Koju ulogu igra uređaj za integriranu zaštitu na bazi mikroračunala u visokonaponskom sklopnom uređaju i kako ga odabrati
Uloga i odabir mikro računalnih integriranih zaštitnih uređaja u visokonaponskim prekidačima
U posljednjih nekoliko godina primjena mikro računalnih integriranih zaštitnih uređaja u srednje- i visokonaponskim projektima distribucijskih sustava je značajno porasla. Ovi uređaji su korisniku prijateljski i prevladavaju nedostatke tradicionalne relejne zaštite, poput složenog kabliranja, niske pouzdanosti i kompliciranih postupaka postavljanja i kalibracije. Mikro računalni integrirani zaštitni uređaji imaju kompleksne funkcije samodiagnostike, što čini otkrivanje i postavljanje vrlo praktičnim.
Kada se detektira anomalija, centralna procesorska jedinica (CPU) naredi generatoru signala da emitira odgovarajuće zvučne i vizualne alarmne signale. Također, lako se implementiraju različiti pomoćni funkcionaliteti, poput štampanja informacija o grešci i zabilježavanja vremena akcija zaštite nakon događaja. Mnogi proizvođači proizvode ove uređaje, svaki nudi proizvode s različitim funkcionalnostima i hardverskim konfiguracijama, što čini izbor najprikladnijeg integriranog zaštitnog uređaja izazovom.
I. Odabir mikro računalnih integriranih zaštitnih uređaja
Da bi se osiguralo da mikro računalni integrirani zaštitni uređaji točno i precizno obavljaju svoje zadatke relejne zaštite, odabir tijekom faze dizajna treba temeljiti na cjelovitom vrednovanju pouzdanosti, vremena reakcije, lakše održavajučnosti i postavljanja, te dodatnih funkcija.
1.1 Pouzdanost mikro računalnih integriranih zaštitnih uređaja
Ulazni signali za mikro računalne integrirane zaštitne uređaje su isti kao za tradicionalnu relejnu zaštitu: naponski i strujni signali se uvode iz naponskih transformatora (VT) i strujnih transformatora (CT), pretvaraju se transduktorima u standardne signale potrebne zaštitnom uređaju i filtriraju se kako bi se uklonili niski i visoki harmonici i drugi interferentni signali. Analogno-digitalni (A/D) pretvarači zatim pretvaraju analogne signale u digitalne signale. CPU izvršava izračune nad digitalnim ulazima, uspoređuje ih s unaprijed postavljenim vrijednostima, donosi odluke i odlučuje hoće li aktivirati alarm ili isključiti.
Za ispunjenje zahtjeva za pouzdanost, signali za mjerenje i zaštitu obrađuju se i obrađuju nezavisnim obradnim jedinicama unutar uređaja. To osigurava visoku preciznost mjerenja i pruža dovoljnu margu tokom teških grešaka. Uređaj ne bi trebao doživjeti A/D prekoracenje ili nasycenje kada struja greškog signala doseže 20 puta normalnu vrijednost, što općenito zadovoljava zahtjeve za pouzdanost tipičnih inženjerskih aplikacija.
1.2 Vrijeme reakcije mikro računalnih integriranih zaštitnih uređaja
Tijekom dizajna i odabira, kvaliteta zaštitnog uređaja može se procijeniti samo na temelju tri pokazatelja: preciznost izračuna, vrijeme reakcije i radni opterećenje. Ova tri faktora su međusobno suprotna: niže izračunska preciznost i manje radno opterećenje dovode do bržeg vremena reakcije, dok više preciznost i veće radno opterećenje rezultiraju sporijim vremenom reakcije. Općenito, za krajnje korisnike mreže, radno opterećenje trebalo bi biti veće od 3 puta, izračunska preciznost trebala bi biti veća od 0,2%, a maksimalno vrijeme reakcije trebalo bi biti manje od 30 ms kako bi se ispunili tipični inženjerski zahtjevi za vrijeme reakcije.
1.3 Odabir drugih funkcija mikro računalnih integriranih zaštitnih uređaja
Integrirani zaštitni uređaji sadrže mnogo integriranih čipova, što zahtijeva visoku tehničku ekspertizu za održavanje. Tijekom odabira, trebali bi se preferirati uređaji s modulskim i univerzalnim hardverom, omogućavajući rješavanje hardverskih grešaka jednostavnim zamjenom modula, time se poboljšava efikasnost rada.
Dodatno, zaštitni uređaj trebao bi imati ugrađeni EPROM modul, omogućavajući pohranu svih postavljenih vrijednosti u digitalnom obliku. Poljski osoblje može lako povratiti te postavke za provjeru opreme bez potrebe za prepisivanjem podataka. Da bi se integrirao s automatiziranim nadzornim sustavom cijelog projekta, zaštitni uređaj trebao bi imati komunikacijske mogućnosti, omogućavajući lako formiranje mreže putem podatkovnih magistrala i slanje informacija o akciji na viši automatizirani nadzorni sustav.
2. Odnos integriranih zaštitnih uređaja i fabričnog automatiziranog kontrolnog sustava
Na temelju konfiguracije i komunikacijskih zahtjeva fabričnog automatiziranog kontrolnog sustava, automatizirani sustav za mikro računalne integrirane zaštitne uređaje obično se dijeli na tri sloja: sloj prekidača, podstanicni sloj i središnji kontrolni prostor.
2.1 Sloj prekidača
Sloj prekidača sastoji se od različitih vrsta mikro računalnih integriranih zaštitnih uređaja, direktno instaliranih na prekidače. Svaki uređaj direktno obrađuje mjerni, zaštitni signal i funkcije kontrole za svoju određenu skrinju. Konkretni funkcionaliteti su sljedeći:
(1) Skrinja dolazne linije
Funkcije zaštite: Momentano prekid prekomjerne struje, prekid prekomjerne struje s kašnjenjem.
Mjerne funkcije: Tri-fazna struja, tri-fazni napon, aktivna i reaktivna snaga, aktivna i reaktivna energija.
Funkcije nadzora: Položaj prekidača otvoren/zatvoren.
Funkcije kontrole: Ručno otvaranje/zatvaranje (na skrini), daljinsko upravljanje otvaranjem/zatvaranjem.
Funkcije alarma: Prekid zbog greške, upozorni signali, otvaranje/zatvaranje, greška uređaja, zapisivanje grešaka itd.
(2) Skrinja transformatora
Funkcije zaštite: Momentano prekid prekomjerne struje, prekid prekomjerne struje s kašnjenjem, prekid prekomjerne struje s obrnutim vremenom, jednofazni zemljani krug, prekid zbog teškog plinovitog signala.
Mjerne, nadzorne i kontrolne funkcije: Iste kao kod skrinje dolazne linije.
Funkcije alarma: Prekid zbog greške, lagani plin, alarm temperature, upozorni signali, otvaranje/zatvaranje, greška uređaja, zapisivanje grešaka itd.
(3) Skrinja matične busline
Funkcije zaštite, nadzora i kontrole: Iste kao kod skrinje dolazne linije.
Funkcije alarma: Prekid zbog greške, greška uređaja, zapisivanje grešaka itd.
(4) Skrinja motora
Funkcije zaštite: Momentano prekid prekomjerne struje, prekid prekomjerne struje s kašnjenjem, preopterećenje, jednofazni zemljani krug, niski napon, previsoka temperatura.
Mjerne funkcije: Tri-fazna struja, tri-fazni napon, aktivna i reaktivna snaga, aktivna i reaktivna energija.
Funkcije nadzora: Položaj prekidača otvoren/zatvoren.
Funkcije kontrole: Ručno otvaranje/zatvaranje (na skrini), daljinsko upravljanje otvaranjem/zatvaranjem.
Funkcije alarma: Prekid zbog greške, upozorni signali, otvaranje/zatvaranje, greška uređaja, zapisivanje grešaka itd.
Nakon prikupljanja podataka u svojoj određenoj skrini, zaštitni uređaji prenose podatke preko magistrale na nadzorno računalo na podstanicnom sloju. Ovaj sustav značajno smanjuje kontrokabelske, skraćuje vrijeme komisioniranja na terenu i poboljšava efikasnost rada.
2.2 Podstanicni sloj
Mnogi signali s podstanice moraju biti preneseni u središnji kontrolni prostor preko industrijskog Ethernet-a tvornice, a podstanica prima signale iz središnjeg kontrolnog prostora kako bi dala naredbe za upravljanje zaštitnim uređajima. Podstanicni sloj obično sastoji se od industrijskih kontrolnih računala, tiskača i monitora. Glavne funkcije uključuju konfiguriranje i upravljanje integriranim zaštitnim uređajima prekidača, nadzor rada sustava, stvaranje i upravljanje bazo
