Application de l'IED de commande de disjoncteur dans les postes à haute tension
Résumé du Contrôle des Disjoncteurs Haute Tension avec des Dispositifs Électroniques Intelligents (IED)
Introduction
Les Dispositifs Électroniques Intelligents (IED) ont révolutionné le contrôle et l'automatisation des disjoncteurs haute tension (HT) dans les postes électriques. En intégrant une technologie numérique avancée, les IED permettent une surveillance, une gestion et un contrôle en temps réel à partir d'un hub centralisé distant, améliorant ainsi l'efficacité, la fiabilité et la sécurité des systèmes électriques.
Installation et Intégration
Un IED de contrôle de disjoncteur peut être installé soit dans l'armoire du disjoncteur dans le poste de manœuvre, soit dans la salle de relais/contrôle. Il est important de noter que des fonctions telles que le Défaut de Disjonction (BF), la Recommandation Automatique (AR) et la Supervision du Circuit (CS) ne sont généralement pas intégrées dans l'IED de Contrôle de Disjoncteur mais peuvent être gérées par des relais de protection distincts ou d'autres dispositifs.
Consolidation des Signaux
Dans certaines applications de postes électriques, au lieu d'avoir des fils individuels de déclenchement/fermeture pour chaque IED de protection ou de contrôle connecté au même disjoncteur, un seul IED de contrôle de disjoncteur peut consolider tous les signaux de déclenchement ou de fermeture provenant de plusieurs IED. Cette approche simplifie le câblage et réduit le nombre de connexions, rendant le système plus efficace et plus facile à entretenir.
Surveillance et Fonctions Auxiliaires
L'IED de contrôle de disjoncteur surveille en continu le statut du disjoncteur, y compris :
Statut de Position : Ouvert, fermé ou positions intermédiaires.
Niveaux de Pression : Pression hydraulique, pneumatique ou gazeuse, qui sont cruciaux pour le bon fonctionnement.
Contacts Auxiliaires : Utilisés pour fournir des informations de statut aux IED associés.
De plus, l'IED fournit plusieurs fonctions auxiliaires :
Fonction Anti-Pompage : Empêche le disjoncteur de se refermer jusqu'à ce que la cause de la panne soit résolue. Si une fonction anti-pompage existe dans le disjoncteur lui-même, la fonction anti-pompage de l'IED doit être désactivée pour éviter les conflits.
Supervision des Bobines du Disjoncteur : Surveille la santé des bobines de déclenchement et de fermeture pour s'assurer qu'elles fonctionnent correctement.
Supervision de la Pression : Alerte les opérateurs sur les conditions de pression basse et bloque les commandes de déclenchement/fermeture si la pression est insuffisante.
Fonctions Principales d'un IED de Contrôle de Disjoncteur
Acquisition des Informations de Statut du Commutateur Principal : L'IED collecte des données sur la position et le statut du disjoncteur.
Exécution des Commandes de Déclenchement/Fermeture : L'IED peut exécuter des commandes de déclenchement ou de fermeture localement ou à distance via SCADA, Unités de Contrôle de Baie ou IED de protection.
Déclenchement et Fermeture Séparés par Phase : L'IED peut déclencher ou fermer indépendamment les phases individuelles (A, B, C) ou effectuer des opérations triphasées. Cependant, il n'inclut pas de logique intégrée pour la discordance de pôles.
Fonction Anti-Pompage : Empêche le disjoncteur de se refermer de manière répétitive lors d'une condition de défaut.
Supervision des Bobines du Disjoncteur : Assure l'intégrité des bobines de déclenchement et de fermeture.
Supervision de la Pression : Surveille les niveaux de pression pour assurer un fonctionnement sûr et empêche des actions non sécuritaires.
Interaction des Signaux dans l'IED de Disjoncteur
Lorsqu'une faute de réseau électrique se produit :
Les IED de protection détectent la faute et émettent une commande de déclenchement vers l'IED de Contrôle de Disjoncteur.L'IED de Contrôle de Disjoncteur déclenche ensuite le disjoncteur correspondant en utilisant des signaux câblés (Phase A, B, C, ou déclenchement triphasé).Après le déclenchement, l'IED acquiert le nouveau statut du disjoncteur (par exemple, ouvert ou fermé) et fournit ces informations aux IED pertinents via des signaux câblés.Des informations de statut supplémentaires, telles que la pression basse, sont également surveillées et rapportées.Le signal de déclenchement des IED de protection est également utilisé pour initier la fonction de Recommandation Automatique (AR), qui tente de restaurer l'alimentation après une faute. La commande de fermeture AR est envoyée à l'IED de Contrôle de Disjoncteur via des signaux câblés. De même, le signal de déclenchement peut initier la fonction de Défaut de Disjoncteur (BF), et les signaux de re-déclenchement sont également câblés à l'IED.Les commandes de contrôle à distance (ouverture/fermeture) provenant de RTU/SCADA, des systèmes d'automatisation de sous-station locaux ou des Unités de Contrôle de Baie sont également câblées à l'IED de contrôle de disjoncteur.
Communication avec IEC 61850 et GOOSE
Dans les postes électriques modernes, l'IED de Contrôle de Disjoncteur peut communiquer en utilisant le protocole IEC 61850, spécifiquement via les messages GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event). Cela permet une intégration transparente avec d'autres dispositifs intelligents dans le poste, réduisant le besoin de connexions câblées et améliorant la flexibilité et la fiabilité du système.
La Figure 1 illustre une application typique d'un IED de contrôle de disjoncteur utilisant la communication GOOSE. En pratique, des réseaux redondants (Réseau A et Réseau B) sont souvent mis en œuvre pour garantir une plus grande fiabilité.
Rôle dans l'Automatisation des Postes Électriques
L'IED de Contrôle de Disjoncteur agit comme une interface numérique entre les dispositifs secondaires (tels que les IED de protection, les systèmes SCADA et les Unités de Contrôle de Baie) et l'équipement primaire haute tension (disjoncteurs). Il facilite la transition des systèmes analogiques traditionnels vers des postes entièrement numérisés, permettant des fonctionnalités avancées telles que la surveillance en temps réel, le contrôle automatisé et une meilleure gestion des fautes.
Autres Fonctions Principales de l'IED de Contrôle de Disjoncteur :
La Figure 2 montre les interactions fonctionnelles et de signaux de l'IED de contrôle de disjoncteur :
Vue d'Ensemble Complète du Contrôle des Disjoncteurs Haute Tension avec des Dispositifs Électroniques Intelligents (IED)
Introduction
Les Dispositifs Électroniques Intelligents (IED) jouent un rôle crucial dans les postes électriques modernes en permettant un contrôle et une surveillance avancés des disjoncteurs haute tension (HT). Le Contrôleur de Disjoncteur est un IED spécialisé qui recueille des informations auprès des disjoncteurs et envoie des commandes de contrôle, facilitant la gestion et l'automatisation en temps réel. Ce dispositif s'interface avec les disjoncteurs basés sur des signaux analogiques traditionnels via des contacts d'entrée/sortie câblés, convertissant les signaux électriques en données numériques pour la communication via le protocole IEC 61850 et les messages GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event).
Fonctions Clés du Contrôleur de Disjoncteur
Recueil d'Informations auprès des Disjoncteurs
Statut de Position : Ouvert, fermé ou positions intermédiaires.
Statut de Pression de Contrôle : Niveaux de pression hydraulique, pneumatique ou gazeuse.
Contacts Auxiliaires : Signaux de statut supplémentaires tels que pression basse, conditions de défaut, etc.
Entrées Câblées : Le Contrôleur de Disjoncteur utilise des contacts d'entrée câblés pour recueillir diverses informations de statut auprès des disjoncteurs, y compris :
Conversion Analogique-Numerique : Le contrôleur convertit ces signaux analogiques en format numérique, rendant les données compatibles avec les protocoles de communication modernes.
Envoi de Commandes de Contrôle aux Disjoncteurs
Sorties Câblées : Le Contrôleur de Disjoncteur utilise des contacts de sortie câblés pour envoyer des commandes de déclenchement ou de fermeture aux disjoncteurs. Ces commandes sont exécutées en fonction des instructions reçues des dispositifs de protection, des systèmes SCADA ou des unités de contrôle de baie.
Circuits Séparés par Phase : Le contrôleur fournit généralement des circuits de déclenchement et de fermeture séparés par phase, permettant un contrôle indépendant des phases individuelles (A, B, C) ou des opérations triphasées. Pour un disjoncteur triphasé, il fournit généralement une bobine de fermeture et deux bobines de déclenchement.
Communication via des Messages GOOSE
Publication d'Informations aux Dispositifs de Niveau de Baie : Après avoir recueilli des informations électriques auprès des disjoncteurs, le Contrôleur de Disjoncteur convertit ces données en signaux numériques et les publie aux IED de niveau de baie via le bus de processus en utilisant des messages GOOSE. Cela permet aux autres dispositifs du poste de disposer de mises à jour de statut en temps réel.
Réception de Messages GOOSE des Dispositifs de Niveau de Baie : Lorsqu'une faute de réseau électrique se produit ou qu'une commande de contrôle à distance est émise, les dispositifs de protection ou les unités de contrôle de baie associées publient des messages GOOSE correspondants (par exemple, commande de déclenchement, commande de fermeture). Le Contrôleur de Disjoncteur, agissant en tant qu'abonné, reçoit ces messages et prend les mesures appropriées, telles que le déclenchement ou la fermeture du disjoncteur via ses contacts de sortie câblés.
Prévention de Déclenchements Répétés (Fonction Anti-Pompage)
Prévention de Déclenchements Répétés : Si un disjoncteur est fermé manuellement ou automatiquement sur une faute permanente et que le signal de fermeture persiste, le disjoncteur peut tenter de se refermer plusieurs fois après chaque déclenchement. Pour prévenir cela, le Contrôleur de Disjoncteur inclut une fonction anti-pompage qui assure que le disjoncteur ne se déclenche qu'une seule fois et empêche toute autre fermeture jusqu'à ce que le circuit de fermeture soit dé-énergisé par l'opérateur.
Considération de Configuration : Si le disjoncteur dispose déjà d'un circuit anti-pompage, la fonction anti-pompage dans le Contrôleur de Disjoncteur doit être désactivée pour éviter les conflits.
Supervision des Bobines du Disjoncteur
Supervision de la Bobine de Fermeture : Le Contrôleur de Disjoncteur peut surveiller le statut de la bobine de fermeture en utilisant des relais auxiliaires. Cela est réalisé en connectant le terminal au pôle négatif de l'alimentation en série avec le contact auxiliaire normalement fermé (52b) du disjoncteur. Si le terminal est également connecté à la bobine de fermeture (CC), les relais auxiliaires peuvent fournir une supervision de la santé de la bobine de fermeture.
Supervision de la Bobine de Déclenchement : De manière similaire, le contrôleur peut superviser le statut de la bobine de déclenchement en utilisant des relais auxiliaires. Cela est fait en connectant le terminal au pôle négatif de l'alimentation en série avec le contact auxiliaire normalement ouvert (52a) du disjoncteur. Si le terminal est également connecté à la bobine de déclenchement (TC), les relais auxiliaires peuvent surveiller l'état de la bobine de déclenchement.
Supervision de la Pression et Blocage
Surveillance de la Pression Critique : La pression dans les disjoncteurs est essentielle pour leur bon fonctionnement. Des niveaux de pression anormaux peuvent entraîner des dysfonctionnements, une durée de vie réduite ou même des dommages aux disjoncteurs. Par conséquent, le Contrôleur de Disjoncteur surveille tous les types de signaux de pression (par exemple, hydraulique, pneumatique, gaz) dans les disjoncteurs concernés.
Fonctions de Blocage de la Pression : Lorsqu'une commande de déclenchement ou de fermeture est reçue, le contrôleur met en œuvre des fonctions de blocage de la pression pour empêcher des opérations non sécuritaires. Si la pression est inférieure à un seuil de sécurité, le contrôleur bloquera l'exécution de la commande pour protéger le disjoncteur. Ces fonctions de blocage assurent que le disjoncteur ne fonctionne que dans des conditions sûres.
Circuits de Déclenchement et de Fermeture Séparés par Phase
Le Contrôleur de Disjoncteur fournit généralement des circuits de déclenchement et de fermeture séparés par phase, permettant un contrôle indépendant de chaque phase. Pour un disjoncteur triphasé, le contrôleur comprend généralement :
Une Bobine de Fermeture : Utilisée pour fermer toutes les trois phases simultanément.
Deux Bobines de Déclenchement : Une pour le déclenchement monophasé et une autre pour le déclenchement triphasé. Cette conception permet un contrôle flexible et précis du disjoncteur, selon les exigences spécifiques du système électrique.
Conclusion
Le Contrôleur de Disjoncteur est un composant essentiel dans les postes électriques modernes, faisant le lien entre les disjoncteurs analogiques traditionnels et les systèmes de communication numériques. En intégrant des fonctionnalités avancées telles que la communication par messages GOOSE, la fonction anti-pompage et la supervision des bobines, le contrôleur améliore la fiabilité, la sécurité et l'efficacité des opérations des disjoncteurs haute tension. Sa capacité à recueillir des données en temps réel et à exécuter des commandes de contrôle garantit que les postes électriques peuvent fonctionner en douceur, même dans des environnements de puissance complexes et dynamiques.
