автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Разработка методов и средств повышения надёжности релейной защиты электроэнергетических систем

На правах рукописи

ТРОФИМОВ Андрей Сергеевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность 05.14.02 - Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о ДЕК 2009

Новосибирск - 2009

003488315

Работа выполнена в

Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Шапин Алексей Иванович

доктор технических наук, профессор Китушии Викентий Георгиевич кандидат технических наук Петров Александр Михайлович

Ведущая организация: ОАО «Всероссийский научно-исследовательский,

проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством» (ОАО «ВНИИР»), г. Чебоксары

Защита состоится: «24» декабря 2009 года в 10-00 на заседании диссертационного совета Д 212.173.01 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан ноября 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета /Ш Тимофеев И.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Вопросам эффективности и надёжности релейной защиты и автоматики (РЗА) электроэнергетических систем традиционно уделяется много внимания.

Значительный вклад в решение задачи оценки и повышения надёжности устройств и систем РЗА внесли многие отечественные и западные учёные: Бронштейн P.A., Вавин Н.В., Гельфанд Я.С., Гук Ю.Б., Гарке В.Г., Жарков Ю.И., Жуков С.Ф., Зейлидзон Е.Д., Касьянов Г.П., Китушин В.Г., Коновалова Е.В., Манов H.A., Нудельман Г.С., Рипс Я.А., Рубинчик В.А., Поляков В.Е., Сарапулов Г.А., Смирнов Э.П., Саухатас A.C., Стихии Г.П., Фабрикант B.JL, Шалин А.И., H.Ungrad (Швейцария), Н. Kiemenz, К. Rothe (Германия), Н. Ав-рамова (Болгария) и др.

Развитие в нашей стране РЗА электроэнергетических систем и изменение аппаратной базы от электромеханических реле к микросхемам и микропроцессорам, с одной стороны, привело к значительному повышению её технического совершенства, а с другой - к значительному снижению надёжности,

Большое внимание специалисты уделяют аспектам надёжности срабатывания защит. Основная часть неправильных действий систем РЗА - это ложные и излишние срабатывания, что показывают статистические данные, накопленные на протяжении ряда лет. Именно эти виды неправильных действий защиты сопровождаются наибольшими ущербами от ненадёжности.

Сейчас перед специалистами энергосистемы России стоит одна из главных задач - это перевооружение техники релейной защиты и автоматики для существующих и вновь вводимых объектов энергетики. Недостаточное знание данных о работе различных типов защит не позволяет решить прямую задачу надежности, т.е. по показателям надёжности отдельных элементов релейной защиты определять показатели надёжности всей системы РЗА в целом.

Выбор показателей и критериев эффективности и надёжности, а также методов выбора оптимального по эффективности варианта релейной защиты защищаемого объекта играют решающую роль в выборе основных направлений развития техники РЗА, методах повышения надёжности и т.д. Эта проблема выбора рассматривается в диссертации.

Цель и задачи работы. Разработка принципов и методов выбора схем резервирования систем РЗА на основании теории надёжности для оборудования электрических подстанций и сетей напряжением 110-750 кВ, что позволяет повысить надёжность систем РЗА. Совершенствование методов и средств расчёта аппаратной надёжности релейной защиты электроэнергетических систем.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:

1. Развитие теории надёжности в отношении систем РЗА энергосистем.

2. Анализ факторов, влияющих на надёжность систем РЗА, выявление их достоинств и недостатков.

3. Совершенствование методов расчёта надёжности с учётом влияния человека на процесс функционирования систем РЗА.

4. Совершенствование методики расчёта показателей надёжности систем РЗА.

5. Разработка алгоритмов и программ имитационного моделирования системы РЗА с целью оценки её надёжности.

6. Определение количества и схем резервирования систем РЗА по информации о неправильных действиях конкретных типов защит.

7. Разработка алгоритма и программы для расчёта на ЭВМ показателей надёжности систем РЗА.

Объектом исследования является релейная защита энергообъектов федеральной сетевой компании единой энергосистемы России напряжением 110750 кВ.

Предметом исследования являются надёжность функционирования систем РЗА, схемы резервирования комплектов релейной защиты применительно к защищаемым объектам (линий электропередач, силовых трансформаторов, сборных шин).

Методы исследования. При решении поставленных в работе задач использованы: методы исследования информации (теория надёжности, теории вероятностей и математической статистики), методы исследования процессов (теории массового обслуживания, теория цепей Маркова), вычислительные эксперименты (теории имитационного моделирования и компьютерные технологии).

Достоверность. Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы приведенными теоретическими положениями, экспериментальными расчетами, опытом применения полученных результатов, апробацией результатов на конференциях и семинарах. Результаты внедрены в практику ОАО «Институт «Энергосетьпроект», о чем имеется акт внедрения.

Научная новизна работы.

1. Разработана модель функционирования систем РЗА для современной элементной базы, что позволило выявить такие составляющие эффективности работы систем релейной защиты в современных условиях, как надёжность программного обеспечения, защищённость от внешних электромагнитных и других воздействий, человеческий фактор.

2. Предложена схема учета влияющих факторов (параметр потока коротких замыканий (КЗ), действие обслуживающего персонала («человеческий фактор»), одновременность восстановления), что позволило найти зависимость результирующих показателей надёжности от влияющих факторов и оценить степень влияния факторов на результаты расчётов показателей надёжности.

3. Разработаны рекомендации для проведения экспертного анализа информации, необходимой для расчёта показателей надёжности систем РЗА с учётом разделения неправильных действий на излишние, ложные и отказы в срабатывании.

4. Разработан алгоритм расчёта показателей надёжности релейной защиты для трёх защищаемых объектов (30): линии электропередач, сборных шин, си-

лового трансформатора, позволивший обосновать схемы резервирования систем РЗА.

5. Предложена методика выбора количества комплектов РЗА и схем резервирования для рассматриваемого защищаемого объекта по критериям: недоот-пуск электроэнергии и процент неправильных действий защит. На защиту выносятся следующие основные результаты.

1. Схема учёта основных влияющих факторов, таких как параметры потока внешних КЗ, воздействие обслуживающего персонала («человеческих фактор»), одновременность восстановления при расчёте показателей надёжности систем РЗА.

2. Зависимость вероятности безотказной работы систем РЗА от вероятности внесения ошибки по вине персонала в процесс функционирования системы РЗА.

3. Получение экспертной информации о функционировании систем РЗА.

4. Методика расчёта показателей надёжности систем РЗА для трёх типов защищаемых объектов, позволившая обосновать схемы резервирования систем РЗА, что обеспечило необходимый уровень надёжности защищаемых объектов.

Практическая полезность и реализация результатов работы. Повышение надёжности системы РЗА является эффективной мерой предотвращения аварийных последствий, вызываемых отказами в её функционировании.

Основные практические результаты заключаются в следующем:

1. Выделение существенных составляющих эффективности работы систем РЗА позволило обосновать показатели надёжности систем РЗА при поиске оптимальных решений в РЗА.

2. Исследование влияния человеческого фактора на показатели надёжности функционирования РЗА показало, что человеческий фактор оказывает такое же по значимости влияние, как и надёжность аппаратной части систем РЗА.

3. Собранная информация о функционировании систем РЗА позволила сделать вывод о том, что в настоящее время надёжность несрабатывания систем РЗА гораздо ниже надёжности срабатывания.

4. Методика расчёта показателей надёжности систем РЗА для различных защищаемых объектов позволила выбрать оптимальный по надёжности вариант резервирования систем РЗА на защищаемых объектах и снизить ущерб от неправильных действий РЗА.

5. Расчеты показателей надёжности систем РЗА выполнялись для подстанции «Центральная» ОАО «ФСК ЕЭС».

6. Результаты диссертационной работы использованы в производственной деятельности ОАО «Институт «Энергосетьпроект» г. Москва при выполнении в соответствии с планами НИОКР ОАО «ФСК ЕЭС» на 2006-2007 г.г. НИР «Концепция развития систем релейной защиты и линейной автоматики ЕНЭС в условиях реформирования электроэнергетики» в части разработки и подготовки отчёта «Анализ надёжности и разработка рекомендаций по оптимизации струк-

туры комплектов релейной защиты энергообъектов ЕЭС России напряжением 110-750 кВ».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Электрические станции» Новосибирского государственного технического университета (НГТУ), на Всероссийской научной конференции молодых учёных «НАУКА. ТЕХНОЛОГИИ. ИННОВАЦИИ» в 2004 г., на Всероссийской научно-технической конференции «ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЁЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ», в 2004, 2005 и 2006 гг., на Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования» в 2006 г., на Международной научно-технической конференции «Электроэнергия и будущее цивилизации» в 2004 г., на Всероссийском семинаре «Кибернетика энергетических систем» в 2006 г., на Международной конференции CIGRE «Релейная защита и автоматика современных энергетических систем».

Публикации. Результаты диссертационного исследования отражены в 14 публикациях, из них 1 научная статья, входящая в перечень рецензируемых ведущих изданий, рекомендованных ВАК РФ, 4 научные статьи в сборниках научных трудов, 9 научных статей в материалах всероссийских и международных конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников, состоящего из 206 наименований, и приложений. Работа содержит 220 страниц основного текста, в том числе 29 рисунков и 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, положения научной новизны и практической значимости результатов работы, описана структура диссертации в целом. Рассмотрена необходимость обоснования показателей и критериев эффективности и надёжности систем РЗА, а также методов выбора оптимального по эффективности варианта резервирования систем РЗА защищаемого объекта.

В первой главе выполнен обзор и классификация существующих методов расчёта надёжности в электроэнергетике по относительным показателям эффективности и надёжности, а также по экономическим показателям эффективности, рассмотрены особенности расчёта надёжности систем РЗА.

Все существующие на сегодняшний день методы расчёта можно подразделить на аналитические и метод имитационного моделирования. Метод цепей Маркова - единственный из аналитических методов расчёта надёжности, который позволяет описать процесс смены состояний системы РЗА и в результате расчёта получить переходные значения функции неготовности.

Проанализированы формулы расчета статистических показателей надёжности РЗА, используемые как в России, так и за рубежом. Представляется целе-

сообразным в отечественной практике также перейти к оценке эксплуатационной надёжности РЗА по показателям: надёжность срабатывания и надёжность несрабатывания. В работах западных авторов отсутствует выделенная категория ложных срабатываний, как это принято в России.

В некоторых странах (например, в Норвегии) ведётся статистическая оценка также недоотпусков электроэнергии и ущербов, возникающих при неправильных действиях релейной защиты в энергосистемах. Эти данные наиболее представительны и позволяют достаточно точно оценить эффективность инвестиций в новые системы РЗА. Желательно хотя бы выборочно фиксировать такие данные и в отечественной практике.

Свойство системы релейной защиты и автоматики снижать отрицательный эффект от повреждений в энергосистеме назовём ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ. Сформулированы составляющие эффективности систем РЗА:

- техническое совершенство;

- структурная и параметрическая надёжность системы РЗА;

- наличие эффективной системы обслуживания и восстановлений, автоматических проверок исправности, высокая надёжность комплектующих;

- надёжность программного обеспечения (для микропроцессорных терминалов);

- защищённость от внешних электромагнитных и других воздействий;

- наличие доступных проектантам чётких методик выбора уставок и проверки чувствительности защиты, методик оценки её эффективности, оптимизации надёжности и т.д;

- совершенство и надёжность источников информации (ТТ и ТН);

- вид защищаемого объекта и его роль в энергосистеме;

- человеческий фактор. Рассмотрены два аспекта надёжности:

- надёжность срабатывания (при повреждении защищаемого объекта);

- надёжность несрабатывания (при отсутствии повреждения на защищаемом объекте).

Как правило, при улучшении показателей надёжности одного вида показатели второго вида ухудшаются.

В настоящее время специалисты, занятые разработкой и проектированием систем РЗА, учитывают в основном первый аспект надёжности (надёжность срабатывания), мало внимания уделяя второму аспекту (надёжности несрабатывания). Статистические данные показывают, что подавляющее количество отказов в функционировании устройств релейной защиты — это ложные (35,2%) и излишние срабатывания (38,2%). Именно эти виды неправильных действий защиты сопровождаются в настоящее время наибольшими ущербами от ненадёжности.

В России около половины всех неправильных действий РЗА происходят из-за ошибок персонала при их изготовлении, проектировании, наладке и эксплуатации.

Количество устройств РЗА на современной элементной базе, эксплуатирующихся в России на подстанциях высших классов напряжения, в последние годы (по сравнению с данными фирмы ОРГРЭС за предыдущий период) значительно возросло. Например, на напряжении 330 кВ почти 12% устройств автоматики выполнено на микропроцессорной базе. Среди устройств релейной защиты на напряжении 220 кВ эксплуатируется почти 7% микропроцессорных терминалов. Это означает, что активное внедрение микропроцессорных устройств в России уже началось и для того, чтобы это не привело к резкому снижению надёжности релейной защиты и автоматики, необходимо обратить пристальное внимание на разработку и внедрение в практику методов обеспечения необходимого уровня их надёжности.

Во второй главе описаны особенности модели функционирования систем РЗА с точки зрения надёжности. Рассматриваемые особенности модели учтены при расчёте аппаратной надёжности систем РЗА.

Модель функционирования систем РЗА с точки зрения надёжности базируется на следующих основных положениях:

1. Степень важности выполнения исследуемым устройством РЗ той или иной функции может быть оценена лишь через показатели общей эффективности системы «устройство релейной защиты - защищаемый объект - окружающая часть электроэнергетической системы».

2. Возникновение дефекта в схеме РЗ, как правило, не эквивалентно отказу этой схемы. Для того, чтобы произошёл отказ необходимо наложение «заявки на функционирование» на отказ схемы. В свою очередь, отказ схемы может возникнуть при появлении одного дефекта (если схема не имеет резервирования) или лишь при возникновении нескольких дефектов (в схемах с резервированием).

3. Системы РЗ считаются системами с аддитивной эффективностью.

4. Имеются несколько различных аспектов надёжности с точки зрения «источника дефектов»:

• «аппаратная надёжность» - надёжность самой аппаратуры, входящей в состав релейной защиты (при этом могут быть учтены не только катастрофические, но и параметрические отказы элементов);

• «надёжность персонала» - аспект, связанный с отказами защиты в функционировании за счёт ошибок обслуживающего персонала;

• для микропроцессорных терминалов следует учитывать «надёжность программного обеспечения»;

• существенное влияние на поведение защиты (особенно микропроцессорных терминалов) оказывает уровень её помехозащищённости.

5. Поток профилактического контроля рассматривается как регулярный с неизменным периодом контроля.

6. При введении аппаратной избыточности (резервирования) следует учитывать следующее: расчётная схема при использовании двух взаиморезерви-руемых устройств, панелей релейной защиты будет выглядеть так, как это показано на рис. 1.

Рис. 1. Расчётная схема для резервированных цепей

А и В - взаиморезервируемые блоки; С - «общая цепь». Общая цепь появляется вследствие следующих причин:

- общего влияния помех на оба комплекта;

- для микропроцессорных терминалов - из-за неидеальной надёжности программного обеспечения обоих комплектов РЗА;

- из-за неидеальной «надёжности персонала» и т.д.

В связи с изложенным, коэффициент неготовности системы из двух взаи-морезервируемых комплектов <7х определится следующим образом:

где 4i - коэффициент неготовности каждого из взаиморезервируемых блоков; к - коэффициент учёта взаимозависимости функционирования каналов и регулярности контролей состояний; для релейной защиты ЛЭП принимается при наличии элемента рассогласования 0,5; а при отсутствии этого элемента 0,2; для релейной защиты трансформатора принимается 0,8.

Для защиты, выполненной на микропроцессорных терминалах коэффициент к может лежать в пределах 0,05-0,5 в зависимости от того, в какой степени выполнены требования МЭК к контуру заземления, в какой степени выполнены условия помехозащищённости и т.д.

7. При ремонтах защита не может отказывать в функционировании, поэтому временной промежуток, в течение которого производится ремонт рассматриваемой системы РЗА, не учитывается при рассмотрении времени, за которое возможны неправильные действия защиты.

8. В предлагаемой модели рассматриваются только независимые устойчивые отказы элементов.

9. В модели рассматриваются только катастрофические отказы элементов, т.е. элемент может находиться лишь в двух состояниях - «исправен» или «неисправен». Восстановление исправности повреждённого элемента, таким образом, приводит к восстановлению исправности всей системы в целом.

10. Потоки отказов, относящиеся к каждому элементу устройства релейной защиты в отдельности, считаются простейшими, т.е. удовлетворяющими условиям ординарности, стационарности и отсутствия последействия. Предполага-

ется, что периоды приработки и старения элементов исключаются специальными мероприятиями, что позволяет считать потоки отказов элементов аппаратуры РЗ стационарными.

11. Потоки «заявок на функционирование» РЗ могут быть нестационарными. Параметр потока коротких замыканий (КЗ) на оборудовании, установленном на «открытом воздухе», летом может быть гораздо выше, чем зимой.

12. Некоторые события, входящие в потоки восстановлений, нельзя считать независимыми. Отказ защиты в функционировании приводит к одновременному устранению двух имеющихся в системе дефектов, т.е. события, заключающиеся в устранении этих дефектов, являются зависимыми.

Проведённые исследования показывают, что частые восстановления приводят к необходимости рассчитывать показатели надёжности устройств РЗ в «переходном» режиме эксплуатации.

На рис. 2 приведены функции неготовно-q 2ср сти Я|(0 и q2(t) для двух устройств релейной защиты, причем Шу = 7 [1/год], |1, = 20 [1/год], со2= 2 [1/год], ц2= 3 [1/год].

По установившимся значениям q1 = 0.259 и q2 = 0.4 можно сделать вывод о том, что первое УРЗ надёжнее второго. 0,2 0,4 0,6 Если же раз в месяц проводится проверка

''год исправности (и, если требуется, то ремонт), то

„ „ расчёты дают следующие результаты: а|С„ =

Рис.2. Функции неготовности ' . „, ^

устройств 1 и 2. °-232' Ч2сР = 0Л36' 0тсюда следует, что второе

УРЗ надежнее первого.

Из приведённого примера ясно, что оценку надежности релейной защиты следует вести не по установившимся значениям коэффициентов неготовности, а по средним значениям функции неготовности за период между регулярными проверками.

Рассмотрены составляющие, входящие в поток восстановлений РЗА и описана методика их учёта в методах расчёта показателей надёжности систем РЗА.

Проанализировано влияние параметра потока КЗ на показатели надежности. Проведено исследование закона распределения коротких замыканий, для чего был составлен алгоритм и программа имитационного моделирования. В результате моделирования получен закон распределения потока коротких замыканий в зависимости от очерёдности прихода на защищаемый объект. Закон распределения потока коротких замыканий описывается распределением Эр-ланга.

Исследовано влияние нестационарности потока КЗ на показатели надежности устройств релейной защиты (УРЗ). В качестве метода исследования выбрано имитационное моделирование (ИМ) на ЭВМ. Были разработаны алгоритм и программа ИМ, с помощью которых производились исследования влияния вероятностных характеристик потока КЗ (рис. 3) на показатели надёжности.

10 11 12

Месяц

Рис. 3. Распределение числа КЗ по месяцам года в сети 220 кВ

На рис. 4 представлены построенные таким образом функции неготовности с}1(1) - при стационарном потоке КЗ и q2(t) - при нестационарном потоке. По результатам моделирования для каждой функции неготовности были определены средние значения Якср и Я2 ср.

0.05 0.04 Я(0 0.03 0.02 0.01 0

ям 112(0 при нестационарном ..:...:...;....:. ;..:..:..:...:...;.. потоке;КЗ":""¡"-гг

■-/т-н/ггг

4.(1) при сча:1и6"|1йрГк^------------./' ' ■ ■ : ц-^. •!■■;• ! •: : потоке КЗ. г - г г ; г г -г р;- г

12

1

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Месяц

Рис. 4. Влияние нестационарности потока КЗ на неготовность защиты

Человеческий фактор играет особую роль в обеспечении надежности релейной защиты при эксплуатации. Персонал служб релейной защиты и автоматики обеспечивает правильную работу устройств, но в то же время может стать виновником и отказов срабатывания, ложных и излишних срабатываний.

В настоящей работе предложен способ учета некоторых ошибок персонала в процессе эксплуатации РЗА в рамках метода имитационного моделирования. Ошибки персонала также предложено учитывать при определении показателей надёжности систем РЗА в рамках метода цепей Маркова. Были смоделированы следующие виды обслуживания персоналом систем РЗА:

1) Нулевой период (наладка оборудования);

2) Послеаварийный (ремонт после аварии);

3) Профилактические проверки;

4) Полное восстановление (после регулярной проверки).

Третья глава посвящена разработке алгоритма расчёта показателей надёжности релейной защиты для трёх защищаемых объектов (30): линия электропередач, сборные шины, силовой трансформатор, позволившие обосновать схемы резервирования систем РЗА на основе процента неправильных действий.

Для получения исходных данных для расчётов, а именно информации о надёжности функционирования систем РЗА, были составлены анкеты для опроса специалистов в области релейной защиты.

Комплекс анкет для получения экспертной информации о функционировании систем РЗА состоит из девяти анкет.

Анализ данных, по итогам опроса специалистов более 70 подстанций, позволил выявить следующие основные причины отказов в функционировании устройств РЗА, выполненных на современной элементной базе (микросхемах среднего уровня интеграции и микропроцессорных терминалах) в условиях России:

- низкое качество контура заземления подстанции, вызывающее ложные срабатывания защит, например, при близких ударах молнии;

- слабая помехозащищённость устройств РЗА;

- ошибки при проектировании, часто вызванные отсутствием доступных проектантам чётких методик выбора уставок и проверки чувствительности защит (особенно - для импортных микропроцессорных терминалов), методик оценки эффективности систем релейной защиты, оптимизации надёжности и т.д.;

- высокий уровень погрешностей измерительных трансформаторов тока, используемых в защитах, особенно в переходных режимах, когда должны работать быстродействующие защиты;

- влияние на микропроцессорные терминалы помех, наводимых расположенными поблизости устройствами РЗА на устаревшей элементной базе и т.д.

В связи с описанным выше микропроцессорные терминалы целесообразно вводить в действие в первую очередь на вновь строящихся подстанциях, где необходимо реализовать все необходимые мероприятия по обеспечению высокого качества контура заземления, повышению помехозащищённости по всем аспектам (помехи по цепям питания оперативным током, цепям переменного тока и напряжения защиты). Необходимо также категорически запретить использование поблизости от таких терминалов источников электромагнитного излучения (сотовых телефонов, электродрелей с искрящим коллектором и других).

Принципиальная структура алгоритма расчёта показателей надёжности РЗА для различных защищаемых объектов состоит из шести шагов. Для каждого шага представлена схема и аналитические выражения для расчёта показателей надёжности систем РЗА.

При разработке методики сравнения вариантов построения систем защиты на микропроцессорных терминалах, на этапе проектирования, учитывалось следующее:

- в процессе проектирования не ставится задача оптимизации внутренней структуры шкафа, панели, необходимо оптимизировать количество и алгоритм взаимодействия панелей;

- расчёты не должны быть слишком трудоёмкими, необходимо максимально упростить методику, не допуская при этом больших неточностей в результатах;

- показатели надёжности и эффективности должны учитывать особенности защищаемого объекта.

Схемы резервирования систем РЗА приведены на рис. 6.

От устройств связи с защищаемым объектом а)

От устройств связи с защищаемым объектом

От устройств связи с защищаемым объектом

б) в)

Рис. 6. Резервирование комплектов защит РЗА Алгоритм расчёта показателей надёжности защиты ЛЭП Сначала необходимо определить какие типы защит будут установлены на защищаемом объекте (ЛЭП). Предположим, что на линии будет установлена в качестве основной дифференциально-фазная высокочастотная защита, в качестве резервных - токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП) и дистанционная защита.

Шаг 1. Исходные данные. Определяем последовательно для каждой из защит (основной и резервной) следующие величины:

- коэффициенты частоты отказов в функционировании;

- расчётный процент неправильных действий защиты;

- суммарный процент неправильных действий защиты;

- параметр потока КЗ для защищаемого объекта;

- суммарный параметр потока отказов защиты в функционировании;

- параметр потока отказов в срабатывании;

- параметр потока излишних срабатываний;

- параметр потока ложных срабатываний;

- коэффициент неготовности к срабатыванию при повреждении защищаемого объекта;

- параметр потока внешних КЗ;

- коэффициент неготовности защиты при внешних КЗ.

Шаг 2. Показатели надёжности шкафа защиты при междуфазных КЗ (основная и резервная защита независимо действуют на отключение ЛЭП) аналогичные шагу 1.

Шаг 3. Общие показатели надёжности шкафа защиты (основная и резервные защиты независимо действуют на отключение ЛЭП, резервирование считаем полноценным, при срабатывании как основной, так и резервной защит последствия для системы - одинаковые):

- общий параметр потока отказов защиты в срабатывании;

- общий параметр потока излишних срабатываний защиты;

- параметр потока ложных срабатываний;

- процент неправильных действий защиты;

- средний, теряемый при отключении, переток активной мощности по защищаемой ЛЭП;

- среднее время восстановления нормальной схемы при ложных отключениях Твжстло задается исходными данными.

Зная «теряемые» при соответствующих отказах защиты в функционировании мощности и время восстановления нормального режима, можем рассчитать математические ожидания недоотпуска энергии из-за отказов защиты в функционировании.

- недовыдача электроэнергии при одном ложном отключении

IV = р т

" 1 ЛЕР.СР воссшМО 1

- математическое ожидание недовыдачи электроэнергии из-за ложных отключений защитой защищаемой ЛЭП

М[\У]лс=\¥-Плакшт-,

При ложных отключениях вызванных дефектом в защите АПВ не может устранить его последствия, т.к. после действия АПВ защита вновь сработает ложно.

- стоимость одного недовыданного кВт.ч задаётся исходными данными;

- математическое ожидание недовыдачи электроэнергии из-за излишних отключений защитой ЛЭП

М[У/}ис=У/-ПИСмЛ1шЧапв,

(¡¿пи - вероятность неуспешного действия АПВ защищаемой ЛЭП в процессе её включения после излишнего срабатывания защиты;

Определение последствий отказов защиты в срабатывании:

- средний, теряемый при отказе защиты в срабатывании, переток активной мощности по защищаемой ЛЭП, МВт;

- среднее время восстановления нормальной схемы при отказах защиты ЛЭП в срабатывании и действии резервных защит смежных элементов Твосст ОС;

- математическое ожидание недовыдачи электроэнергии при отказах защиты ЛЭП в срабатывании и действии резервных защит смежных элементов

М \_НЭ\0С = Р¡¡ЕР.СрГвосст.ОС^-ОС.комплекта !

- суммарный недоотпуск электроэнергии в год

М[\У1 = М[\У]0С+МЩПС+М[\У]ИС-

- математическое ожидание ущерба от неидеальной надёжности защиты

М[УН] = М[\У]у0.

Аналогичные расчёты можно провести также для резервных комплектов защит.

Шаг 4. Общие показатели надёжности шкафа защиты при установке второго, аналогичного первому, комплекту защиты, оба комплекта действуют на отключение защищаемого объекта независимо друг от друга, резервирование считаем полноценным (включая каналы связи) рис. б.а.

Шаг 5. Общие показатели надёжности шкафа защиты при установке второго, аналогичного первому, комплекта защиты, комплекты действуют на отключение защищаемого объекта только при одновременном срабатывании (включены по схеме И рис. З.б.) определяем аналогично шагу 3.

Отличие в определении показателей надёжности состоит только в определении коэффициентов неготовности. Рассмотрим подробнее расчет коэффициентов неготовности для этой схемы.

- коэффициент неготовности к срабатыванию при повреждении защищаемого объекта (КЗ на землю)

Чср = 2Яср .компл .компл »

- коэффициент неготовности к срабатыванию при повреждении защищаемого объекта (междуфазные КЗ);

- коэффициент неготовности защиты при внешних КЗ на землю:

2

П _ Ч НС.компл

ЧиСЗзе.ш ~ , к

Результирующие показатели надёжности релейной защиты рассчитываются аналогично шагу 3.

Шаг 6. Установка трёх аналогичных шкафов защиты. Система действует на отключение защищаемого объекта при одновременном срабатывании двух шкафов. При срабатывании только одного шкафа персоналу выдаётся сигнал о неисправности защиты рис. 6.в.

6.1. Коэффициент неготовности к срабатыванию при повреждении защищаемого объекта (КЗ на землю)

т 2 3

_ _ ' СР.колтл

-Я СР.

компл

1 ср.ъсмл ~~

Значение к! принимаем равным 0,3, т.к. предполагаем наличие соответствующего диагностического устройства.

6.2. Коэффициент неготовности к срабатыванию при повреждении защищаемого объекта (междуфазные КЗ).

6.3. Коэффициент неготовности защиты при внешних КЗ на землю:

КОМПЛ

-Яис.

компл

ЧиСХземл ~ £/

6.4. Коэффициент неготовности защиты при внешних междуфазных КЗ определяется по формуле, аналогично п. 6.3.

Результирующие показатели надёжности релейной защиты рассчитываются аналогично шагу 3.

Для большей наглядности расчётов предлагается свести их результаты в таблицу. Из таблицы необходимо определить с экономической точки зрения преимущество схемы РЗА по сравнению с другими вариантами. В четвертой главе проведено исследование надёжности и эффективности, а также даны рекомендации по оптимизации схем РЗА для защищаемых объектов подстанции Центральная. Расчёты проводились с использованием положений усовершенствованной модели надёжности, методов и средств, описанных в настоящей работе.

Расчёты проводились на основе разработанной методики сравнения вариантов построения систем защиты. Таблица 1 - Результаты расчетов для защиты ЛЭП

№ п/п Состав защиты Процент неправильных действий, Д,% Математическое ожидание ущерба от неидеальной надёжности защиты, $/год.

1. Один шкаф РЗА 8,0 17 039

2. Два шкафа РЗА по схеме ИЛИ 14,2 32 308

3. Два шкафа РЗА по схеме И 4,1 7 710

4. Три шкафа РЗА по схеме «два из трёх» 3,9 6 016

Из приведённой выше табл. 1 видно, что в рассматриваемом случае включение обоих шкафов по схеме ИЛИ не только не улучшает показателей надёжности, но даже ухудшает их по сравнению с одним шкафом.

Включение же двух шкафов по схеме И даёт заметные преимущества по сравнению с одним шкафом защиты.

Наиболее надёжная из рассматриваемых схем - три шкафа, включённые по схеме «два из трёх» (защита действует на отключение при срабатывании не менее чем двух шкафов; если срабатывает только один шкаф из трёх, персоналу выдаётся сигнал о неисправности защиты). С экономической точки зрения преимущество этой схемы по сравнению с двумя шкафами, включёнными по схеме И, незначительно.

По результатам расчёта для защиты сборных шин видно, что математические ожидания ущербов от неидеальной надёжности защиты сборных шин по схеме с двумя выключателями на цепь (а также с тремя выключателями на две цепи) весьма малы. Приобретение второго шкафа защиты не оправдывает себя. Этот вывод справедлив только в том случае, если отказ защиты сборных шин и отключение возникшего КЗ резервными защитами не приведёт к опасности разделения системы на части.

Если при отказе защиты шин возможна системная авария, необходимо устанавливать два шкафа защиты с независимым действием на отключение защищаемых шин.

Сделанные выводы не относятся к случаям подключения присоединений к сборным шинам через один выключатель.

Таблица 2 - Результаты расчетов для защиты трансформаторов

№ п/п Состав защиты Процент неправильных действий, Д,% Математическое ожидание ущерба от неидеальной надёжности защиты, $/год.

1. Один шкаф РЗА 33 637,8

2. Два шкафа РЗА по схеме ИЛИ 49,6 652,5

3. Два шкафа РЗА по схеме И 5,2 662,5

Из табл.2, видно, что в рассматриваемом случае:

- судя по проценту неправильных действий, включение обоих шкафов по схеме И несомненно лучше, чем по схеме ИЛИ;

- включение двух шкафов по схеме ИЛИ даёт худшие показатели, по сравнению с показателями надёжности одного шкафа защиты;

- с экономической точки зрения включение обоих шкафов как по схеме ИЛИ, так и по схеме И даёт примерно одинаковые результаты.

В проведённых выше расчётах не учитывалась возможность разделения системы на части при отказе в срабатывании основной защиты. Если такое событие вероятно, то во много раз возрастают как недоотпуски электроэнергии, при отказах защиты, так и величина удельного ущерба. В этом случае преимущество схемы с двумя шкафами, включёнными по схеме ИЛИ, становится очевидным.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Оценка надёжности релейной защиты по установившимся величинам коэффициентов неготовности может привести к значительным погрешностям и принципиальным качественным ошибкам. Надёжность следует оценивать по средним значениям функции неготовности за период между регулярными проверками. Такие особенности функционирования систем РЗА, как наличие в потоке восстановлений регулярных, а также нестационарных случайных составляющих, зависимость процессов отказов и восстановлений исправности по группам дефектов и другие, могут привести при использовании метода цепей Маркова к погрешностям.

2. В рамках метода имитационного моделирования возможен корректный учёт особенностей, присущих системам РЗА, и различных факторов, влияющих на их надёжность.

3. При расчёте показателей надёжности следует учитывать в потоке восстановлений короткие замыкания в силовой части системы.

4. При экспоненциальном законе общего потока КЗ для описания функции плотности вероятности каждого короткого замыкания может быть использован закон Эрланга.

5. Показатели надёжности релейной защиты можно рассчитывать методом

цепей Маркова полагая, что параметр потока КЗ нестационарный. При этом в случае нестационарного потока КЗ погрешность при расчете математического ожидания числа излишних срабатываний не превышает нескольких процентов .

6. Зависимость событий, входящих в поток восстановлений системы релейной защиты, не оказывает существенного влияния на результирующие показатели надёжности.

7. Предложена модель учета человеческого фактора при расчете показателей надёжности релейной защиты. Метод имтационного моделирования позволяет достаточно просто учитывать человеческий фактор, а также этот фактор можно учесть в методе цепей Маркова.

8. Показатели эффективности и надёжности релейной защиты и автоматики в большой степени зависят от вида и функций, выполняемых защищаемым объектом в энергосистеме. Поэтому исполнение системы РЗА, оптимальное для одного объекта, может оказаться совершенно неэффективным для другого объекта такого же вида (линии, трансформатора, сборных шин и т.д.). Для каждого объекта в процессе проектирования должны быть выбраны оптимальный состав и алгоритм взаимодействия элементов РЗА.

9. Разработана методика расчёта показателей надёжности систем РЗА на этапе проектирования в условиях отсутствия точных исходных данных по некоторым частным показателям надёжности используемых систем РЗА.

10. Широко практикуемое в настоящее время резервирование защит «по срабатыванию» (включение двух и более комплектов на отключение защищаемого объекта независимо друг от друга) не всегда оправдано. Иногда более эффективны схемы, включённые по схеме И (действие на отключение при одновременном срабатывании двух защит).

11. На наиболее ответственных объектах может оказаться целесообразным включение трёх идентичных шкафов защиты с действием на отключение по схеме «два из трёх» - т.е. действии на отключение защищаемого объекта лишь при одновременном срабатывании двух шкафов и выдаче сигнала о неисправности в случае, если на отключение сработал только один шкаф защиты. В первую очередь такие решения следует применять, если при отказе в срабатывании защиты возможно нарушение устойчивости системы и разделение её на части, возникновение цепочечных аварий и т.д.

12. Методика расчёта показателей надёжности систем РЗА реализована в среде Excel, что является важным для автоматизированного решения поставленных задач и их практического использования.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шалин А.И. О расчете показателей надёжности релейной защиты / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Материалы докладов девятой всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надёжность, безопасность» Т. 1 Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2004. - С. 114117.

2. Шалин А.И. Учет нестационарнисти потока КЗ при определении показателей надёжности релейной / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Материалы докладов девятой всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надёжность, безопасность» Т. 1 Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2004. - С. 124 - 126.

3. Шалин А.И. О расчете показателей надёжности релейной защиты / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Избранные труды НГТУ: Сборник научных трудов / Под редакцией А.И. Шалина, - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - С. 88 - 98.

4. Шалин А.И. Исследование закона распределения потока коротких замыканий в системе / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Избранные труды НГТУ: Сборник научных трудов/ Под редакцией А.И. Шалина, - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004.-С. 99- 103.

5. Шалин А.И. Учет нестационарности потока КЗ при определении показателей надёжности релейной защиты / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Избранные труды НГТУ: Сборник научных трудов/ Под редакцией А.И. Шалина, - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - С. 104 - 109.

6. Шалин А.И. Совершенствование вероятностных моделей и методов расчета показателей надёжности релейной защиты энергосистем / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Материалы докладов международной научно-технической конференции «Электроэнергия и будущее цивилизации» Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2004. - С. 223 - 226.

7. Шалин А.И. Разработка программы для расчета показателей надёжности релейной защиты / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в б-ти частях. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. Часть 3. С. 115-116.

8. Шалин А.И. Концепция оценки эффективности и надёжности микропроцессорных систем релейной защиты энергосистем / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Материалы докладов девятой всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надёжность, безопасность» Томск: Изд-во ТПУ, 2004.-С. 123- 126.

9. Шалин А.И. Проблема надёжности релейной защиты и автоматики энергосистем / А.И. Шалин, A.C. Трофимов И Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования». - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - С. 114-116.

10. Шалин А.И. Учет ошибок персонала в расчетах показателей надёжности релейной защиты / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Сборник научных трудов НГТУ.Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. Вып. 3(37). С. 59-64.

11. Шалин А.И. О расчете показателей надёжности релейной защиты / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Материалы докладов двенадцатой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надёжность, безопасность» Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - С. 87 - 90.

12. Шалин А.И. Эффективность и надёжность релейной защиты энергетических систем / А.И. Шалин, A.C. Трофимов // Известия высших учебных заведе-

ний. Северо-кавказский регион. Технические науки. - Новочеркасск : Изд-во Ростовский госуниверситет. - 2006. - Приложение № 15. - С. 76-77.

13. Shalin A.I. Efficiency of Relay Protection of Power System / A.I. Shalin, A.S. Trofimov // Proceedings of IFOST 2007. The Second International Forum on Strategic Technology. Ulaanbaalar, Mongolia. 2007. S. 371-375. [Эффективность релейной зашиты электроэнергетических систем]

14. Шалин А.И. Оценка эффективности релейной защиты на этапе проектирования / A.M. Шалин, А.С. Трофимов И Научный вестник ИГТУ. - 2007. - Л 2 3 (28).-С. 167-180.

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного Технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, тел./факс: (383) 346-08-57 формат 60x84 1\16, объем 1.25 п.л., тираж 100 экз. заказ № 1656 подписано в печать 19.11.09 г.

Введение

Глава 1. ОБЗОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И

НАДЁЖНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1. Показатели эффективности и надёжности релейной защиты

1.1. Относительные показатели эффективности и надёжности

1.2. Экономические показатели эффективности

1.3. Статистические показатели надёжности

1.4. Обоснование актуальности повышения надёжности систем 38 релейной защиты

1.5. Влияние действия местной автоматики, дальнего и ближнего 44 резервирования на показатели надёжности

1.6. Критерии выбора оптимального варианта

1.6.1. Выбор оптимального варианта по показателям надёжности

1.6.2. Выбор оптимального варианта применительно к 48 экономическим показателям

1.6.3. Расчёт годового экономического эффекта от применения новой 50 техники в релейной защите

1.7. Задачи, связанные с оценкой надёжности в релейной защите

1.8. Выводы по главе

Глава 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МОДЕЛИ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

2.1. Особенности модели функционирования релейной защиты 57 применительно к современным микропроцессорным защитам

2.2. Исследование параметра потока коротких замыканий в 70 энергосистеме

2.2.1. Влияния параметра потока коротких замыканий на 71 результирующие показатели надежности релейной защиты

2.2.2. Исследование закона распределения коротких замыканий

2.2.3. Алгоритм исследования коротких замыканий как элемента потока восстановлений релейной защиты

2.2.4. Влияние нестационарности потока коротких замыканий на показатели надежности релейной защиты

2.3. Зависимость между событиями восстановлений в релейной защите

2.4. Расчет показателей надёжности релейной защиты с учетом человеческого фактора

2.5. Выводы по главе

Глава 3. МЕТОДИКА РАСЧЁТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ СИСТЕМ РЗА НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

3.1. Анкеты для получения экспертной информации о функционировании систем релейной защиты

3.1.1. Уровень внедрения в России микропроцессорной техники релейной защиты

3.1.2. Оценка весовых и стоимостных коэффициентов при расчёте показателей эффективности

3.2. Методика сравнения вариантов схем резервирования систем релейной защиты

3.2.1. Алгоритм расчёт показателей надёжности защиты ЛЭП

3.2.2. Алгоритм расчёта показателей надёжности защиты сборных шин

3.2.3. Алгоритм расчёта показателей надёжности защиты группы однофазных автотрансформаторов

3.3. Выводы по главе

Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЁТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ

4.1. Показатели надёжности защиты ЛЭП

4.1.1. Исходные данные

4.1.2. Показатели надёжности шкафа защиты при междуфазных коротких 157 замыканий

4.1.3. Показатели надёжности шкафа защиты при коротких замыканиях 158 на землю

4.1.4. Общие показатели надёжности шкафа защиты

4.1.5. Показатели надёжности шкафа защиты при установке второго 160 комплекта защиты (схема ИЛИ)

4.1.6. Показатели надёжности шкафа защиты при установке второго 163 комплекта защиты (схема И)

4.1.7. Показатели надёжности шкафа защиты при установке трёх 166 комплектов защит

4.2. Показатели надёжности защиты сборных шин

4.2.1. Исходные данные

4.2.2. Показатели надежности дифференциальной защиты сборных 174 шин

4.3. Показатели надёжности защиты группы однофазных 176 автотрансформаторов

4.3.1. Исходные данные

4.3.2. Показатели надёжности дифференциальной защиты группы 180 однофазных автотрансформаторов

4.3.3. Показатели надёжности комплекта защиты однофазных 183 автотрансформаторов

4.3.4. Показатели надёжности комплекта защиты однофазных 185 автотрансформаторов при установке второго комплекта защиты (схема ИЛИ)

4.3.5. Показатели надёжности комплекта защиты однофазных 187 автотрансформаторов при установке второго комплекта защиты (схема И)

4.4. Выводы по главе

Актуальность работы

Вопросам эффективности и надёжности релейной защиты и автоматики (РЗА) электроэнергетических систем традиционно уделяется много внимания. Этому посвящены, например, следующие публикации: [1-206].

Значительный вклад в решение задачи оценки и повышения надёжности устройств и систем РЗА внесли такие отечественные учёные, как Смирнов Э.П., Бронштейн Р.А., Вавин Н.В., Гельфанд Я.С., Гук Ю.Б., Гарке В.Г., Жарков Ю.И., Жуков С.Ф., Зейлидзон Е.Д., Касьянов Г.П., Китушин В.Г., Коновалова Е.В., Манов Н.А., Нудельман Г.С., Рипс Я.А., Рубинчик В.А., Поляков В.Е., Сарапулов Г.А., Саухатас А.С., Стихин Г.П., Фабрикант B.JL, Шалин А.И., H.Ungrad (Швейцария), Н. Klemenz, К. Rothe (Германия), Н. Аврамова (Болгария) и др.

Выбор показателей и критериев эффективности и надёжности, а также методов выбора оптимального по эффективности варианта играют решающую роль в выборе основных направлений развития техники РЗА, методах повышения надёжности и т.д.

Развитие в нашей стране РЗА энергосистем и изменение аппаратной базы от электромеханических реле к микросхемам и микропроцессорам, с одной стороны, привело к значительному повышению её технического совершенства, а с другой - к значительному снижению надёжности, что отражено в публикациях [62-66, 157].

В настоящее время выделяют два аспекта надёжности: надёжность срабатывания и надёжность несрабатывания. В большей степени специалисты в области релейной защиты внимание уделяют надёжности срабатывания.

В диссертационной работе проведен анализ данных, полученных по итогам опроса специалистов более 70 подстанций ОАО «ФСК ЕЭС». Статистические данные показывают, что большая часть неправильных действий устройств релейной защиты — это ложные и излишние срабатывания. Именно эти виды неправильных действий защиты относятся к надёжности несрабатывания и сопровождаются наибольшими ущербами от ненадёжности. Количество отказов в срабатывании в процентном соотношении от общего числа отказов разделилось следующим образом: 26,6% - отказы в срабатывании (относятся к надёжности срабатывания), 38,2% - излишние срабатывания и 35,2% - ложные срабатывания (последние два вида отказов относятся к надёжности несрабатывания).

В последнее время практикуется способ повышения надёжности систем РЗА в процессе эксплуатации в виде увеличения периодических проверок их исправности обслуживающим персоналом. Обслуживающий персонал в настоящее время в России проводит профилактические проверки и восстановления систем РЗА с периодичностью от 1 до 8 лет. Однако в зарубежных странах распространен опыт эксплуатации систем РЗА специализированными отделами фирм производителей и допуск обслуживающего персонала объектов энергетики к системам РЗА вообще запрещён. Обслуживание систем РЗА ведут профессионально обученные сотрудники фирмы изготовителя оборудования защиты.

Одной из причин снижения надёжности (эффективности) систем РЗА являются сравнительно частые ошибки, допускаемые персоналом в процессе профилактического обслуживания, что приводит к неправильному функционированию РЗА. Согласно статистическим данным, например приведенным в [62], около 46,1 % отказов систем РЗА происходит по вине работников служб РЗА. Ввод в эксплуатацию сложных современных систем РЗА, выполненных с применением интегральных микросхем (ИМС) и микропроцессорной техники, может привести к значительному увеличению числа ошибок персонала [157].

Однако, системы РЗА на базе микропроцессоров согласно [157] отказывают в среднем в 5% случаев, что примерно соответствует средним отечественным показателям для устройств, построенных на базе интегральных микросхем (ИМС). Едва ли механический переход на такую технику сможет кардинально решить вопрос надёжности систем РЗА для России.

Сейчас перед специалистами энергосистемы России стоит одна из главных задач - это перевооружение техники релейной защиты и автоматики для существующих и вновь вводимых объектов энергетики. С применением современной техники возникают новые задачи, связанные с выбором количества комплектов защиты для защищаемого объекта (ЗО), их взаимодействие, алгоритмы работы. Чтобы перейти к современной технике РЗА, не увеличивая процент неправильных действий РЗА, необходим алгоритм выбора и оптимизация этих устройств. Сейчас, зачастую, не известно из каких комплектующих состоят микропроцессорные устройства релейной защиты (МПУРЗ), об уровне надежности самих устройств, а тем более о составляющих её элементов. При выборе количества комплектов устройств защиты ЗО необходимо знать критерии, по которым производить выбор, в нашем случае это показатели надёжности (эффективности).

Знание статистических данных только о работе типов защит не позволяет решить прямую задачу надёжности, т.е. по показателям надёжности отдельных элементов релейной защиты определять показатели надёжности всей системы РЗА в целом. В нашем случае возникает обратная задача, когда необходимо рассчитать надёжность систем РЗА не исходя из данных о надёжности её отдельных элементов, а определить количество и алгоритм действия защиты, зная только итоговую информацию о числе неправильных действий конкретных типов защит. Затруднения при решении этой задачи связаны в основном с малым опытом внедрения и эксплуатации МПУРЗ. В последние годы в России активно внедряют микропроцессорные устройства защиты. По результатам опыта внедрения микропроцессорных устройств защиты следует, что в России недостаточно подготовились к переходу на эти устройства.

В связи с описанным, представляется весьма целесообразной работа над созданием новых методов расчета и оптимизации систем РЗА с точки зрения надёжности.

Важным этапом анализа надёжности УРЗ является расчёт её показателей.

В релейной защите и автоматике энергосистем эта задача существенно усложнена рядом факторов, к основным из которых можно отнести следующие: в настоящее время неизвестны методы, позволяющие однозначно оценить и сравнить между собой последствия различных видов отказов систем РЗА с точки зрения энергосистемы в целом; система РЗА, как правило, характеризуется большой сложностью, многофункциональностью и многократным резервированием (как правило, в плане срабатывания); имеется ряд особенностей функционирования РЗА (наличие случайных и регулярных составляющих потока проверок, нестационарность некоторых случайных составляющих потоков отказов и восстановлений, неординарность потока восстановлений и т.д.), которые ставят под сомнение правомерность использования известных аналитических методов расчёта показателей надёжности и т.д.

Однако в настоящее время нет достаточно простого метода, позволяющего рассчитать показатели надёжности реальных систем РЗА и провести с учётом надёжности сопоставление различных схем исполнения и стратегий обслуживания РЗА.

В диссертации рассматриваются вопросы, которые относятся в основном к этапам проектирования и эксплуатации систем РЗА. Устройства, панели, шкафы РЗА при этом рассматриваются как элементы, их внутренняя структура не анализируется и не оптимизируется. К системам РЗА относятся не только сами панели, шкафы, терминалы, но также измерительные трансформаторы и их цепи, цепи оперативного тока, соленоиды отключения и т.д.

В первую очередь рассматриваются вопросы, связанные с внедрением микропроцессорных терминалов защиты и автоматики на вновь строящихся или целиком реконструируемых подстанциях высоких классов напряжения.

Название настоящей работы относится лишь к технике релейной защиты, но многие её положения справедливы также применительно к противоаварийной автоматике энергосистем.

Работа выполнена автором в Новосибирском государственном техническом университете.

Актуальность, значимость, конкретные цели и задачи работы

Статистика показывает, что многолетние работы по переводу релейной защиты в России на современную элементную базу во многих случаях привели к усложнению схем, снижению общей эффективности защиты и существенному увеличению процента неправильных действий. В некоторых случаях процент неправильных действий защиты достигает 40-50%. Большое количество неправильных действий защиты происходит по вине обслуживающего персонала. Многие комплекты и устройства РЗА, находящиеся в эксплуатации в энергосистемах России, выработали свой ресурс, что привело к росту частоты отказов РЗА, связанных со старением аппаратуры.

В то же время внедрение микропроцессорных терминалов защиты в практику Единой энергетической системы России в настоящее время является насущной необходимостью. Рассматривается вопрос о применении оптоэлектронных трансформаторов тока, использовании «интеллектуальных» комплектов РЗА, совмещающих функции нескольких защит, устройств автоматики и т.д. В связи с этим назрела потребность в анализе надёжности «типовых схем» релейной защиты основных элементов подстанций и сетей напряжением 110-750 кВ и разработке рекомендаций по оптимизации структуры комплектов защиты.

Целью работы является разработка принципов и методов выбора схем резервирования систем РЗА на основании теории надёжности для оборудования электрических подстанций и сетей напряжением 110-750 кВ, что позволяет повысить надёжность систем РЗА. Совершенствование методов и средств расчёта аппаратной надёжности релейной защиты электроэнергетических систем.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:

1. Развитие теории надёжности в отношении РЗА энергосистем.

2. Анализ факторов актуальных в настоящее время, влияющих на надёжность и систем РЗА, выявление их достоинств и недостатков.

3. Совершенствование методов расчёта надёжности с учётом влияния человека на процесс функционирования систем РЗА.

4. Совершенствование методики расчёта показателей надёжности систем РЗА.

5. Разработка алгоритмов и программ имитационного моделирования системы РЗА с целью оценки её надёжности.

6. Определение количества и схем резервирования систем РЗА по информации о числе неправильных действий конкретных типов защит.

7. Разработка алгоритма и программы для расчёта на ЭВМ показателей надёжности систем РЗА.

Объектом исследования является релейная защита энергообъектов федеральной сетевой компании единой энергосистемы России напряжением 110-750 кВ.

Предметом исследования является надёжность функционирования систем РЗА, схемы резервирования комплектов релейной защиты применительно к защищаемым объектам (линий электропередач, силовых трансформатор, сборных шин). Методы исследования

При решении поставленных в работе задач использованы: методы исследования информации (теория надёжности, теории вероятностей и математической статистики), методы исследования процессов (теории массового обслуживания, теория цепей Маркова), вычислительные эксперименты (теории имитационного моделирования и компьютерные технологии).

Достоверность. Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации обоснованы приведёнными теоретическими положениями, экспериментальными расчетами, опытом применения полученных результатов, апробацией результатов на конференциях и семинарах. Результаты работы внедрены в практику ОАО «Институт»

Энергосетьпроект», о чем имеется акт внедрения. Научная новизна работы.

1. Разработана модель функционирования систем РЗА для современной элементной базы, что позволило выявить такие составляющие эффективности работы систем релейной защиты в современных условиях как надёжность программного обеспечения, защищённость от внешних электромагнитных и других воздействий, человеческий фактор;

2. Предложена схема учета влияющих факторов (параметр потока коротких замыканий (КЗ), действие обслуживающего персонала («человеческий фактор»), одновременность восстановления), что позволило найти зависимость результирующих показателей надёжности от влияющих факторов и оценить степень влияния факторов на результаты расчётов показателей надёжности;

3. Разработаны рекомендации для проведения экспертного анализа информации, необходимой для расчёта показателей надёжности систем РЗА с учётом разделения неправильных действий на излишние, ложные и отказы в срабатывании;

4. Разработан алгоритм расчёта показателей надёжности релейной защиты для трёх защищаемых объектов (ЗО): линии электропередач, сборных шин, силового трансформатора), позволивший обосновать схемы резервирования систем РЗА;

5. Предложена методика выбора количества комплектов РЗА и схем резервирования для рассматриваемого объекта по критериям: недоотпуск электроэнергии и процент неправильных действий защит.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Схема учёта основных влияющих факторов, таких как параметры потока внешних КЗ, воздействие обслуживающего персонала («человеческих фактор»), одновременность восстановления при расчёте показателей надёжности систем РЗА.

2. Зависимость вероятности безотказной работы систем РЗА от вероятности внесения ошибки по вине персонала в процесс функционирования системы

РЗА.

3. Получение экспертной информации о функционировании систем РЗА.

4. Методика расчёта показателей надёжности систем релейной защиты для трёх типов защищаемых объектов, позволившая обосновать схемы резервирования систем РЗА, что обеспечило необходимый уровень надёжности защищаемых объектов.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Повышение надёжности РЗА является эффективной мерой предотвращения аварийных последствий, вызываемых отказами в её функционировании.

Основные практические результаты заключаются в следующем:

1. Выделение существенных составляющих эффективности работы систем РЗА позволило обосновать показатели надёжности систем РЗА при поиске оптимальных решений в РЗА.

2. Исследование влияния человеческого фактора на показатели надёжности функционирования РЗА показало, что человеческий фактор оказывает такое же по значимости влияние, как и надёжность аппаратной части систем РЗА.

3. Собранная информация о функционировании систем РЗА позволила сделать вывод о том, что в настоящее время надёжность несрабатывания систем РЗА гораздо ниже надёжности срабатывания.

4. Методика расчёта показателей надёжности систем РЗА для различных защищаемых объектов позволила выбрать оптимальный по надёжности вариант резервирования систем РЗА на защищаемых объектах и снизить ущерб от неправильных действий РЗА.

5. Расчеты показателей надёжности систем РЗА выполнялись для подстанции «Центральная» ОАО «ФСК ЕЭС».

6. Результаты диссертационной работы использованы в производственной деятельности ОАО «Институт» «Энергосетьпроект» г. Москва при выполнении в соответствии с планами НИОКР ОАО «ФСК ЕЭС» на 2006-2007 г.г. НИР «Концепция развития систем релейной защиты и линейной автоматики ЕНЭС в условиях реформирования электроэнергетики» в части разработки и подготовки отчёта «Анализ надёжности и разработка рекомендаций по оптимизации структуры комплектов релейной защиты энергообъектов ЕЭС России напряжением 110-750 кВ». Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались, обсуждались и получили одобрение на научных семинарах кафедры «Электрические станции» НГТУ (2004 - 2009 г.г.), а также на следующих конференциях:

Всероссийская научно-техническая конференция «ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЁЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ», ТПУ, г. Томск, 2004, 2005, 2006 г.г.

Всероссийская научная конференция молодых учёных «НАУКА. ТЕХНОЛОГИИ. ИННОВАЦИИ», НГТУ, г. Новосибирск, 2004 г.

Научная студенческая конференция «Дни науки НГТУ-2004», г. Новосибирск, 2004 г.

Международная научно-техническая конференция «Электроэнергия и будущее цивилизации», ТПУ, г. Томск, 2004 г.

Всероссийская научно-техническая конференция «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования», ТПУ, г. Томск, 2006 г.

Всероссийский семинар «Кибернетика энергетических систем», НПИ, г. Новочеркасск, 2006г.

Международная конференция CIGRE «Релейная защита и автоматика современных энергетических систем», ВНИИР, г. Чебоксары, 2007 г.

Публикации

Результаты диссертационного исследования отражены в 14 публикациях, из них 1 научная статья, входящая в перечень рецензируемых ведущих изданий, рекомендованных ВАК РФ, 4 научные статьи в сборниках научных трудов, 9 научных статей в материалах всероссийских и международных конференциях.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников, состоящего из 206 наименований и приложений. Работа содержит 220 страниц основного текста, в том числе 29 рисунков и 15 таблиц.

Эффективность и надёжность являются основными показателями качества функционирования релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем. Особенно остро вопрос обеспечения высокого уровня надёжности и эффективности встаёт в настоящее время в связи с началом широкого внедрения микропроцессорных терминалов защит.При широком внедрении микропроцессорных терминалов в России, необходимо предусмотреть соответствующие мероприятия: • использовать на практике только проверенные, надёжные изделия, адаптированные к условиям России; • внедрить в практику проектных организации методики оценки надёжности РЗА и выбора оптимальных по надёжности вариантов защиты; • разработать и внедрить в практику методы и средства повышения надёжности систем РЗА на этапах разработки и эксплуатации; • обеспечить необходимый уровень помехозащищённости комплектов • повышать надёжность и техническое совершенство источников информации для РЗА - измерительных трансформаторов тока и напряжения; • разработать и внедрить в практику систему технического обслуживания комплектов защиты, выполненных на современной элементной базе (в первую очередь это касается импортных устройств РЗА); • построить систему мониторинга уровня надёжности («отслеживание» уровня эксплуатационной надёжности техники различных фирм изготовителей в условиях России), сбор информации по надёжности комплектующих элементов, ошибок персонала и последствий неправильных действий РЗА для дальнейшего уточнения расчётов и т.д.Показатели эффективности и надёжности релейной защиты и автоматики в большой степени зависят от вида и функций, выполняемых защищаемым объектом в энергосистеме. Поэтому исполнение системы РЗА, оптимальное для одного объекта, может оказаться совершенно неэффективным для другого объекта такого же вида (линии, трансформатора, сборных шин и т.д.). Для каждого объекта в процессе проектирования должны быть выбраны оптимальный состав и алгоритм взаимодействия элементов РЗА. Описанные в диссертации расчёты показывают, что широко практикуемое в настоящее время резервирование защит «по срабатыванию» (включение двух и более комплектов на отключение защищаемого объекта независимо друг от друга) не всегда оправдано. Иногда более эффективны схемы, включённые по схеме И (действие на отключение при одновременном срабатывании двух защит).На наиболее ответственных объектах может оказаться целесообразным включение трёх идентичных шкафов защиты с действием на отключение по схеме «два из трёх» - т.е. действии на отключение защищаемого объекта лишь при одновременном срабатывании двух шкафов и выдаче сигнала о неисправности в случае, если на отключение сработал только один шкаф защиты. В первую очередь такие решения следует применять, если при отказе в срабатывании защиты возможно нарушение устойчивости системы и разделение её на части, возникновение цепочечных аварий и т.д.Разработана методика расчёта показателей надёжности систем РЗА на этапе проектирования в условиях отсутствия точных исходных данных по некоторым частным показателям надёжности используемых устройств РЗА, а также отсутствие таких важных сведений, как последствия отказов функционирования защиты на конкретных защищаемых объектах, «стоимость ненадёжности» и т.д.В качестве данных использовались имеющиеся статистические данные по процентам неправильных действий защит, накопленных в настоящее время в России (данные, полученные фирмой ОРГРЭС). Для того чтобы учесть различные аспекты надёжности (надёжность срабатывания и несрабатывания) использовали коэффициенты, оценивающие частоту разного рода отказов (ложных срабатываний, излишних срабатываний, отказов в срабатывании), полученные в процессе работы над диссертацией и приведённые в ней.В дальнейшем целесообразно построить систему мониторинга уровня надёжности («отслеживание» уровня эксплуатационной надёжности техники различных фирм-изготовителей в условиях России), сбор информации по надёжности комплектующих элементов, о последствиях неправильных действий защит для дальнейшего уточнения расчётов и т.д.Автоматизация расчетов показателей надёжности систем РЗА на этапе проектирования реализована в среде Excel, на основе информации о статистических данных по процентам неправильных действий защит, что является важным для автоматизированного решения поставленных задач и их практического использования.

1. Белотелов А. К. Повышение эффективности функционирования средствопределения мест повреждения линий электропередачи, релейной защиты и автоматики энергосистем : автореф. дис. .. канд. техн. наук / А. К. Белотелов. - М. : АО ВНИИЭ, 1999. - 23 с.

2. Белотелов А. К. Пути повышения надёжности функционированияустройств релейной защиты и автоматики / А. К. Белотелов // Электричество. - 1999. - № 5. - 2-4.

3. Блех Ю. Инвестиционные расчеты : пер. с нем. / Ю. Блех, У. Гетце.Калининград : Янтар. сказ, 1997. — 450 с.

5. Бочкарёв В. Н. О выборе критерия эффективности защиты / В. Н. Бочкарёв// Аппаратура автоматики и защиты низковольтных энергетических систем : сб. науч. тр. ВНИИР. -Чебоксары, 1974. - 12-20.

6. Бронштейн Р. А. Методы оценки надёжности управляющих устройствпротивоаварийной автоматики / Р. А. Бронштейн, М. Н. Розанов, И. Б. Федяев // Труды ВЭИ, 1972, вып. 81. 254-266.

7. Бронштейн Р. А. Методы оценки надёжности устройств противоаварийнойавтоматики / Р. А. Бронштейн, М. Н. Розанов, И. Б. Федяев // Докл. 2 Всесоюз. науч.-техн. совещ. по устойчивости и надёжности энергосистем СССР. - М.: Энергия, 1969. - 655-668.

8. Бронштейн Р. А. Расчёт надёжности автоматических устройствэнергосистем методом статистических испытаний / Р. А. Бронштейн // Электричество. - 1975. - № 5. - 21-23.

9. Вавин Н.В. О расчётной оценке надёжности релейной защиты / Н.В.Вавин // Электричество. - 1982. - № 8. - 34-39.

10. Ванин Н.В. О расчётной оценке надёжности релейной защиты /Электричество. - 1982. - № 8. 34 - 39.

11. Гаген А. Ф. Экономическая эффективность защиты трансформаторовраспределительных сетей от витковых замыканий / А. Ф. Гаген, Е. И. Медников // Изв. вузов СССР. Сер.: Энергетика. - 1982. - № 10. - 22-26.

12. Гарке В. Г. Применение метода Монте-Карло для анализа работыустройств релейной защиты / В. Г. Гарке, А. Саухатас // Изв. вузов. Сер.: Энергетика. - 1975. - № 7. - 22-24.

13. Гарке В. Г. Применение метода статистических испытаний дляоптимизации устройств релейной защиты / В. Г. Гарке, А. Саухатас // Тез. докл. итоговой науч.-техн. конф. Иванов, энергет. ин-та. - Иваново : изд-во ИЭИ, 1975.-С. 152.

14. Гельфанд Я. О критерии надёжности устройств релейной защиты / Я. Гельфанд // Электричество. - 1973. - № 10. - 83-84.

15. Гольбин Д. А. Показатели безотказности устройств релейной защиты / Д.А. Гольбин, А. Н. Матюш // Изв. вузов СССР. Сер.: Энергетика. - 1973. № 5 . - С . 21-35.

16. Гук Ю. Б. Анализ надёжности электроэнергетических установок / Ю. Б.Гук. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 224 с.

17. Гук Ю. Б. Метод Монте-Карло при анализе надёжностиэлектроэнергетических установок / Ю. Б. Гук // Изв. АН СССР. Сер. «Энергетика и транспорт». - 1963. - № 4. - 443-447.

18. Гук Ю. Б. О показателях надёжности устройств релейной защиты / Ю. Б.Гук. // Электричеств. - 1971. - № 3. - 90-91.

19. Гук Ю. Б. О применении основных понятий и критериев надёжности врелейной защите / Ю. Б. Гук, Е. Д. Зейлидзон, Н. А. Манов. Электрические станции. - 1967. - № 8. - 70-74.

20. Гук Ю. Б. Теория надёжности в электроэнергетике / Ю. Б. Гук. - Л. :Энергоатомиздат, 1990. -208 с.

21. Гуревич В. Микропроцессорные реле защиты. Новые перспективы илиновые проблемы? / В. Гуревич // Новости электротехники. - 2005. - № 6 (36).-С. 34-40.

22. Дерюгин Ф. Ф. О повышении надёжности работы токовых защит / Ф. Ф.Дерюгин, А. Д. Булитко, Г. Ф. Ченчик // Электрические станции. - 1977. № 4 . - С . 81-83.

23. Долгих В. В. О влиянии цикличности режима питания на надёжностьзащит электроэнергетических систем / В. В. Долгих, В. В. Михайлов // Изв. вузов. Сер.: Электромеханика. - 1977. - № 9. - 103-109.

24. Дрёмов В. И. К вопросу о надёжности устройств защитного отключения ссамоконтролем исправности / В. И. Дрёмов, А. Г. Воронцев // Изв. вузов. Сер.: Энергетика. - 1976. - № 11. - 16-21.

25. Ещё раз о составляющих модели отказа выключателя / А. М.Абдурахманов, М. Ш. Мисриханов, Б. Н. Неклепаев, А. В. Шунтов // Электрические станции. - 2005. — № 4. — 41^48.

26. Жарков Ю. А. Оценка влияния средств тестового диагностирования нанадёжность функционирования релейной защиты / Ю. А. Жарков, В. В. Жуков, Е. А. Стороженко // Изв. вузов. Сер.: Энергетика. - 1989. - № 3. 50-53.

27. Жуков В. В. Алгоритм оптимизации нажёжности максимальной токовойзащиты линий электропередач / В. В. Жуков // Автоматизация проектирования систем управления железных дорог : сб. ст. - 1979. - № 154.-С. 35-40.

28. Жуков В. В. Оптимизация надёжности максимальной токовой защитылиний / В. В. Жуков, Е. М. Ульяницкий // Автоматизация проектирования систем управления железных дорог : сб. ст. - 1979. - № 154. - 32-34.

29. Жуков В. В. Оптимизация надёжности средств релейной защитыэлектроэнергетических объектов : автореф. дис. .. канд. техн. наук / В. В. Жуков. -Л. , 1983. - 1 8 с.

30. Зависимость надёжности релейной защиты от условий эксплуатации инадёжности защищаемого элемента (дискуссия по одноимённой статье Э.П. Смирнова) / Я. А. Рипс, А. Б. Барзам, Ю. Б. Гук, Н. А. Манов // Электричество. - 1967. - № 8. - 81-93.

31. Зейлидзон Е. Д. Основные показатели эксплуатации релейной защиты иэлектроавтоматики в энергосистемах за 1962—1966 гг. / Е. Д. Зейлидзон, М. И. Сулимова // Электрические станции. — 1969. - № 1. — 56-63.

32. Зейлидзон Е. Д. Статистические данные о работе релейной защиты вэнергосистемах МЭС за 1945-1946 гг. / Е. Д. Зейлидзон // Электрические станции. - 1947. - № 12. - 22-28.

33. Иглицкий Е. Об учёте и оценке работы устройств противоаварийнойавтоматики / Е. Иглицкий // Электрические станции. - 1981. - № 1. - 59-61.

34. Иофьев Б. И. Функционирование противоаварийной автоматики / Б. И.Иофьев // Вопросы противоаварийной автоматики электроэнергетических систем : сб. науч. тр. - М . : Энергоиздат, 1982. — 85-94.

35. Касьянов Г. П. Надёжность дифференциальной защиты сборных шин / Г.П. Касьянов // Вестн. Киев, политехи, ин-та. - Киев, 1974. - Вып. 11. — 97-101.

36. Касьянов Г. П. Надёжность систем релейной защиты / Г. П. Касьянов //Применение автомат, методов и вычисл. машин в энергетике. — Кишинев : АН МССР, 1968. - Вып. 4. - 84-88.

37. Касьянов Г. П. Определение показателей надёжности системы релейнойзащиты / Г. П. Касьянов // Энергетика и электрификация. - 1972. — № 2. 45-48.

38. Ким А. Е. Обобщённый показатель надёжности систем автоматическогоуправления режимами энергосистем / А. Е. Ким // Вопросы надёжности и устойчивости энергосистем : тр. Дальневосточ. политехи, ин-та. — Владивосток, 1972. - 46-52.

39. Кини Р. Л. Принятие решений при многих критериях предпочтения изамещения / Р. Л. Кини, X. Райфа. - М. : Радио и связь, 1981. - 560 с.

40. Китушин В. Г. Надёжность энергетических систем / В. Г. Китушин. - М. :Высш. шк., 1984.-256 с.

41. Козмин Ю. Б. Экономические вопросы автоматизации эксплуатационногообслуживания средств релейной защиты и автоматики / Ю. Б. Козмин, В. Н. Пеклер // Изв. вузов СССР. Сер.: Энергетика. - 1978. - № 12. - 30-35.

43. Коновалова Е. В. Основные результаты эксплуатации устройств РЗАэнергосистем Российской Федерации / Е. В. Коновалова // Сб. докл. техн. семинара «Релейная защита и автоматика электрических станций». - М., 2004.-С. 5-10.

44. Коновалова Е. В. Основные результаты эксплуатации устройств РЗАэнергосистем Российской Федерации / Е. В. Коновалова // Сб. докл. 15 науч.-техн. конф. «Релейная защита и автоматика энергосистем — 2002». М., 2002.-С. 19-23.

45. Коновалова Е. В. Статистические данные по работе устройств РЗАэнергосистем Российской Федерации / Е. В. Коновалова // Тез. докл. науч.техн. конф. «Релейная защита и автоматика энергосистем-96». — М., 1996. - С . 60-64.

46. Кравченко В. Н. Оценка влияния средств диагностирования на надёжностьустройств РЗА / В. Н. Кравченко, Е. И. Поротикова // Диагностика-90 : тез. докл. 3 Всесоюз. науч.-техн. конф. - Мариуполь : изд-во Мариупол. Металлург, ин-та, 1990. - 88-89.

47. Ляшко А. А. Надёжность внешних автоматических средствдиагностирования / А. А. Ляшко, Фарук Аль Каей // Диагностика—90 : тез. докл. 3 Всесоюз. науч.-техн. конф. - Мариуполь : Изд-во Мариупол. Металлург, ин-та, 1990. - 84-85.

49. Манов Н. А. Вопросы надёжности релейной защиты и противоаварийнойавтоматики энергосистем : автореф. дис. .. канд. техн. наук / Н. А. Манов. - Л. : ЛПИ им. М. И. Калинина, 1968. - 20 с.

50. Манов Н. А. Испытания на надёжность устройств релейной защиты / Н. А.Манов, Я. Л. Рузин // Тез. докл. 2 Всесоюз. науч.-техн. совещ. по устойчивости и надёжности энергосистем СССР. - М. : Энергия, 1969. - 628-635.

51. Манов Н. А. Показатели надёжности релейной защиты иэлектроавтоматики по нескольким выборкам / Н. А.Манов, И. Ф. Кузнецова // Электричество. - 1974. - № 9. - 16-20.

52. Манов Н. А. Проверка статистических гипотез о работе релейной защиты /Н. А. Манов, О. Н. Алексеева // Изв. вузов. Сер.: Энергетика. — 1969. - № 7. - С . 17-22.

53. Манов Н. А. Расчёт безотказности устройств релейной защитывысоковольтных сетей / Н. А. Манов // Труды ЛПИ. - 1968. - № 293. - 56-62.

54. Мёллер К. Ю. Об оптимизации системы релейной защиты и автоматикиэлектроустановок / К. Ю. Мёллер // Тр. Тал. политехи, ин-та. - Таллин, 1965.-Сер А . - С . 103-112.

55. Мёллер К. Ю. Оптимизация надёжности по параметру релейной защиты /К. Ю. Мёллер // Применение математических методов и вычислительных машин в энергетике. - Кишенев, 1968. - Вып. 4. - 81-84.

56. Мушек Э. Методы принятия технических решений / Э. Мушек, П. Мюллер.- М . :Мир, 1990.-209 с.

57. Надёжность и диагностика релейной защиты и автоматики энергосистем :учеб.-метод. указания для студентов / Новосиб. гос. техн. ун-т ; сост. А. И. Шалин. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 1997. - 52 с.

58. Надёжность релейной защиты учеб.-метод. указания для студентов /Новосиб. гос. техн. ун-т ; сост. А. И. Шалин, Г. А. Сарапулов. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 1988. - 26 с.

59. Надёжность систем энергетики и их оборудования : справочник. В 4 т. /под ред. Ю. Н. Руденко. - М. : Энергоатомиздат, 2000. - Т. 2: Надёжность электроэнергет. Систем. - 568 с.

60. Негневицкий М. В. Методика исследования надёжности комплекса на базеуправляющих вычислительных машин для реализации функций защиты и автоматики / М. В. Негневицкий, В. А. Файбисович // Изв. вузов. Сер.: Энергетика. - 1981. - № 8. - 9-12.

61. Неклепаев Б. Н. Вероятностные характеристики коротких замыканий вэнергосистемах / Неклепаев Б. Н., Востросаблин А. А. // Электрические станции. - 1999. - № 8. - 15-23.

62. Орехов Л. А. Критерии надёжности релейной защиты / Л. А. Орехов, В. Н.Аронсон // Электроэнергетика. - Рига, 1976. - Вып. 10. - 110-122.

63. Поляков В. Е. К эффективности полуавтоматического контроляисправности находящихся в работе средств РЗиА надёжности / В. Е. Поляков, В. Н. Пеклер, Ю. Б. Кузьмин // Изв. вузов СССР. Сер.: Энергетика. - 1977. - № 10. - 10-14.

64. Поляков В. Е. Технико-экономические показатели работы устройстврелейной защиты, автоматики и телемеханики и вопросы их надёжности / В. Е. Поляков // Изв. вузов СССР. Сер.: Энергетика. - 1967. - № 4. - 811.

65. Пуляев В. И. Вопросы эксплуатации устройств РЗА ОАО «ФСК ЕЭС» / В.И. Пуляев // Релейная защита и автоматика энергосистем — 2006 : сб. докл. конф. - М . : изд-во Всерос. выставоч. центра, 2006. - 159-160.

66. РД 34.35.516-89. Инструкция по учёту и оценке работы релейной защиты иавтоматики электрической части энергосистем / Служба передового опыта ПО «СОЮЗТЕХЭНЕРГО». - М. : 1990. - 14 с.

67. Рубинчик В. А. Резервирование отключения коротких замыканий вэлектрических сетях / В. А. Рубинчик. - М. : Энергоатомиздат, 1996. - 180 с.

68. Саухатас А. Вероятностный подход к проектированию оптимальныхустройств релейной защиты / А . Саухатас, В. Г. Гарке // Электроэнергетика. - Рига, 1976.-Вып. 10.-С. 144-149.

69. Смирнов Э. П. Влияние профилактического контроля на результирующуюнадёжность релейной защиты / Э. П. Смирнов // Электричество. - 1968. № 4 . - С . 10-15.

70. Смирнов Э. П. Зависимость надёжности релейной защиты от условийэксплуатации и надёжности защищаемого элемента / Э. П. Смирнов // Электричество. - 1966. - № 6. - 32-37.

71. Смирнов Э. П. Инженерная методика расчёта надёжности устройстврелейной защиты электрических систем энергетики / Э. П. Смирнов // Надёжность и качество : прил. к журн. Стандарты и качество. - 1984. - № 2 . - С . 44-49.

72. Смирнов Э. П. Исследование вопросов выбора критериев и моделейнадёжности релейной защиты и применение их в проектных задачах : автореф. дис. .. канд. техн. наук / Э. П. Смирнов. - М., 1970. - 30 с.

73. Смирнов Э. П. Критерии надёжности релейной защиты и некоторыевопросы их применения / Э. П. Смирнов // Тез. докл. 2 Всесоюз. науч.-техн. совещ. по устойчивости и надёжности энергосистем СССР. - М., 1969. — 611-621.

75. Смирнов Э. П. Подход к расчёту надёжности устройств релейной защиты /Э. П. Смирнов // Электричество. - 1965. - № 9. - 44-49.

76. Смирнов Э. П. Приведённые затраты и надёжность энергосистем / Э. П.Смирнов // Электричество. - 1978. - № 8. - 11-16.

77. Смирнов Э. П. Принципы нормирования надёжности больших системэнергетики и оптимизации её распределения по элементам / Э. П. Смирнов // Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики. - Иркутск, 1979. - Вып. 17. - 66-74.

79. Соловьёв И. И. Показатели работы релейной защиты и автоматики вэнергосистемах / И. И. Соловьёв, М. А. Беркович, X. Ю. Зархина // Электрические станции. - 1951. - № 8. - 33-36.

80. Соловьёв И. И. Работа релейной защиты и автоматики в энергосистемахМЭС / И. И. Соловьёв, М. А. Беркович // Электрические станции. - 1949. № 5 . - С . 36-40.

81. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л.Файбисовича. - М. : НЦ ЭНАС, 2006. - 320 с.

82. Статистические данные о работе релейной защиты и электроавтоматики вэнергосистемах СССР за 1988-1990 годы. Служба передового опыта ОРГРЭС : обзор / исполн.: А. И. Айзенфельд, Н. Ю. Акамива. - М., 1993. 96 с.

83. Стихии Г. П. О работе устройств РЗА и ПА сети 500 кВ ОЭС Урала имероприятия по повышению их надёжности / Г. П. Стихии // Повышение надёжности противоаварийного управления ОЭС : тез. докл. Всесоюз. совещ. - Рига : изд-во РПИ, 1986. - 32-33.

84. Теория выбора и принятия решений / И. М. Макаров, Т. М. Виноградская,А. А. Рубчинский, В. Б. Соколов. - М. : Наука. 1982. - 328 с.

85. Ульяницкий Е. М. Автоматизация проектирования устройств релейнойзащиты по критерию надёжности / Е. М. Ульяницкий // Электроэнергетика. - Рига, 1976. - Вып. 10. - 8-12.

86. Ульянов А. Короткие замыкания в электрических системах / А.Ульянов. - М.; Л. : Гос. энергет. изд-во, 1952. - 280 с.

87. Федосеев А. М. Релейная защита электроэнергетических систем / А. М.Федосеев, М. А. Федосеев. - М. : Энергоатомиздат, 1992. — 528 с.

88. Федосеев А. М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейнаязащита сетей / А. М. Федосеев. - М. : Энергоатомиздат, 1984. - 520 с.

89. Фигурнов Е. П. Релейная защита : учебник для вузов ж-д транспорта / Е. П.Фигурнов. - М.: Желдориздат, 2002. - 720 с.

90. Фролов В. А. Ущерб при аварийных перерывах электроснабжения отнеселективного действия защиты / В. А. Фролов // Изв. вузов. Сер.: Энергетика. - 1974. - № 11. - 106-110.

91. Хаусман Р. Ю. Состояние и функционирование устройствпротивоаварийного управления за 1981-1985 г.г. / Р. Ю. Хаусман // Повышение надёжности противоаварийного управления ОЭС : тез. докл. всесоюз. совещ. - Рига : Изд-во РПИ, 1986. - 17-18.

92. Царёв М. И. Анализ данных по эксплуатации релейной защиты иэлектроавтоматики / М. И. Царёв, М. М. Шингарёв // Электрические станции. - 1963. - № 12. - 59-66.

94. Шалин А. И. Диагностика и надёжность релейной защиты и автоматикиэнергосистем / А. И. Шалин, Г. А. Сарапулов, О. В. Викторова // Изв. вузов. Сер.: Электромеханика. - 1990. - № 11. - 112.

95. Шалин А. И. Исследование закона распределения потока короткихзамыканий в системе / А. И. Шалин, А. Трофимов // Избранные труды НГТУ - 2004. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. - 99-103.

96. Шалин А. И. Исследование требований к дифференциальной защитетрансформаторов и автотрансформаторов / А. И. Шалин, Г. А. Сарапулов // Изв. АН СССР. Сер.: «Энергетика и транспорт». - 1988. - № 5. - 52-59.

97. Шалин А. И. К вопросу о расчёте аппаратной надёжности в релейнойзащите / А. И. Шалин // Режимы и релейная защита энергетических систем : сб. науч. тр. - Новосибирск : Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1973. - 73-88.

98. Шалин А. И. Логико-аналитический метод расчёта надёжности устройстврелейной защиты / А. И. Шалин, Г. А. Сарапулов, В. И. Плескач // Режимы и АСУ электроэнергетических систем : межвуз. сб. науч. тр. — Новосибирск :НЭТИ, 1981.-С. 166-178.

99. Шалин А. И. Методика расчёта надёжности устройств релейной защиты /А. И. Шалин, А. В. Шолохов // Электроэнергетика : сб. науч. тр. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2000. - 195-205.

100. Шалин А. И. Методы оптимизации схем электрических станций с учётомнадёжности / А. И. Шалин. - Новосибирск : НЭТИ, 1985. - 38 с.

101. Шалин А. И. Методы повышения надёжности сложных устройстврелейной защиты на элементах вычислительной техники / А. И. Шалин // Zeszyty naukowe Politechniki Slaskiej. Ser.: Elektryka. - Gliwice, 1991. - Z. 114.-S. 53-66.

102. Шалин А. И. Методы повышения надёжности устройств релейной защиты /А. И. Шалин // Проблемы электротехники. Сек. 1: Электроэнергетика : сб. тез. докл. науч. конф. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 1993. - 67—70.

103. Шалин А. И. Микропроцессорные реле защиты. Необходим анализэффективности и надёжности / А. И. Шалин // Новости электротехники. 2006. - № 2(3 8). - 12-16.

104. Шалин А. И. Надёжность и диагностика релейной защиты энергосистем /А. И. Шалин. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2003. - 384 с.

106. Шалин А. И. Некоторые методы анализа и повышения надёжности схемрелейной защиты / А. И. Шалин, Г. А. Сарапулов // Новые устройства релейной защиты и автоматики энергосистем : тез. докл. Всесоюз. конф. — Рига : ЛатНИИНТИ, 1980. - 74-76.

107. Шалин А. И. Некоторые методы повышения аппаратной надёжностидифференциально-фазного реле / А. И. Шалин // Режимы и релейная защита энергетических систем. - Новосибирск : Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1973. - С . 89-98.

108. Шалин А. И. О расчёте показателей надёжности релейной защиты / А. И.Шалин, А. Трофимов // Энергетика: экология, надёжность, безопасность : тез. докл. 9 всерос. науч.-техн. конф. — Томск : изд-во Том. политехи, унта, 2003.-Т. 1.-С. 114-117.

109. Шалин А. И. О расчёте показателей надёжности релейной защиты / А. И.Шалин, А. Трофимов // Избранные труды НГТУ-2004. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. - 88-98.

110. Шалин А. И. Об учёте фактора неопределённости при расчёте показателейнадёжности релейной защиты / А. И. Шалин, А. А. Буньков // Электроэнергетика : сб. науч. тр. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2002. - Ч. 1.-С. 103-110.

111. Шалин А. И. Об эффективности новых устройств РЗА / А. И. Шалин //Энергетика и промышленность России. - 2006. - № 1. - 18-19.

112. Шалин А. И. Повышение надёжности релейной защиты посредствомдиагностических устройств / А. И. Шалин, Г. А. Сарапулов // Управление режимами и надёжность электроэнергетических систем : межвуз. сб. науч. тр. - Новосибирск : НЭТИ, 1984. - 101-109.

113. Шалин А. И. Повышение надёжности функционирования защит на баземикроэлектронных элементов / А. И. Шалин, Г. А. Сарапулов // Medzynarodowe sympozjum - Systeme elektroenergetyczne: eksploatacia i rozwoj. - Wrozlaw, 1985. - Vol. 2. - S. 279-282.

114. Шалин А. И. Построение надёжных схем релейной защиты ипротивоаварийной автоматики энергосистем на современной элементной базе / А. И. Шалин // Zeszyty naukowe Politechniki Slaskiej. Ser.: Elektryka. Gliwice, 1991.-Z. 119. - S. 77-88.

115. Шалин А. И. Разработка теории и методов построения надёжных схемрелейной защиты электроэнергетических систем : дис. .. д-ра техн. наук / А. И. Шалин ; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2000. - 392 с.

116. Шалин А. И. Расчёт надёжности релейной защиты методом имитационногомоделирования / А. И. Шалин, А. В. Шолохов // Сб. науч. тр. НГТУ. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 1994. - № 3. - 81-90.

117. Шалин А. И. Структурный анализ надёжности устройств релейной защиты/ А. И. Шалин, Г. А. Сарапулов // Materialy 3 Medzynarodowej Konferencji Naukowej «Aktualne Problemy Automatyki w Energetice». - Gliwice, 1979. Vol. 2. - S . 402-417.

118. Шалин А. И. Учёт «борьбы отказов» при анализе надёжности устройстврелейной защиты / А. И. Шалин, А. А. Буньков // Электроэнергетика : сб. науч. тр. -Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2002. - Ч. 1. - 53-60.

119. Шалин А. И. Учёт нестационарности потока КЗ при определениипоказателей надёжности релейной защиты / А. И. Шалин, А. Трофимов // Избранные труды НГТУ-2004. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. - 104-109.

120. Шалин А. И. Учёт ошибок персонала в расчётах показателей надёжностирелейной защиты / А. И. Шалин, А. Трофимов // Сб. науч. тр. НГТУ. 2004. - № 3(37). - 59-64.

121. Шалин А. И. Учёт потока коротких замыканий при формировании потокавосстановлений в релейной защите / А. И. Шалин, А. А. Буньков // Сб. науч. тр. НГТУ. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2001 - № 4. - 101-106.

122. Шалин А. И. Учёт параметров потока восстановления при расчётенадёжности релейной защиты / А. И. Шалин, А. В. Шолохов // Сб. науч. тр. НГТУ. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 1996. - № 2. - 111-120.

123. Шамис М. А. Средства повышения надёжности статических устройстврелейной защиты электропередач высокого напряжения : автореф. дис. .. канд. техн. наук / М. А. Шамис. — Новочеркасск, 1983. — 16.

124. Шор Е. Я. Модели надёжности функционирования системы релейнойзащиты и противоаварийной автоматики / Е. Я. Шор // Электроэнергетика и автоматика. - Кишинев, 1970. - Вып. 7. - 32-43.

125. Эффективность инвестиционных проектов. Теплоэнергетика итеплотехника: общие вопросы : справочник / под ред. А. В. Клименко, В.М. Зорина. - М. : Изд-во МЭИ, 1999. - 447-460.

126. Analysis and Guidelines For Testing Numerical Protection Schemes : finalreport // CIGRE. Section 34. - 2000. - Article 115. - March. - P. 15-29.

127. Clemens H. Probleme der Zuverlassigkeit beim Relaisschutz / H. Clemens //Energietechnik- 1975. - Heft 7. - S. 324-327.

128. Clemens H. Relaisschutztechnik in Elektroenergiesystemen / H. Clemens, K.Rothe // VEB Verlag Technik. - Berlin, 1980. - S. 285-295.

129. Kjolle G. Fault Statistics as a Basis for Designing cost-effective Protection andControl Solutions / G. Kjolle, Y. Aabo, B. Hjartsjo // SIGRE, Session. - 2002. P. 34-103.

130. Moxley R. Analyze Relay Fault Data to Improve Service ReliabilityЭлектронный ресурс. / R. Moxley. - Режим доступа : http//www.selinc.com. 10/06/2006. - Загл. с экрана.

131. Nailor J. H. A mathematical model for the prediction of protection reliability / J.H. Nailor // International Conference on Developtments in Power System Protection. Institution of Elektrical Engineers, London, 1975. - London, 1975. P. 333-340.

132. Nordin A. Transmission system reliability evaluation considering protectionsystem malfunction / A. Nordin, J. Bubenko // Proc. 7 Power Syst. Comput. Conf. Lausann. - Guildford, 1981. - P. 248-255.

134. Rothe K. Entwicklung fon Zuferlassigkeitsmodellen fur Schutzkreise / K. Rothe,U. Foster // Elektrie. 3 1 . - 1977. - H. 5. - S. 271-275.

135. Rothe K. Moeglichkeiten zur Beeinflussung der Betriebszufverlaessigkeit vonSchutzsystemen / K. Rothe // Elektrie. 33. - 1979. - H. 11. - S. 574-577.

136. Schalin A. Probleme der Erhohung der Zuferlassigkeit derRelaisschutzeinrichtungen im Grundlagenforschungsstadium / A. Schalin // Elektrie. 33. - 1974. - H . 4. - S. 194-197.

137. Shalin A. I. About some Specialty of Estimating the Reliability indexes of RelayProtection / A. I. Shalin, A. A. Bunkov // Materials of the 6 Russian-Korean 1.ternational Symposium on Science and Technology. - Novosibirsk, 2002. Vol. 3 .-S. 215.

138. Singh С Models and concepts for system reliability evaluation includingprotection system failures / C. Singh, A. D. Patton // Electr. Power and Energy Syst. - 1980. - T. 4. - P. 161-168.

139. Ungrad H. A new modular relays system with supervision and automatic testing/ Aktualne problemy automatyki w energetice / H. Ungrad // Materialy 3 Miedzynarodowej Konferencji Naukowej. - Gliwice, 1979. - Vol. 2. - S. 426440.