Aplicación de IED-Business para o control de interruptores de circuito en subestacións de alta tensión
Resumo do Control de Interruptores de Alta Tensión con Dispositivos Electrónicos Intelixentes (IED)
Introdución
Os Dispositivos Electrónicos Intelixentes (IEDs) revolucionaron o control e a automatización dos interruptores de alta tensión (HV) nas subestacións. Ao integrar tecnoloxía dixital avanzada, os IEDs permiten a monitorización, xestión e control en tempo real desde un centro remoto centralizado, mellorando a eficiencia, fiabilidade e seguridade dos sistemas de enerxía.
Instalación e Integración
Un IED de control de interruptor pode instalarse dentro do armario do interruptor no parque de interruptores ou na sala de relevos/control. É importante notar que funcións como Falla do Interruptor (BF), Recierre Automático (AR) e Supervisión de Circuito (CS) normalmente non están integradas no IED de Control de Interruptor, pero poden ser manexadas por relevos protectores separados ou outros dispositivos.
Consolidación de Señais
En algúns aplicacións de subestación, en vez de ter fios de disparo/cierre individuais para cada IED protector ou de control conectado ao mesmo interruptor, un único IED de control de interruptor pode consolidar todas as señais de disparo ou cierre de múltiples IEDs. Este enfoque simplifica o cableado e reduce o número de conexións, facendo o sistema máis eficiente e fácil de manter.
Monitorización e Funcións Auxiliares
O IED de control de interruptor monitoriza continuamente o estado do interruptor, incluíndo:
Estado da Posición: Aberto, pechado ou posición intermedia.
Niveis de Presión: Hidráulica, neumática ou de gas, que son críticos para o funcionamento correcto.
Contactos Auxiliares: Usados para proporcionar información de estado a IEDs relacionados.
Ademais, o IED proporciona varias funcións auxiliares:
Función Anti-Bomba: Impide que o interruptor se peche ata que se aborde a causa da falla. Se existe unha función anti-bomba no propio interruptor, a función anti-bomba do IED debe desactivarse para evitar conflicto.
Supervisión das Bobinas do Interruptor: Monitoriza a saúde das bobinas de disparo e cierre para asegurar que funcionan correctamente.
Supervisión de Presión: Alerta aos operadores sobre condicións de baixa presión e bloquea comandos de disparo/cierre se a presión é insuficiente.
Funcións Principais dun IED de Control de Interruptor
Adquisición de Información de Estado do Interruptor Principal: O IED recolle datos sobre a posición e estado do interruptor.
Execución de Comandos de Disparo/Cierre: O IED pode executar comandos de disparo ou cierre localmente ou remotamente a través de SCADA, Unidades de Control de Baya ou IEDs de protección.
Disparo e Cierre Segmentado por Fase: O IED pode disparar ou pechar individualmente fases (A, B, C) ou realizar operacións de tres fases. No entanto, non inclúe lóxica integrada para discrepancia de polo.
Función Anti-Bomba: Impide que o interruptor se peche repetidamente durante unha condición de falla.
Supervisión das Bobinas do Interruptor: Asegura a integridade das bobinas de disparo e cierre.
Supervisión de Presión: Monitoriza os niveis de presión para asegurar o funcionamento seguro e prevén accións inseguras.
Interacción de Señais no IED de Interruptor
Cando ocorre un fallo no sistema de enerxía:
Os IEDs de protección detectan o fallo e emiten un comando de disparo ao IED de Control de Interruptor.O IED de Control de Interruptor dispara entón o interruptor correspondente usando señais con cableado duro (fase A, B, C, ou disparo de tres fases).Despois do disparo, o IED adquire o novo estado do interruptor (por exemplo, aberto ou pechado) e proporciona esta información a IEDs relevantes a través de señais con cableado duro.También se monitoriza e informa información de estado adicional, como baixa presión.O sinal de disparo dos IEDs de protección tamén se usa para iniciar a función de Recierre Automático (AR), que intenta restablecer a enerxía despois dun fallo. O comando de cierre AR envíase ao IED de Control de Interruptor a través de señais con cableado duro. De maneira semellante, o sinal de disparo pode iniciar a función de Fallo do Interruptor (BF), e os sinais de re-disparo tamén están con cableado duro ao IED.Os comandos de control remoto (abertura/pechado) desde RTU/SCADA, sistemas de automatización local de subestación ou Unidades de Control de Baya tamén están con cableado duro ao IED de control de interruptor.
Comunicación con IEC 61850 e GOOSE
Nas subestacións modernas, o IED de Control de Interruptor pode comunicarse usando o protocolo IEC 61850, específicamente a través de mensaxes GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event). Esto permite a integración sinxela con outros dispositivos intelixentes na subestación, reducindo a necesidade de conexións con cableado duro e mellorando a flexibilidade e a fiabilidade do sistema.
A figura 1 ilustra unha aplicación típica dun IED de control de interruptor usando comunicación GOOSE. Na práctica, frecuentemente implementanse redes redundantes (Rede A e Rede B) para asegurar maior fiabilidade.
Papel na Automatización de Subestacións
O IED de Control de Interruptor actúa como interface dixital entre dispositivos secundarios (como IEDs de protección, sistemas SCADA e Unidades de Control de Baya) e o equipo primario de alta tensión (interruptores). Facilita a transición de sistemas analóxicos tradicionais a subestacións completamente dixitalizadas, permitindo características avanzadas como monitorización en tempo real, control automatizado e mellor manexo de fallos.
Outras Funcións Principais do IED de Control de Interruptor:
Na figura 2 amósanse as funcións e interaccións de señais do IED de control de interruptor:
Visión Xeral Completa do Control de Interruptores de Alta Tensión con Dispositivos Electrónicos Intelixentes (IED)
Introdución
Os Dispositivos Electrónicos Intelixentes (IEDs) xogan un papel crucial nas subestacións modernas, permitindo o control e a monitorización avanzados dos interruptores de alta tensión (HV). O Controlador de Interruptores é un IED especializado que recolle información dos interruptores e envía comandos de control a eles, facilitando a xestión e a automatización en tempo real. Este dispositivo interfacia con interruptores baseados en senales analóxicas tradicionais a través de contactos de entrada/saída con cableado duro, convertindo as señais eléctricas en datos dixitais para a comunicación a través do protocolo IEC 61850 e mensaxes GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event).
Funcións Clave do Controlador de Interruptores
Recoller Información dos Interruptores
Estado da Posición: Aberto, pechado ou posición intermedia.
Estado de Presión de Control: Niveis de presión hidráulica, neumática ou de gas.
Contactos Auxiliares: Senales de estado adicionais como baixa presión, condicións de falla, etc.
Entradas con Cableado Duro: O Controlador de Interruptores usa contactos de entrada con cableado duro para recoller varias informacións de estado dos interruptores, incluíndo:
Conversión Analóxico-Dixital: O controlador converte estas señais analóxicas en formato dixital, facendo os datos compatibles con protocolos de comunicación modernos.
Enviar Comandos de Control aos Interruptores
Saídas con Cableado Duro: O Controlador de Interruptores usa contactos de saída con cableado duro para enviar comandos de disparo ou cierre aos interruptores. Estes comandos execútanse baseándose en instrucións recibidas de dispositivos protectores, sistemas SCADA ou unidades de control de baya.
Circuitos Segmentados por Fase: O controlador xeralmente proporciona circuitos de disparo e cierre segmentados por fase, permitindo o control independente de fases individuais (A, B, C) ou operacións de tres fases. Para un interruptor de tres fases, xeralmente proporciona unha bobina de cierre e dúas bobinas de disparo.
Comunicación a través de Mensaxes GOOSE
Publicar Información a Dispositivos de Nivel de Baia: Despois de recoller información eléctrica dos interruptores, o Controlador de Interruptores convirte estes datos en señais dixitais e publica-os a dispositivos IED de nivel de baia a través da bus de proceso usando mensaxes GOOSE. Esto permite que outros dispositivos na subestación accedan a actualizacións de estado en tempo real.
Recibir Mensaxes GOOSE de Dispositivos de Nivel de Baia: Cando ocorre un fallo no sistema de enerxía ou se emite un comando de control remoto, os dispositivos protectores ou unidades de control de baia relacionados publican mensaxes GOOSE correspondentes (por exemplo, comando de disparo, comando de cierre). O Controlador de Interruptores, actuando como suscriptor, recibe estas mensaxes e toma as accións apropiadas, como disparar ou pechar o interruptor a través dos seus contactos de saída con cableado duro.
Prevención de Disparos Repetidos (Función Anti-Bomba)
Prevenir Disparos Repetidos: Se un interruptor se pecha manualmente ou automaticamente nun fallo permanente e o sinal de cierre persiste, o interruptor pode tentar pechar múltiples veces despois de cada disparo. Para prever isto, o Controlador de Interruptores inclúe unha función anti-bomba que asegura que o interruptor dispare só unha vez e impide que se peche de novo ata que o circuito de cierre se desenergice polo operador.
Consideración de Configuración: Se o propio interruptor ten un circuito anti-bomba, a función anti-bomba no Controlador de Interruptores debe desactivarse para evitar conflictos.
Supervisión das Bobinas do Interruptor
Supervisión da Bobina de Cierre: O Controlador de Interruptores pode monitorizar o estado da bobina de cierre usando relevos auxiliares. Isto lográselle conectando o terminal ao polo negativo da fonte de alimentación en serie co contacto auxiliar normalmente pechado (52b) do interruptor. Se o terminal tamén está conectado á bobina de cierre (CC), os relevos auxiliares poden proporcionar supervisión da saúde da bobina de cierre.
Supervisión da Bobina de Disparo: De forma similar, o controlador pode supervisar o estado da bobina de disparo usando relevos auxiliares. Isto fácese conectando o terminal ao polo negativo da fonte de alimentación en serie co contacto auxiliar normalmente aberto (52a) do interruptor. Se o terminal tamén está conectado á bobina de disparo (TC), os relevos auxiliares poden monitorizar a condición da bobina de disparo.
Supervisión de Presión e Bloqueo
Monitorización de Presión Crítica: A presión nos interruptores é esencial para o seu funcionamento correcto. Os niveis de presión anormais poden levar a fallos, reducción da vida útil ou incluso danos nos interruptores. Polo tanto, o Controlador de Interruptores monitoriza todos os tipos de señais de presión (por exemplo, hidráulica, neumática, de gas) nos interruptores relacionados.
Funcións de Bloqueo de Presión: Cando se recibe un comando de disparo ou cierre, o controlador implementa funcións de bloqueo de presión para prever operacións inseguras. Se a presión está por debaixo dun umbral seguro, o controlador bloqueará a execución do comando para protexer o interruptor. Estas funcións de bloqueo aseguran que o interruptor opere só en condicións seguras.
Circuitos de Disparo e Cierre Segmentados por Fase
O Controlador de Interruptores xeralmente proporciona circuitos de disparo e cierre segmentados por fase, permitindo o control independente de cada fase. Para un interruptor de tres fases, o controlador xeralmente inclúe:
Unha Bobina de Cierre: Usada para pechar as tres fases simultaneamente.
Dúas Bobinas de Disparo: Unha para disparo de unha fase e outra para disparo de tres fases. Este deseño permite un control flexible e preciso do interruptor, dependendo dos requisitos específicos do sistema de enerxía.
Conclusión
O Controlador de Interruptores é un compoñente vital nas subestacións modernas, ponteando a brecha entre interruptores analóxicos tradicionais e sistemas de comunicación dixitais. Ao integrar características avanzadas como a comunicación de mensaxes GOOSE, a función anti-bomba e a supervisión de bobinas, o controlador mellora a fiabilidade, seguridade e eficiencia das operacións de interruptores de alta tensión. A súa capacidade para recoller datos en tempo real e executar comandos de control asegura que as subestacións poidan operar de xeito suave, incluso en entornos de enerxía complexos e dinámicos.
