Hva er rollen til en mikrodatamaskin-integrasjonssikringseenhet i høyspenningsbrytere, og hvordan velge den?
Rolle og utvelgelse av mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter i høyspenningsbrytere
I de siste årene har bruken av mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter i mellom- og høyspenningselektriske distribusjonsprosjekter økt betydelig. Disse enhetene er brukervennlige og overkommer ulemper ved tradisjonell relébeskyttelse, som komplekse kablingsoppsett, lav pålitelighet, og kraftige innstilling og feilsøking prosedyrer. Mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter har omfattende selvdiagnosefunksjoner, noe som gjør det svært enkelt å utføre oppdaging og innsats.
Når en anomal oppdages, beordrer sentralprosessor (CPU) signalfrembringeren til å sende tilsvarende lyd- og visuelle alarm-signaler. I tillegg kan ulike hjelpsfunksjoner enkelt implementeres, som skriv ut feilinformasjon og registrer tidspunktet for beskyttelsesaksjoner etter hendelsen. Mange produsenter lager disse enhetene, hver med produkter med ulike funksjoner og maskinvarekonfigurasjoner, noe som gjør det utfordrende å velge den mest passende integrerte beskyttelsesenheten.
I. Utvelgelse av mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter
For å sikre at mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter riktig og nøyaktig utfører deres relébeskyttelseoppgaver, bør utvelgelsen under designfasen baseres på en helhetlig vurdering av pålitelighet, respons tid, vedlikehold og innsats enkelhet, samt ytterligere funksjoner.
1.1 Pålitelighet av mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter
Signalinngangen til mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter er den samme som for tradisjonell relébeskyttelse: spenning- og strømsignaler introduseres fra spenningstransformatorer (VTs) og strømtransformatorer (CTs), konvertert av transducere til standardsignaler som kreves av beskyttelsesenheten, og filtrert for å fjerne lav- og høyfrekvensharmonier og andre støy-signaler. Analog til digital (A/D) konvertere så transformerer analogsignaler til digitale signaler. CPU utfører beregninger på digitale inndata, sammenligner dem med forhåndsinnstilte verdier, tar beslutninger, og bestemmer om det skal utløses en alarm eller trip.
For å møte pålitelighetskrav, behandles og utleveres måle- og beskyttelsesignaler av uavhengige prosesseringsenheter innenfor enheten. Dette sikrer høy målnøyaktighet og gir god margin under alvorlige feil. Enheten bør ikke oppleve A/D overflow eller saturering når feilsignaalstrømmen når 20 ganger normalverdien, noe som generelt tilfredsstiller pålitelighetskrav for typiske ingeniørapplikasjoner.
1.2 Respons tid for mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter
Under design og utvelgelse kan kvaliteten av en beskyttelsesenhet kun vurderes basert på tre indikatorer: beregningsnøyaktighet, responstid, og beregningsbelastning. Disse tre faktorene er motstridende: lavere beregningsnøyaktighet og mindre beregningsbelastning fører til hurtigere responstider, mens høyere nøyaktighet og større belastning resulterer i tregere responstider. Generelt bør beregningsbelastningen være større enn 3 ganger, beregningsnøyaktigheten høyere enn 0,2%, og maksimal responstid mindre enn 30 ms for å møte typiske ingeniørkrav til responstid.
1.3 Utvelgelse av andre funksjoner for mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter
Integrasjonsbeskyttelsesenheter inneholder mange integrerte chipper, noe som krever høy teknisk ekspertise for vedlikehold. Under utvelgelsen bør modulære og universelle maskinvare foretrekkes, slik at maskinvarefeil kan løses ved bare å bytte ut moduler, noe som øker arbeids effektiviteten.
I tillegg bør beskyttelsesenheten ha en innebygd EPROM-modul, slik at alle innstillingverdier kan lagres digitalt. Felt personell kan lett gjenkalles disse innstillingene for utstyrskommisjonering uten å måtte omskrive data. For å integrere med det totale prosjektets automatiske overvåkningssystem, bør beskyttelsesenheten ha kommunikasjonskapasitet, slik at nettverk lett kan dannes via databuss og tillate overføring av aksjonsinformasjon til det høyere nivås automatiske overvåkningssystemet.
2. Forholdet mellom integrerte beskyttelsesenheter og anleggets automatiske kontrollsystem
Basert på konfigurasjonen og kommunikasjonsbehovet for anleggets automatiske kontrollsystem, er mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheters automatiske system typisk delt inn i tre nivåer: bryterlaget, understationslaget, og sentralkontrollrommet.
2.1 Bryterlaget
Bryterlaget består av ulike typer mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter, direkte installert på bryterne. Hver enhet håndterer direkte måling, beskyttelsesignaler, og kontrollfunksjoner for sin respektive skap. Spesifikke funksjoner er som følger:
(1) Innkommerskap
Beskyttelsesfunksjoner: Umiddelbar overstrømningstripping, forsinket overstrømningstripping.
Målingsfunksjoner: Tre-fase strøm, tre-fase spenning, aktiv og reaktiv effekt, aktiv og reaktiv energi.
Overvåkningsfunksjoner: Bryteråpnet/lukket posisjon.
Kontrollfunksjoner: Manuell åpne/lukk (på skap), fjernkontroll åpne/lukk.
Alarmfunksjoner: Trip på grunn av feil, advarselsignaler, åpne/lukk, enhetsfeil, feilregistrering, osv.
(2) Transformatorskap
Beskyttelsesfunksjoner: Umiddelbar overstrømningstripping, forsinket overstrømningstripping, invers tid overlast, enefase jordfeil, tung gass trip.
Måling, Overvåking, og Kontrollfunksjoner: Samme som innkommerskap.
Alarmfunksjoner: Trip på grunn av feil, lettgass, temperaturalarm, advarselsignaler, åpne/lukk, enhetsfeil, feilregistrering, osv.
(3) Busbarskap
Beskyttelse, Overvåking, og Kontrollfunksjoner: Samme som innkommerskap.
Alarmfunksjoner: Trip på grunn av feil, enhetsfeil, feilregistrering, osv.
(4) Motorskap
Beskyttelsesfunksjoner: Umiddelbar overstrømningstripping, forsinket overstrømningstripping, overlast, enefase jordfeil, lav spenning, overvarming.
Målingsfunksjoner: Tre-fase strøm, tre-fase spenning, aktiv og reaktiv effekt, aktiv og reaktiv energi.
Overvåkningsfunksjoner: Bryteråpnet/lukket posisjon.
Kontrollfunksjoner: Manuell åpne/lukk (på skap), fjernkontroll åpne/lukk.
Alarmfunksjoner: Trip på grunn av feil, advarselsignaler, åpne/lukk, enhetsfeil, feilregistrering, osv.
Etter datainnsamling i deres respektive brytere, transmitterer beskyttelsesenheter data via en bus til overvåkingsdatamaskinen på understationslaget. Dette systemet reduserer betydelig kontrollkabler, forkorter på-stedet kommisjoneringstid, og forbedrer arbeids effektiviteten.
2.2 Understationslaget
Mange signaler fra understationen må sendes til sentralkontrollrommet via anleggets industrielle Ethernet, og understationen mottar signaler fra sentralkontrollrommet for å gi kontrollkommandoer til beskyttelsesenheter. Understationslaget består typisk av industrielle kontroldatamaskiner, skriver, og skjermer. Dets hovedfunksjoner inkluderer konfigurering og administrasjon av bryter integrasjonsbeskyttelsesenheter, overvåking av systemoperasjon, etablering og administrasjon av understationsdatabase, og kommunikasjon med sentralkontrollrommet.
På grunn av produsentenes hemmeligholdelse av beskyttelsesenhetsprogramvare og elektriske beregningsmetoder, må understationslaget også håndtere kommunikasjonsprotokollkonvertering for å fremme signaloverføring og -mottak mellom sentralkontrollrommet og beskyttelsesenheter.
2.3 Kommunikasjonsnettverk
Kommunikasjon mellom brytere og understation kan bruke en MODbus busnettverk, som støtter opptil 64 slave-stasjoner. Optisk isolering brukes mellom kommunikasjonsnettverket og enhetene for å forhindre eksternt støy. Kommunikasjon mellom understationen og sentralkontrollrommet bruker et industrielt Ethernet med fibermedium, med en kommunikasjonshastighet større enn 1 Mbps.
2.4 Programvare
Systemprogramvare kan bruke mainstream-plattformer med internasjonale standardarkitekturer, som Windows NT. Programvaremoduler bør inkludere: hovedkontrollprogramvare, grafikkprogramvare, databaseadministrasjonprogramvare, rapportgenereringsprogramvare, og kommunikasjonsprogramvare.
Ved utvelgelse av programvare, bør hovedkontrollprogramvaren ha en høy grad av modulering. Høy modulering lar felt personell enkelt kalde opp programvare basert på stedforhold uten ekstra programmering, noe som reduserer betydelig drifts- og vedlikeholdsarbeid for disponenter og vedlikeholdsfolk, og forbedrer arbeids effektiviteten.
3. Ting å merke seg ved utvelgelse av maskinvare for mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter
I tillegg bør følgende ting merkes ved utvelgelse av maskinvare for mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter:
Bruk en tett, forsterket kjasse som er motstandsdyktig mot sterke vibrasjoner og støy, med et kompakt installasjonsstørrelse egnet for tøffe miljøer og skapmontering.
Adopter en industriell klasse dobbel-CPU-struktur, med hver enhet som inneholder en hoved-CPU og en kommunikasjon-CPU. De to CPU-enhetene fungerer i en gjensidig sjekkende modus, noe som forbedrer enhetens responstid og nøyaktighet, forhindrer feiloperasjon eller mislykket operasjon, og forbedrer stabilitet og pålitelighet.
Full rekkevidde temperaturautomatisk kompensasjon tillater at enheten opererer over lengre tid i miljøer fra -20°C til +60°C.
Måling og beskyttelsesignaler behandles separat innenfor enheten, noe som tilfredsstiller både nøyaktighetskrav og beskyttelsesområde og pålitelighetskrav.
Bruk en dedikert frekvensprøvingssirkuit for å presist spore nettverksfrekvens, noe som gjør elektriske mengdeberegninger mer nøyaktige.
Bruk optisk isolering for digitale inngang og utgangssignaler, og skjulte kabler for interne skap kablings, noe som effektivt forhindrer eksterne støy-signaler og forbedrer enhetens anti-støy kapasitet.
Bruk en stor-skjerm LCD-display og myk tastatur for klarere numerisk visning og enklere operasjon.
Etter kommisjonering og drift, lagres innstillingverdier for ulike beskyttelsestyper digitalt i EPROM, noe som lar for enkel gjenkalles etter feilsøking eller krettsfeil reparasjon.
Inkluder en fullstendig bryterkontrollkrets som er egnet for å kontrollere ulike typer brytere, noe som forenkler understationsoppgraderinger.
Ha fullstendige ulykkeanalyseevner, inkludert beskyttelsesaksjonshendelsesrekorder, elektriske mengdesignallimittoverskridelsesrekorder, og feilregistrering.
4. Rollen til mikrodatamaskinintegrasjon beskyttelsesenheter i høyspenningsbrytere
Mikrodatabeskyttelsesenheter beskytter kretser mot unormale forhold. Deres roller i høyspenningsbrytere er som følger:
Mikrodatabeskyttelsesenheter har sterke datahåndtering, logiske operasjoner, og informasjonslagringsevner, med en avansert intern arkitektur. De tilbyr de fulle beskyttelsesfunksjonene til tradisjonell relébeskyttelse. Ved å motta signaler fra måleenheter som strømtransformatorer og spenningstransformatorer, kan enheten overvåke, kontrollere, og beskytte kretstillstanden. Dette inkluderer beskyttelse mot kortslutning, overlast, enefase jordfeil, osv. Uten en beskyttelsesenhet, blir disse funksjonene i høyspenningsbrytere oppnådd ved hjelp av reléer. Med mikrodatabeskyttelse, er det tilgjengelige ytterligere funksjoner, som lett aksept av fjernkontroll, kommunikasjon med det overordnede systemet for å overføre nåværende, spenning, effekt, og energisignaler fra kretsen, samt enkel justering av beskyttelsesinnstillinger.
