Aplikace čid IEE-Business pro řízení vypínače v elektrárnách s vysokým napětím
Shrnutí řízení vysokonapěťových spínacích přípojných zařízení pomocí inteligentních elektronických zařízení (IED)
Úvod
Inteligentní elektronická zařízení (IED) revolučně změnila řízení a automatizaci vysokonapěťových (VH) spínacích přípojných zařízení v rozvodnách. Integrací pokročilé digitální technologie umožňují IED reálné časové monitorování, správu a řízení z centralizovaného vzdáleného centra, což zvyšuje efektivitu, spolehlivost a bezpečnost elektrických systémů.
Instalace a integrace
Řídící IED pro spínací přípojné zařízení lze nainstalovat buď v šachetě spínacího přípojného zařízení v přepážkové síni nebo v místnosti s relémi/řízením. Je důležité si uvědomit, že funkce jako Selhání Spínacího Přípojného Zařízení (BF), Automatické Zavření (AR) a Dozor nad Ochranným Okruhem (CS) jsou obvykle neintegrovány do Řídícího IED pro Spínací Přípojné Zařízení, ale mohou být zpracovány samostatnými ochrannými relémi nebo jinými zařízeními.
Konsolidace signálů
V některých aplikacích rozvodny může místo jednotlivých drátů pro spuštění/zavření každého ochranného nebo řídícího IED připojeného k stejnému spínacímu přípojnému zařízení, jeden řídící IED pro spínací přípojné zařízení konsolidovat všechny signály pro spuštění nebo zavření z více IED. Tento přístup zjednodušuje drátování a snižuje počet spojů, což systém činí efektivnějším a snadněji udržovatelným.
Monitorování a pomocné funkce
Řídící IED pro spínací přípojné zařízení neustále monitoruje stav spínacího přípojného zařízení, včetně:
Stav polohy: Otevřená, zavřená nebo mezilehlá poloha.
Úroveň tlaku: Hydraulický, pneumatický nebo plynový tlak, který je klíčový pro správnou funkci.
Pomocné kontakty: Používají se k poskytnutí informací o stavu souvisejícím IED.
Kromě toho poskytuje IED několik pomocných funkcí:
Funkce proti opakovanému zavírání: Brání spínacímu přípojnému zařízení v opakovaném zavírání, dokud není odstraněna příčina selhání. Pokud existuje funkce proti opakovanému zavírání v samotném spínacím přípojnému zařízení, funkce proti opakovanému zavírání v IED by měla být zakázána, aby se zabránilo konfliktům.
Dozor nad cívkami spínacího přípojného zařízení: Monitoruje zdravotní stav civek pro spuštění a zavření, aby zajistil jejich správnou funkci.
Dozor nad tlakem: Upozorňuje operátory na nízké tlakové podmínky a blokuje příkazy pro spuštění/zavření, pokud je tlak nedostatečný.
Hlavní funkce Řídícího IED pro spínací přípojné zařízení
Získávání primárních informací o stavu spínacího přípojného zařízení: IED shromažďuje data o poloze a stavu spínacího přípojného zařízení.
Provedení příkazů pro spuštění/zavření: IED může provést příkazy pro spuštění nebo zavření lokálně nebo vzdáleně prostřednictvím SCADA, Řídících Jednotek Bay, nebo ochranných IED.
Fázově oddělené spuštění a zavírání: IED může nezávisle spustit nebo zavřít jednotlivé fáze (A, B, C) nebo provést třífázové operace. Nicméně, nezahrnuje integrovanou logiku pro rozdíly mezi póly.
Funkce proti opakovanému zavírání: Brání spínacímu přípojnému zařízení v opakovaném zavírání během stavu poruchy.
Dozor nad cívkami spínacího přípojného zařízení: Zajišťuje integrity civek pro spuštění a zavření.
Dozor nad tlakem: Monitoruje úrovně tlaku, aby zajistil bezpečnou operaci a bránil nebezpečné akce.
Interakce signálů v IED pro spínací přípojné zařízení
Když dojde k poruše v elektrickém systému:
Ochranná IED detekuje poruchu a vyvolá příkaz pro spuštění k Řídícímu IED pro spínací přípojné zařízení.Řídící IED pro spínací přípojné zařízení pak spustí odpovídající spínací přípojné zařízení pomocí pevně zapojených signálů (Fáze A, B, C, nebo třífázové spuštění).Po spuštění získá IED nový stav spínacího přípojného zařízení (např. otevřeno nebo zavřeno) a poskytne tuto informaci relevantním IED prostřednictvím pevně zapojených signálů.Dodatečné informace o stavu, jako je nízký tlak, jsou také monitorovány a hlášeny.Signál pro spuštění z ochranných IED je také použit k iniciování funkce Automatického Zavření (AR), která se pokouší obnovit dodávku energie po poruše. Příkaz pro zavření AR je odeslán k Řídícímu IED pro spínací přípojné zařízení prostřednictvím pevně zapojených signálů. Podobně může signál pro spuštění iniciovat funkci Selhání Spínacího Přípojného Zařízení (BF), a znovuspouštěcí signály jsou také pevně zapojeny k IED.Vzdálené příkazy pro otevření/zavření z RTU/SCADA, místních systémů automatizace rozvodny nebo Řídících Jednotek Bay jsou také pevně zapojeny k Řídícímu IED pro spínací přípojné zařízení.
Komunikace s IEC 61850 a GOOSE
V moderních rozvodnách může Řídící IED pro spínací přípojné zařízení komunikovat pomocí protokolu IEC 61850, specificky prostřednictvím zpráv GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event). To umožňuje bezproblémovou integraci s jinými inteligentními zařízeními v rozvodně, snižuje potřebu pevně zapojených spojů a zlepšuje flexibilitu a spolehlivost systému.
Obrázek 1 ilustruje typickou aplikaci Řídícího IED pro spínací přípojné zařízení s použitím komunikace GOOSE. V praxi se často implementují redundantní sítě (Síť A a Síť B) pro zajištění vyšší spolehlivosti.
Role v automatizaci rozvodny
Řídící IED pro spínací přípojné zařízení funguje jako digitální rozhraní mezi sekundárními zařízeními (např. ochrannými IED, systémy SCADA a Řídícími Jednotkami Bay) a vysokonapěťovým primárním vybavením (spínací přípojné zařízení). Usnadňuje přechod od tradičních analogových systémů k plně digitalizovaným rozvodnám, umožňuje pokročilé funkce, jako je reálné časové monitorování, automatizované řízení a zlepšené zpracování poruch.
Jiné hlavní funkce Řídícího IED pro spínací přípojné zařízení:
Na obrázku 2 jsou znázorněny funkce a interakce signálů Řídícího IED pro spínací přípojné zařízení:
Komplexní přehled řízení vysokonapěťových spínacích přípojných zařízení pomocí inteligentních elektronických zařízení (IED)
Úvod
Inteligentní elektronická zařízení (IED) hrají klíčovou roli v moderních rozvodnách, umožňují pokročilé řízení a monitorování vysokonapěťových (VH) spínacích přípojných zařízení. Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení je specializované IED, které shromažďuje informace ze spínacích přípojných zařízení a odesílá jim řídící příkazy, což umožňuje reálné časové řízení a automatizaci. Toto zařízení komunikuje s tradičními spínacími přípojnými zařízeními založenými na analogových signálech prostřednictvím pevně zapojených vstupně/výstupních kontaktů, převádí elektrické signály na digitální data pro komunikaci prostřednictvím protokolu IEC 61850 a zpráv GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event).
Klíčové funkce Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení
Shromažďování informací ze spínacích přípojných zařízení
Stav polohy: Otevřená, zavřená nebo mezilehlá poloha.
Stav kontrolního tlaku: Úrovně hydraulického, pneumatického nebo plynového tlaku.
Pomocné kontakty: Dodatečné signály o stavu, jako je nízký tlak, stav poruchy atd.
Pevně zapojené vstupy: Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení používá pevně zapojené vstupní kontakty k shromažďování různých informací o stavu ze spínacích přípojných zařízení, včetně:
Převod Analogových na Digitální: Řídící jedinice převede tyto analogové signály na digitální formát, což umožňuje kompatibilitu dat s moderními komunikačními protokoly.
Odesílání řídících příkazů ke spínacím přípojnym zařízením
Pevně zapojené výstupy: Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení používá pevně zapojené výstupní kontakty k odesílání příkazů pro spuštění nebo zavření ke spínacím přípojnym zařízením. Tyto příkazy jsou provedeny na základě instrukcí získaných od ochranných zařízení, systémů SCADA nebo Řídících Jednotek Bay.
Fázově oddělené okruhy: Řídící jedinice obvykle poskytuje fázově oddělené okruhy pro spuštění a zavírání, což umožňuje nezávislé řízení jednotlivých fází (A, B, C) nebo třífázové operace. Pro třífázové spínací přípojné zařízení obvykle poskytuje jednu cívku pro zavření a dvě cívky pro spuštění.
Komunikace prostřednictvím zpráv GOOSE
Publikování informací pro zařízení na úrovni bay: Po shromáždění elektrických informací ze spínacích přípojných zařízení převede Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení tato data na digitální signály a publikuje je pro IED na úrovni bay prostřednictvím procesní sběrnice pomocí zpráv GOOSE. To umožňuje ostatním zařízením v rozvodně přístup k aktuálním informacím o stavu.
Přijímání zpráv GOOSE od zařízení na úrovni bay: Když dojde k poruše v elektrickém systému nebo je vydán vzdálený řídící příkaz, příslušná ochranná zařízení nebo Řídící Jednotky Bay publikují odpovídající zprávy GOOSE (např. příkaz pro spuštění, příkaz pro zavření). Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení, jako odběratel, tyto zprávy přijme a podnikne odpovídající kroky, jako je spuštění nebo zavření spínacího přípojného zařízení prostřednictvím svých pevně zapojených výstupních kontaktů.
Prevence opakovaného spuštění (funkce proti opakovanému zavírání)
Prevence opakovaného spuštění: Pokud je spínací přípojné zařízení ručně nebo automaticky zavřeno na trvalou poruchu a příkaz pro zavření trvá, spínací přípojné zařízení může pokusit o zavření několikrát po každém spuštění. Aby tomu zabránilo, obsahuje Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení funkci proti opakovanému zavírání, která zajistí, že spínací přípojné zařízení spustí pouze jednou a zabrání dalšímu zavírání, dokud se okruh pro zavření nevypne operátorem.
Konfigurační zvažování: Pokud má spínací přípojné zařízení samo funkci proti opakovanému zavírání, funkce proti opakovanému zavírání v Řídící Jedinici pro Spínací Přípojné Zařízení by měla být vypnuta, aby se zabránilo konfliktům.
Dozor nad cívkami spínacího přípojného zařízení
Dozor nad cívkou pro zavření: Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení může monitorovat stav cívky pro zavření pomocí pomocných relé. Toto je dosaženo připojením terminálu k zápornému pólu zdroje napájení v sérii s normálně uzavřeným pomocným kontaktem (52b) spínacího přípojného zařízení. Pokud je terminál také připojen k cívce pro zavření (CC), pomocné relé mohou poskytnout dozor nad zdravotním stavem cívky pro zavření.
Dozor nad cívkou pro spuštění: Podobně může řídící jedinice monitorovat stav cívky pro spuštění pomocí pomocných relé. Toto je dosaženo připojením terminálu k zápornému pólu zdroje napájení v sérii s normálně otevřeným pomocným kontaktem (52a) spínacího přípojného zařízení. Pokud je terminál také připojen k cívce pro spuštění (TC), pomocné relé mohou monitorovat stav cívky pro spuštění.
Dozor nad tlakem a blokování
Kritický dozor nad tlakem: Tlak ve spínacích přípojných zařízeních je klíčový pro jejich správnou funkci. Abnormální úrovně tlaku mohou vést k nefunkčnosti, snížení životnosti nebo i poškození spínacích přípojných zařízení. Proto Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení monitoruje všechny typy signálů tlaku (např. hydraulický, pneumatický, plynový) v příslušných spínacích přípojných zařízeních.
Funkce blokování tlaku: Když je přijat příkaz pro spuštění nebo zavření, řídící jedinice implementuje funkce blokování tlaku, aby zabránila nebezpečným operacím. Pokud je tlak pod bezpečnou hranicí, řídící jedinice zablokuje provedení příkazu, aby chránila spínací přípojné zařízení. Tyto funkce blokování zajistí, že spínací přípojné zařízení funguje pouze za bezpečných podmínek.
Fázově oddělené okruhy pro spuštění a zavírání
Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení obvykle poskytuje fázově oddělené okruhy pro spuštění a zavírání, což umožňuje nezávislé řízení každé fáze. Pro třífázové spínací přípojné zařízení obvykle zahrnuje:
Jedna cívka pro zavření: Používá se k současnému zavření všech tří fází.
Dvě cívky pro spuštění: Jedna pro jednofázové spuštění a druhá pro třífázové spuštění. Tento design umožňuje flexibilní a přesné řízení spínacího přípojného zařízení, v závislosti na specifických požadavcích elektrického systému.
Závěr
Řídící Jedinice pro Spínací Přípojné Zařízení je klíčovou součástí v moderních rozvodnách, propojuje tradiční analogová spínací přípojná zařízení s digitálními komunikačními systémy. Integrací pokročilých funkcí, jako je komunikace zpráv GOOSE, funkce proti opakovanému zavírání a dozor nad cívkami, řídící jedinice zvyšuje spolehlivost, bezpečnost a efektivitu operací vysokonapěťových spínacích přípojných zařízení. Schopnost shromažďovat data v reálném čase a provádět řídící příkazy zajišťuje, že rozvodny mohou fungovat hladce, i v komplexních a dynamických energetických prostředích.
