Apakah peranan peranti perlindungan mikrokomputer terintegrasi dalam peralatan pemutus litar tegangan tinggi dan bagaimana untuk memilihnya
Peranan dan Pilihan Peranti Perlindungan Terintegrasi Mikrokomputer dalam Peralatan Pengubah Tegangan Tinggi
Dalam beberapa tahun terakhir, penggunaan peranti perlindungan terintegrasi mikrokomputer dalam projek sistem pengagihan tenaga menengah dan tinggi telah meningkat secara signifikan. Peranti ini mudah digunakan dan mengatasi kekurangan perlindungan relai tradisional seperti kabelan yang rumit, kebolehpercayaan yang rendah, dan prosedur penyetelan dan penyelarasan yang sukar. Peranti perlindungan terintegrasi mikrokomputer mempunyai fungsi pemeriksaan diri yang menyeluruh, menjadikan pengesanan dan komisi sangat mudah.
Apabila anjakan dikesan, unit pemprosesan pusat (CPU) memerintahkan janaan isyarat untuk mengeluarkan isyarat alamak dan visual yang sesuai. Selain itu, pelbagai fungsi tambahan mudah dilaksanakan, seperti mencetak maklumat kesalahan dan merekod masa tindakan perlindungan selepas insiden. Banyak pengeluar menghasilkan peranti ini, setiap satu menawarkan produk dengan fungsionaliti dan konfigurasi perkakasan yang berbeza, menjadikan pilihan peranti perlindungan terintegrasi yang paling sesuai menjadi cabaran.
I. Pilihan Peranti Perlindungan Terintegrasi Mikrokomputer
Untuk memastikan peranti perlindungan terintegrasi mikrokomputer dapat melaksanakan tugas perlindungan relai dengan betul dan tepat, pilihan semasa fasa reka bentuk harus didasarkan pada penilaian menyeluruh ke atas kebolehpercayaan, masa tindak balas, kemudahan penyelenggaraan dan komisi, serta fungsi tambahan.
1.1 Kebolehpercayaan Peranti Perlindungan Terintegrasi Mikrokomputer
Input isyarat untuk peranti perlindungan terintegrasi mikrokomputer adalah sama seperti perlindungan relai tradisional: isyarat voltan dan arus dimasukkan dari transformator voltan (VTs) dan transformator arus (CTs), diubah oleh transduser kepada isyarat standard yang diperlukan oleh peranti perlindungan, dan disaring untuk menghilangkan harmonik rendah dan tinggi serta isyarat gangguan lain. Penukar analog-ke-digital (A/D) kemudian mengubah isyarat analog menjadi isyarat digital. CPU melakukan pengiraan pada input digital, membandingkannya dengan nilai yang ditetapkan, membuat keputusan, dan memutuskan sama ada akan mengaktifkan alamak atau trip.
Untuk memenuhi keperluan kebolehpercayaan, isyarat input pengukuran dan perlindungan diproses dan dihasilkan oleh unit pemprosesan bebas dalam peranti. Ini memastikan ketepatan pengukuran yang tinggi dan memberikan margin yang cukup semasa kegagalan yang teruk. Peranti tidak seharusnya mengalami overflow A/D atau saturasi apabila arus isyarat kegagalan mencapai 20 kali nilai normal, yang umumnya memenuhi keperluan kebolehpercayaan untuk aplikasi kejuruteraan biasa.
1.2 Masa Tindak Balas Peranti Perlindungan Terintegrasi Mikrokomputer
Semasa reka bentuk dan pilihan, kualiti peranti perlindungan hanya boleh dinilai berdasarkan tiga penunjuk: ketepatan pengiraan, masa tindak balas, dan beban pengiraan. Ketiga-tiga faktor ini saling bertentangan: ketepatan pengiraan yang rendah dan beban pengiraan yang kecil membawa kepada masa tindak balas yang lebih cepat, manakala ketepatan yang lebih tinggi dan beban yang lebih besar menghasilkan masa tindak balas yang lebih lambat. Secara umum, bagi pengguna akhir grid tenaga, beban pengiraan harus lebih besar daripada 3 kali, ketepatan pengiraan harus lebih tinggi daripada 0.2%, dan masa tindak balas maksimum harus kurang daripada 30 ms untuk memenuhi keperluan masa tindak balas untuk aplikasi kejuruteraan biasa.
1.3 Pilihan Fungsi Lain Peranti Perlindungan Terintegrasi Mikrokomputer
Peranti perlindungan terintegrasi mengandungi banyak cip terintegrasi, memerlukan kepakaran teknikal yang tinggi untuk penyelenggaraan. Semasa pilihan, peranti dengan perkakasan modul dan serbaguna harus dipilih, membolehkan masalah perkakasan diselesaikan dengan hanya menukar modul, seterusnya meningkatkan kecekapan kerja.
Selain itu, peranti perlindungan harus mempunyai modul EPROM binaan, membolehkan semua nilai set disimpan secara digital. Kakitangan lapangan dapat dengan mudah menebus nilai-nilai ini untuk komisi peralatan tanpa perlu menulis data semula. Untuk diintegrasikan dengan sistem pemantauan automatik projek secara keseluruhan, peranti perlindungan harus mempunyai keupayaan komunikasi, membolehkan pembentukan rangkaian dengan mudah melalui bas data dan penghantaran maklumat tindakan kepada sistem pemantauan automatik aras atas.
2. Hubungan Antara Peranti Perlindungan Terintegrasi dan Sistem Kawalan Automatik Keseluruhan Kilang
Berdasarkan konfigurasi dan keperluan komunikasi sistem kawalan automatik kilang, sistem automatik untuk peranti perlindungan terintegrasi mikrokomputer biasanya dibahagikan kepada tiga lapisan: lapisan peralatan pengubah, lapisan substansi, dan bilik kawalan pusat.
2.1 Lapisan Peralatan Pengubah
Lapisan peralatan pengubah terdiri daripada pelbagai jenis peranti perlindungan terintegrasi mikrokomputer, dipasang langsung pada peralatan pengubah. Setiap peranti secara langsung menangani isyarat pengukuran, perlindungan, dan fungsi kawalan untuk kabinet masing-masing. Fungsi spesifik adalah sebagai berikut:
(1) Kabinet Incomer
Fungsi Perlindungan: Trip overcurrent segera, trip overcurrent bertempo.
Fungsi Pengukuran: Arus tiga fasa, voltan tiga fasa, kuasa aktif dan reaktif, tenaga aktif dan reaktif.
Fungsi Pemantauan: Posisi buka/tutup pelepas litar.
Fungsi Kawalan: Buka/tutup manual (di kabinet), kawalan jarak jauh buka/tutup.
Fungsi Alamak: Trip disebabkan kesalahan, isyarat amaran, buka/tutup, kesalahan peranti, rakaman kesalahan, dll.
(2) Kabinet Transformator
Fungsi Perlindungan: Trip overcurrent segera, trip overcurrent bertempo, overloading inverse-time, kesalahan tanah fasa tunggal, trip gas berat.
Fungsi Pengukuran, Pemantauan, dan Kawalan: Sama seperti kabinet incomer.
Fungsi Alamak: Trip disebabkan kesalahan, gas ringan, alamak suhu, isyarat amaran, buka/tutup, kesalahan peranti, rakaman kesalahan, dll.
(3) Kabinet Busbar
Fungsi Perlindungan, Pemantauan, dan Kawalan: Sama seperti kabinet incomer.
Fungsi Alamak: Trip disebabkan kesalahan, kesalahan peranti, rakaman kesalahan, dll.
(4) Kabinet Motor
Fungsi Perlindungan: Trip overcurrent segera, trip overcurrent bertempo, overload, kesalahan tanah fasa tunggal, voltan rendah, panas berlebihan.
Fungsi Pengukuran: Arus tiga fasa, voltan tiga fasa, kuasa aktif dan reaktif, tenaga aktif dan reaktif.
Fungsi Pemantauan: Posisi buka/tutup pelepas litar.
Fungsi Kawalan: Buka/tutup manual (di kabinet), kawalan jarak jauh buka/tutup.
Fungsi Alamak: Trip disebabkan kesalahan, isyarat amaran, buka/tutup, kesalahan peranti, rakaman kesalahan, dll.
Selepas pengambilan data dalam peralatan pengubah masing-masing, peranti perlindungan menghantar data melalui bas ke komputer pemantauan di lapisan substansi. Sistem ini secara signifikan mengurangkan kabel kawalan, memendekkan masa komisi di tapak, dan meningkatkan kecekapan kerja.
2.2 Lapisan Substansi
Banyak isyarat dari substansi perlu dihantar ke bilik kawalan pusat melalui Ethernet industri kilang, dan substansi menerima isyarat dari bilik kawalan pusat untuk mengeluarkan arahan kawalan kepada peranti perlindungan. Lapisan substansi biasanya terdiri daripada komputer kawalan industri, pencetak, dan monitor. Fungsi utamanya termasuk konfigurasi dan pengurusan peranti perlindungan terintegrasi peralatan pengubah, pemantauan operasi sistem, penubuhan dan pengurusan pangkalan data substansi, dan komunikasi dengan bilik kawalan pusat.
Oleh kerana pengeluar mengekalkan perisian peranti perlindungan dan kaedah pengiraan elektrik mereka sebagai rahsia, lapisan substansi juga harus menangani pertukaran protokol komunikasi untuk memudahkan penghantaran dan penerimaan isyarat antara bilik kawalan pusat dan peranti perlindungan.
2.3 Rangkaian Komunikasi
Komunikasi antara peralatan pengubah dan substansi boleh menggunakan rangkaian bus MODbus, menyokong sehingga 64 stesen hamba. Isolasi optik digunakan antara rangkaian komunikasi dan peranti untuk mencegah gangguan luar. Komunikasi antara substansi dan bilik kawalan pusat menggunakan Ethernet industri dengan medium fiber optik, dengan kadar komunikasi lebih daripada 1 Mbps.
2.4 Perisian
Perisian sistem boleh menggunakan platform utama dengan arkitektur piawaian antarabangsa, seperti Windows NT. Modul perisian harus termasuk: perisian kawalan utama, perisian grafik, perisian pengurusan pangkalan data, perisian penjana laporan, dan perisian komunikasi.
Semasa memilih perisian, perisian kawalan utama harus mempunyai tahap modular yang tinggi. Modularitas yang tinggi membolehkan kakitangan lapangan dengan mudah memanggil perisian berdasarkan keadaan tapak tanpa pemrograman tambahan, mengurangkan beban kerja operasi dan penyelenggaraan bagi pengaturcara dan kakitangan penyelenggaraan, dan meningkatkan kecekapan kerja.
3. Isu-Isu yang Perlu Diperhatikan Semasa Memilih Perkakasan untuk Peranti Perlindungan Terintegrasi Mikrokomputer
Selain itu, isu-isu berikut perlu diperhatikan semasa memilih perkakasan untuk peranti perlindungan terintegrasi mikrokomputer:
Guna rangka tertutup, diperkuat, tahan getaran dan gangguan yang kuat, dengan saiz pemasangan yang padat sesuai untuk persekitaran yang keras dan pemasangan dalam kabinet.
Adopt struktur CPU ganda industri, dengan setiap peranti mengandungi CPU utama dan CPU komunikasi. Dua CPU bekerja dalam mod saling semak, meningkatkan masa tindak balas dan ketepatan peranti, mencegah operasi salah atau gagal beroperasi, dan meningkatkan kestabilan dan kebolehpercayaan.
Penskalaan suhu automatik penuh membolehkan peranti beroperasi jangka panjang dalam persekitaran dari -20°C hingga +60°C.
Isyarat pengukuran dan perlindungan diproses secara berasingan dalam peranti, memenuhi keperluan ketepatan dan julat perlindungan serta kebolehpercayaan.
Guna litar pensampelan frekuensi khusus untuk mengikuti frekuensi grid dengan tepat, menjadikan pengiraan kuantiti elektrik lebih tepat.
Guna isolasi optik untuk isyarat input dan output digital, dan kabel berselerai untuk kabelan dalaman kabinet, dengan efektif mencegah isyarat gangguan luar dan meningkatkan keupayaan anti-gangguan peranti.
Guna paparan LCD skrin besar dan papan kekunci lembut untuk paparan nombor yang lebih jelas dan operasi yang lebih mudah.
Setelah komisi dan operasi, nilai set untuk pelbagai mode perlindungan disimpan secara digital dalam EPROM, membolehkan pemanggilan semula dengan mudah selepas penyelarasan atau pembaikan litar kesalahan.
Termasuk litar kawalan pelepas litar yang lengkap sesuai untuk mengawal pelbagai jenis pelepas litar, memudahkan peningkatan substansi.
Mempunyai keupayaan analisis kesalahan yang lengkap, termasuk rekod tindakan peristiwa perlindungan, rekod melebihi had isyarat kuantiti elektrik, dan rakaman kesalahan.
4. Peranan Peranti Perlindungan Terintegrasi Mikrokomputer dalam Peralatan Pengubah Tegangan Tinggi
Peranti perlindungan mikrokomputer melindungi litar daripada keadaan tidak normal. Peranannya dalam peralatan pengubah tegangan tinggi adalah seperti berikut:
Peranti perlindungan mikrokomputer mempunyai keupayaan pemprosesan data, operasi logik, dan penyimpanan maklumat yang kuat, dengan arkitektur dalaman yang canggih. Mereka menawarkan fungsi perlindungan lengkap seperti perlindungan relai tradisional. Dengan menerima isyarat dari komponen pengukuran seperti transformator arus dan voltan, peranti dapat memantau, mengawal, dan melindungi keadaan litar. Ini termasuk perlindungan terhadap litar pendek, overload, kesalahan tanah fasa tunggal, dll. Tanpa peranti perlindungan, fungsi-fungsi ini dalam peralatan pengubah tegangan tinggi dicapai dengan menggunakan relai. Dengan perlindungan mikrokomputer, fungsi tambahan tersedia, seperti penerimaan kawalan jarak jauh yang mudah, komunikasi dengan sistem aras atas untuk menghantar isyarat arus, voltan, kuasa, dan tenaga dari litar, dan penyesuaian mudah nilai set perlindungan.
