แอปพลิเคชัน IED-Business สำหรับการควบคุมเบรกเกอร์ในสถานีไฟฟ้าแรงสูง
สรุปการควบคุมวงจรตัดไฟแรงสูงด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ (IED)
บทนำ
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ (IEDs) ได้ปฏิวัติการควบคุมและการทำงานอัตโนมัติของวงจรตัดไฟแรงสูง (HV) ในสถานีแปลงไฟฟ้า ด้วยการรวมเทคโนโลยีดิจิทัลขั้นสูง IEDs ทำให้สามารถตรวจสอบ การจัดการ และควบคุมแบบเรียลไทม์จากศูนย์กลางระยะไกล เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ความเชื่อถือได้ และความปลอดภัยของระบบพลังงาน
การติดตั้งและการบูรณาการ
อุปกรณ์ควบคุมวงจรตัดไฟ IED สามารถติดตั้งภายในตู้วงจรตัดไฟในลานสวิตช์หรือในห้องเครื่องวัด/ควบคุม ควรทราบว่าฟังก์ชันเช่น Breaker Failure (BF), Auto Reclose (AR), และ Circuit Supervision (CS) โดยทั่วไปไม่ได้รวมอยู่ใน IED ควบคุมวงจรตัดไฟ แต่อาจได้รับการจัดการโดยเครื่องวัดป้องกันแยกต่างหากหรืออุปกรณ์อื่นๆ
การรวมสัญญาณ
ในการใช้งานบางอย่างของสถานีแปลงไฟฟ้า แทนที่จะมีสาย trip/close สำหรับ IED ป้องกันหรือควบคุมแต่ละตัวที่เชื่อมต่อวงจรตัดไฟเดียวกัน อุปกรณ์ควบคุมวงจรตัดไฟ IED หนึ่งตัวสามารถรวมสัญญาณ trip หรือ close จากหลาย IED ได้ วิธีนี้ทำให้การต่อสายลดลงและลดจำนวนการเชื่อมต่อ ทำให้ระบบมีประสิทธิภาพและง่ายต่อการบำรุงรักษา
การตรวจสอบและฟังก์ชันเสริม
อุปกรณ์ควบคุมวงจรตัดไฟ IED ตรวจสอบสถานะของวงจรตัดไฟอย่างต่อเนื่อง รวมถึง:
สถานะตำแหน่ง: เปิด, ปิด, หรือตำแหน่งระหว่างทาง
ระดับความดัน: ความดันไฮดรอลิก, พนูมัติก, หรือแก๊ส ซึ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่เหมาะสม
คอนแทคเสริม: ใช้เพื่อให้ข้อมูลสถานะไปยัง IED ที่เกี่ยวข้อง
นอกจากนี้ IED ยังให้ฟังก์ชันเสริมหลายอย่าง:
ฟังก์ชันป้องกันการปั๊ม: ป้องกันไม่ให้วงจรตัดไฟถูกปิดจนกว่าสาเหตุของปัญหาจะได้รับการแก้ไข หากมีฟังก์ชันป้องกันการปั๊มในวงจรตัดไฟเอง ควรปิดใช้งานฟังก์ชันป้องกันการปั๊มใน IED เพื่อป้องกันความขัดแย้ง
การตรวจสอบคอยล์วงจรตัดไฟ: ตรวจสอบสภาพของคอยล์ trip และ close เพื่อให้แน่ใจว่าทำงานอย่างถูกต้อง
การตรวจสอบความดัน: แจ้งเตือนผู้ดำเนินการเมื่อมีความดันต่ำและปิดการสั่ง trip/close ถ้าความดันไม่เพียงพอ
ฟังก์ชันหลักของอุปกรณ์ควบคุมวงจรตัดไฟ IED
การรวบรวมข้อมูลสถานะสวิตช์หลัก: IED รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งและสถานะของวงจรตัดไฟ
การดำเนินการคำสั่ง trip/close: IED สามารถดำเนินการคำสั่ง trip หรือ close ทั้งในท้องถิ่นหรือจากระยะไกลผ่าน SCADA, Bay Control Units, หรือ IED ป้องกัน
การ trip และ close ตามเฟส: IED สามารถ trip หรือ close เฟสเดียว (A, B, C) หรือดำเนินการสามเฟส แต่ไม่รวมถึงตรรกะที่รวมไว้สำหรับความแตกต่างของเสา
ฟังก์ชันป้องกันการปั๊ม: ป้องกันไม่ให้วงจรตัดไฟถูกปิดซ้ำๆ ในระหว่างสภาพข้อผิดพลาด
การตรวจสอบคอยล์วงจรตัดไฟ: ตรวจสอบความสมบูรณ์ของคอยล์ trip และ close
การตรวจสอบความดัน: ตรวจสอบระดับความดันเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานอย่างปลอดภัยและป้องกันการดำเนินการที่ไม่ปลอดภัย
การสื่อสารสัญญาณใน IED วงจรตัดไฟ
เมื่อเกิดข้อผิดพลาดในระบบพลังงาน:
IED ป้องกันตรวจพบข้อผิดพลาดและส่งคำสั่ง trip ไปยัง IED ควบคุมวงจรตัดไฟIED ควบคุมวงจรตัดไฟจะ trip วงจรตัดไฟที่เกี่ยวข้องโดยใช้สัญญาณที่เชื่อมต่อตรง (เฟส A, B, C หรือ tripping สามเฟส)หลังจาก trip แล้ว IED จะรวบรวมสถานะใหม่ของวงจรตัดไฟ (เช่น เปิด หรือ ปิด) และให้ข้อมูลนี้ไปยัง IED ที่เกี่ยวข้องโดยใช้สัญญาณที่เชื่อมต่อตรงข้อมูลสถานะเพิ่มเติม เช่น ความดันต่ำ ก็ได้รับการตรวจสอบและรายงานสัญญาณ trip จาก IED ป้องกันยังใช้เพื่อเริ่มฟังก์ชัน Auto Reclose (AR) ซึ่งพยายามคืนพลังงานหลังจากข้อผิดพลาด สัญญาณ AR ที่สั่งปิดจะถูกส่งไปยัง IED ควบคุมวงจรตัดไฟโดยใช้สัญญาณที่เชื่อมต่อตรง คล้ายกัน สัญญาณ trip ยังสามารถเริ่มฟังก์ชัน Breaker Failure (BF) และสัญญาณ re-trip ก็เชื่อมต่อตรงไปยัง IEDคำสั่งควบคุมระยะไกล (เปิด/ปิด) จาก RTU/SCADA, ระบบอัตโนมัติสถานีท้องถิ่น หรือ Bay Control Units ก็เชื่อมต่อตรงไปยัง IED ควบคุมวงจรตัดไฟ
การสื่อสารด้วย IEC 61850 และ GOOSE
ในสถานีแปลงไฟฟ้าสมัยใหม่ IED ควบคุมวงจรตัดไฟสามารถสื่อสารโดยใช้โปรโตคอล IEC 61850 โดยเฉพาะผ่านข้อความ GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event) ซึ่งทำให้สามารถบูรณาการกับอุปกรณ์อัจฉริยะอื่นๆ ในสถานีแปลงไฟฟ้าได้อย่างราบรื่น ลดความจำเป็นในการเชื่อมต่อโดยตรง และเพิ่มความยืดหยุ่นและความเชื่อถือได้ของระบบ
รูปที่ 1 แสดงการใช้งาน IED ควบคุมวงจรตัดไฟโดยใช้การสื่อสาร GOOSE ในทางปฏิบัติ มักจะมีเครือข่ายสำรอง (Network A และ Network B) เพื่อเพิ่มความเชื่อถือได้
บทบาทในการควบคุมสถานีแปลงไฟฟ้า
IED ควบคุมวงจรตัดไฟทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซดิจิทัลระหว่างอุปกรณ์รอง (เช่น IED ป้องกัน, ระบบ SCADA, และ Bay Control Units) และอุปกรณ์หลักแรงสูง (วงจรตัดไฟ) ทำให้สามารถเปลี่ยนจากระบบทะนาวแบบอนาล็อกไปเป็นสถานีแปลงไฟฟ้าที่ดิจิทัลเต็มรูปแบบ ทำให้มีคุณสมบัติขั้นสูง เช่น การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ การควบคุมอัตโนมัติ และการจัดการข้อผิดพลาดที่ดีขึ้น
ฟังก์ชันหลักอื่นๆ ของ IED ควบคุมวงจรตัดไฟ:
ในรูปที่ 2 แสดงฟังก์ชันและสัญญาณการสื่อสารของ IED ควบคุมวงจรตัดไฟ:
ภาพรวมที่ครอบคลุมของการควบคุมวงจรตัดไฟแรงสูงด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ (IED)
บทนำ
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ (IEDs) มีบทบาทสำคัญในสถานีแปลงไฟฟ้าสมัยใหม่โดยทำให้สามารถควบคุมและตรวจสอบวงจรตัดไฟแรงสูง (HV) ได้อย่างขั้นสูง วงจรควบคุมวงจรตัดไฟเป็น IED ที่พิเศษซึ่งรวบรวมข้อมูลจากวงจรตัดไฟและส่งคำสั่งควบคุมไปยังวงจรตัดไฟ ทำให้สามารถจัดการและทำงานอัตโนมัติแบบเรียลไทม์ได้ อุปกรณ์นี้เชื่อมต่อกับวงจรตัดไฟแบบอนาล็อกผ่านคอนแทค input/output ที่เชื่อมต่อตรง แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นข้อมูลดิจิทัลเพื่อสื่อสารผ่านโปรโตคอล IEC 61850 และข้อความ GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event)
ฟังก์ชันหลักของวงจรควบคุมวงจรตัดไฟ
การรวบรวมข้อมูลจากวงจรตัดไฟ
สถานะตำแหน่ง: เปิด, ปิด, หรือตำแหน่งระหว่างทาง
สถานะความดันควบคุม: ระดับความดันไฮดรอลิก, พนูมัติก, หรือแก๊ส
คอนแทคเสริม: สัญญาณสถานะเพิ่มเติม เช่น ความดันต่ำ, สภาพข้อผิดพลาด, ฯลฯ
คอนแทค input ที่เชื่อมต่อตรง: วงจรควบคุมวงจรตัดไฟใช้คอนแทค input ที่เชื่อมต่อตรงเพื่อรวบรวมข้อมูลสถานะต่างๆ จากวงจรตัดไฟ รวมถึง:
การแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นดิจิทัล: วงจรควบคุมวงจรตัดไฟแปลงสัญญาณอะนาล็อกเหล่านี้เป็นรูปแบบดิจิทัล ทำให้ข้อมูลสามารถเข้ากับโปรโตคอลการสื่อสารสมัยใหม่ได้
การส่งคำสั่งควบคุมไปยังวงจรตัดไฟ
คอนแทค output ที่เชื่อมต่อตรง: วงจรควบคุมวงจรตัดไฟใช้คอนแทค output ที่เชื่อมต่อตรงเพื่อส่งคำสั่ง trip หรือ close ไปยังวงจรตัดไฟ คำสั่งเหล่านี้จะดำเนินการตามคำแนะนำที่ได้รับจากอุปกรณ์ป้องกัน, ระบบ SCADA หรือ bay control units
วงจร trip และ close ตามเฟส: วงจรควบคุมวงจรตัดไฟมักจะให้วงจร trip และ close ตามเฟส ทำให้สามารถควบคุมเฟสเดียว (A, B, C) หรือดำเนินการสามเฟสได้ สำหรับวงจรตัดไฟสามเฟส มักจะมีคอยล์ close หนึ่งตัวและคอยล์ trip สองตัว
การสื่อสารผ่านข้อความ GOOSE
การเผยแพร่ข้อมูลไปยังอุปกรณ์ระดับ bay: หลังจากรวบรวมข้อมูลไฟฟ้าจากวงจรตัดไฟ วงจรควบคุมวงจรตัดไฟแปลงข้อมูลนี้เป็นสัญญาณดิจิทัลและเผยแพร่ไปยัง IED ระดับ bay ผ่าน process bus ด้วยข้อความ GOOSE ทำให้อุปกรณ์อื่นๆ ในสถานีแปลงไฟฟ้าสามารถเข้าถึงข้อมูลสถานะแบบเรียลไทม์ได้
การรับข้อความ GOOSE จากอุปกรณ์ระดับ bay: เมื่อเกิดข้อผิดพลาดในระบบพลังงานหรือมีคำสั่งควบคุมระยะไกล อุปกรณ์ป้องกันหรือ bay control units ที่เกี่ยวข้องจะเผยแพร่ข้อความ GOOSE ที่เกี่ยวข้อง (เช่น คำสั่ง trip, คำสั่ง close) วงจรควบคุมวงจรตัดไฟในฐานะผู้รับ จะรับข้อความเหล่านี้และดำเนินการตามที่เหมาะสม เช่น trip หรือ close วงจรตัดไฟผ่านคอนแทค output ที่เชื่อมต่อตรง
การป้องกันการ trip ซ้ำ (ฟังก์ชันป้องกันการปั๊ม)
การป้องกันการ trip ซ้ำ: หากวงจรตัดไฟถูกปิดโดยมือหรืออัตโนมัติบนข้อผิดพลาดถาวรและสัญญาณปิดยังคงอยู่ วงจรตัดไฟอาจพยายามปิดหลายครั้งหลังจาก trip แต่ละครั้ง เพื่อป้องกันสิ่งนี้ วงจรควบคุมวงจรตัดไฟมีฟังก์ชันป้องกันการปั๊มที่ทำให้วงจรตัดไฟ trip ครั้งเดียวและป้องกันการปิดต่อไปจนกว่าวงจรปิดจะถูกยกเลิกโดยผู้ดำเนินการ
การพิจารณาการกำหนดค่า: หากวงจรตัดไฟมีวงจรป้องกันการปั๊ม ฟังก์ชันป้องกันการปั๊มในวงจรควบคุมวงจรตัดไฟควรปิดใช้งานเพื่อป้องกันความขัดแย้ง
การตรวจสอบคอยล์วงจรตัดไฟ
การตรวจสอบคอยล์ close: วงจรควบคุมวงจรตัดไฟสามารถตรวจสอบสถานะของคอยล์ close โดยใช้รีเลย์เสริม ทำได้โดยการเชื่อมต่อเทอร์มินัลไปยังขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟในชุดกับคอนแทคเสริมปกติปิด (52b) ของวงจรตัดไฟ หากเทอร์มินัลยังเชื่อมต่อไปยังคอยล์ close (CC) รีเลย์เสริมสามารถให้การตรวจสอบสภาพของคอยล์ close ได้
การตรวจสอบคอยล์ trip: คล้ายกัน วงจรควบคุมวงจรตัดไฟสามารถตรวจสอบสถานะของคอยล์ trip โดยใช้รีเลย์เสริม ทำได้โดยการเชื่อมต่อเทอร์มินัลไปยังขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟในชุดกับคอนแทคเสริมปกติเปิด (52a) ของวงจรตัดไฟ หากเทอร์มินัลยังเชื่อมต่อไปยังคอยล์ trip (TC) รีเลย์เสริมสามารถตรวจสอบสภาพของคอยล์ trip ได้
การตรวจสอบความดันและการปิดกั้น
การตรวจสอบความดันที่สำคัญ: ความดันในวงจรตัดไฟเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่เหมาะสม ความดันที่ผิดปกติอาจทำให้เกิดการเสียหาย ลดอายุการใช้งาน หรือทำลายวงจรตัดไฟ ดังนั้น วงจรควบคุมวงจรตัดไฟตรวจสอบสัญญาณความดันทุกประเภท (เช่น ไฮดรอลิก, พนูมัติก, แก๊ส) ในวงจรตัดไฟที่เกี่ยวข้อง
ฟังก์ชันปิดกั้นความดัน: เมื่อรับคำสั่ง trip หรือ close วงจรควบคุมวงจรตัดไฟจะใช้ฟังก์ชันปิดกั้นความดันเพื่อป้องกันการดำเนินการที่ไม่ปลอดภัย หากความดันต่ำกว่าระดับที่ปลอดภัย วงจรควบคุมวงจรตัดไฟจะปิดกั้นการดำเนินการคำสั่งเพื่อป้องกันวงจรตัดไฟ ฟังก์ชันปิดกั้นเหล่านี้ทำให้วงจรตัดไฟทำงานภายใต้สภาพที่ปลอดภัย
วงจร trip และ close ตามเฟส
วงจรควบคุมวงจรตัดไฟมักจะให้วงจร trip และ close ตามเฟส ทำให้สามารถควบคุมเฟสเดียวได้ สำหรับวงจรตัดไฟสามเฟส วงจรควบคุมวงจรตัดไฟมักจะมี:
คอยล์ close หนึ่งตัว: ใช้เพื่อปิดทั้งสามเฟสพร้อมกัน
คอยล์ trip สองตัว: หนึ่งสำหรับ trip เฟสเดียว และอีกตัวสำหรับ trip สามเฟส ออกแบบนี้ทำให้สามารถควบคุมวงจรตัดไฟได้อย่างยืดหยุ่นและแม่นยำ ขึ้นอยู่กับความต้องการของระบบพลังงาน
สรุป
วงจรควบคุมวงจรตัดไฟเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในสถานีแปลงไฟฟ้าสมัยใหม่ ทำหน้าที่เชื่อมโยงระหว่างวงจรตัดไฟแบบอนาล็อกและระบบสื่อสารดิจิทัล ด้วยการรวมคุณสมบัติขั้นสูง เช่น การสื่อสารข้อความ GOOSE, ฟังก์ชันป้องกันการปั๊ม และการตรวจสอบคอยล์ วงจรควบคุมวงจรตัดไฟเพิ่มความเชื่อถือได้ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพของการทำงานวงจรตัดไฟแรงสูง ความสามารถในการรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์และดำเนินการคำสั่งควบคุมทำให้สถานีแปลงไฟฟ้าสามารถทำงานอย่างราบรื่น แม้ในสภาพแวดล้อมพลังงานที่ซับซ้อนและพลวัต
