Brytarskontroll IED-applikation i högspänningsunderstationer
Sammanfattning av högspänningsbrytarekontroll med intelligenta elektroniska enheter (IED)
Introduktion
Intelligenta elektroniska enheter (IEDs) har revolutionerat kontrollen och automatiseringen av högspännings- (HV) brytare i ombord. Genom att integrera avancerad digital teknologi möjliggör IEDs realtidsövervakning, hantering och kontroll från en centraliserad fjärrhub, vilket ökar effektiviteten, tillförlitligheten och säkerheten i elkraftsystem.
Installation och integration
En brytarkontroll-IED kan installeras antingen inuti brytarhyllan i spänningsledningen eller i relä/kontrollrummet. Det är viktigt att notera att funktioner som Brytarfel (BF), Automatisk återställning (AR) och Kretsövervakning (CS) vanligtvis inte är integrerade i Brytarkontroll-IED utan kan hanteras av separata skyddande reläer eller andra enheter.
Signalconsolidering
I vissa ombordsapplikationer kan en enda brytarkontroll-IED konsolidera alla trip eller stängsignaler från flera IEDs istället för att ha individuella trip/stängtrådar för varje skyddande eller kontroll-IED ansluten till samma brytare. Denna metod förenklar trådning och minskar antalet anslutningar, vilket gör systemet mer effektivt och lättare att underhålla.
Övervakning och hjälpfunktioner
Brytarkontroll-IED övervakar ständigt statusen för brytaren, inklusive:
Positionstatus: Öppen, stängd eller mellanpositioner.
Trycknivåer: Hydrauliskt, pneumatiskt eller gastryck, vilka är kritiska för korrekt drift.
Hjälpkontakter: Används för att ge statusinformation till relaterade IEDs
Utöver detta erbjuder IED flera hjälpfunktioner:
Anti-pumpfunktion: Förhindrar att brytaren stängs om tills orsaken till felet har åtgärdats. Om det finns en anti-pumpfunktion i brytaren själv bör IED:s anti-pumpfunktion inaktiveras för att undvika konflikter.
Övervakning av brytarspill: Övervakar hälsotillståndet för trip- och stängspill för att säkerställa att de fungerar korrekt.
Tryckövervakning: Informerar operatörer om lågt tryck och blockerar tripping/stängningskommandon om trycket är otillräckligt.
Huvudfunktioner för en brytarkontroll-IED
Insamling av primär brytarkontrollstatusinformation: IED samlar in data om position och status för brytaren.
Utförande av trip/stängkommandon: IED kan utföra trip eller stängkommandon lokalt eller via SCADA, Bay Control Units eller skydds-IEDs.
Fas-separerad tripping och stängning: IED kan oberoende trippa eller stänga enskilda faser (A, B, C) eller utföra trefasoperationer. Den inkluderar dock inte integrerad logik för polavvikelse.
Anti-pumpfunktion: Förhindrar att brytaren stängs om upprepade gånger under felvillkor.
Övervakning av brytarspill: Säkerställer integriteten av trip- och stängspill.
Tryckövervakning: Övervakar trycknivåer för att säkerställa säker drift och förhindrar osäkra åtgärder.
Signalinteraktion i brytarkontroll-IED
När ett fel uppstår i elsystemet:
Skydds-IEDs upptäcker felet och ger ett tripkommando till Brytarkontroll-IED.Brytarkontroll-IED trippar sedan den motsvarande brytaren med hårdkodade signaler (fas A, B, C eller trefasstripping).Efter tripping får IED den nya statusen för brytaren (t.ex. öppen eller stängd) och ger denna information till relevanta IEDs via hårdkodade signaler.Ytterligare statusinformation, såsom lågt tryck, övervakas också och rapporteras.Trip-signalen från skydds-IEDs används också för att initiera Automatisk Återställning (AR)-funktionen, som försöker återställa ström efter ett fel. AR-stängkommandot skickas till Brytarkontroll-IED via hårdkodade signaler. På liknande sätt kan trip-signalen initiera Brytarfel (BF)-funktionen, och re-trip-signalerna är också hårdkodade till IED.Fjärrkontrollkommandon (öppning/stängning) från RTU/SCADA, lokala ombordautomatiseringssystem eller Bay Control Units är också hårdkodade till brytarkontroll-IED.
Kommunikation med IEC 61850 och GOOSE
I moderna ombord kan Brytarkontroll-IED kommunicera med hjälp av IEC 61850-protokollet, specifikt genom GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event)-meddelanden. Detta möjliggör sömlös integration med andra intelligenta enheter i ombord, vilket minskar behovet av hårdkodade anslutningar och förbättrar systemets flexibilitet och tillförlitlighet.
Figur 1 illustrerar en typisk applikation av en brytarkontroll-IED med GOOSE-kommunikation. I praktiken implementeras ofta redundanta nätverk (Nätverk A och Nätverk B) för att säkerställa högre tillförlitlighet.
Roll i ombordautomatisering
Brytarkontroll-IED fungerar som en digital gränssnitt mellan sekundära enheter (såsom skydds-IEDs, SCADA-system och Bay Control Units) och högspänningsprimäre utrustning (brytare). Det underlättar övergången från traditionella analoga system till fullt digitaliserade ombord, vilket möjliggör avancerade funktioner som realtidsövervakning, automatiserad kontroll och förbättrad felhantering.
Andra huvudfunktioner för brytarkontroll-IED:
I figur 2 visas brytarkontroll-IED-funktioner och signalinteraktioner:
Komprehensiv översikt av högspänningsbrytarkontroll med intelligenta elektroniska enheter (IED)
Introduktion
Intelligenta elektroniska enheter (IEDs) spelar en viktig roll i moderna ombord genom att möjliggöra avancerad kontroll och övervakning av högspännings- (HV) brytare. Brytarkontrolleraren är en specialiserad IED som samlar in information från brytare och skickar kontrollkommandon till dem, vilket underlättar realtids-hantering och automatisering. Denna enhet gränssnittar med traditionella analoga signalbaserade brytare genom hårdkodade ingångs/utgångskontakter, konverterar elektriska signaler till digitala data för kommunikation via IEC 61850-protokollet och GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event)-meddelanden.
Nyckelfunktioner för brytarkontrolleraren
Samlar in information från brytare
Positionstatus: Öppen, stängd eller mellanpositioner.
Kontrolltryckstatus: Hydrauliskt, pneumatiskt eller gastrycknivåer.
Hjälpkontakter: Ytterligare statussignaler som lågt tryck, felvillkor, etc.
Hårdkodade ingångar: Brytarkontrolleraren använder hårdkodade ingångskontakter för att sammankoppla olika statusinformation från brytarna, inklusive:
Analog-digital konvertering: Kontrolleren konverterar dessa analoga signaler till digital format, vilket gör datan kompatibel med moderna kommunikationsprotokoll.
Skickar kontrollkommandon till brytare
Hårdkodade utgångar: Brytarkontrolleraren använder hårdkodade utgångskontakter för att skicka trip eller stängkommandon till brytarna. Dessa kommandon utförs baserat på instruktioner från skydds-enheter, SCADA-system eller bay control units.
Fas-separerade kretsar: Kontrolleren tillhandahåller vanligtvis fas-separerade tripping- och stängningskretsar, vilket möjliggör oberoende kontroll av enskilda faser (A, B, C) eller trefasoperationer. För en trefasbrytare tillhandahåller den vanligtvis en stängspill och två trip-spill.
Kommunikation via GOOSE-meddelanden
Publicerar information till bay-nivåenheter: Efter att ha sammankopplat elektrisk information från brytarna konverterar Brytarkontrolleraren denna data till digitala signaler och publicerar den till bay-nivå IEDs via processbusen med hjälp av GOOSE-meddelanden. Detta möjliggör att andra enheter i ombord kan få tillgång till realtids-statusuppdateringar.
Tar emot GOOSE-meddelanden från bay-nivåenheter: När ett fel uppstår i elsystemet eller ett fjärrkontrollkommando ges, publicerar de relaterade skydds-enheter eller bay control units motsvarande GOOSE-meddelanden (t.ex. tripkommando, stängkommando). Brytarkontrolleraren, som agerar som prenumerant, tar emot dessa meddelanden och vidtar lämpliga åtgärder, såsom tripping eller stängning av brytaren via sina hårdkodade utgångskontakter.
Förebyggande av upprepade tripping (anti-pumpfunktion)
Förebyggande av upprepade tripping: Om en brytare manuellt eller automatiskt stängs på ett permanent fel och stängsignalen fortsätter, kan brytaren försöka stängas flera gånger efter varje trip. För att förhindra detta inkluderar Brytarkontrolleraren en anti-pumpfunktion som säkerställer att brytaren trippar bara en gång och förhindrar ytterligare stängning tills stängningskretsen avenergiseras av operatören.
Konfigurationsöverväganden: Om brytaren själv har en anti-pumpkrets bör anti-pumpfunktionen i Brytarkontrolleraren inaktiveras för att undvika konflikter.
Övervakning av brytarspill
Övervakning av stängspill: Brytarkontrolleraren kan övervaka statusen för stängspill med hjälp av hjälpreläer. Detta uppnås genom att ansluta terminalen till negativpolen av strömförsörjningen i serie med den normalt stängda hjälpkontakten (52b) av brytaren. Om terminalen också är ansluten till stängspill (CC) kan hjälpreläerna ge övervakning av stängspillens hälsa.
Övervakning av trip-spill: På liknande sätt kan kontrolleren övervaka statusen för trip-spill med hjälp av hjälpreläer. Detta görs genom att ansluta terminalen till negativpolen av strömförsörjningen i serie med den normalt öppna hjälpkontakten (52a) av brytaren. Om terminalen också är ansluten till trip-spill (TC) kan hjälpreläerna övervaka trip-spillens tillstånd.
Tryckövervakning och blockering
Kritisk tryckövervakning: Trycket i brytare är viktigt för deras korrekta drift. Ovanliga trycknivåer kan leda till funktionsproblem, minskad livslängd eller till och med skador på brytarna. Därför övervakar Brytarkontrolleraren alla typer av trycksignaler (t.ex. hydrauliskt, pneumatiskt, gas) i de relaterade brytarna.
Tryckblockfunktioner: När ett trip- eller stängkommando tas emot implementerar kontrolleren tryckblockfunktioner för att förhindra osäkra åtgärder. Om trycket ligger under en säker tröskel kommer kontrolleren att blockera exekveringen av kommandot för att skydda brytaren. Dessa blockfunktioner säkerställer att brytaren endast driftas under säkra förhållanden.
Fas-separerade tripping- och stängningskretsar
Brytarkontrolleraren tillhandahåller vanligtvis fas-separerade tripping- och stängningskretsar, vilket möjliggör oberoende kontroll av varje fas. För en trefasbrytare inkluderar kontrolleren vanligtvis:
En stängspill: Används för att stänga alla tre faser samtidigt.
Två trip-spill: Ett för enkel fas-tripping och ett annat för trefas-tripping. Denna design möjliggör flexibel och precis kontroll av brytaren, beroende på de specifika kraven i elkraftsystemet.
Slutsats
Brytarkontrolleraren är en viktig komponent i moderna ombord, broar gapet mellan traditionella analoga brytare och digitala kommunikationssystem. Genom att integrera avancerade funktioner som GOOSE-meddelandekommunikation, anti-pumpfunktion och spillövervakning, förbättrar kontrolleren tillförlitligheten, säkerheten och effektiviteten i högspänningsbrytardrift. Dess förmåga att sammankoppla realtidsdata och utföra kontrollkommandon säkerställer att ombord kan driftas smidigt, även i komplexa och dynamiska elförhållanden.
