כלי בקרה של מפער חשמלי ליישום בתחנות כוח בתתחום גבוה
סיכום של בקרת כבלי מתח גבוה עם התקנים אלקטרוניים חכמים (IED-Business)
הקדמה
התקנים אלקטרוניים חכמים (IEDs) ההפכים את הבקרה והאוטומציה של כבלי מתח גבוה (HV) בתחנות תחילה. על ידי אינטגרציה של טכנולוגיה דיגיטלית מתקדמת, IEDs מאפשרים מעקב בזמן אמת, ניהול ובקרה מהמרכז הרחוק, המגבירים אתעילות, האמינות והבטיחות של מערכות החשמל.
התקנה ואינטגרציה
בקרת כבל מתח גבוה IED יכולה להתקין בתוך מגן הכבל בשדה התנאים או בחדר הדגל/בקרה. חשוב לציין שהפונקציות כגון כשל בכבול (BF), סגירה אוטומטית (AR) ופיקוח על כבל (CS) בדרך כלל לא מופעלות בבקרת כבל IED אלא על ידי דגלים מגינים אחרים או מכשירים אחרים.
שימור אותות
בכמה יישומים בתחנת תחילה, במקום להיות לכל מכשיר הגנה או בקרה IED קווי פתיחה/סגירה משלהם המחוברים לאותו כבל מתח גבוה, בקרת כבל IED אחת יכולה לשמר כל אותות פתיחה או סגירה מרובות IEDs. גישה זו מסדרגת את הקישורים ומפחיתה את מספר החיבורים, מה שהופך את המערכת ליעילה יותר וקל יותר לתפעול.
מעקב ודרכים עזר
בקרת כבל מתח גבוה IED מעקבת באופן מתמיד אחר מצב הכבל המתח גבוה, כולל:
מצב מיקום: פתוח, סגור או מצבים בינוניים.
רמת לחץ: הידראולי, פנאומטי או גז, שהם קריטיים לתפעול הנכון.
מגע עזר: משמש כדי לספק מידע מצב ל-IEDs קשורות.
בנוסף, IED מספק מספר דרכים עזר:
פונקציית מניעה של שאיבה חוזרת: מונעת מהכבל המתח הגבוה להתנתק עד שתוקן הסיבה לכשל. אם יש פונקציית מניעה של שאיבה חוזרת בכבל עצמו, הפונקציה של IED צריכה להיות מושבתת כדי למנוע סכסוכים.
פיקוח על סליל כבל מתח גבוה: בודק את מצב בריאות הסלים של פתיחה וסגירה כדי לוודא שהם פועלים נכון.
פיקוח על לחץ: מתריע לעובדים לגבי מצב לחץ נמוך ומונע פקודות פתיחה/סגירה אם הלחץ אינו מספיק.
הפונקציות העיקריות של בקרת כבל מתח גבוה IED
אסיפת מידע על מצב המפסק הראשי: IED אוסף נתונים על מיקומו והמצב של כבל המתח הגבוה.
ביצוע פקודות פתיחה/סגירה: IED יכול לבצע פקודות פתיחה או סגירה באופן מקומי או מרחוק באמצעות SCADA, Bay Control Units או IED הגנה.
פתיחה/סגירה מופרדת לפי פאזה: IED יכול לפתוח או לסגור פאזות בודדות (A, B, C) או לבצע פעולות של שלוש פאזות. עם זאת, הוא לא כולל לוגיקה מאוחדת עבור אי-התאמה בין פאזות.
פונקציית מניעה של שאיבה חוזרת: מונעת מהכבל המתח הגבוה להתנתק שוב ושוב במהלך מצב כשל.
פיקוח על סליל כבל מתח גבוה: מבטיח את שלמות הסלים של פתיחה וסגירה.
פיקוח על לחץ: בודק רמות לחץ כדי להבטיח תפעול בטיחותי ומונע פעולות בלתי בטוחות.
הפעלת אותות בבקרת כבל IED
כאשר מתרחש כשל במערכת החשמל:
מכשירי IED הגנה זיהויים את הכשל ופולטים פקודה של פתיחה לבקרת כבל IED.בקרת כבל IED אז פותח את הכבל המתח גבוה המתאים באמצעות אותות קשיחים (פאזה A, B, C, או פתיחה של שלוש פאזות).לאחר הפתיחה, IED אוסף את המצב החדש של הכבל המתח גבוה (לדוגמה, פתוח או סגור) ומספק את המידע הזה ל-IEDs קשורות באמצעות אותות קשיחים.מידע מצב נוסף, כגון לחץ נמוך, גם נבדק ונדווח.אות הפתיחה מהמכשירים ההגנה משמש גם כדי להתחיל את הפונקציה של סגירה אוטומטית (AR), שמחזירה את החשמל לאחר כשל. פקודת הסגירה של AR נשלחת לבקרת כבל IED באמצעות אותות קשיחים. באופן דומה, אות הפתיחה יכול להתחיל את הפונקציה של כשל בכבול (BF), ופקודות פתיחה מחדש גם מחוברות לקשיח ל-IED.פקודות בקרה מרוחקות (פתיחה/סגירה) מ-RTU/SCADA, מערכות אוטומציה מקומיות בתחנת תחילה או Bay Control Units גם מחוברות לקשיח לבקרת כבל IED.
תקשורת עם IEC 61850 ו-GOOSE
בתחנות תחילה מודרניות, בקרת כבל IED יכולה לתקשר באמצעות פרוטוקול IEC 61850, במיוחד באמצעות הודעות GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event). זה מאפשר אינטגרציה חלקה עם מכשירים חכמים אחרים בתחנת תחילה, מפחית את הצורך בהתקנים קשיחים ומגביר את גמישות המערכת והאמינות שלה.
איור 1 מדגים יישום טיפוסי של בקרת כבל IED באמצעות תקשורת GOOSE. בעRACTיקה, מתקינים לעיתים קרובות רשתות מייצרות (רשת A ורשת B) כדי להבטיח אמינות גבוהה יותר.
תפקיד באוטומציה של תחנת תחילה
בקרת כבל IED פועלת כממשק דיגיטלי בין מכשירים משניים (כגון מכשירי הגנה, מערכות SCADA ו-Bay Control Units) למיתקנים ראשונים במתח גבוה (כבלים מתח גבוה). הוא מאפשר את המעבר ממערכות אנלוגיות מסורתיות לתחנות תחילה מ-digitized לחלוטין, המאפשרות תכונות מתקדמות כמו מעקב בזמן אמת, בקרה אוטומטית ושיפור טיפול בכשלים.
פונקציות נוספות של בקרת כבל IED:
באיור 2 מוצגת בקרת כבל IED פונקציונלית והפעלת אותות:
סקירה מקיפה של בקרת כבלי מתח גבוה עם התקנים אלקטרוניים חכמים (IED-Business)
הקדמה
התקנים אלקטרוניים חכמים (IEDs) משחקים תפקיד מרכזי בתחנות תחילה מודרניות על ידיibilitatea de control și monitorizare avansată a întreruperilor de tensiune ridicată (HV). Dispozitivul Controller pentru Înterupător este un IED specializat care colectează informații din întrerupători și trimite comenzi de control către aceștia, facilitând gestionarea și automatizarea în timp real. Acest dispozitiv interfațează cu întrerupătoarele tradiționale bazate pe semnale analogice prin contacte de intrare/ieșire cu cablaj dur, convertind semnalele electrice în date digitale pentru comunicare prin protocolul IEC 61850 și mesaje GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event).
פונקציות מפתח של בקרת כבל מתח גבוה
איסוף מידע מהכבלים
מצב מיקום: פתוח, סגור או מצבים בינוניים.
מצב לחץ בקרה: רמות לחץ הידראולי, פנאומטי או גז.
מגע עזר: אותות מצב נוספים כגון לחץ נמוך, מצב כשל, וכו'.
כניסות קשיחות: בקרת כבל משתמשת בכניסות קשיחות כדי לאסוף מידע מצב שונים מהכבלים המתח גבוה, כולל:
המרה אנלוגית-דיגיטלית: הבקר ממיר את האותות האנלוגיים הללו לפורמט דיגיטלי, מה שהופך את הנתונים호환 가능 עם פרוטוקולים מודרניים של תקשורת.
שליחת פקודות בקרה לכבלים
יציאות קשיחות: בקרת כבל משתמשת ביציאות קשיחות כדי לשלוח פקודות פתיחה או סגירה לכבלים המתח גבוה. הפקודות מתבצעות בהתאם להוראות שמקבלות מהמכשירים ההגנה, מערכות SCADA או Bay Control Units.
مدارי פתיחה/סגירה מופרדת לפי פאזה: הבקר בדרך כלל מספק מדרגי פתיחה וסגירה מופרדים לפי פאזה, המאפשרים בקרה עצמאית של פאזות בודדות (A, B, C) או פעולות של שלוש פאזות. עבור כבל מתח גבוה בשלוש פאזות, הוא בדרך כלל מספק סליל סגירה אחד ושני סלים פתיחה.
תקשורת באמצעות הודעות GOOSE
פרסום מידע למכשירים ברמה של המתח: לאחר איסוף מידע חשמלי מהכבלים המתח גבוה, בקרת הכבל ממירה את הנתונים הללו לאותות דיגיטליים ומשדרת אותם למכשירים IED ברמה של המתח באמצעות bus process באמצעות הודעות GOOSE. זה מאפשר למכשירים אחרים בתחנת תחילה לגשת לעדכונים מצב בזמן אמת.
קבלת הודעות GOOSE ממכשירים ברמה של המתח: כאשר מתרחש כשל במערכת החשמל או כאשר מופצת פקודה בקרה מרוחקת, המכשירים ההגנה או Bay Control Units מפרסמים הודעות GOOSE מתאימות (למשל, פקודה פתיחה, פקודה סגירה). בקרת הכבל, המופעלת כמנוי, מקבלת את ההודעות הללו ומבצעת פעולה מתאימה, כגון פתיחה או סגירה של הכבל המתח גבוה באמצעות יציאות קשיחות.
מניעת פתיחה חוזרת (פונקציית מניעה של שאיבה חוזרת)
מניעת פתיחה חוזרת: אם כבל מתח גבוה נסגר ידנית או אוטומטית על כשל קבוע והאות סגירה מתמשך, הכבל עשוי לנסות להיסגר מספר פעמים אחרי כל פתיחה. כדי למנוע זאת, בקרת הכבל כוללת פונקציית מניעה של שאיבה חוזרת שמגינה על הכבל כך שהוא יפתח רק פעם אחת ומונעת סגירות נוספות עד שהدارة הסגירה מושבתת על ידי המפעיל.
שקילת תצורה: אם הכבל המתח גבוה כולל דiode מניעה של שאיבה חוזרת, הפונקציה של מניעה של שאיבה חוזרת בבקרת הכבל צריכה להיות מושבתת כדי למנוע סכסוכים.
פיקוח על סליל כבל מתח גבוה
פיקוח על סליל סגירה: בקרת כבל יכולה לפקח על מצב הסליל של הסגירה באמצעות רלאים עזר. זה מתבצע על ידי חיבור המגע לפולס השלילי של מקור החשמל בסדר עם מגע עזר סגור (52b) של הכבל המתח גבוה. אם המגע גם מחובר לסליל הסגירה (CC), הרלאים העזר יכולים לספק פיקוח על מצב הסליל של הסגירה.
פיקוח על סליל פתיחה: באופן דומה, הבקר יכול לפקח על מצב הסליל של הפתיחה באמצעות רלאים עזר. זה מתבצע על ידי חיבור המגע לפולס השלילי של מקור החשמל בסדר עם מגע עזר פתוח (52a) של הכבל המתח גבוה. אם המגע גם מחובר לסליל הפתיחה (TC), הרלאים העזר יכולים לפקח על מצב הסליל של הפתיחה.
פיקוח על לחץ והטלת חסימה
מעקב לחץ קריטי: הלחץ בכבלים מתח גבוה חיוני לתפעול הנכון שלהם. רמות לחץ חריגות יכולות להוביל לתקלות, ירידה בהישרדות או אפילו לנזק בכבלים. לכן, בקרת הכבל מפקחת על כל סוגי אותות הלחץ (למשל, הידראולי, פנאומטי, גז) בכבלים המתח גבוה הקשורים.
פונקציות חסימה לחץ: כאשר מתקבלת פקודה פתיחה או סגירה, הבקר מפעיל פונקציות חסימה לחץ כדי למנוע פעולות לא בטיחותיות. אם הלחץ מתחת לרף בטיחותי, הבקר יחסום את ביצוע הפקודה כדי להגן על הכבל. פונקציות החסימה מährות שהכבל המתח גבוה מתבצע אך ורק בתנאים בטיחותיים.
مدارי פתיחה/סגירה מופרדת לפי פאזה
בקרת כבל מתח גבוה בדרך כלל מספקת מדרגי פתיחה/סגירה מופרדים לפי פאזה, המאפשרים בקרה עצמאית של כל פאזה. עבור כבל מתח גבוה בשלוש פאזות, הבקר בדרך כלל כולל:
סליל סגירה אחד: משמש לסגירת כל שלוש הפאזות בו זמנית.
שני סלים פתיחה: אחד לפתיחה של פאזה בודדת והשני לפתיחה של שלוש פאזות. תכנון זה מאפשר בקרה גמישה ומדויקת של הכבל המתח גבוה, בהתאם לדרישות הספציפיות של מערכת החשמל.
סיכום
בקרת כבל מתח גבוה היא מרכיב חיוני בתחנות תחילה מודרניות, שמדגימה את הפער בין כבלים מתח גבוה אנלוגיים למערכות תקשורת דיגיטליות. על ידי אינטגרציה של תכונות מתקדמות כגון תקשורת הודעות GOOSE, פונקציית מניעה של שאיבה חוזרת ופיקוח על סליל, הבקר מגביר את האמינות, הבטיחות והיעילות של פעולות כבלים מתח גבוה. יכולתו לאסוף נתונים בזמן אמת ולבצע פקודות בקרה מבטיחה שהתחנות תחילה יכולות לפעול חלק, אפילו בסביבות חשמל מורכבות ודינמיות.
