
Цифровая техника РЗ
Далее на развитие техники РЗ начало влиять появление микро-ЭВМ, и в 1970-х в Японии начали активно изучать возможности применения такой техники в РЗ. В 1968г, с целью получения опыта в этой новой технологии, были проведены полевые испытания с участием производителей и энергокомпаний, где проверялось применение токовых дифференциальных реле на протяженных многоконцевых ЛЭП. Для передачи формы волны с одного конца на другой была применена система с цифровой передачей данных с использованием высококачественной и высокоточной кодово-импульсной модуляции. Но, в качестве входной величины реле, использовалась демодулированная аналоговая форма волны. Хотя было проведено очень много практических испытаний, это не привело напрямую к практическому применению такой системы. Но тесты дали ценную информацию как энергокомпаниям так и производителям при дальнейшем развитии цифровых реле. Полученный опыт показал необходимость высококачественного и высокоточного аналого-цифрового преобразования, технологий цифровой передачи данных, и то, как возмущения в сети СВЧ-связи влияют на передачу данных в цифровых реле.
В 1973г японские производители начали разрабатывать цифровые реле, используя новый элемент: микропроцессор. Два способа были одобрены для применения в алгоритмах цифровых реле:
■ Один был основан на использовании основной гармоники
■ другой основывался на явлении «бегущей волны»
Для создания алгоритма, который бы был одновременно и быстродействующим и обладал бы превосходными возможностями как защита, были проведены интенсивные модельные исследования.
В области «железа», из-за требований высокой производительности, было принято развивать биполярные микропроцессоры с разрядно-модульной архитектурой. Примерно в то же время появилась технология передачи данных по оптическому каналу, свободному от влияния помех.
Основываясь на этих технологиях, в июле 1977 г были проведены испытания токового дифференциального реле на линиях СВН, а в 1978г к испытаниям добавили и цифровое дистанционное реле. Первые цифровые реле были введены в работу в 1980-х (Рисунок 17), когда дифференциальное реле с кодовой импульсной модуляцией было установлено на линии 275кВ, а цифровое дистанционное реле – на линии напряжением 66 кВ. С течением времени применение цифровых реле увеличивалось, и к середине 80-х появились устройства на основе 16-битных процессоров и частотой выборок 600/720 Гц при частотах 50/60 Гц. Стали доступны цифровые реле защиты трансформаторов и в 1990 г ввели в работу цифровые защиты шин. В этих защитах применялись децентрализованные периферийные блоки различных производителей, с принятием специальных мер, учитывающих насыщение ТТ. Аналоговая информация о токе и дискретная информация о положении коммутационных аппаратов передавались по оптической LAN-сети по протоколу IEEE 802.4 (Token-Bus – сеть с маркёрным доступом), совместимость достигалась унификацией формата данных и характеристик аналоговых фильтров различных производителей.
Перед тем как идти дальше, необходимо отметить добавление в 1989 г в цифровые устройства РЗ функции записи информации о повреждении. Сегодня эта функция очень помогает при анализе аварий и применяется в «интеллектуальных» устройствах РЗ – (IED) повсеместно.
Рисунок 16. Принцип дифференциально-фазной защиты
Рисунок 17. Первое поколение цифровой дифференциальной токовой защиты
Рисунок 18. Система защиты на основе сравнения фаз (учитывающая переходные гармонические колебания, 1969-1977)