Разработка цифровой системы диагностики устройств централизованной системы релейной защиты и автоматики

В ходе реализации проекта были рассмотрены действующие нормативные, технические, распорядительные, информационные и иные документы и проанализированы отечественные и зарубежные публикации по разработке программных комплексов регистрации аварийных событий на цифровых подстанциях. В результате был предложен метод построения централизованной системы релейной защиты и автоматики (РЗА) на базе цифровых подстанций. Разработана структурная схема подсистемы регистрации и диагностики аварийных событий системы РЗА. Взаимная интеграция энергетических систем может быть реализована на основе стандартов МЭК 61970 и МЭК 61968, в частности, с использованием общих информационных моделей CIM (Common Information Model). С целью получения диагностических данных для проектируемой системы диагностики цифровой централизованной системы РЗА была разработана оригинальная методика экспресс-анализа аварийных режимов электрической сети, позволяющая оперативно определять причины возникновения аварийного режима и оценивать правильность работы устройств РЗА. Процедура экспресс-анализа развития аварий на уровнях энергообъекта запускается после срабатывания функции фиксации автоматического отключения силового выключателя микропроцессорными устройствами РЗА. Источники входной информации – сигналы, получаемые из программного комплекса регистрации аварийных событий (ПК РАС), а также значения параметров функций РЗА, описанные стандартизированной моделью данных. Входные данные для экспресс-анализа развития аварий – результаты реализации функции определения места повреждения (ОМП) на линии электропередачи. Для каждой функции РЗА определяются требования к ее срабатыванию и пуску при аварии в расчетной точке. Производится сравнение результатов работы алгоритма анализа функций РЗА по ОМП с фактическими результатами работы функции РЗА в ходе аварии. Вид повреждения и поврежденная фаза определяются фазовым селектором, реализованным в ПК РАС. На основе проанализированных требований к содержанию отчета была разработана форма протокола экспресс-анализа, содержащий два раздела. В первом разделе «Протокол экспресс-анализа» хранятся наименования высоковольтной линии и подстанции, ее длина, дата и время короткого замыкания, вид повреждения на высоковольтной линии, тип ОМП, расчетное ме6сто повреждения, оценка переходного сопротивления и др. Во втором разделе «Результаты работы устройств (комплексов) РЗА и реализованных в них функций РЗА» – данные о расчетном и фактическом срабатывании и пуске устройств, оценке их работы. Кроме того, были сформулированы требования к устройствам РЗА, реализующим функцию определения места повреждения. Разработан программный комплекс (ПК) диагностики централизованной системы РЗА, который имеет клиент-серверную архитектуру. ПК диагностики централизованной системы РЗА состоит из программного обеспечения (ПО) RPADiagnosticsConfigurator (конфигуратор системы), RPADiagnosticsServer (сервер системы), RPADiagnostics (клиент системы) и базы данных (БД). В ПО RPADiagnosticsConfigurator настраивается система диагностики централизованной системы РЗА: подключаются новые клиенты RPADiagnostics, задается конфигурация системы и др. После успешного конфигурирования и загрузки настроек системы в сервер начинается основной цикл его работы, ПО которого состоит из следующих модулей: монитор COMTRADE файлов; менеджер файлов эталона; анализатор функций РЗА (по ОМП, эталонным алгоритмам и по устройствам РЗА); модуль расчета ОМП; модуль эталонного расчета; анализатор COMTRADE файлов на наличие пусков и срабатываний; интерфейс взаимодействия с БД; интерфейс взаимодействия с клиентами. Клиентская программа RPADiagnostics выступает в качестве непосредственного интерфейса между пользователем и системой. Она отображает деревья объектов конфигурации системы диагностики, выводит протокол экспресс-анализа аварийного режима и предоставляет возможность для редактирования шаблона протокола экспресс-анализа аварийного режима Исследования показали, что разработанная методика экспресс-анализа аварийных режимов энергосети может быть использована в реальных электроэнергетических системах. Кроме этого были рассмотрены вопросы обеспечения криптографической защиты информационных данных, передаваемых по каналам связи внутри системы регистрации и диагностики аварийных событий системы РЗА. Предложено использовать алгоритм шифрования RSA на основе системы счисления в остаточных классах (СОК), которая позволяет существенно сократить время шифрования/дешифрования входных данных за счет оптимизации вычислений. Полученные результаты по значимости находятся на мировом уровне, о чем свидетельствуют результаты анализа публикаций по тематике проекта, вышедших за последние несколько лет. Исследования в области диагностики и автоматизации систем РЗА вызывают в настоящее время большой интерес у научного сообщества. Полученные нами результаты дополняют картину о тенденциях в развитии алгоритмов анализа работы комплектов и функций релейных защит, сложившуюся на данный момент времени в сфере энергетики.