Áramköri Törésvédő IED Alkalmazás Magas Feszültségű Átalakítóállomásokban
Magas feszültségű átkapcsolók vezérlésének összefoglalása intelligens elektronikus eszközök (IED) segítségével
Bevezetés
Az intelligens elektronikus eszközök (IEDs) forradalmi változást hoztak az alátámasztásokban található magas feszültségű (HV) átkapcsolók vezérlésében és automatizálásában. A fejlett digitális technológia integrálásával az IEDs valós idejű monitorozást, kezelést és irányítást tesznek lehetővé egy központosított távoli központból, ezzel javítva a villamos energiaszolgáltatás hatékonyságát, megbízhatóságát és biztonságát.
Telepítés és integráció
Egy átkapcsoló-vezérlő IED-et a kapcsolóházban vagy a relé/irányítószobában telepíthetünk. Jelentős, hogy a Kapcsolóhibák (BF), Automatikus újraindítás (AR) és Áramkör Ellenőrzés (CS) funkciók általában nem integrálódnak a Kapcsoló Vezérlő IED-be, hanem külön védelmi relék vagy más eszközök kezelik őket.
Jelek konsolidációja
Néhány alátámasztás alkalmazásában, ahelyett, hogy minden védelmi vagy irányító IED-hez külön trip/close vezetékeket csatlakoztatnánk ugyanahhoz az átkapcsolóhoz, egyetlen átkapcsoló-vezérlő IED konzolidálhatja az összes trip vagy close jelet több IED-ből. Ez a megközelítés egyszerűsíti a vezetékesítést, csökkenti a kapcsolatok számát, így a rendszert hatékonyabbá és könnyebben karbantartottá teszi.
Monitorozás és segéd funkciók
Az átkapcsoló-vezérlő IED folyamatosan figyeli az átkapcsoló állapotát, beleértve:
Pozíciós állapot: Nyitott, zárt vagy köztes pozíciók.
Nyomási szintek: Hidraulikus, pneumatikus vagy gáznnyomás, amelyek kritikusak a megfelelő működéshez.
Segéd kapcsolók: Azok az IED-Business kapcsolók, amelyek állapotinformációt szolgáltatnak a kapcsolódó IED-eknek.
Különösen az IED számos segéd funkciót is biztosít:
Ellen-pumpálási funkció: Megakadályozza, hogy az átkapcsoló újra záródjon, amíg a hiba oka megoldódik. Ha az átkapcsolónak van saját ellen-pumpálási funkciója, akkor az IED ellen-pumpálási funkcióját ki kell kapcsolni, hogy elkerülje a konfliktusokat.
Átkapcsoló tehermentesítési kör ellenőrzése: Figyeli a trip és close tehermentesítési körök állapotát, hogy helyesen működjenek.
Nyomás ellenőrzés: Riasztja a műveleti személyzetet a nyomás alacsony szintjéről, és blokkolja a trip/zár parancsokat, ha a nyomás elégtelen.
Az átkapcsoló-vezérlő IED fő funkciói
Elsődleges kapcsoló állapot információinak gyűjtése: Az IED adatokat gyűjt az átkapcsoló pozíciójáról és állapotáról.
Trip/Zár parancsok végrehajtása: Az IED helyileg vagy távolról, például SCADA, Bayszintű Irányító Egységek (Bay Control Units) vagy védelmi IED-ek révén végrehajthatja a trip vagy zár parancsokat.
Fázis-szegmentált trip/zár: Az IED függetlenül trippelheti vagy zárhatja az egyes fáziseket (A, B, C) vagy háromfázisú műveleteket végezhet. Azonban nem tartalmaz integrált logikát a pólus-diszkrepancia kezelésére.
Ellen-pumpálási funkció: Megakadályozza, hogy az átkapcsoló hibás állapotban többször záródjon.
Átkapcsoló tehermentesítési kör ellenőrzése: Biztosítja a trip és zár tehermentesítési körök integritását.
Nyomás ellenőrzése: Figyeli a nyomási szinteket, hogy biztonságos működést biztosítson és megakadályozza a veszélyes műveleteket.
Jelek interakciója az átkapcsoló IED-ben
Amikor történik egy hiba a villamosenergia-rendszerben:
A védelmi IED-ek érzékelik a hibát, és trip parancsot adnak a Breaker Control IED-nek.A Breaker Control IED ezután a megfelelő átkapcsolót trippeli hardveres jelekkel (Fázis A, B, C, vagy háromfázisú tripping).A tripping után az IED felvesszi az átkapcsoló új állapotát (pl. nyitott vagy zárt) és ezt az információt hardveres jelekkel szolgáltatja a releváns IED-eknek.További állapotinformációk, mint a nyomás alacsony szintje, is figyelés alatt állnak és jelentésre kerülnek.A védelmi IED-ek trip jele azt is indítja el, hogy az Automatikus Újraindítás (AR) funkció próbálja helyreállítani a hívást. Az AR zár parancsot a Breaker Control IED-n keresztül küldik hardveres jelekkel. Ugyanígy, a trip jelet a Breaker Failure (BF) funkció is indítja el, és a re-trip jelek is hardveres jelekkel jutnak el az IED-hez.A távoli irányítási parancsok (nyitás/zárás) RTU/SCADA, helyi alátámasztás-automatizálási rendszerek vagy Bay Control Units hardveres jelekkel jutnak el az átkapcsoló-vezérlő IED-hez.
Kommunikáció az IEC 61850 és GOOSE használatával
A modern alátámasztásokban a Breaker Control IED kommunikálhat az IEC 61850 protokoll használatával, kifejezetten GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) üzenetekkel. Ez lehetővé teszi a többi intelligens eszközzel való szélsőséges integrációt az alátámasztásban, csökkentve a hardveres kapcsolatok szükségességét, és javítva a rendszer rugalmasságát és megbízhatóságát.
Az 1. ábra bemutatja egy tipikus átkapcsoló-vezérlő IED alkalmazását GOOSE kommunikációval. Gyakorlatban redundáns hálózatokat (Hálózat A és Hálózat B) implementálnak, hogy magasabb megbízhatóságot biztosítsanak.
Szerepe az alátámasztás-automatizálásban
A Breaker Control IED képes digitális interfésznek szolgálni a másodlagos eszközök (például védelmi IED-ek, SCADA rendszerek, és Bay Control Units) és a magas feszültségű elsődleges berendezések (átkapcsolók) között. Ezzel segíti a hagyományos analóg rendszerek teljesen digitalizált alátámasztásokkal történő átállását, lehetővé téve a valós idejű monitorozást, automatizált irányítást és javított hiba kezelést.
Az átkapcsoló-vezérlő IED egyéb fő funkciói:
A 2. ábra bemutatja az átkapcsoló-vezérlő IED funkcionális és jel interakcióit:
Magas feszültségű átkapcsolók vezérlésének átfogó áttekintése intelligens elektronikus eszközök (IED) segítségével
Bevezetés
Az intelligens elektronikus eszközök (IEDs) kulcsszerepet játszanak a modern alátámasztásokban, lehetővé téve a magas feszültségű (HV) átkapcsolók haladó országú irányítását és monitorozását. Az Átkapcsoló Vezérlő speciális IED, ami információt gyűjt az átkapcsolókból, és őket irányítja, lehetővé téve a valós idejű kezelést és automatizálást. Ez a berendezés interfész a hagyományos analóg jel-alapú átkapcsolókkal, hardveres bemeneti/kimeneti kapcsolókkal, amelyek elektromos jeleket digitális adatokká alakítanak, és kommunikálnak az IEC 61850 protokoll és GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) üzenetek segítségével.
Az Átkapcsoló Vezérlő fő funkciói
Információ gyűjtése az átkapcsolókból
Pozíciós állapot: Nyitott, zárt vagy köztes pozíciók.
Vezérlési nyomási állapot: Hidraulikus, pneumatikus vagy gáznnyomás szintjei.
Segéd kapcsolók: További állapotjelek, mint alacsony nyomás, hiba állapotok stb.
Hardveres bemenetek: Az Átkapcsoló Vezérlő hardveres bemeneti kapcsolókat használ, hogy különböző állapotinformációkat gyűjtsön az átkapcsolókból, beleértve:
Analog-digital konverzió: A vezérlő az analóg jeleket digitális formátumba alakítja, hogy adataik kompatibilis legyenek a modern kommunikációs protokollokkal.
Parancsok küldése az átkapcsolóknak
Hardveres kimenetek: Az Átkapcsoló Vezérlő hardveres kimeneti kapcsolókat használ, hogy trip vagy zár parancsokat küldjön az átkapcsolóknak. Ezek a parancsok végrehajtása alapul a védelmi eszközök, SCADA rendszerek vagy bay control units által kapott utasításokon.
Fázis-szegmentált körök: A vezérlő általában fázis-szegmentált tripping és closing köröket biztosít, lehetővé téve az egyes fázisek (A, B, C) vagy háromfázisú műveletek független irányítását. Egy háromfázisú átkapcsoló esetén általában egy zártehermentesítési kör és két trip tehermentesítési kör van.
Kommunikáció GOOSE üzenetekkel
Információ közzététele a bay szintű eszközökhöz: Miután gyűjti az átkapcsolókból származó elektromos információkat, az Átkapcsoló Vezérlő adatait digitális jelekbe alakítja, és publikálja őket a bay szintű IED-eknek a process bus használatával GOOSE üzenetekkel. Ez lehetővé teszi, hogy a többi eszköz a substationban valós idejű állapotfrissítéseket kapjon.
GOOSE üzenetek fogadása a bay szintű eszközöktől: Amikor történik egy hiba a villamosenergia-rendszerben, vagy egy távoli irányítási parancsot adnak, a kapcsolódó védelmi eszközök vagy bay control units megfelelő GOOSE üzeneteket (pl. trip parancs, zár parancs) publikálnak. Az Átkapcsoló Vezérlő, mint előfizető, ezeket az üzeneteket fogadja, és megfelelő lépéseket tesz, például trippeli vagy zárja az átkapcsolót a hardveres kimeneti kapcsolókkal.
Ismétlődő tripping megelőzése (anti-pump funkció)
Ismétlődő tripping megelőzése: Ha egy átkapcsolót manuálisan vagy automatikusan zárunk egy állandó hiba esetén, és a zár parancs továbbra is fennáll, az átkapcsoló többször is próbálhatja zárni magát minden trip után. Ennek megelőzésére az Átkapcsoló Vezérlő anti-pump funkcióval rendelkezik, amely biztosítja, hogy az átkapcsoló csak egyszer trippeljen, és megakadályozza a további zárásokat, amíg a zár kör nincs lekapcsolva a műveleti személyzet által.
Konfigurációs megfontolás: Ha az átkapcsolónak van saját anti-pump kör, az Átkapcsoló Vezérlő anti-pump funkcióját ki kell kapcsolni, hogy elkerülje a konfliktusokat.
Átkapcsoló tehermentesítési kör ellenőrzése
Zár tehermentesítési kör ellenőrzése: Az Átkapcsoló Vezérlő segédreléket használhat, hogy ellenőrizze a zár tehermentesítési kör állapotát. Ez a terminál összekötésével a tápegység negatív póloja sorba a normálisan zárt segéd kapcsoló (52b) segítségével történik. Ha a terminál is összekötve van a zár tehermentesítési körrel (CC), a segédrelékek ellenőrizhetik a zár tehermentesítési kör egészségét.
Trip tehermentesítési kör ellenőrzése: Hasonlóan, a vezérlő segédreléket használhat, hogy ellenőrizze a trip tehermentesítési kör állapotát. Ez a terminál összekötésével a tápegység negatív póloja sorba a normálisan nyitott segéd kapcsoló (52a) segítségével történik. Ha a terminál is összekötve van a trip tehermentesítési körrel (TC), a segédrelékek ellenőrizhetik a trip tehermentesítési kör állapotát.
Nyomás ellenőrzése és blokkolás
Kritikus nyomás figyelése: Az átkapcsolók nyomása alapvető fontosságú a megfelelő működésükhez. Anormális nyomás szintek hibákat, rövidebb élettartamot vagy akár sérülést is okozhatnak az átkapcsolóknak. Emiatt az Átkapcsoló Vezérlő figyeli az összes nyomási jelet (pl. hidraulikus, pneumatikus, gáznnyomás) a kapcsolódó átkapcsolókban.
Nyomás blokkoló funkciók: Trip vagy zár parancs beérkezésekor a vezérlő nyomás blokkoló funkciókat valósít meg, hogy megakadályozza a biztonsági műveleteket. Ha a nyomás alacsonyabb, mint a biztonsági küszöb, a vezérlő blokkolja a parancs végrehajtását, hogy megvédje az átkapcsolót. Ezek a blokkoló funkciók biztosítják, hogy az átkapcsoló csak biztonságos feltételek mellett működjön.
Fázis-szegmentált tripping és closing körök
Az Átkapcsoló Vezérlő általában fázis-szegmentált tripping és closing köröket biztosít, lehetővé téve az egyes fázisek független irányítását. Egy háromfázisú átkapcsoló esetén a vezérlő általában tartalmaz:
Egy zár tehermentesítési kör: Mindhárom fázist egyszerre zárja.
Két trip tehermentesítési kör: Egyetlen fázis tripping és háromfázis tripping. Ez a tervezés rugalmasságot és pontos irányítást biztosít az átkapcsolóknak, attól függően, hogy a villamosenergia-rendszer konkrét igényei milyenek.
Következtetés
Az Átkapcsoló Vezérlő egy létfontosságú komponens a modern alátámasztásokban, híd a hagyományos analóg átkapcsolók és a digitális kommunikációs rendszerek között. A GOOSE üzenetek kommunikációja, az anti-pump funkció és a tehermentesítési kör ellenőrzésének integrálásával a vezérlő javítja a magas feszültségű átkapcsolók működésének megbízhatóságát, biztonságát és hatékonyságát. Valós idejű adatgyűjtésének és irányítási parancsok végrehajtásának képessége biztosítja, hogy az alátámasztások simán működhessenek, még a komplex és dinamikus villamosenergia-környezetben is.
