Развитие топливно-энергетического комплекса страны является приоритетным направлением государственной политики Российской Федерации [1–4]. Электротехнические комплексы и системы промышленного назначения являются основным потребителем электрической энергии, потребляя порядка 75% всей генерируемой мощности. Эффективность электротехнических комплексов и систем определяется их способностью выполнять свои функции генерирования, распределения, преобразования, использования электрической энергии и управления этими процессами, в том числе в условиях возникновения повреждений и анормальных режимов в энергосистеме [5–8]. Электротехнические комплексы релейной защиты и автоматики (РЗА) в системах электроснабжения на уровне комплектных трансформаторных подстанций и распределительных устройств (рис. 1) предназначены для защиты от повреждений и аварийных режимов оборудования электроустановок напряжением выше 1 кВ [9–12].
На основе опыта эксплуатации сформированы основные требования к электротехническим комплексам РЗА, закрепленные в нормативно-технической документации [13–16].
— Селективность (избирательность) — действие защиты, обеспечивающее отключение только поврежденного элемента системы. Существует двух видов: абсолютная (защита срабатывает только при повреждении на защищаемом элементе) и относительная (защиты могут срабатывать как резервные при повреждении на смежном элементе). Относительная селективность, как правило, обеспечивается согласованием срабатывания нижестоящих и вышестоящих защит по времени и току. Согласование по току заключается в выборе таких значений срабатывания, при котором вышестоящая защита элемента имеет больший ток срабатывания. Согласование по времени обеспечивается ступенью селективности — разностью между временем действия защит смежных элементов. Таким образом, вышестоящая защита отстраивается от нижестоящей по времени срабатывания на величину ступени селективности.
— Быстродействие — отключение повреждения с минимально возможной выдержкой времени из соображений сохранения устойчивости энергосистемы, обеспечения требований по остаточному напряжению (не менее 60%), минимизации протекания тока короткого замыкания (КЗ) через электрооборудование. Требованиями правил [17–20] предусмотрен ряд защит (как правило, это защиты с абсолютной селективностью), время срабатывания которых не превышает 0,1–0,2 с (быстродействующие защиты). Для таких защит допускается неселективное срабатывание [21–24].