Kredsløbsbryderkontrol IED-Business Anvendelse i højspændingsanlæg
Oversigt over højspændingsbryderkontrol med intelligente elektroniske enheder (IED)
Introduktion
Intelligente elektroniske enheder (IEDs) har revolutioneret kontrol og automatisering af højspændings (HV) brydere i understationer. Ved at integrere avanceret digital teknologi gør IEDs det muligt for realtidsovervågning, administration og kontrol fra en central fjernhub, hvilket øger effektiviteten, pålideligheden og sikkerheden af strømsystemer.
Installation og integration
En bryderkontrol IED kan installeres enten inden for bryderkabinetet i skiftepladsen eller i relæ/kontrolrummet. Det er vigtigt at bemærke, at funktioner som Brydefejl (BF), Automatisk Genstart (AR) og Kredsløbsovervågning (CS) typisk ikke er integreret i Bryderkontrol IED, men kan håndteres af separate beskyttelsesrelæer eller andre enheder.
Signal konsolidering
I nogle understationsapplikationer kan en enkelt bryderkontrol IED konsolidere alle trip eller luk signals fra flere IEDs, i stedet for at have individuelle trip/luk tråde for hver beskyttelses- eller kontrol IED forbundet til samme bryder. Denne tilgang forenkler ledningen og reducerer antallet af forbindelser, hvilket gør systemet mere effektivt og lettere at vedligeholde.
Overvågning og hjælpefunktioner
Bryderkontrol IED overvåger konstant statussen for bryderen, herunder:
Position Status: Åben, lukket eller midlertidig position.
Tryk Niveauer: Hydraulisk, pneumatisk eller gas tryk, som er afgørende for korrekt funktion.
Hjælpekontakter: Bruges til at give statusinformation til relaterede IEDs
Desuden giver IED flere hjælpefunktioner:
Anti-pump Funktion: Forhindrer, at bryderen lukkes igen, indtil årsagen til fejlen er løst. Hvis der findes en anti-pump funktion i bryderen selv, skal IEDs anti-pump funktion deaktiveres for at undgå konflikter.
Bryder Spole Overvågning: Overvåger sundheden af trip og luk spoler for at sikre, at de fungerer korrekt.
Tryk Overvågning: Advarer operatører om lavt tryk og blokerer trip/luk kommandoer, hvis trykket er utilstrækkeligt.
Hovedfunktioner af en bryderkontrol IED
Indsamling af primære switch-statusoplysninger: IED indsamler data om position og status for bryderen.
Udførelse af trip/luk kommandoer: IED kan udføre trip eller luk kommandoer lokalt eller fjernt via SCADA, Bay Control Units eller beskyttelses IEDs.
Fase-separeret tripping og lukning: IED kan uafhængigt trippe eller lukke individuelle faser (A, B, C) eller udføre tre-fase operationer. Dog inkluderer den ikke integreret logik for pol diskrepans.
Anti-pump Funktion: Forhindrer, at bryderen lukkes gentagne gange under en fejltilstand.
Bryder Spole Overvågning: Sikrer integriteten af trip og luk spoler.
Tryk Overvågning: Overvåger trykniveauer for at sikre sikker drift og forhindrer usikre handlinger.
Signalsinteraktion i bryder IED
Når en strømfejl opstår:
Beskyttelses IEDs opdager fejlen og udsteder en trip kommando til Bryderkontrol IED. Bryderkontrol IED tripper derefter den relevante bryder ved hjælp af hard-wired signaler (Fase A, B, C, eller 3-fase tripping). Efter tripping, indsamler IED den nye status for bryderen (fx åben eller lukket) og leverer denne information til relevante IEDs via hard-wired signaler. Yderligere statusinformation, såsom lavt tryk, overvåges også og rapporteres. Trip signal fra beskyttelses IEDs bruges også til at initiere Auto Reclose (AR) funktionen, der forsøger at genoprette strømmen efter en fejl. AR luk kommandoen sendes til Bryderkontrol IED via hard-wired signaler. Ligeledes kan trip signal initiere Breaker Failure (BF) funktion, og re-trip signaler er også hard-wired til IED. Fjerne kontrolkommandoer (åbning/lukning) fra RTU/SCADA, lokale understationsautomatiseringssystemer eller Bay Control Units er også hard-wired til bryderkontrol IED.
Kommunikation med IEC 61850 og GOOSE
I moderne understationer kan Bryderkontrol IED kommunikere ved hjælp af IEC 61850 protokollen, specielt gennem GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) beskeder. Dette gør det muligt for seemless integration med andre intelligente enheder i understationen, reducere behovet for hard-wired forbindelser og forbedre systemets fleksibilitet og pålidelighed.
Figur 1 illustrerer en typisk anvendelse af en bryderkontrol IED ved hjælp af GOOSE kommunikation. I praksis implementeres ofte redundante netværk (Netværk A og Netværk B) for at sikre højere pålidelighed.
Rolle i understationsautomatisering
Bryderkontrol IED fungerer som en digital interface mellem sekundære enheder (som beskyttelses IEDs, SCADA systemer og Bay Control Units) og højspændings primære udstyr (brydere). Den fremmer overgangen fra traditionelle analoge systemer til fuldt digitaliserede understationer, hvilket gør avancerede funktioner som realtidsovervågning, automatiseret kontrol og forbedret fejlhåndtering muligt.
Andre hovedfunktioner af bryderkontrol IED:
I figur 2 vises bryderkontrol IED funktioner og signalinteraktioner:
Komplet oversigt over højspændingsbryderkontrol med intelligente elektroniske enheder (IED)
Introduktion
Intelligente elektroniske enheder (IEDs) spiller en afgørende rolle i moderne understationer ved at muliggøre avanceret kontrol og overvågning af højspændings (HV) brydere. Brydercontrolleren er en specialiseret IED, der indsamler information fra brydere og sender kontrolkommandoer til dem, hvilket faciliterer realtidshåndtering og automatisering. Denne enhed grænseflader med traditionelle analog signal-baserede brydere gennem hard-wired input/output kontakter, konverterer elektriske signaler til digitale data for kommunikation via IEC 61850 protokollen og GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) beskeder.
Nøglefunktioner af brydercontrolleren
Indsamling af information fra brydere
Position Status: Åben, lukket eller midlertidig position.
Kontroltryk Status: Hydraulisk, pneumatisk eller gas tryk niveauer.
Hjælpekontakter: Yderligere statussignal som lavt tryk, fejltilstande osv.
Hard-wired Inputs: Brydercontrolleren bruger hard-wired input kontakter til at indsamle forskellige statusinformation fra bryderne, herunder:
Analog til Digital Konvertering: Controlleren konverterer disse analoge signaler til digital format, hvilket gør data kompatibelt med moderne kommunikationsprotokoller.
Sending af kontrolkommandoer til brydere
Hard-wired Outputs: Brydercontrolleren bruger hard-wired output kontakter til at sende trip eller luk kommandoer til bryderne. Disse kommandoer udføres baseret på instruktioner modtaget fra beskyttelsesenheder, SCADA systemer eller bay control units.
Fase-separeret Kredsløb: Controlleren tilbyder typisk fase-separeret tripping og lukning kredsløb, hvilket gør det muligt for uafhængig kontrol af individuelle faser (A, B, C) eller tre-fase operationer. For en tre-fase bryder, tilbyder den normalt en luk spole og to trip spoler.
Kommunikation via GOOSE Beskeder
Udgivelse af Information til Bay Level Enheder: Efter indsamling af elektrisk information fra bryderne, konverterer Brydercontrolleren disse data til digitale signaler og udgiver dem til bay level IEDs via process bus ved hjælp af GOOSE beskeder. Dette gør det muligt for andre enheder i understationen at få adgang til realtidstatusopdateringer.
Modtagelse af GOOSE Beskeder fra Bay Level Enheder: Når en strømfejl opstår eller en fjern kontrolkommando udsendes, udsender de relevante beskyttelsesenhed eller bay control units de relevante GOOSE beskeder (fx trip kommando, luk kommando). Brydercontrolleren, der fungerer som en abonnent, modtager disse beskeder og tager de passende handlinger, såsom tripping eller lukning af bryderen via dens hard-wired output kontakter.
Gentaget Tripping Forebyggelse (Anti-Pump Funktion)
Forebyggelse af Gentaget Tripping: Hvis en bryder manuelt eller automatisk lukkes på en permanent fejl, og lukningssignalet fortsætter, kan bryderen forsøge at lukke flere gange efter hver trip. For at forhindre dette, inkluderer Brydercontrolleren en anti-pump funktion, der sikrer, at bryderen tripper kun én gang og forhindrer yderligere lukning, indtil lukningskredsløbet deenergiseres af operatøren.
Konfigurations Overvejelser: Hvis bryderen selv har en anti-pump kredsløb, skal anti-pump funktionen i Brydercontrolleren deaktiveres for at undgå konflikter.
Bryder Spole Overvågning
Luk Spole Overvågning: Brydercontrolleren kan overvåge statussen for luk spolen ved hjælp af hjælperelæer. Dette opnås ved at forbinde terminalen til den negative pol af strømforsyningen i serie med den normalt lukkede hjælpekontakt (52b) af bryderen. Hvis terminalen også er forbundet til luk spolen (CC), kan hjælperelæerne give overvågning af luk spolens sundhed.
Trip Spole Overvågning: Ligesådan kan controlleren overvåge statussen for trip spolen ved hjælp af hjælperelæer. Dette gøres ved at forbinde terminalen til den negative pol af strømforsyningen i serie med den normalt åbne hjælpekontakt (52a) af bryderen. Hvis terminalen også er forbundet til trip spolen (TC), kan hjælperelæerne overvåge trip spolens tilstand.
Tryk Overvågning og Blokering
Kritisk Tryk Overvågning: Trykket i bryderne er afgørende for deres korrekte funktion. Abnormale trykniveauer kan føre til fejl, reduceret levetid eller endda skade på bryderne. Derfor overvåger Brydercontrolleren alle typer tryksignaler (fx hydraulisk, pneumatisk, gas) i de relevante brydere.
Tryk Blok Funktioner: Når en trip eller luk kommando modtages, implementerer controlleren tryk blok funktioner for at forhindre usikre operationer. Hvis trykket er under en sikker tærskel, vil controlleren blokere udførelsen af kommandoen for at beskytte bryderen. Disse blok funktioner sikrer, at bryderen kun opererer under sikre forhold.
Fase-separeret Tripping og Lukning Kredsløb
Brydercontrolleren tilbyder typisk fase-separeret tripping og lukning kredsløb, hvilket gør det muligt for uafhængig kontrol af hver fase. For en tre-fase bryder inkluderer controlleren normalt:
En Luk Spole: Bruges til at lukke alle tre faser samtidigt.
To Trip Spoler: En til single-fase tripping og en anden til tre-fase tripping. Dette design gør det muligt for fleksibel og præcis kontrol af bryderen, afhængigt af de specifikke krav i strømsystemet.
Konklusion
Brydercontrolleren er en afgørende komponent i moderne understationer, der broder over kløften mellem traditionelle analoge brydere og digitale kommunikationssystemer. Ved at integrere avancerede funktioner som GOOSE besked kommunikation, anti-pump funktion og spole overvågning, forbedrer controlleren pålideligheden, sikkerheden og effektiviteten af højspændingsbryderoperationer. Dens evne til at indsamle realtidsdata og udføre kontrolkommandoer sikrer, at understationer kan fungere glat, selv i komplekse og dynamiske strøm-miljøer.
