Bryterkontroll IED-applikasjon i høyspenningsunderstasjoner
Sammendrag av høyspenningsbryterkontroll med intelligente elektroniske enheter (IED)
Introduksjon
Intelligente elektroniske enheter (IEDs) har revolusjonert kontrollen og automatiseringen av høyspenningsbrytere i understasjoner. Ved å integrere avansert digital teknologi, lar IEDs realtids-overvåking, -håndtering og -kontroll fra et sentralt fjernhub, noe som forbedrer effektiviteten, påliteligheten og sikkerheten til strømsystemer.
Installasjon og integrasjon
En bryterkontroll-IED kan installeres enten innenfor bryterkabinetet i switchyard eller i relæ/kontrollrommet. Det er viktig å merke seg at funksjoner som Bryterfeil (BF), Automatisk Lukking (AR) og Krettsupervisjon (CS) vanligvis ikke er integrert i Bryterkontroll-IED, men kan håndteres av separate beskyttelsesrelæer eller andre enheter.
Signal konsolidering
I noen understasjonsapplikasjoner, i stedet for å ha individuelle trip/lukk-tråder for hver beskyttelses- eller kontroll-IED koblet til den samme bryteren, kan en enkelt bryterkontroll-IED konsolidere alle trip- eller lukkesignaler fra flere IED-er. Denne metoden forenkler kablingsoppsettet og reduserer antallet koblinger, noe som gjør systemet mer effektivt og lettere å vedlikeholde.
Overvåking og hjelpfunksjoner
Bryterkontroll-IED overvåker kontinuerlig statusen til bryteren, inkludert:
Posisjonsstatus: Åpen, lukket eller mellomposisjon.
Trykknivåer: Hydraulisk, pneumatisk eller gasspress, som er kritisk for riktig funksjon.
Hjelpkontakter: Brukes for å gi statusinformasjon til relaterte IED-er.
I tillegg gir IED flere hjelpfunksjoner:
Anti-pumping-funksjon: Forhindrer at bryteren blir lukket igjen før årsaken til feilen er løst. Hvis det finnes en anti-pump-funksjon i bryteren selv, skal IEDs anti-pump-funksjon deaktiveres for å unngå konflikter.
Bryterbobinsupervisjon: Overvåker helsen til trip- og lukkebobiner for å sikre at de fungerer riktig.
Trykkovervåking: Varer operatører om lavtrykktilstand og blokkerer tripping/lukking-kommandoer hvis trykket er utilstrekkelig.
Hovedfunksjoner til en bryterkontroll-IED
Innhenting av primærskruve-statusinformasjon: IED samler inn data om posisjon og status for bryteren.
Utføring av trip/lukkekommandoer: IED kan utføre trip- eller lukkekommandoer lokalt eller eksternt via SCADA, Bay Control Units eller beskyttelses-IED-er.
Fase-segregert tripping og lukking: IED kan uavhengig trippe eller lukke individuelle faser (A, B, C) eller utføre trefas-operasjoner. Imidlertid inkluderer det ikke integrert logikk for pol-diskrepanser.
Anti-pumping-funksjon: Forhindrer at bryteren blir repetitivt lukket under en feilkondisjon.
Bryterbobinsupervisjon: Sikrer integriteten til trip- og lukkebobinene.
Trykkovervåking: Overvåker trykknivåer for å sikre sikker drift og forhindre usikre handlinger.
Signalinteraksjon i bryter-IED
Når det oppstår en feil i strømsystemet:
Beskyttelses-IED-er oppdager feilen og gir en trip-kommando til Bryterkontroll-IED. Bryterkontroll-IED tripper deretter den tilsvarende bryteren ved hjelp av hardwired signaler (Fase A, B, C, eller trefas-tripping). Etter tripping, aksepterer IED den nye statusen til bryteren (f.eks. åpen eller lukket) og gir denne informasjonen til relevante IED-er via hardwired signaler. Ytterligere statusinformasjon, som lavtrykk, overvåkes også og rapporteres. Tripsignal fra beskyttelses-IED-er brukes også til å initiere Auto Reclose (AR)-funksjonen, som prøver å gjenopprette strøm etter en feil. AR-lukkekommandoen sendes til Bryterkontroll-IED via hardwired signaler. På samme måte kan tripsignal initiere Bryterfeil (BF)-funksjon, og re-trip-signalene er også hardwired til IED. Fjerne kontrollkommandoer (åpning/lukking) fra RTU/SCADA, lokale understasjonsautomatiseringssystemer eller Bay Control Units er også hardwired til bryterkontroll-IED.
Kommunikasjon med IEC 61850 og GOOSE
I moderne understasjoner kan Bryterkontroll-IED kommunisere ved hjelp av IEC 61850-protokollen, spesielt gjennom GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) meldinger. Dette tillater seemless integrasjon med andre intelligente enheter i understasjonen, reduserer behovet for hardwired koblinger og forbedrer systemets fleksibilitet og pålitelighet.
Figur 1 illustrerer en typisk anvendelse av en bryterkontroll-IED ved bruk av GOOSE-kommunikasjon. I praksis implementeres ofte redundante nettverk (Nettverk A og Nettverk B) for å sikre høyere pålitelighet.
Rolle i understasjonsautomatisering
Bryterkontroll-IED fungerer som en digital grensesnitt mellom sekundære enheter (som beskyttelses-IED-er, SCADA-systemer og Bay Control Units) og høyspenningseksemplarer (brytere). Det fremmer overgangen fra tradisjonelle analoge systemer til fullt digitaliserte understasjoner, som muliggjør avanserte funksjoner som realtids-overvåking, automatisert kontroll og forbedret feilhåndtering.
Andre hovedfunksjoner til bryterkontroll-IED:
I figur 2 vises bryterkontroll-IED funksjonelle og signalinteraksjoner:
Komplett oversikt over høyspenningsbryterkontroll med intelligente elektroniske enheter (IED)
Introduksjon
Intelligente elektroniske enheter (IEDs) spiller en viktig rolle i moderne understasjoner ved å muliggjøre avansert kontroll og overvåking av høyspenningsbrytere. Bryterkontrolleren er en spesialisert IED som samler inn informasjon fra brytere og sender kontrollkommandoer til dem, noe som muliggjør realtids-håndtering og automatisering. Denne enheten grenses mot tradisjonelle analoge signalbaserte brytere gjennom hardwired inngang/utgangskontakter, konverterer elektriske signaler til digitale data for kommunikasjon via IEC 61850-protokollen og GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) meldinger.
Nøkkelfunksjoner til bryterkontrolleren
Samling av informasjon fra brytere
Posisjonsstatus: Åpen, lukket eller mellomposisjon.
Kontrolltrykkstatus: Hydraulisk, pneumatisk eller gasspressnivåer.
Hjelpkontakter: Ytterligere statussignaler som lavtrykk, feilkondisjoner, osv.
Hardwired innganger: Bryterkontrolleren bruker hardwired inngangskontakter for å samle ulike statusinformasjon fra bryterne, inkludert:
Analog til digital konvertering: Kontrolleren konverterer disse analoge signalene til digital format, noe som gjør data kompatibelt med moderne kommunikasjonsprotokoller.
Sending av kontrollkommandoer til brytere
Hardwired utganger: Bryterkontrolleren bruker hardwired utgangskontakter for å sende trip- eller lukkekommandoer til bryterne. Disse kommandoene utføres basert på instruksjoner mottatt fra beskyttelsesenheter, SCADA-systemer eller bay control units.
Fase-segregerte kretser: Kontrolleren gir typisk fase-segregerte tripping- og lukkekretser, som tillater uavhengig kontroll av individuelle faser (A, B, C) eller trefas-operasjoner. For en trefas-bryter gir den vanligvis én lukkebobin og to tripbobiner.
Kommunikasjon via GOOSE-meldinger
Publisering av informasjon til bay-nivå-enheter: Etter å ha samlet elektrisk informasjon fra bryterne, konverterer bryterkontrolleren denne dataen til digitale signaler og publiserer den til bay-nivå-IED-er via prosessbusen ved hjelp av GOOSE-meldinger. Dette lar andre enheter i understasjonen få tilgang til sanntid-statusoppdateringer.
Mottak av GOOSE-meldinger fra bay-nivå-enheter: Når det oppstår en feil i strømsystemet eller en fjernkontrollkommando blir gitt, publiserer de relevante beskyttelsesenhetene eller bay control units tilsvarende GOOSE-meldinger (f.eks. trip-kommando, lukkekommando). Bryterkontrolleren, som abonnent, mottar disse meldingene og tar passende tiltak, som å trippe eller lukke bryteren via sine hardwired utgangskontakter.
Forhindring av repetitiv tripping (anti-pump-funksjon)
Forhindring av repetitiv tripping: Hvis en bryter blir manuelt eller automatisk lukket på en permanent feil og lukkekommandoen fortsetter, kan bryteren prøve å lukke flere ganger etter hver trip. For å forhindre dette, inneholder bryterkontrolleren en anti-pump-funksjon som sørger for at bryteren bare tripper én gang og forhindrer videre lukking til lukkekretsen deenergiseres av operatøren.
Konfigurasjonsmessig betraktning: Hvis bryteren selv har en anti-pump-krets, skal anti-pump-funksjonen i bryterkontrolleren deaktiveres for å unngå konflikter.
Bryterbobinsupervisjon
Lukkebobinsupervisjon: Bryterkontrolleren kan overvåke statusen til lukkebobinen ved hjelp av hjelprelæer. Dette gjøres ved å koble terminalen til negativ polen av strømforsyningen i serie med normalt lukket hjelpkontakt (52b) av bryteren. Hvis terminalen også kobles til lukkebobinen (CC), kan hjelprelæene gi supervisjon av lukkebobinens helse.
Tripbobinsupervisjon: På samme måte kan kontrolleren overvåke statusen til tripbobinen ved hjelp av hjelprelæer. Dette gjøres ved å koble terminalen til negativ polen av strømforsyningen i serie med normalt åpen hjelpkontakt (52a) av bryteren. Hvis terminalen også kobles til tripbobinen (TC), kan hjelprelæene overvåke tripbobinens tilstand.
Trykkovervåking og blokkering
Kritisk trykkovervåking: Trykket i brytere er essensielt for deres riktige funksjon. Uvanlige trykknivåer kan føre til feil, redusert levetid eller enda skade på bryterne. Derfor overvåker bryterkontrolleren alle typer trykk-signaler (f.eks. hydraulisk, pneumatisk, gass) i de relevante bryterne.
Trykkblokkfunksjoner: Når en trip- eller lukkekommando mottas, implementerer kontrolleren trykkblokkfunksjoner for å forhindre usikre operasjoner. Hvis trykket er under en sikker terskel, vil kontrolleren blokkere utførelsen av kommandoen for å beskytte bryteren. Disse blokkfunksjonene sørger for at bryteren kun opererer under sikre betingelser.
Fase-segregerte tripping- og lukkekretser
Bryterkontrolleren gir typisk fase-segregerte tripping- og lukkekretser, som tillater uavhengig kontroll av hver fase. For en trefas-bryter inkluderer kontrolleren vanligvis:
Én lukkebobin: Brukes for å lukke alle tre fasene samtidig.
To tripbobiner: En for single-phase tripping og en annen for three-phase tripping. Dette designet tillater fleksibel og nøyaktig kontroll av bryteren, avhengig av de spesifikke kravene til strømsystemet.
Konklusjon
Bryterkontrolleren er en viktig komponent i moderne understasjoner, som knytter sammen tradisjonelle analoge brytere og digitale kommunikasjonssystemer. Ved å integrere avanserte funksjoner som GOOSE-melding kommunikasjon, anti-pump-funksjon og bobinsupervisjon, forbedrer kontrolleren påliteligheten, sikkerheten og effektiviteten av høyspenningsbryteroperasjoner. Dens evne til å samle sanntid-data og utføre kontrollkommandoer sikrer at understasjoner kan operere glatt, selv i komplekse og dynamiske strømmiljøer.
