Ποιόν ρόλο παίζει ένα μικροϋπολογιστικό ολοκληρωμένο σύστημα προστασίας σε υψηλής τάσης στοίβα σύρματος και πώς να επιλεγεί;

Ρόλος και επιλογή μικροϋπολογιστικών ολοκληρωμένων συσκευών προστασίας σε υψηλής τάσης σύρματα

Τα τελευταία χρόνια, η εφαρμογή μικροϋπολογιστικών ολοκληρωμένων συσκευών προστασίας σε μεσαίες και υψηλές τάσεις συστημάτων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας έχει αυξηθεί σημαντικά. Αυτές οι συσκευές είναι φιλικές προς τον χρήστη και ξεπερνούν τα μειονεκτήματα της παραδοσιακής προστασίας με ρελέ, όπως η πολύπλοκη σύνδεση, χαμηλή αξιοπιστία και γενικά περίπλοκες διαδικασίες ρύθμισης και επιβάθυνσης. Οι μικροϋπολογιστικές ολοκληρωμένες συσκευές προστασίας διαθέτουν πλήρεις λειτουργίες αυτοδιάγνωσης, κάνοντας την ανίχνευση και την επιβάθυνση εξαιρετικά βοηθητικές.

Μόλις ανιχνευτεί ανωμαλία, το κεντρικό μοναδικό μετατροπέα (CPU) δίνει εντολή στο γεννήτρια σημάτων να εκδώσει αντίστοιχα οπτικά και ηχητικά σήματα. Επιπλέον, διάφορες βοηθητικές λειτουργίες είναι εύκολα εφαρμόσιμες, όπως η εκτύπωση πληροφοριών σφάλματος και η καταγραφή της χρονικής στιγμής των ενεργειών προστασίας μετά από ένα γεγονός. Πολλοί κατασκευαστές παράγουν αυτές τις συσκευές, κάθε ένας προσφέροντας προϊόντα με διαφορετικές λειτουργίες και συνταγματικές διαμορφώσεις, κάνοντας πολύ δύσκολη την επιλογή της πιο κατάλληλης ολοκληρωμένης συσκευής προστασίας.

I. Επιλογή μικροϋπολογιστικών ολοκληρωμένων συσκευών προστασίας

Για να εξασφαλίσετε ότι οι μικροϋπολογιστικές ολοκληρωμένες συσκευές προστασίας εκτελούν σωστά και ακριβώς τις εργασίες προστασίας, η επιλογή κατά τη φάση σχεδιασμού πρέπει να βασίζεται σε ολοκληρωμένη αξιολόγηση της αξιοπιστίας, του χρόνου ανταπόκρισης, της ευκολίας συντήρησης και επιβάθυνσης, καθώς και των επιπλέον λειτουργιών.

1.1 Αξιοπιστία μικροϋπολογιστικών ολοκληρωμένων συσκευών προστασίας

Το σήμα εισόδου για τις μικροϋπολογιστικές ολοκληρωμένες συσκευές προστασίας είναι το ίδιο με αυτό της παραδοσιακής προστασίας με ρελέ: τα σήματα τάσης και ρεύματος εισάγονται από τους μετατροπείς τάσης (VTs) και ρεύματος (CTs), μετατρέπονται από τους μετατροπείς σε πρότυπα σήματα που απαιτούνται από τη συσκευή προστασίας, και φιλτράρονται για την αφαίρεση χαμηλών και υψηλών αρμονικών και άλλων σημάτων παρεμπόδισης. Τα αναλογικά σήματα μετατρέπονται σε ψηφιακά σήματα από τους μετατροπείς αναλογικού-ψηφιακού (A/D). Το CPU εκτελεί υπολογισμούς στα ψηφιακά σήματα εισόδου, τα συγκρίνει με προκαθορισμένες τιμές, κρίνει και αποφασίζει αν πρέπει να εκδοθεί σήμα ένδειξης ή να προκληθεί ένα τρίπτυχο.

Για να εξασφαλίσει την αξιοπιστία, τα σήματα μέτρησης και προστασίας επεξεργάζονται και εξάγονται από ανεξάρτητες μονάδες επεξεργασίας μέσα στη συσκευή. Αυτό εγγυάται υψηλή ακρίβεια μέτρησης και παρέχει αρκετό περιθώριο κατά τη διάρκεια σοβαρών σφαλμάτων. Η συσκευή δεν πρέπει να βιώσει ξεπερσισμό A/D ή κόλληση όταν το ρεύμα σήματος σφάλματος φτάνει 20 φορές την κανονική τιμή, το οποίο συνήθως εξασφαλίζει την αξιοπιστία για τυπικές εφαρμογές μηχανικής.

1.2 Χρόνος ανταπόκρισης μικροϋπολογιστικών ολοκληρωμένων συσκευών προστασίας

Κατά την σχεδίαση και επιλογή, η ποιότητα μιας συσκευής προστασίας μπορεί να κριθεί μόνο βάσει τριών δεικτών: ακρίβεια υπολογισμού, χρόνος ανταπόκρισης και φορτίο υπολογισμού. Αυτά τα τρία στοιχεία είναι αμοιβαία αντιφατικά: χαμηλότερη ακρίβεια υπολογισμού και μικρότερο φορτίο υπολογισμού οδηγούν σε γρηγορότερους χρόνους ανταπόκρισης, ενώ υψηλότερη ακρίβεια και μεγαλύτερο φορτίο υπολογισμού οδηγούν σε πιο αργούς χρόνους ανταπόκρισης. Γενικά, για τους τελικούς χρήστες του δικτύου, το φορτίο υπολογισμού πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 3 φορές, η ακρίβεια υπολογισμού πρέπει να είναι υψηλότερη από 0,2%, και ο μέγιστος χρόνος ανταπόκρισης πρέπει να είναι λιγότερος από 30 ms για να εξασφαλίσει την απαίτηση του χρόνου ανταπόκρισης για τυπικές εφαρμογές μηχανικής.

1.3 Επιλογή άλλων λειτουργιών μικροϋπολογιστικών ολοκληρωμένων συσκευών προστασίας

Οι ολοκληρωμένες συσκευές προστασίας περιέχουν πολλά ολοκληρωμένα χίπ, που απαιτούν υψηλή τεχνική εμπειρία για τη συντήρηση. Κατά την επιλογή, πρέπει να προτιμηθούν συσκευές με μοντουλάρικη και γενική υλική δομή, επιτρέποντας την επίλυση σφαλμάτων υλικού με την απλή αντικατάσταση μονάδων, έτσι ώστε να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της εργασίας.

Επιπλέον, η συσκευή προστασίας πρέπει να διαθέτει ενσωματωμένη μονάδα EPROM, επιτρέποντας την αποθήκευση όλων των ρυθμίσεων ψηφιακά. Οι τεχνικοί στο πεδίο μπορούν εύκολα να ανακαλέσουν αυτές τις ρυθμίσεις για την επιβάθυνση της εξοπλισμού χωρίς την ανάγκη να γράψουν εκ νέου δεδομένα. Για την ολοκλήρωση με το σύστημα αυτοματοποιημένης παρακολούθησης του συνολικού έργου, η συσκευή προστασίας πρέπει να διαθέτει δυνατότητες επικοινωνίας, επιτρέποντας την εύκολη δημιουργία δικτύου μέσω δεδομένων bus και τη μεταφορά πληροφοριών ενέργειας στο ανώτερο σύστημα αυτοματοποιημένης παρακολούθησης.

2. Σχέση μεταξύ ολοκληρωμένων συσκευών προστασίας και του συστήματος αυτοματοποιημένης ελέγχου της εγκατάστασης

Βάσει της διάρθρωσης και των απαιτήσεων επικοινωνίας του συστήματος αυτοματοποιημένου ελέγχου της εγκατάστασης, το σύστημα αυτοματοποίησης για τις μικροϋπολογιστικές ολοκληρωμένες συσκευές προστασίας είναι συνήθως διαιρεμένο σε τρία επίπεδα: το επίπεδο συρμάτων, το επίπεδο υποσταθμίου και το επίπεδο κεντρικής αίθουσας ελέγχου.

2.1 Επίπεδο συρμάτων

Το επίπεδο συρμάτων αποτελείται από διάφορες τύπους μικροϋπολογιστικών ολοκληρωμένων συσκευών προστασίας, που εγκαταστάνονται άμεσα στα σύρματα. Κάθε συσκευή αντιμετωπίζει άμεσα τα μέτρηση, προστασία σημάτων και λειτουργίες ελέγχου για τον αντίστοιχο κάμπιν. Συγκεκριμένες λειτουργίες είναι ως εξής:

(1) Κάμπιν εισόδου

• Λειτουργίες προστασίας: Αμέση αποσύρση υπερβολικού ρεύματος, χρονοδιαφοροποιημένη αποσύρση υπερβολικού ρεύματος.

• Λειτουργίες μέτρησης: Τριφασικό ρεύμα, τριφασική τάση, ενεργό και αδρανές δύναμη, ενεργό και αδρανές ενέργεια.

• Λειτουργίες παρακολούθησης: Θέση ανοιχτού/κλειστού διακόπτη.

• Λειτουργίες ελέγχου: Χειροκίνητο ανοίγμα/κλείσιμο (στο κάμπιν), απομακρυσμένος έλεγχος ανοίγμα/κλείσιμο.

• Λειτουργίες ειδοποίησης: Αποσύρση λόγω σφάλματος, σήματα προειδοποίησης, ανοίγμα/κλείσιμο, σφάλμα συσκευής, καταγραφή σφάλματος, κλπ.

(2) Κάμπιν μετατροπέα

• Λειτουργίες προστασίας: Αμέση αποσύρση υπερβολικού ρεύματος, χρονοδιαφοροποιημένη αποσύρση υπερβολικού ρεύματος, αντιστροφή υπερφόρτωσης, μονοφασικό σφάλμα στο χώμα, βαρύ αέριο.

• Λειτουργίες μέτρησης, παρακολούθησης και ελέγχου: Όπως και στο κάμπιν εισόδου.

• Λειτουργίες ειδοποίησης: Αποσύρση λόγω σφάλματος, ελαφρύ αέριο, προειδοποίηση θερμοκρασίας, σήματα προειδοποίησης, ανοίγμα/κλείσιμο, σφάλμα συσκευής, καταγραφή σφάλματος, κλπ.

(3) Κάμπιν μπάρας

• Λειτουργίες προστασίας, παρακολούθησης και ελέγχου: Όπως και στο κάμπιν εισόδου.

• Λειτουργίες ειδοποίησης: Αποσύρση λόγω σφάλματος, σφάλμα συσκευής, καταγραφή σφάλματος, κλπ.

(4) Κάμπιν μοτέρας

• Λειτουργίες προστασίας: Αμέση αποσύρση υπερβολικού ρεύματος, χρονοδιαφοροποιημένη αποσύρση υπερβολικού ρεύματος, υπερφόρτωση, μονοφασικό σφάλμα στο χώμα, χαμηλή τάση, υπερθέρμανση.

• Λειτουργίες μέτρησης: Τριφασικό ρεύμα, τριφασική τάση, ενεργό και αδρανές δύναμη, ενεργό και αδρανές ενέργεια.

• Λειτουργίες παρακολούθησης: Θέση ανοιχτού/κλειστού διακόπτη.

• Λειτουργίες ελέγχου: Χειροκίνητο ανοίγμα/κλείσιμο (στο κάμπιν), απομακρυσμένος έλεγχος ανοίγμα/κλείσιμο.

• Λειτουργίες ειδοποίησης: Αποσύρση λόγω σφάλματος, σήματα προειδοποίησης, ανοίγμα/κλείσιμο, σφάλμα συσκευής, καταγραφή σφάλματος, κλπ.

Μετά τη συλλογή δεδομένων στο αντίστοιχο σύρμα, οι συσκευές προστασίας μεταφέρουν δεδομένα μέσω bus στον υπολογιστή παρακολούθησης στο επίπεδο υποσταθμίου. Αυτό το σύστημα μειώνει σημαντικά τα καλώδια ελέγχου, μειώνει τον χρόνο επιβάθυνσης στο χώρο και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της εργασίας.

2.2 Επίπεδο υποσταθμίου

Πολλά σήματα από το υποσταθμίο πρέπει να μεταφερθούν στην κεντρική αίθουσα ελέγχου μέσω του βιομηχανικού Ethernet