Применение на IED-Business за управление на прекъсвачи в високонапежни подстанции
Резюме на контрола на високонапреговите прекъсвачи с умни електронни устройства (IED)
Въведение
Умните електронни устройства (IED) революционизираха контрола и автоматизацията на високонапреговите (HV) прекъсвачи в подстанциите. Чрез интегриране на напреднали цифрови технологии, IED-товете осигуряват реално време наблюдение, управление и контрол от централизирано разпределено ядро, което подобрява ефективността, надеждността и безопасността на системите за доставка на енергия.
Инсталиране и интеграция
Контролния IED на прекъсвача може да бъде инсталиран или в кабинета на прекъсвача в свичарската станция, или в релейната/контролната зала. Важно е да се отбележи, че функции като Неуспешен Прекъсвач (BF), Автоматично Затваряне (AR) и Надзор на Цепи (CS) обикновено не са интегрирани в Контролния IED на прекъсвача, но могат да бъдат обработени от отделни защитни реле или други устройства.
Консолидация на сигнали
В някои приложения на подстанции, вместо да има отделни проводници за спускане/затваряне за всеки защитен или контролен IED, свързан с един и същ прекъсвач, един единствен контролен IED на прекъсвача може да консолидира всички сигнали за спускане или затваряне от множество IED-та. Този подход опростява проводниците и намалява броя на връзките, правейки системата по-ефективна и по-лесна за поддръжка.
Наблюдение и допълнителни функции
Контролният IED на прекъсвача непрекъснато наблюдава състоянието на прекъсвача, включително:
Позиционно състояние: Отворено, затворено или промеждутъчно положение.
Ниво на налягане: Хидравлическо, пневматично или газово налягане, които са критични за правилната работа.
Допълнителни контакти: Използвани за предоставяне на информация за състояние на свързани IED-та.
Освен това, IED-то предлага няколко допълнителни функции:
Функция за предотвратяване на повторно затваряне: Предотвратява прекъсвача от повторно затваряне, докато причината за неуспеха не е разрешена. Ако функцията за предотвратяване на повторно затваряне съществува в самия прекъсвач, функцията за предотвратяване на повторно затваряне на IED-то трябва да бъде изключена, за да се избегнат конфликти.
Надзор на бобините на прекъсвача: Наблюдава здравословното състояние на бобините за спускане и затваряне, за да се гарантира, че те работят правилно.
Надзор на налягането: Уведомява операторите за условия на ниско налягане и блокира команди за спускане/затваряне, ако налягането е недостатъчно.
Основни функции на контролния IED на прекъсвача
Събиране на основна информация за състоянието на ключовете: IED-то събира данни за положението и състоянието на прекъсвача.
Изпълнение на команди за спускане/затваряне: IED-то може да изпълни команди за спускане или затваряне локално или отдалечено чрез SCADA, Bay Control Units или защитни IED-та.
Фазно разделено спускане и затваряне: IED-то може независимо да спуска или затваря отделни фази (A, B, C) или да извършва трифазни операции. Обаче, то не включва интегрирана логика за полова несъответствие.
Функция за предотвратяване на повторно затваряне: Предотвратява прекъсвача от многократно затваряне при дефектно състояние.
Надзор на бобините на прекъсвача: Гарантира целостта на бобините за спускане и затваряне.
Надзор на налягането: Наблюдава нивата на налягане, за да се гарантира безопасна работа и предотвратяване на небезопасни действия.
Взаимодействие на сигнали в IED на прекъсвача
Когато се случи дефект в системата за доставка на енергия:
Защитните IED-та детектират дефекта и издават команда за спускане към Контролния IED на прекъсвача. Контролният IED на прекъсвача после спуска съответния прекъсвач чрез жестоко свързани сигнали (Фаза A, B, C или трифазно спускане). След спускането, IED-то събира новото състояние на прекъсвача (например, отворено или затворено) и предоставя тази информация на свързаните IED-та чрез жестоко свързани сигнали. Допълнителна информация за състоянието, като ниско налягане, също се наблюдава и докладва. Командата за спускане от защитните IED-та също се използва, за да се инициира функцията за автоматично затваряне (AR), която се опитва да възстанови енергията след дефект. Командата за затваряне AR се изпраща към Контролния IED на прекъсвача чрез жестоко свързани сигнали. Подобно, командата за спускане може да инициира функцията за неуспешен прекъсвач (BF), и команди за повторно спускане също са жестоко свързани към IED-то. Отдалечените команди за управление (отваряне/затваряне) от RTU/SCADA, местни системи за автоматизация на подстанциите или Bay Control Units също са жестоко свързани към контролния IED на прекъсвача.
Комуникация с IEC 61850 и GOOSE
В модерните подстанции, Контролният IED на прекъсвача може да комуникира, използвайки протокола IEC 61850, конкретно чрез съобщения GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event). Това позволява безпроблемна интеграция с други умни устройства в подстанцията, намалявайки нуждата от жестоко свързани връзки и подобрявайки гъвкавостта и надеждността на системата.
Фигура 1 илюстрира типично приложение на контролния IED на прекъсвача, използващ комуникация GOOSE. На практика, резервни мрежи (Мрежа A и Мрежа B) често се изпълняват, за да се гарантира по-висока надеждност.
Роля в автоматизацията на подстанциите
Контролният IED на прекъсвача действа като цифров интерфейс между вторични устройства (като защитни IED-та, SCADA системи и Bay Control Units) и високонапреговото основно оборудване (прекъсвачи). Той облекчава прехода от традиционни аналогови системи до напълно дигитализирани подстанции, позволявайки напреднали функции като реално време наблюдение, автоматизирано управление и подобрено управление на дефекти.
Други основни функции на контролния IED на прекъсвача:
На фигура 2 са показани функционалните взаимодействия на контролния IED на прекъсвача:
Общ преглед на контрола на високонапреговите прекъсвачи с умни електронни устройства (IED)
Въведение
Умните електронни устройства (IED) играят ключова роля в модерните подстанции, като възможният напреднал контрол и наблюдение на високонапреговите (HV) прекъсвачи. Контролителят на прекъсвача е специализиран IED, който събира информация от прекъсвачите и изпраща команди за управление към тях, облекчавайки реално време управление и автоматизация. Това устройство интерфецира с традиционни аналого-сигнални прекъсвачи чрез жестоко свързани входно-изходни контакти, конвертирайки електрическите сигнали в цифрови данни за комуникация чрез протокола IEC 61850 и GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) съобщения.
Основни функции на контролатора на прекъсвача
Събиране на информация от прекъсвачите
Позиционно състояние: Отворено, затворено или промеждутъчно положение.
Статус на контролното налягане: Хидравлическо, пневматично или газово налягане.
Допълнителни контакти: Допълнителни сигнали за състояние, като ниско налягане, дефектни условия и т.н.
Жестоко свързани входове: Контролаторът на прекъсвача използва жестоко свързани входни контакти, за да събира различна информация за състоянието от прекъсвачите, включително:
Аналогово-цифрово преобразуване: Контролаторът преобразува тези аналогови сигнали в цифров формат, правейки данните съвместими с модерните протоколи за комуникация.
Изпращане на команди за управление към прекъсвачите
Жестоко свързани изходи: Контролаторът на прекъсвача използва жестоко свързани изходни контакти, за да изпраща команди за спускане или затваряне към прекъсвачите. Тези команди се изпълняват на основата на инструкции, получени от защитни устройства, SCADA системи или Bay Control Units.
Фазно разделени цепи: Контролаторът обикновено предоставя фазно разделени цепи за спускане и затваряне, позволявайки независимо управление на отделни фази (A, B, C) или трифазни операции. За трифазен прекъсвач обикновено се предоставя една затваряща бобина и две спускащи бобини.
Комуникация чрез GOOSE съобщения
Публикуване на информация към устройства на ниво бай: След събирането на електрическа информация от прекъсвачите, Контролаторът на прекъсвача преобразува тези данни в цифрови сигнали и ги публикува към устройства на ниво бай чрез процесен шин чрез GOOSE съобщения. Това позволява на други устройства в подстанцията да имат достъп до актуални актуализации на състоянието.
Получаване на GOOSE съобщения от устройства на ниво бай: Когато в системата за доставка на енергия се случи дефект или се издаде отдалечена команда за управление, съответните защитни устройства или Bay Control Units публикуват съответни GOOSE съобщения (например, команда за спускане, команда за затваряне). Контролаторът на прекъсвача, действайки като абонат, приема тези съобщения и предприема съответни действия, като спускане или затваряне на прекъсвача чрез своите жестоко свързани изходни контакти.
Предотвратяване на повторно спускане (функция за предотвратяване на повторно затваряне)
Предотвратяване на повторно спускане: Ако прекъсвачът е ръчно или автоматично затворен при постоянен дефект и сигналът за затваряне продължава да съществува, прекъсвачът може да се опита да затвори няколко пъти след всяко спускане. За да се предотврати това, Контролаторът на прекъсвача включва функция за предотвратяване на повторно затваряне, която гарантира, че прекъсвачът спуска само веднъж и предотвратява повече затваряне, докато цепта за затваряне не бъде деенергирана от оператора.
Разглеждане на конфигурацията: Ако самият прекъсвач има цепта за предотвратяване на повторно затваряне, функцията за предотвратяване на повторно затваряне в Контролатора на прекъсвача трябва да бъде изключена, за да се избегнат конфликти.
Надзор на бобините на прекъсвача
Надзор на затварящата бобина: Контролаторът на прекъсвача може да наблюдава състоянието на затварящата бобина, използвайки допълнителни реле. Това се постига, като се свърже терминалът с отрицателния полюс на източника на напрежение в поредица с нормално затворения допълнителен контакт (52b) на прекъсвача. Ако терминалът е свързан и с затварящата бобина (CC), допълнителните реле могат да предоставят надзор върху здравословното състояние на затварящата бобина.
Надзор на спускащата бобина: Аналогично, контролаторът може да наблюдава състоянието на спускащата бобина, използвайки допълнителни реле. Това се постига, като се свърже терминалът с отрицателния полюс на източника на напрежение в поредица с нормално отворения допълнителен контакт (52a) на прекъсвача. Ако терминалът е свързан и с спускащата бобина (TC), допълнителните реле могат да наблюдават състоянието на спускащата бобина.
Надзор на налягането и блокиране
Критичен надзор на налягането: Налягането в прекъсвачите е важно за правилната им работа. Аномални нива на налягане могат да доведат до дефекти, намален живот или дори повреда на прекъсвачите. Следователно, Контролаторът на прекъсвача наблюдава всички видове сигнали за налягане (например, хидравлическо, пневматично, газово) в свързаните прекъсвачи.
Функции за блокиране на налягането: Когато се получи команда за спускане или затваряне, контролаторът прилага функции за блокиране на налягането, за да предотврати небезопасни операции. Ако налягането е под безопасен праг, контролаторът ще блокира изпълнението на командата, за да защити прекъсвача. Тези функции за блокиране гарантират, че прекъсвачът работи само при безопасни условия.
Фазно разделени цепи за спускане и затваряне
Контролаторът на прекъсвача обикновено предоставя фазно разделени цепи за спускане и затваряне, позволявайки независимо управление на всяка фаза. За трифазен прекъсвач, контролаторът обикновено включва:
Една затваряща бобина: Използвана за едновременно затваряне на всички три фази.
Две спускащи бобини: Една за единична фазна спускане и друга за трифазна спускане. Този дизайн позволява гъвкаво и точното управление на прекъсвача, в зависимост от конкретните изисквания на системата за доставка на енергия.
Заключение
Контролаторът на прекъсвача е важен компонент в модерните подстанции, запълвайки празнотата между традиционните аналого-сигнални прекъсвачи и дигиталните системи за комуникация. Чрез интегриране на напреднали функции като комуникация чрез GOOSE съобщения, функция за предотвратяване на повторно затваряне и надзор на бобините, контролаторът подобрява надеждността, безопасността и ефективността на операциите с високонапреговите прекъсвачи. Неговата способност да събира данни в реално време и да изпълнява команди за управление гарантира, че подстанциите могат да работят гладко, дори в сложни и динамични енергийни среди.
