Schalterschutzsteuerung IED-Anwendung in Hochspannungsunterstationen
Zusammenfassung der Hochspannungsschaltstelle Steuerung mit intelligenten elektronischen Geräten (IED)
Einführung
Intelligente elektronische Geräte (IEDs) haben die Steuerung und Automatisierung von Hochspannungsschaltstellen in Umspannwerken revolutioniert. Durch die Integration fortschrittlicher digitaler Technologie ermöglichen IEDs die Echtzeitüberwachung, -verwaltung und -steuerung aus einem zentralen, entfernten Hub, was die Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Energiesystemen verbessert.
Installation und Integration
Ein Schaltstellensicherungs-IED kann entweder innerhalb des Schaltstellenschrankes im Schaltwerk oder im Relais-/Steuerungsraum installiert werden. Es ist wichtig zu beachten, dass Funktionen wie Schaltstellenausfall (BF), automatische Wiederverschlussung (AR) und Leitungsbereichsüberwachung (CS) normalerweise nicht in das Schaltstellensicherungs-IED integriert sind, sondern durch separate Schutzrelais oder andere Geräte gehandhabt werden.
Signalzusammenführung
In einigen Umspannwerksanwendungen kann anstelle einzelner Abschalt- oder Einschaltkabel für jedes Schutz- oder Steuerungs-IED, das an derselben Schaltstelle angeschlossen ist, ein einzelnes Schaltstellensicherungs-IED alle Abschalt- oder Einschaltsignale von mehreren IEDs zusammenführen. Dieser Ansatz vereinfacht die Verkabelung und reduziert die Anzahl der Verbindungen, wodurch das System effizienter und leichter zu warten wird.
Überwachung und Hilfsfunktionen
Das Schaltstellensicherungs-IED überwacht ständig den Status der Schaltstelle, einschließlich:
Positionsstatus: Offen, geschlossen oder Zwischenpositionen.
Druckpegel: Hydraulischer, pneumatischer oder Gasdruck, die für den korrekten Betrieb entscheidend sind.
Hilfskontakte: Werden verwendet, um Statusinformationen an verwandte IEDs zu liefern.
Darüber hinaus bietet das IED mehrere Hilfsfunktionen:
Anti-Pumping-Funktion: Verhindert, dass die Schaltstelle wieder eingeschaltet wird, bis die Ursache des Fehlers behoben wurde. Wenn eine Anti-Pumping-Funktion in der Schaltstelle selbst vorhanden ist, sollte die Anti-Pumping-Funktion des IEDs deaktiviert werden, um Konflikte zu vermeiden.
Schaltsteller-Spulenüberwachung: Überwacht die Integrität der Abschalt- und Einschaltspulen, um sicherzustellen, dass sie korrekt funktionieren.
Drucküberwachung: Warnt Betreiber vor niedrigen Druckbedingungen und blockiert Abschalt- oder Einschaltbefehle, wenn der Druck unzureichend ist.
Hauptfunktionen eines Schaltstellensicherungs-IED
Erhebung von Primärsteckkontaktstatusinformationen: Das IED sammelt Daten über die Position und den Status der Schaltstelle.
Ausführung von Abschalt- oder Einschaltbefehlen: Das IED kann Abschalt- oder Einschaltbefehle lokal oder über SCADA, Feldsteuerungseinheiten oder Schutz-IEDs ausführen.
Phasenseparierte Abschaltung und Einschaltung: Das IED kann individuelle Phasen (A, B, C) unabhängig voneinander abschalten oder einschalten oder Dreiphasenvorgänge durchführen. Allerdings enthält es keine integrierte Logik für Polendifferenz.
Anti-Pumping-Funktion: Verhindert, dass die Schaltstelle bei einem Fehlerzustand wiederholt eingeschaltet wird.
Schaltsteller-Spulenüberwachung: Stellt die Integrität der Abschalt- und Einschaltspulen sicher.
Drucküberwachung: Überwacht Druckpegel, um sicheres Arbeiten zu gewährleisten und unsichere Aktionen zu verhindern.
Signalinteraktion im Schaltstellensicherungs-IED
Wenn ein Fehler im Energiesystem auftritt:
Schutz-IEDs erkennen den Fehler und geben einen Abschaltbefehl an das Schaltstellensicherungs-IED.Das Schaltstellensicherungs-IED schaltet dann die entsprechende Schaltstelle mittels hartverdrahteter Signale (Phase A, B, C oder Dreiphasenabschaltung) ab.Nach der Abschaltung erfasst das IED den neuen Status der Schaltstelle (z.B. offen oder geschlossen) und stellt diese Informationen über hartverdrahtete Signale relevanten IEDs zur Verfügung.Zusätzliche Statusinformationen, wie geringer Druck, werden ebenfalls überwacht und gemeldet.Das Abschaltsignal von Schutz-IEDs wird auch verwendet, um die automatische Wiederverschlussung (AR) zu initiieren, die versucht, die Energie nach einem Fehler wiederherzustellen. Der AR-Einschaltbefehl wird über hartverdrahtete Signale an das Schaltstellensicherungs-IED gesendet. Ähnlich kann das Abschaltsignal die Schaltstellenausfallfunktion (BF) initiieren, und Wiederabschaltbefehle werden ebenfalls hartverdrahtet an das IED gesendet.Fernsteuerungsbefehle (Öffnen/Schließen) von RTU/SCADA, lokalen Umspannwerksautomatisierungssystemen oder Feldsteuerungseinheiten werden ebenfalls hartverdrahtet an das Schaltstellensicherungs-IED gesendet.
Kommunikation mit IEC 61850 und GOOSE
In modernen Umspannwerken kann das Schaltstellensicherungs-IED mit dem IEC 61850-Protokoll kommunizieren, insbesondere über GOOSE-Nachrichten (Generic Object-Oriented Substation Event). Dies ermöglicht eine nahtlose Integration mit anderen intelligenten Geräten im Umspannwerk, reduziert die Notwendigkeit harter Verkabelungen und verbessert die Flexibilität und Zuverlässigkeit des Systems.
Abbildung 1 zeigt eine typische Anwendung eines Schaltstellensicherungs-IEDs mit GOOSE-Kommunikation. In der Praxis werden oft redundante Netzwerke (Netzwerk A und Netzwerk B) implementiert, um eine höhere Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Rolle in der Umspannwerksautomatisierung
Das Schaltstellensicherungs-IED fungiert als digitales Interface zwischen sekundären Geräten (wie Schutz-IEDs, SCADA-Systemen und Feldsteuerungseinheiten) und der hochspannungsfähigen primären Ausrüstung (Schaltstellen). Es erleichtert den Übergang von traditionellen analogen Systemen zu vollständig digitalisierten Umspannwerken und ermöglicht fortgeschrittene Funktionen wie Echtzeitüberwachung, automatische Steuerung und verbesserte Fehlerbehandlung.
Weitere Hauptfunktionen des Schaltstellensicherungs-IEDs:
In Abbildung 2 werden die Funktionalität und Signalinteraktionen des Schaltstellensicherungs-IEDs gezeigt:
Komplette Übersicht der Hochspannungsschaltstelle Steuerung mit intelligenten elektronischen Geräten (IED)
Einführung
Intelligente elektronische Geräte (IEDs) spielen in modernen Umspannwerken eine entscheidende Rolle, indem sie die fortgeschrittene Steuerung und Überwachung von Hochspannungsschaltstellen ermöglichen. Der Schaltsteller-Controller ist ein spezialisiertes IED, das Informationen von Schaltstellen sammelt und Steuerbefehle an sie sendet, um Echtzeitmanagement und Automatisierung zu ermöglichen. Dieses Gerät interagiert mit traditionellen analog signalbasierten Schaltstellen über hartverdrahtete Ein- und Ausgänge, konvertiert elektrische Signale in digitale Daten für die Kommunikation über das IEC 61850-Protokoll und GOOSE-Nachrichten (Generic Object-Oriented Substation Event).
Kernfunktionen des Schaltsteller-Controllers
Sammeln von Informationen von Schaltstellen
Positionsstatus: Offen, geschlossen oder Zwischenpositionen.
Steuergedruckstatus: Hydraulischer, pneumatischer oder Gasdruckpegel.
Hilfskontakte: Zusätzliche Statussignale wie geringer Druck, Fehlerzustände usw.
Hartverdrahte Eingänge: Der Schaltsteller-Controller verwendet hartverdrahte Eingangskontakte, um verschiedene Statusinformationen von den Schaltstellen zu sammeln, einschließlich:
Analog-digital-Konvertierung: Der Controller konvertiert diese analogen Signale in digitales Format, wodurch die Daten mit modernen Kommunikationsprotokollen kompatibel werden.
Senden von Steuerbefehlen an Schaltstellen
Hartverdrahte Ausgänge: Der Schaltsteller-Controller verwendet hartverdrahte Ausgangskontakte, um Abschalt- oder Einschaltbefehle an die Schaltstellen zu senden. Diese Befehle werden basierend auf Anweisungen ausgeführt, die von Schutzgeräten, SCADA-Systemen oder Feldsteuerungseinheiten empfangen werden.
Phasenseparierte Leitungen: Der Controller bietet in der Regel phasenseparierte Abschalt- und Einschaltleitungen, die eine unabhängige Steuerung einzelner Phasen (A, B, C) oder Dreiphasenvorgänge ermöglichen. Für einen Dreiphasenschaltsteller stellt er normalerweise eine Einschaltspule und zwei Abschaltspulen bereit.
