СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ, ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕЕ НАДЕЖНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В ЕЭС РОССИИ.

Белотелов А.К., к.т.н.

Некоммерческое партнерство «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике»

Не лишний раз напомнить, что надежность функционирования систем РЗА играет значительную роль в обеспечение системной надежности ЕЭС России. Она характеризует устойчивое функционирование устройств и систем РЗА в различных режимах работы электрических станций и электрических сетей.

Оценка современного состояния релейной защиты и  автоматики ЕЭС России выполнена по   результатам анализа статистических данных за последние 20 лет их  работы.

Последние полные статистические данные по устройствам РЗА, находящимся в эксплуатации в ЕЭС России в 2002 году были приведены  на техническом семинаре «Релейная защита и электроавтоматика электрических станций», который был организован уже филиалом ОАО «Инженерный центр ЕЭС» - «Фирма ОРГРЭС» на 71 году деятельности известной фирмы ОРГРЭС.

Согласно приведенным данным, базирующимся на обработке форм статистической отчетности  (формы 17, 18-энерго) представленных 89 энергетическими предприятиями, общее количество учитываемых устройств РЗА на 2002 год составило 1.621.387.

Из них  1.313.454 устройства релейной защиты;

291.402 устройства электроавтоматики;

16.531 устройства противоаварийной автоматики.

Количество микропроцессорных терминалов (комплектов) устройств РЗА составляло 4957 (0,4 % находящихся в эксплуатации в ЕЭС России устройств РЗА).

Общее количество срабатываний устройств РЗА составило 485767 раз.

Правильно работали устройства РЗА 483720 раз.

Показатель правильной работы составил 99,58%

Теперь обратимся к ниже приведенной таблице, отражающей итоги работы устройств релейной защиты, электроавтоматики и противоаварийной автоматики в период 1991-2002 год».

Год	Кол-во устройств	Всего срабатываний	Правильные срабатывания
			Кол-во	%
1991	1.399.527	585.056	582.159	99,5
1992	1.366.289	528.222	525.252	99,44
1994	1.433.349	534.766	532.150	99,51
1995	1.506.912	603.111	600.308	99,54
1996	1.525.493	506.189	503.807	99,53
1997	1.496.258	528.073	525.742	99,56
1998	1.522.087	551.190	549.052	99,61
1999	1.582.309	500.475	498.355	99,58
2002	1.621.387	485.767	483.720	99,58

Период с 1991 года по 2002 год интересен тем, что как раз в это время проходили значительные организационные и структурные преобразования в электроэнергетике.

К сожалению не удалось найти данные по 1992, 2000 и 2001 году. Тем не менее, из представленных данных можно сделать некоторые выводы.

Из статистических данных  работы устройств РЗА за период до 1991 года видно, что ежегодный прирост устройств РЗА обычно составлял около 4%.

Напомню, что этот период характеризовался бурным развитием энергетики и ежегодным вводом новых мощностей, что естественно, сказывалось на ежегодном приросте учитываемых устройств РЗА при сохранении численного состава служб релейной защиты всех уровней.

Из представленной таблицы видно, что с 1996 года по 1998 год наблюдается провал в росте количества устройств РЗА (1,2 -1.9 %), а пики прироста наблюдались в 1995 и в 1999 году (5,1 и 3.95%). Такое положение как раз совпало с основным периодом реструктуризации отрасли электроэнергетики.

Показатель правильной работы устройств РЗА в рассматриваемый период сохранялся на должном уровне и составлял 99,5-99,6%, что можно объяснить тем, что к этому времени еще не была дезорганизована система эксплуатации и технического обслуживания.

Как показал многолетний опыт эксплуатации, надежность функционирования устройств и систем РЗА обеспечивалась сочетанием высокой надежности элементной базы и устройства РЗА в целом с надлежащей системой эксплуатации и технического обслуживания.

Из-за отсутствия финансирования в 2003 году фирма ОРГРЭС прекратила обработку статистических данных о работе устройств РЗА в ЕЭС России.

С 2004 года статистика была возобновлена, благодаря инициативе релейщиков ОАО «ФСК ЕЭС», но, к сожалению, она распространялась только на объекты Единой национальной электрической сети (ЕНЭС), но и эти данные позволяют нам выявить тенденции касающиеся нынешнего состояния РЗА.

В ниже приведенной таблице даны основные показатели работы устройств РЗА в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) с 2004 по 2009 год.

Год	Кол-во устройств				Кол-во срабатываний
	Всего	% эл. мех.	% МЭ	% МП	Всего	Правильно	% Правильно
2004	287.838	93,7	6,3 (МЭ и МП)		38.317	37.809	98,7
2006	400.000	94	2,9	3,1	47.268	47.268	98,7
2007	374.767	94	3	3,9	39.674	39.350	99,2
2009	374.767	92,7	3,3	4	51.436	50871	98,9

За последние годы отмечено снижение (ухудшение) показателя правильной работы устройств РЗА ЕЭС России.  Так. Если до 2002 года, как уже отмечалось, этот показатель был стабилен и колебался в пределах   99,5 99,6%, то сейчас он составляет 98,7-98,9% для всех эксплуатируемых устройств РЗА ЕНЭС и 92,2-95,1% для микропроцессорных устройств РЗА.

При рассмотрении условной виновности неправильной работы МП устройств РЗА находиться простое объяснение низкого показателя правильной работы. Основными причинами является большое разнообразие типоисполнений устройств различных производителей, недостаток нормативных документов по проектированию, внедрению и эксплуатации.

Однако намечается тенденция улучшения показателя правильной работы по мере накопления опыта проектирования, внедрения и эксплуатации и устранения вышеперечисленных причин. Показатель правильной работы МП устройств РЗА возрос с  2006 года по 2009 год с 92,7% до 95,15% при практическом удвоении количества микропроцессорных устройств РЗА в ЕНЭС.

Из представленных статистических данных по условной виновности устройств РЗА ЕНЭС, видно, что для электромеханических защит, а они преобладают, возросло количество неправильных действий РЗА из-за старения, а для микропроцессорных защит из-за ошибок проектировщиков.

Такое ухудшение основного показателя надежности функционирования устройств РЗА можно объяснить двумя факторами: увеличением количества устройств РЗА отработавших свой ресурс и  внедрением современных микропроцессорных устройств РЗА без должного нормативно-технического обеспечения.

Что касается общего количества устройств РЗА ЕЭС России, то, учитывая тенденцию снижения темпов нового строительства и реконструкции объектов электроэнергетики и как следствие незначительное увеличение количества устройств РЗА в период реструктуризации электроэнергетики, можно сделать вывод, что общее количество учитываемых устройств РЗА на начало 2010 года может составлять не менее 1.600.000.

Практически с 2004 года учитывались только устройства РЗА объектов   Единой национальной электрической сети (ЕНЭС), составляющие четверть от общего количества устройств РЗА находящихся в эксплуатации в ЕЭС России. Порядка 1млн. 200тыс. устройств РЗА, установленных в распределительных сетях (МРСК), на генерирующих объектах (ГЭС, ГРЭС, ТЭЦ и др.) оказались вне поля нашего внимания.  Таким образом, мы не располагаем достоверными данными о состоянии РЗА и ПА в двух важных секторах ЕЭС России, как генерация и распределение.

Можно предположить, что оснащенность устройствами РЗА этих двух секторов ЕЭС России, не претерпели существенных изменений, и основу их составляют электромеханические и статические устройства. В связи с этим концепции развития  и технического перевооружения объектов генерирующих компаний и  МРСК вероятно должна отличаться от концепции развития и технического перевооружения, как правило, укрупненных объектов ЕНЭС. Это вопрос не только технический, но и экономический. Невозможно в ближайшую перспективу заменить свыше 1,2 млн. устройств на современные микропроцессорные устройства РЗА, особенно в конкурирующих секторах ЕЭС России.   Вот здесь следует  подумать о сохранении производства традиционных электромеханических и статических устройств РЗА на бывшем монополисте – предприятии ЧЭАЗ.

В интересах поддержания на должном уровне надежности функционирования систем РЗА надо прекратить полемику: релейная защита микропроцессорная или электромеханическая? Эта полемика бесперспективная, ведущая нашу, уже почти загубленную,  науку в тупик.

Микропроцессорная техника практически ничего нового не внесла в философию построения систем РЗА, но появилось слабое звено в устройствах. Это блоки питания. Может быть, надо пересматривать концепцию организации оперативного тока, освободившись от консервативного подхода. Может быть для МП устройств РЗА и АСУТП нужны отдельные источники оперативного тока не связанные с оперативным током, обеспечивающим работу коммутационных аппаратов (связанных с посадками напряжения). Вообще нашей науке, если она еще сохранилась, надо акцентировать внимание на вопросах новой философии систем РЗА с учетом появившихся возможностей применения современной техники и технологий.

Возвращаясь к нынешнему состоянию систем РЗА в ЕЭС России, можно отметить, что по-прежнему сохраняется и действует на практике следующий тезис: положительный эффект от внедрения микропроцессорных устройств и систем РЗА может быть получен при соблюдении трех основных условий:

• готовность объекта внедрения в основном по обеспечению электромагнитной совместимости;
• внедрение не отдельных устройств, а системы РЗА, включающей в себя функции контроля и управления, интегрированной в АСУТП энергетического объекта;
• наличие нормативных и методических материалов.

Если первые два условия неукоснительно соблюдаются, то с соблюдением третьего условия дела обстоят из рук вон плохо, в то время как я это условие поставил бы на первое место.

Вот уже 15 лет как мы внедряем микропроцессорные защиты, а стройной системы нормативно-технической документации, на основании которой должен проходить процесс проектирования, ввода в эксплуатацию и сама эксплуатация так и нет.

В настоящее время в отрасли руководствуются нормативно-технической документацией, входящей в перечень, и имеющий рекомендательный характер в соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании».   Имеется необходимый по номенклатуре объем разработанных нормативно-технических документов по техническому и оперативному обслуживанию устройств первого и второго поколения – устройств РЗА, выполненных на электромеханической и микроэлектронной базе. Имеется комплект НТД, которые определяют общие положения, требования и правила, касающиеся организации эксплуатации, технического и оперативного обслуживания. Наряду с этими НТД и заводской документацией имеются типовые инструкции и методические указания по техническому обслуживанию большинства типов эксплуатирующихся устройств РЗА. Основной объем указанных документов в свое время был разработан по заданиям Главного Технического управления Минэнерго СССР и РАО «ЕЭС России» и издан для энергосистем и электростанций Фирмой ОРГРЭС с участием разработчиков и других организаций.

В лучшем положении оказались только разработчики, которые опираются на разработанные много лет назад «Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем» и ряд разработанных в последние годы стандартов организации (ФСК).

Проектировщики пользуются недавно пересмотренными и введенными 13.04.2009 года  Нормами технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС)  и технической документацией производителей МП устройств РЗА.

И в самом худшем положении оказалась эксплуатация, которая вынуждена эксплуатировать МП устройства РЗА, руководствуясь действующими НТД с учетом рекомендаций каждого производителя МП устройств РЗА, а таковых у нас можно насчитать порядка 10-и.

Как проектировщики, так и эксплуатация остро нуждается в методических указаниях по расчету и выбору уставок обширной номенклатуры МП устройств РЗА, а с учетом того, что еще долгое время электромеханические и микропроцессорные защиты обречены на взаимодействие, необходима также разработка принципов их согласования.

Отрицательную роль сыграл также процесс реструктуризации, а точнее дезорганизации, служб релейной защиты. Изначальной ошибкой было разделение служб РЗА между диспетчерским управлением и эксплуатацией, и последней каплей явилось выделение (не без участия иностранных советников) из служб РЗА МЭС ТОИР.

Все это привело к дефициту и снижению квалификации специалистов служб РЗА всех уровней.

Выводы и предложения

Исходя из существующего состояния с учетом темпов внедрения современных устройств РЗА в ЕЭС России, предлагается наряду с безусловным выполнением работ по их внедрению в рамках нового строительства и комплексной реконструкции энергетических объектов, проводить работы по замещению электромеханических и статических устройств РЗА, выработавших свой ресурс,  на аналогичные электромеханические и статические устройства.

Для замещения и ремонта электромеханических и статических устройств РЗА организовать (на пример на базе ЧЭАЗ) производство отдельных реле, типовых шкафов и панелей РЗА с улучшенными характеристиками и применением новых технологий при их изготовлении.

Основные научные и практические силы сосредоточить на следующих вопросах:

• Создание и внедрение принципиально новых систем РЗА и ПА на основе применения новых технологий.
• Последовательное внедрение новых цифровых технологий с соответствующим нормативно-техническим обеспечением внедрения и эксплуатации.

Причем первоочередной задачей при внедрении микропроцессорных устройств РЗА считать разработку и формирование нормативно-технической базы.

Без достоверной и полной статистики работы устройств РЗА ЕЭС России невозможно субъектам электроэнергетики разработать реальную концепцию развития и технического перевооружения систем РЗА. Организацию сбора и обработки статистических данных по всем субъектам ЕЭС России, да и вопросы формирования нормативно-технической базы могло бы взять на себя Некоммерческое партнерство «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике».

Следующая >