Применение устройства управления выключателями в высоковольтных подстанциях IEE-Business
Краткий обзор управления высоковольтными выключателями с помощью интеллектуальных электронных устройств (IEE-Business)
Введение
Интеллектуальные электронные устройства (IEE-Business) революционизировали управление и автоматизацию высоковольтных (ВВ) выключателей в подстанциях. Благодаря интеграции передовых цифровых технологий IEE-Business обеспечивают мониторинг, управление и контроль в режиме реального времени из централизованного удаленного узла, повышая эффективность, надежность и безопасность энергосистем.
Установка и интеграция
Устройство управления выключателем IEE-Business может быть установлено либо внутри шкафа выключателя на распределительном устройстве, либо в помещении релейной защиты/управления. Важно отметить, что функции, такие как Отказ Выключателя (BF), Автоматическое Включение (AR) и Контроль Цепи (CS), обычно не интегрируются в устройство управления выключателем IEE-Business, а могут обрабатываться отдельными защитными реле или другими устройствами.
Объединение сигналов
В некоторых приложениях подстанций вместо использования отдельных проводов для каждого защитного или управляющего IEE-Business, подключенных к одному и тому же выключателю, одно устройство управления выключателем IEE-Business может объединять все сигналы отключения или включения от нескольких IEE-Business. Этот подход упрощает проводку и уменьшает количество соединений, делая систему более эффективной и легкой в обслуживании.
Мониторинг и вспомогательные функции
Устройство управления выключателем IEE-Business непрерывно мониторит состояние выключателя, включая:
Положение: Открыто, закрыто или промежуточное положение.
Уровни давления: Гидравлическое, пневматическое или газовое давление, которое критически важно для правильной работы.
Вспомогательные контакты: Используются для предоставления информации о состоянии связанным IEE-Business.
Кроме того, IEE-Business предоставляет несколько вспомогательных функций:
Функция предотвращения повторного включения: Предотвращает повторное включение выключателя до устранения причины отказа. Если функция предотвращения повторного включения существует в самом выключателе, функция предотвращения повторного включения в IEE-Business должна быть отключена, чтобы избежать конфликтов.
Контроль катушек выключателя: Мониторит состояние катушек отключения и включения, чтобы убедиться, что они работают правильно.
Контроль давления: Оповещает операторов о низком давлении и блокирует команды отключения/включения, если давление недостаточно.
Основные функции устройства управления выключателем IEE-Business
Сбор информации о состоянии основного выключателя: IEE-Business собирает данные о положении и состоянии выключателя.
Выполнение команд отключения/включения: IEE-Business может выполнять команды отключения или включения локально или удаленно через SCADA, блоки управления ячейками или защитные IEE-Business.
Фазированное отключение и включение: IEE-Business может независимо отключать или включать отдельные фазы (A, B, C) или выполнять трехфазные операции. Однако он не включает в себя интегрированную логику для расхождения полюсов.
Функция предотвращения повторного включения: Предотвращает повторное включение выключателя при аварийной ситуации.
Контроль катушек выключателя: Обеспечивает целостность катушек отключения и включения.
Контроль давления: Мониторит уровни давления для обеспечения безопасной работы и предотвращения небезопасных действий.
Взаимодействие сигналов в устройстве управления выключателем IEE-Business
При возникновении аварии в энергосистеме:
Защитные IEE-Business обнаруживают аварию и отправляют команду отключения устройству управления выключателем IEE-Business.Затем устройство управления выключателем IEE-Business отключает соответствующий выключатель с использованием жестко проводимых сигналов (фаза A, B, C или трехфазное отключение).После отключения IEE-Business получает новое состояние выключателя (например, открыто или закрыто) и предоставляет эту информацию связанным IEE-Business через жестко проводимые сигналы.Дополнительная информация о состоянии, такая как низкое давление, также мониторится и сообщается.Сигнал отключения от защитных IEE-Business также используется для инициирования функции Автоматического Включения (AR), которая пытается восстановить питание после аварии. Команда включения AR отправляется устройству управления выключателем IEE-Business через жестко проводимые сигналы. Аналогично, сигнал отключения может инициировать функцию Отказа Выключателя (BF), и повторные сигналы отключения также жестко проводятся к IEE-Business.Удаленные команды управления (открытие/закрытие) от RTU/SCADA, локальных систем автоматизации подстанций или блоков управления ячейками также жестко проводятся к устройству управления выключателем IEE-Business.
Связь по протоколу IEC 61850 и GOOSE
В современных подстанциях устройство управления выключателем IEE-Business может общаться с использованием протокола IEC 61850, в частности, через сообщения GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event). Это позволяет бесшовно интегрироваться с другими интеллектуальными устройствами на подстанции, уменьшая потребность в жестко проводимых соединениях и повышая гибкость и надежность системы.
Рисунок 1 иллюстрирует типичное применение устройства управления выключателем IEE-Business с использованием связи GOOSE. На практике часто реализуются резервные сети (сеть A и сеть B) для обеспечения большей надежности.
Роль в автоматизации подстанций
Устройство управления выключателем IEE-Business служит цифровым интерфейсом между вторичными устройствами (такими как защитные IEE-Business, системы SCADA и блоки управления ячейками) и высоковольтным первичным оборудованием (выключатели). Оно способствует переходу от традиционных аналоговых систем к полностью цифровым подстанциям, обеспечивая продвинутые функции, такие как мониторинг в режиме реального времени, автоматическое управление и улучшенное обработка аварий.
Другие основные функции устройства управления выключателем IEE-Business:
На рисунке 2 показаны функциональные взаимодействия устройства управления выключателем IEE-Business:
Обзор управления высоковольтными выключателями с помощью интеллектуальных электронных устройств (IEE-Business)
Введение
Интеллектуальные электронные устройства (IEE-Business) играют ключевую роль в современных подстанциях, обеспечивая продвинутое управление и мониторинг высоковольтных (ВВ) выключателей. Устройство управления выключателем является специализированным IEE-Business, которое собирает информацию от выключателей и отправляет им управляющие команды, облегчая управление в режиме реального времени и автоматизацию. Это устройство интерфейсирует с традиционными аналоговыми сигналами выключателей через жестко проводимые входные/выходные контакты, преобразуя электрические сигналы в цифровые данные для коммуникации через протокол IEC 61850 и сообщения GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event).
Основные функции устройства управления выключателем
Сбор информации от выключателей
Положение: Открыто, закрыто или промежуточное положение.
Статус давления: Гидравлическое, пневматическое или газовое давление.
Вспомогательные контакты: Дополнительные сигналы состояния, такие как низкое давление, аварийные условия и т. д.
Жестко проводимые входы: Устройство управления выключателем использует жестко проводимые входные контакты для сбора различных данных о состоянии выключателей, включая:
Аналогово-цифровое преобразование: Устройство преобразует эти аналоговые сигналы в цифровой формат, делая данные совместимыми с современными протоколами связи.
Отправка управляющих команд выключателям
Жестко проводимые выходы: Устройство управления выключателем использует жестко проводимые выходные контакты для отправки команд отключения или включения выключателей. Эти команды выполняются на основе инструкций, полученных от защитных устройств, систем SCADA или блоков управления ячейками.
Фазированные цепи: Устройство обычно предоставляет фазированные цепи отключения и включения, позволяющие независимое управление отдельными фазами (A, B, C) или трехфазные операции. Для трехфазного выключателя обычно предоставляется одна катушка включения и две катушки отключения.
Связь через сообщения GOOSE
Публикация информации для устройств уровня ячейки: После сбора электрической информации от выключателей устройство управления выключателем преобразует эти данные в цифровые сигналы и публикует их для устройств уровня ячейки через процессный шину с использованием сообщений GOOSE. Это позволяет другим устройствам на подстанции получать актуальные данные о состоянии.
Получение сообщений GOOSE от устройств уровня ячейки: При возникновении аварии в энергосистеме или отправке удаленной команды управления соответствующие защитные устройства или блоки управления ячейками публикуют соответствующие сообщения GOOSE (например, команда отключения, команда включения). Устройство управления выключателем, действуя как подписчик, получает эти сообщения и принимает соответствующие действия, такие как отключение или включение выключателя через свои жестко проводимые выходные контакты.
Предотвращение повторного включения (функция анти-помпы)
Предотвращение повторного включения: Если выключатель вручную или автоматически включается на постоянную аварию и сигнал включения продолжает действовать, выключатель может попытаться включиться несколько раз после каждого отключения. Чтобы предотвратить это, устройство управления выключателем включает функцию анти-помпы, которая обеспечивает, что выключатель отключается только один раз и предотвращает дальнейшее включение, пока цепь включения не будет деэнергизирована оператором.
Рассмотрение конфигурации: Если сам выключатель имеет цепь анти-помпы, функция анти-помпы в устройстве управления выключателем должна быть отключена, чтобы избежать конфликтов.
Контроль катушек выключателя
Контроль катушки включения: Устройство управления выключателем может контролировать состояние катушки включения с использованием вспомогательных реле. Это достигается путем подключения терминала к отрицательному полюсу источника питания последовательно с нормально замкнутым вспомогательным контактом (52b) выключателя. Если терминал также подключен к катушке включения (CC), вспомогательные реле могут обеспечивать контроль за состоянием катушки включения.
Контроль катушки отключения: Аналогично, устройство может контролировать состояние катушки отключения с использованием вспомогательных реле. Это достигается путем подключения терминала к отрицательному полюсу источника питания последовательно с нормально разомкнутым вспомогательным контактом (52a) выключателя. Если терминал также подключен к катушке отключения (TC), вспомогательные реле могут контролировать состояние катушки отключения.
Контроль давления и блокировка
Критический контроль давления: Давление в выключателях критически важно для их правильной работы. Аномальные уровни давления могут привести к сбоям, сокращению срока службы или даже повреждению выключателей. Поэтому устройство управления выключателем контролирует все типы сигналов давления (например, гидравлическое, пневматическое, газовое) в связанных выключателях.
Функции блокировки давления: При получении команды отключения или включения устройство реализует функции блокировки давления, чтобы предотвратить небезопасные операции. Если давление ниже безопасного порога, устройство заблокирует выполнение команды, чтобы защитить выключатель. Эти функции блокировки обеспечивают, что выключатель работает только в безопасных условиях.
Фазированные цепи отключения и включения
Устройство управления выключателем обычно предоставляет фазированные цепи отключения и включения, позволяющие независимое управление каждой фазой. Для трехфазного выключателя устройство обычно включает:
Одну катушку включения: Используется для одновременного включения всех трех фаз.
Две катушки отключения: Одна для однофазного отключения и другая для трехфазного отключения. Такая конструкция позволяет гибкое и точное управление выключателем в зависимости от конкретных требований энергосистемы.
Заключение
Устройство управления выключателем является важным компонентом в современных подстанциях, создавая мост между традиционными аналоговыми выключателями и цифровыми системами связи. Благодаря интеграции продвинутых функций, таких как связь через сообщения GOOSE, функция анти-помпы и контроль катушек, устройство повышает надежность, безопасность и эффективность операций с высоковольтными выключателями. Его способность собирать данные в режиме реального времени и выполнять управляющие команды обеспечивает плавное функционирование подстанций, даже в сложных и динамических условиях энергосистемы.
