Pagsasama ng Circuit Breaker Control IED Application sa High Voltage Substations
Buod ng Kontrol ng High Voltage Circuit Breaker gamit ang Intelligent Electronic Devices (IED)
Panimula
Ang mga Intelligent Electronic Devices (IEDs) ay nag-udyok sa pagbabago ng kontrol at awtomasyon ng high voltage (HV) circuit breakers sa mga substation. Sa pamamagitan ng pagsasama ng advanced na digital technology, ang mga IEDs ay nagbibigay ng real-time monitoring, management, at kontrol mula sa isang centralized remote hub, na nagpapataas ng epektividad, reliabilidad, at kaligtasan ng mga sistema ng kuryente.
Pag-install at Pagsasama
Ang isang circuit breaker control IED maaaring i-install sa loob ng circuit breaker cabinet sa switchyard o sa relay/control room. Mahalagang tandaan na ang mga function tulad ng Breaker Failure (BF), Auto Reclose (AR), at Circuit Supervision (CS) ay karaniwang hindi sinasama sa Breaker Control IED ngunit maaaring ma-handle ng hiwalay na protective relays o iba pang mga device.
Konsolidasyon ng Signal
Sa ilang mga aplikasyon ng substation, sa halip na magkaroon ng individual na trip/close wires para sa bawat protective o control IED na konektado sa parehong circuit breaker, ang isang single circuit breaker control IED maaaring konsolidahin ang lahat ng trip o close signals mula sa maraming IEDs. Ang approach na ito ay simplifies ang wiring at binabawasan ang bilang ng mga koneksyon, nagpapataas ng epektividad ng sistema at mas madali itong i-maintain.
Monitoring at Auxiliary Functions
Ang circuit breaker control IED patuloy na naga-monitor sa status ng circuit breaker, kasama ang:
Position Status: Buka, sarado, o intermediate positions.
Pressure Levels: Hydraulic, pneumatic, o gas pressure, na mahalaga para sa tamang operasyon.
Auxiliary Contacts: Ginagamit upang magbigay ng impormasyon tungkol sa status sa related IEDs
Karagdagang auxiliary functions na ibinibigay ng IED:
Anti-pumping Function: Nagpaprevent ang circuit breaker mula sa pag-reclose hanggang sa nasolusyunan ang sanhi ng failure. Kung may anti-pump function ang circuit breaker mismo, dapat i-disable ang anti-pump function ng IED upang maiwasan ang mga konflikto.
Circuit Breaker Coil Supervision: Naga-monitor ng kalusugan ng trip at close coils upang tiyakin na wasto silang gumagana.
Pressure Supervision: Nag-uulat sa mga operator tungkol sa low pressure conditions at nag-block ng tripping/closing commands kung ang pressure ay hindi sapat.
Pangunahing Mga Function ng Circuit Breaker Control IED
Acquisition of Primary Switch Status Information: Ang IED ay nakakolekta ng data tungkol sa position at status ng circuit breaker.
Execution of Trip/Close Commands: Ang IED maaaring mag-execute ng trip o close commands lokal o remotely via SCADA, Bay Control Units, o protection IEDs.
Phase-Segregated Tripping and Closing: Ang IED maaaring independiyenteng trip o close individual phases (A, B, C) o gumawa ng three-phase operations. Gayunpaman, hindi ito kasama ang integrated logic para sa pole discrepancy.
Anti-Pumping Function: Nagpaprevent ang circuit breaker mula sa pag-reclose sa panahon ng fault condition.
Circuit Breaker Coil Supervision: Tiwala ang integridad ng trip at close coils.
Pressure Supervision: Naga-monitor ng pressure levels upang tiyakin ang ligtas na operasyon at maiwasan ang unsafe actions.
Signal Interaction sa Circuit Breaker IED
Kapag nangyari ang power system fault:
Nadetect ng protection IEDs ang fault at inissue ang trip command sa Breaker Control IED.Ang Breaker Control IED pagkatapos ay trip ang corresponding circuit breaker gamit ang hardwired signals (Phase A, B, C, o 3-phase tripping).Pagkatapos ng trip, ang IED ay nakukuha ang bagong status ng circuit breaker (e.g., buka o sarado) at nagbibigay ng impormasyon na ito sa relevant IEDs via hardwired signals.Karagdagang status information, tulad ng low pressure, ay din naga-monitor at nire-report.Ang trip signal mula sa protection IEDs ay ginagamit upang simulan ang Auto Reclose (AR) function, na sumubok na ibalik ang kuryente pagkatapos ng fault. Ang AR close command ay ipinapadala sa Breaker Control IED via hardwired signals. Parehong, ang trip signal maaaring simulan ang Breaker Failure (BF) function, at re-trip signals ay din hardwired sa IED.Remote control commands (opening/closing) mula sa RTU/SCADA, local substation automation systems, o Bay Control Units ay din hardwired sa circuit breaker control IED.
Komunikasyon sa IEC 61850 at GOOSE
Sa modernong mga substation, ang Breaker Control IED maaaring komunikado gamit ang IEC 61850 protocol, lalo na sa pamamagitan ng GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) messages. Ito ay nagbibigay ng seamless integration sa iba pang intelligent devices sa substation, binabawasan ang pangangailangan para sa hardwired connections at nagpapataas ng flexibility at reliabilidad ng sistema.
Ang Figure 1 ay nagpapakita ng typical application ng circuit breaker control IED gamit ang GOOSE communication. Sa praktikal, redundant networks (Network A at Network B) karaniwang na-implement para sa mas mataas na reliabilidad.
Role sa Substation Automation
Ang Breaker Control IED ay gumagamit bilang digital interface sa pagitan ng secondary devices (tulad ng protection IEDs, SCADA systems, at Bay Control Units) at high-voltage primary equipment (circuit breakers). Ito ay nagpapadali ng transition mula traditional analog systems hanggang fully digitalized substations, nagbibigay ng advanced features tulad ng real-time monitoring, automated control, at improved fault handling.
Other Main functions of circuit breaker control IED:
Sa figure 2 ipinapakita ang functional at signal interactions ng circuit breaker control IED:
Comprehensive Overview ng High Voltage Circuit Breaker Control gamit ang Intelligent Electronic Devices (IED)
Panimula
Ang Intelligent Electronic Devices (IEDs) ay naglalaro ng mahalagang papel sa modernong mga substation sa pamamagitan ng pag-enable ng advanced control at monitoring ng high voltage (HV) circuit breakers. Ang Circuit Breaker Controller ay isang espesyal na IED na nagkolekta ng impormasyon mula sa circuit breakers at nagpadala ng control commands sa kanila, nagpapadali ng real-time management at awtomasyon. Ang device na ito ay interfacing sa traditional analog signal-based breakers sa pamamagitan ng hardwired input/output contacts, na nagko-convert ng electrical signals sa digital data para sa komunikasyon via IEC 61850 protocol at GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) messages.
Key Functions ng Circuit Breaker Controller
Gathering Information mula sa Breakers
Position Status: Buka, sarado, o intermediate positions.
Control Pressure Status: Hydraulic, pneumatic, o gas pressure levels.
Auxiliary Contacts: Additional status signals tulad ng low pressure, fault conditions, etc.
Hardwired Inputs: Ang Circuit Breaker Controller ay gumagamit ng hardwired input contacts upang makolekta ng iba't ibang status information mula sa circuit breakers, kasama ang:
Analog-to-Digital Conversion: Ang controller ay nag-co-convert ng mga analog signals sa digital format, nagpapataas ng compatibility ng data sa modern communication protocols.
Sending Control Commands sa Breakers
Hardwired Outputs: Ang Circuit Breaker Controller ay gumagamit ng hardwired output contacts upang magpadala ng trip o close commands sa circuit breakers. Ang mga commands na ito ay in-execute batay sa instructions na natanggap mula sa protective devices, SCADA systems, o bay control units.
Phase-Segregated Circuits: Ang controller karaniwang nagbibigay ng phase-segregated tripping at closing circuits, nagbibigay ng independent control sa individual phases (A, B, C) o three-phase operations. Para sa three-phase circuit breaker, ito karaniwang nagbibigay ng isang close coil at dalawang trip coils.
Communication via GOOSE Messages
Publishing Information sa Bay Level Devices: Pagkatapos makolekta ng electrical information mula sa circuit breakers, ang Circuit Breaker Controller ay nagco-convert ng data na ito sa digital signals at nag-publish nito sa bay level IEDs via process bus using GOOSE messages. Ito ay nagbibigay-daan sa iba pang mga device sa substation upang makuha ang real-time status updates.
Receiving GOOSE Messages mula sa Bay Level Devices: Kapag nangyari ang power system fault o in-issue ang remote control command, ang related protective devices o bay control units ay nag-publish ng corresponding GOOSE messages (e.g., trip command, close command). Ang Circuit Breaker Controller, acting as a subscriber, ay tumatanggap ng mga messages na ito at gumagawa ng appropriate actions, tulad ng trip o close ng circuit breaker via its hardwired output contacts.
Repeated Tripping Prevention (Anti-Pump Function)
Preventing Repeated Tripping: Kung ang circuit breaker ay manually o automatically closed sa permanent fault at ang closing signal ay umiiral pa, maaaring subukan ng breaker na magsara maraming beses pagkatapos ng bawat trip. Upang maiwasan ito, ang Circuit Breaker Controller ay kasama ang anti-pump function na nagpapataas ng breaker trips only once at nagpaprevent ng further closing hanggang sa de-energized ang closing circuit ng operator.
Configuration Consideration: Kung ang circuit breaker mismo ay may anti-pump circuit, dapat i-disable ang anti-pump function sa Circuit Breaker Controller upang maiwasan ang mga konflikto.
Circuit Breaker Coil Supervision
Close Coil Supervision: Ang Circuit Breaker Controller ay maaaring naga-monitor sa status ng close coil gamit ang auxiliary relays. Ito ay ginagawa sa pamamagitan ng pag-connect ng terminal sa negative pole ng power supply in series with the normally closed auxiliary contact (52b) ng circuit breaker. Kung ang terminal ay din konektado sa close coil (CC), ang auxiliary relays ay maaaring magbigay ng supervision sa health ng close coil.
Trip Coil Supervision: Parehong, ang controller ay maaaring naga-supervise sa status ng trip coil gamit ang auxiliary relays. Ito ay ginagawa sa pamamagitan ng pag-connect ng terminal sa negative pole ng power supply in series with the normally open auxiliary contact (52a) ng circuit breaker. Kung ang terminal ay din konektado sa trip coil (TC), ang auxiliary relays ay maaaring naga-monitor sa condition ng trip coil.
Pressure Supervision at Blocking
Critical Pressure Monitoring: Ang pressure sa circuit breakers ay mahalaga para sa tamang operasyon. Abnormal na pressure levels maaaring magresulta sa malfunctions, reduced lifespan, o even damage sa breakers. Kaya, ang Circuit Breaker Controller ay naga-monitor ng lahat ng uri ng pressure signals (e.g., hydraulic, pneumatic, gas) sa related circuit breakers.
Pressure Block Functions: Kapag natanggap ang trip o close command, ang controller ay nag-implement ng pressure block functions upang maprevent ang unsafe operations. Kung ang pressure ay below a safe threshold, ang controller ay mag-block ng execution ng command upang protektahan ang breaker. Ang mga block functions na ito ay nagse-ensure na ang circuit breaker ay gumagana lamang sa ligtas na kondisyon.
Phase-Segregated Tripping at Closing Circuits
Ang Circuit Breaker Controller karaniwang nagbibigay ng phase-segregated tripping at closing circuits, nagbibigay ng independent control sa bawat phase. Para sa three-phase circuit breaker, ang controller karaniwan ay kasama:
Isang Close Coil: Ginagamit upang isara ang tatlong phases nang sabay-sabay.
Dalawang Trip Coils: Isa para sa single-phase tripping at isa pa para sa three-phase tripping. Ang disenyo na ito ay nagbibigay ng flexible at precise control sa circuit breaker, depende sa specific requirements ng power system.
Conclusion
Ang Circuit Breaker Controller ay isang vital na component sa modernong mga substation, nagbibigay ng bridge sa pagitan ng traditional analog circuit breakers at digital communication systems. Sa pamamagitan ng pagsasama ng advanced features tulad ng GOOSE message communication, anti-pump functionality, at coil supervision, ang controller ay nagpapataas ng reliabilidad, kaligtasan, at epektividad ng high-voltage circuit breaker operations. Ang kakayahan nito na makolekta ng real-time data at mag-execute ng control commands ay nagse-ensure na ang mga substation ay maaaring mag-operate smoothly, kahit sa complex at dynamic power environments.
