Универсальное ПО РЕТОМ-71/61/51: новые возможности модуля «COMTRADE»

Быстрое развитие и внедрение цифровых устройств для записи и контроля данных аварий и переходных процессов в 1990-х гг. в службе эксплуатации энергосистем вызвало потребность в стандартизации формата для обмена записанными данными. Единый формат был необходим для применения в различных устройствах с целью унификации и автоматизации процессов анализа, проверки, оценки и моделирования энергетических систем и соответствующих систем защиты в условиях повреждения или нарушения нормального режима.

Сотрудниками Института инженеров электротехники и электроники (IEEE) США был разработан международный стандарт COMTRADE (Common format for Transient Data Exchange for power systems), предназначенный для хранения информации о значениях и параметрах электрических сигналов (типа "ток", "напряжение", "дискретные (контактные) сигналы") [1]. Внедрение формата COMTRADE позволило стандартизировать процесс получения, анализа и обмена осциллограмм аварий, испытаний (или передачи тестовых данных) между различными производителями оборудования и эксплуатирующими организациями. Функции регистрации аварийных процессов в формате COMTRADE стали внедряться и производителями устройств релейной защиты и автоматики для записи аварийных процессов, качаний в системе, асинхронном ходе, обрыве фаз, включении нагрузки и т.п.

Ввиду широкого распространения устройств РЗА с поддержкой нового формата еще в 1995 г. специалистами НПП «Динамика» был разработан программный модуль «COMTRADE» для воспроизведения и анализа аварийных процессов с помощью испытельного комплекса РЕТОМ.

Программный модуль «COMTRADE»  и по сей день успешно эксплуатируется специалистами энергетической отрасли. В настоящее время он поставляется в составе Универсального программного обеспечения комплексов РЕТОМ-71/61/51 и отличается от предыдущих версий современным дизайном, поддержкой последних редакций стандарта, а также рядом новых возможностей, реализованных с учетом пожеланий пользователей [2]. Рассмотрим эти нововведения более подробно.

Возможность совмещения нескольких COMTRADE-файлов

Новая функция совмещения нескольких COMTRADE-файлов предназначена для воспроизведения аварийных режимов в случае, когда запись осциллограмм производится по разделенной схеме, т.е. параметры трансформаторов тока (ТТ) и трансформаторов напряжения (ТН) записываются разными регистраторами. В качестве примера можно привести записанную по такой схеме аварию на Рефтинской ГРЭС в августе 2016 г. При ее анализе специалисты экспертной комиссии пытались воспроизвести аварийный процесс с использованием проверочного устройства РЗА зарубежного производства. В результате создать и воспроизвести файл в формате COMTRADE, который бы содержал параметры записи ТТ и ТН, не удалось, т.к. в устройстве отсутстовала функция совмещения сигналов осциллограмм.

Совместное применение комплексов РЕТОМ-71/61/51 и модуля «COMTRADE» в составе Универсального ПО дает возможность совмещать и синхронизировать записанные параметры в общий файл, и, таким образом, воспроизводить и анализировать аварийные режимы, записанные по разделенной схеме. Пример совмещения двух осциллограмм с наименованиями «KZI.CFG» (регистрация с ТТ) и «KZU.CFG» (регистрация с ТН) показан на рис. 1.

Данная функция также может быть востребована при проверке цифровых защит с поддержкой Корпоративного профиля МЭК 61850 ПАО «ФСК ЕЭС», который предусматривает разделение по потокам информации о токе и напряжении.

Рис. 1. Совмещение двух COMTRADE-файлов

Возможность выдачи одного записанного сигнала на несколько каналов

Данная функция модуля «COMTRADE» востребована в случае, когда параметры токов и напряжений, записанные в осциллограмме, превышают максимальные значения каналов устройств РЕТОМ-71/61/51.

На рис. 2 показана осциллограмма, в которой ток короткого замыкания (КЗ) превышает максимальный ток канала РЕТОМ-61 – 36 А. В этом случае проверка защиты реализуется путем объединения каналов Ia и Ia1 и установки в программе коэффициентов трансформации для каждого канала соответственно, что дает возможность выдачи тока до 72 А.

Таким образом, пользователь получает суммарную осциллограмму из двух и более записанных сигналов регистратора для увеличения максимально выдаваемого значения тока или выходной мощности каналов испытательных устройств.

Рис. 2. Суммирование амплитудных значений двух сигналов

Возможность совмещения нескольких сигналов COMTRADE-файла

Возможность совмещения нескольких сигналов позволяет пользователям самостоятельно создавать или копировать из записанной ранее осциллограммы недостающий сигнал и с помощью графического редактора добавлять и совмещать сигналы COMTRADE-файла, а затем проводить проверку, имитируя токи и напряжения с помощью РЕТОМ-71/61/51.   

На рис. 3 приведен пример совмещения сигналов двух осциллограмм. На канал Ua РЕТОМ-61 назначен сигнал, записанный в осциллограмме под наименованием «Uа1», на канал Ub – сигнал, записанный в осциллограмме под наименованием «Uа2», а канал Uс устройства генерирует суммирующее значение двух сигналов с учетом времени смещения Tсмещ, задаваемого пользователем.  

Функция совмещения нескольких сигналов в одном канале РЕТОМ-71/61/51 может быть востребована при потере или отсутствии записи сигнала в одном из каналов регистратора.

Также данную функцию можно использовать для формирования на выходе канала РЕТОМ-71/61/51 сигнала, пропорционального линейному напряжению, которое рассчитывается из двух записанных в COMTRADE-файле фазных напряжений.

Рис. 3. Совмещение двух сигналов в одном канале

Возможность управления дискретными сигналами, записанными в формате COMTRADE

Данная функция модуля «COMTRADE» позволяет настроить логику работы дискретных сигналов с целью проведения анализа при потере или задержке сигнала, записанного в осциллограмме.

Пример настройки переключений дискретных выходов РЕТОМ-61 представлен в таблице дискретных сигналов левой нижней части рис. 4. В первой строке таблицы задана логика переключений дискретного выхода 1 РЕТОМ-61 в соответствии с записанным дискретным сигналом «Работа АВР Т2». Аналогичным образом назначаются сигналы на остальные выходы прибора, и затем запускается проверка. По завершении испытаний производится визуальный и временной анализ осциллограммы с целью выявления соответствия логики и времен переключений дискретных сигналов, записанных в файле СOMTRADE и считанных с входов РЕТОМ-71/61/51.

Рис. 4. Управление дискретным сигналом

Формирование сигналов 3Uо и 3Iо сложением фазных величин

Когда для полноценного тестирования необходимы сигналы 3Uо или 3Iо, а в наборе записанных сигналов они отсутствуют, их можно сформировать путем сложения фазных величин. Для этого на один из каналов РЕТОМ-71/61/51 назначаются три фазных сигнала Ua, Uв, Uс, далее программа производит суммирование векторных величин с учетом заданного коэффициента трансформации и формирует синал, пропорциональный 3Uо (рис. 5).

Рис. 5. Сигнал 3Uо, сформированный методом сложения фазных величин Uа, Ub, Uc

Возможность последовательного использования нескольких COMTRADE-файлов

Данная возможность реализована в программном модуле «Генератор последовательностей», также входящем в Универсальное ПО комплексов РЕТОМ-71/61/51. С его помощью можно настраивать набор записей аварийных процессов с возможностью их выдачи последовательно или в произвольном порядке, а также задавать логические переходы между выбранными COMTRADE-файлами по «Дискретным входам». Данная функция востребована для проверки АПВ, УРОВ, АЧР, ЧАПВ.

Кроме этого, в модуле имеется возможность задания начального и конечного времени воспроизведения аварийного процесса.

В случае, когда необходим предаварийный сигнал большей длительности для готовности проверяемого оборудования перед воспроизведением аварии, можно увеличить временной интервал выдачи предаварийного режима.

На рис. 6 приведен пример последовательной выдачи трёх режимов, каждый из которых содержит по одному файлу COMTRADE (в общем случае, количество файлов в каждом режиме может быть больше одного). Логика переходов между режимами задана следующим образом: при срабатывании логического сигнала 1 во время выдачи «Режима 1» происходит переход на выдачу «Режима 2», а при срабатывании логического сигнала 2 во время выдачи «Режима 2» – переход на выдачу «Режима 3».

Возможность последовательного использования нескольких COMTRADE-файлов актуальна в случаях, когда аварийный процесс имеет длительный характер, и из-за особенностей настройки регистрирующего оборудования не умещается в размеры одного файла. Таким образом, совмещение нескольких записей позволяет смоделировать полный аварийный процесс.

Рис. 6. Последовательное использование двух COMTRADE-файлов 

Вывод

Программный модуль «COMTRADE», входящий в состав Универсального ПО комплексов РЕТОМ-71/61/51, является незаменимым инструментом для тестирования современных устройств РЗА и ПА, анализа сложных видов КЗ и восстановления полной «картины» аварийной ситуации с целью повышения надежности энергосистем. Модуль позволяет осуществлять проверки с помощью COMTRADE-файлов, рассчитанных в сторонних программах, моделирующих различные режимы работы сети.

Новая версия программы отличается не только качественно новыми функциональными возможностями, но и современным дизайном, позволяющим пользователю самостоятельно настраивать ее внешний вид (размер, шрифт, цветовую гамму «окон» и т.д.).

Литература

1. C37.111.1999-IEEE Standard Common Format for Transient Data Exchange (COMTRADE) for Power Systems.
2. Комплексы программно-технические измерительные РЕТОМ-71/61/51. Руководство пользователя RU.БРГА.71000-02 90 Чебоксары, 2017.

Микрюков Н.В.
НПП «Динамика»
г. Чебоксары
Май 2021