История релейной защиты

Насколько нам известно, вплоть до конца девятнадцатого века не было ни релейщиков, ни релейной защиты как таковой. Но электроэнергетика и электротехника на тот момент уже существовали. И короткие замыкания, очевидно, периодически случались. Чем же тогда защищалось электрооборудование от электрических повреждений?

Как это очень часто делается и сегодня, применялись плавкие предохранители. Точная дата появления на свет первых предохранителей до сих пор под вопросом. Информация же о их широком применении приходит к нам из 70-х годов XIX века.

Отцом-основателем релейной защиты (РЗА) можно справедливо считать М.О. Доливо-Добровольского. Именно он в 90-е годы XIX века разработал первые образцы высоковольтного выключателя – совершенно неотъемлемой части системы РЗА, без чего было бы немыслимо её существование. Первое полноценное реле для целей РЗА появилось в 1901 г. Его автором оказался тот же М.О. Доливо-Добровольский, а представляло собой оно электромеханическое индукционное реле тока.

Все устройства РЗА ранних поколений выполнялись на электромеханической элементной базе. Затем с 30-х годов почти одновременно стали появляться электронные реле как на лампах, так и на полупроводниках. Потом электроника постепенно эволюционировала в микроэлектронику. И как следствие, уже с 60-х годов начали находить применение микроэлектронные устройства РЗА. «Вершины прогресса» в виде микропроцессорных защит удалось достичь всего лишь каких-то 50 лет назад. С тех самых пор и до текущего момента более новых поколений устройств РЗА пока что не наблюдалось.

Примерно так выглядит хронология развития техники релейной защиты. Однако она охватывает всего лишь поколения устройств РЗА по их элементной базе, что само по себе не очень информативно. По большому счёту, из всего этого можно вынести только то, что техника релейной защиты развивается в ногу с общим научно-техническим прогрессом. Конечно, элементная база защиты очень важна, у каждого поколения есть свои достоинства и недостатки, которые нужно знать и учитывать на практике. Но, к примеру, между цифровым реле тока и электромеханическим реле тока принципиальной разницы нет. Поэтому для полноты картины интересно рассмотреть хронологию развития релейной защиты самой по себе, т.е. эволюцию её принципов действия.

Принцип действия плавкого предохранителя основан на том, что короткое замыкание всегда сопровождается значительным увеличением тока. Именно большой ток короткого замыкания приводит к перегоранию плавкой вставки. Т.е. можно сделать вывод, что исторически первыми появились защиты, реагирующие на увеличение тока. Между прочим, основные требования к РЗА, а именно требования селективности, быстродействия и чувствительности, были актуальны уже тогда, когда были только лишь предохранители. Появившиеся на свет в самом начале XX века индукционные реле тоже реагировали на увеличение тока при КЗ. Совсем скоро, уже в 1905-1908 г.г. появились токовые дифференциальные защиты. Релейная защита вместе с дополнительными замерами тока получила новое свойство – абсолютную селективность (была ли существовавшая до этого токовая отсечка защитой абсолютной селективности – вопрос риторический). Затем у токовых реле добавились цепи напряжения. Так, с 1910 г. начали внедряться токовые направленные защиты, появились реле сопротивления, доросшие в 20-е годы до дистанционной защиты. Возникло такое понятие, как «реле с двумя подводимыми величинами». В 20-е годы XX века техника РЗА доросла до такого уровня, что на эту тему стали выходить обобщающие научные публикации. Далее пошло стремительное улучшение технических характеристик устройств РЗА. Принципиально новыми по принципу действия оказались защиты по симметричным составляющим, а затем и по собственно аварийным составляющим. Последние ещё иногда называют адаптивными защитами (существуют также адаптивные защиты, которые не используют аварийные составляющие в явном виде). Симметричные составляющие и собственно аварийные составляющие (примечание: симметричные составляющие обратной и нулевой последовательности – это тоже аварийные составляющие) – это новая по сравнению с использовавшейся ранее информация об аварийном процессе, извлекаемая из токов и напряжений. В 50-е годы появились ещё один тип защиты на новом принципе – волновая защита. Значительный вклад в это направление внесли советские учёные из ЭНИН под руководством И.Н. Попова. Несколько отдельными ветвями развивались защита от замыканий на землю и защиты электрических машин. Но это отдельные истории.

Если проследить всю эволюцию принципов действия РЗА, то можно увидеть, что она связана с использованием защитами всё большей информации об аварии. Сначала использовались только замеры тока, затем добавились токи с другого конца защищаемого объекта, далее стали привлекаться замеры напряжения и т.д. Экстраполируя эту тенденцию в будущее, можно спрогнозировать, что новые принципы действия РЗА будут появляться в рамках концепции «централизованной защиты». Под централизованной защитой здесь понимается та защита, которая наиболее эффективно использует всю доступную информацию об аварийной ситуации. Между прочим, первые воплощения данной концепции в жизнь мы можем наблюдать уже сегодня. За примерами далеко ходить не нужно, достаточно вбить строку «централизованная защита» в любую поисковую систему интернета и просмотреть результаты поиска. Также следует отметить, что вся доступная информация об аварийной ситуации в последнее время широко используется «задним числом», в том числе сюда относится и априорная информация о защищаемом объекте. Речь идёт об использовании в разработке и в исследованиях работы РЗА современных моделирующих систем с их потрясающими способностями достоверного воспроизведения электромагнитных и электромеханических переходных процессов в реальном времени. В результате всего этого при грамотном подходе система РЗА неизбежно должна перейти на качественно новый уровень надёжности. Но на этом пути остаётся ещё много подводных камней, причём некоторые из которых пока даже не видно.

1
Оставить комментарий

1 Цепочка комментария
0 Ответы по цепочке
1 Последователи
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
1 Авторы комментариев

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

  Подписаться  
новее старее большинство голосов
Уведомление о
Макс Алексеев

Забыли упомянуть моё имя.