikach
zabezpieczeniowych. Pierwszą z nich jest znacznie większa liczba sygnałów
analogowych i cyfrowych jakie moŜna do nich przyłączyć, drugą natomiast rozmiar
pamięci w której przechowywane są dane o zakłóceniach. Kolejnymi są np. znacznie
większa częstotliwość próbkowania (umoŜliwiająca analizę harmoniczną przebiegów do
wysokich rzędów), moŜliwość wyposaŜenia w zabudowaną drukarkę itp. W Tabeli 2
zestawiono podstawowe parametry dwóch przykładowych rejestratorów.
Tabela 2
Parametr
Typ
Producent
Max. liczba kanałów analogowych
Max. szerokość pasma [kHZ]
Max. liczba kanałów dwustanowych
Częstotliwość próbkowania [kHz]
Wbudowana drukarka
Rejestrator
RZ1
KARED
16
16
32
1
Opcja
RZK-6D
C&C
16
10
45
1,2 lub 4
-
WyposaŜenie GSZ w rejestrator centralny powinno zapewnić zapis maksymalnej liczby
sygnałów związanych z potencjalnym zakłóceniem.
Wybór sygnałów doprowadzonych do rejestratora powinien zatem umoŜliwić jego
wyzwolenie przy moŜliwie maksymalnej liczbie zakłóceń i zarejestrowanie zmian
wszystkich moŜliwych sygnałów ułatwiających analizę przebiegu zakłócenia.
Typowa konfiguracja rozdzielni 6 kV GSZ jest następująca:
rozdzielnia dwusystemowa z co najmniej jednym sekcjonowanym systemem
szyn zbiorczych;
kaŜda sekcja wyposaŜona w pole pomiaru napięcia;
dwa główne pola zasilające (np. ze stacyjnych transformatorów 110/6 kV) po
jednym dla kaŜdej z sekcji.
Najczęściej w podstawowym układzie zasilania rozdzielnie te pracują w jednym z
dwóch typowych układów połączeń:
sprzęgła sekcyjne zamknięte; kaŜde ze źródeł zasila jeden system szyn
zbiorczych, do których przyłączone są odpowiednio wybrane pola dpływowe;
jeden z systemów szyn zbiorczych jest systemem roboczym, pracującym z
otwartym sprzęgłem; kaŜda z sekcji zasilana jest z jednego ze źródeł; odbiory
przyłączone są do systemu roboczego; drugi system manewrowy, normalnie w
stanie beznapięciowym.
Przykładowy zestaw sygnałów monitorowanych przez rejestrator zabudowany w
rozdzielni o przedstawionej konfiguracji moŜe być następujący:
sygnały analogowe dla kaŜdej z sekcji lub systemu: prądy fazowe IL1÷IL3 pola
zasilającego; składowa zerowa prądu wybranego odpływu o duŜym prądzie
udziałowym I0x; napięcia fazowe UL1÷UL3; składowa zerowa napięcia U0;
sygnały dwustanowe: sygnał awaryjnego wyłączenia (AW) kaŜdej z sekcji lub
systemu; sygnały AW z podrzędnych rozdzielni 6kV doprowadzone do GSZ;
sygnały ogólne doziemienia w sieci 6 kV; sygnały odwzorowujące połoŜenie
łączników w polach zasilających i w polach z których doprowadzono sygnały
I0x.
Rejestrator powinien być wyzwalany sygnałami AW, przekroczeniem zadanej wartości
napięć U0 oraz przekroczeniami określonych wartości napięć fazowych.
Takie przyłączenie i skonfigurowanie rejestratora zapewni zebranie informacji na temat
przebiegu zmian wszystkich wielkości fizycznych i kolejności ich następowania w
większości potencjalnych zakłóceń, umoŜliwiając tym samym głębszą analizę,
optymalizację doboru zabezpieczeń i ich nastawień a przez to poprawę niezawodności i
bezpieczeństwa pracy sieci.
6 Literatura
1. „Rejestrator zakłóceń RZ-1. Instrukcja uŜytkownika”; Kared Sp. z o.o.
2. Rejestrator zakłóceń sieciowych RZK 6D Karta katalogow”; Computer&Control Sp.
j.
3. Klein H.”Cyfrowe zabezpieczenia elektroenergetyczne w kopalnianych sieciach
SN”; IX Krajowa Konferencja Elektryki Górniczej pt „Projektowanie i eksploatacja
sieci elektroenergetycznych w zakładach górniczych”; Szczyrk, X 2002 r.