Vilken roll spelar en mikrodatorintegrerad skyddsutrustning i högspänningsväxlar och hur väljer man den?
Roll och val av mikrodatorintegrerade skyddsanordningar i högspänningsväxlar
Under de senaste åren har användningen av mikrodatorintegrerade skyddsanordningar i medel- och högspänningsfördelningsprojekt ökat betydligt. Dessa enheter är användarvänliga och övervinner bristerna hos traditionell reläskydd, såsom komplicerad kablage, låg tillförlitlighet och besvärliga inställnings- och felsökningsprocedurer. Mikrodatorintegrerade skyddsanordningar har omfattande självdiagnosfunktioner, vilket gör det mycket bekvämt att utföra detektering och inrättning.
När ett avvikande upptäcks ger centralprocessoren (CPU) signalgeneratorn order att ge motsvarande ljud- och visuella alarmtecken. Dessutom kan olika hjälpfunktioner enkelt implementeras, som utskrivning av felinformation och registrering av tiden för skyddsåtgärder efter ett händelse. Många tillverkare producerar dessa enheter, var och en erbjuder produkter med olika funktioner och maskinvarukonfigurationer, vilket gör det utmanande att välja den mest lämpliga integrerade skyddsanordningen.
I. Val av mikrodatorintegrerade skyddsanordningar
För att säkerställa att mikrodatorintegrerade skyddsanordningar korrekt och exakt utför sina reläskyddsuppgifter bör valet under designfasen baseras på en omfattande utvärdering av tillförlitlighet, svars tid, underhålls- och inrättningseffektivitet samt ytterligare funktioner.
1.1 Tillförlitlighet hos mikrodatorintegrerade skyddsanordningar
Signalindata för mikrodatorintegrerade skyddsanordningar är densamma som för traditionell reläskydd: spänning- och strömtecken införs från spänningsomformare (VT) och strömtransformatorer (CT), konverteras av transducent till standardtecken som krävs av skyddsanordningen och filtreras för att ta bort låg- och högordningens harmoniska vågor och andra störningstecken. Analog-digital (A/D) omvandlare transformerar sedan de analoga tecknen till digitala tecken. CPU utför beräkningar på den digitala indatan, jämför dem med förinställda värden, gör bedömningar och bestämmer om larm eller avbrott ska utlösas.
För att uppfylla tillförlitlighetskrav bearbetas mät- och skyddsindatatecken och ges ut av oberoende processenheter inuti enheten. Detta garanterar hög mätningstrygghet och ger god marginal vid allvarliga fel. Enheten bör inte uppleva A/D-överskridande eller mätningssättning när felets strömsignal når 20 gånger det normala värdet, vilket generellt uppfyller tillförlitlighetskraven för typiska ingenjörstillämpningar.
1.2 Svarstid för mikrodatorintegrerade skyddsanordningar
Vid design och val kan kvaliteten på en skyddsanordning endast bedömas utifrån tre indikatorer: beräkningsprecision, svarstid och beräkningsbelastning. Dessa tre faktorer är motstridiga: lägre beräkningsprecision och mindre beräkningsbelastning leder till snabbare svarstider, medan högre precision och större belastning resulterar i långsammare svarstider. Generellt bör beräkningsbelastningen vara större än 3 gånger, beräkningsprecisionen högre än 0,2% och den maximala svarstiden mindre än 30 ms för att uppfylla typiska ingenjörskrav på svarstid.
1.3 Val av andra funktioner hos mikrodatorintegrerade skyddsanordningar
Integrerade skyddsanordningar innehåller många integrerade chip, vilket kräver högt tekniskt kunnande för underhåll. Vid val bör modulära och universella maskinvaruanordningar föredras, vilket möjliggör att maskinvarufel kan lösas genom att enkelt byta ut moduler, vilket ökar arbetseffektiviteten.
Dessutom bör skyddsanordningen ha en inbyggd EPROM-modul, vilket möjliggör lagring av alla inställningsvärden digitalt. Fältmedarbetare kan enkelt hämta dessa inställningar för utrustningsinrättning utan att behöva omskriva data. För att integrera med det automatiska övervakningssystemet i det övergripande projektet bör skyddsanordningen ha kommunikationsförmåga, vilket möjliggör enkel nätbildning via databussar och överföring av åtgärdsinformation till det automatiserade övervakningssystemet på högre nivå.
2. Förhållandet mellan integrerade skyddsanordningar och anläggningens automatiserade kontrollsystem
Baserat på konfigurationen och kommunikationskraven för anläggningens automatiserade kontrollsystem delas automationssystemet för mikrodatorintegrerade skyddsanordningar vanligtvis in i tre nivåer: växelnivå, understationnivå och centralkontrollrum.
2.1 Växelnivå
Växelnivån består av olika typer av mikrodatorintegrerade skyddsanordningar, direkt installerade på växlarna. Varje enhet hanterar direkt mät-, skydds- och styrtecken för sin respektive kabinetts. Specifika funktioner är följande:
(1) Inkomstkabinetts
Skyddsfunger: Omedelbar överströmningsskydd, tidsfördröjd överströmningsskydd.
Mätningar: Trefasström, trefasvoltage, effektiv och reaktiv effekt, effektiv och reaktiv energi.
Övervakningsfunktioner: Kretsstyckes öppna/stängda position.
Styrningsfunktioner: Manuell öppna/stäng (på kabinetts), fjärrstyrning öppna/stäng.
Larmsignaler: Avbrott pga fel, varningssignaler, öppna/stäng, enhetsfel, felregistrering etc.
(2) Transformerkabinetts
Skyddsfunger: Omedelbar överströmningsskydd, tidsfördröjd överströmningsskydd, invers-tidsöverbelastning, enfasjordfel, tung gasutlösning.
Mätning, övervakning och styrning: Samma som inkomstkabinetts.
Larmsignaler: Avbrott pga fel, ljus gas, temperaturvarning, varningssignaler, öppna/stäng, enhetsfel, felregistrering etc.
(3) Busskabinetts
Skydds, övervakning och styrning: Samma som inkomstkabinetts.
Larmsignaler: Avbrott pga fel, enhetsfel, felregistrering etc.
(4) Motor kabinetts
Skyddsfunger: Omedelbar överströmningsskydd, tidsfördröjd överströmningsskydd, överbelastning, enfasjordfel, låg spänning, överhettning.
Mätningar: Trefasström, trefasvoltage, effektiv och reaktiv effekt, effektiv och reaktiv energi.
Övervakningsfunktioner: Kretsstyckes öppna/stängda position.
Styrningsfunktioner: Manuell öppna/stäng (på kabinetts), fjärrstyrning öppna/stäng.
Larmsignaler: Avbrott pga fel, varningssignaler, öppna/stäng, enhetsfel, felregistrering etc.
Efter datainsamling inom sina respektive växlar skickar skyddsanordningarna data via en bus till övervakningsdatorn på understationsnivå. Detta system minskar signifikant kontrollkablage, förkortar inrättningstiden på plats och förbättrar arbetseffektiviteten.
2.2 Understationsnivå
Många signaler från understationen måste skickas till det centrala kontrollrummet via anläggningens industriella Ethernet, och understationen tar emot signaler från det centrala kontrollrummet för att ge kontrollorder till skyddsanordningarna. Understationsnivån består vanligtvis av industriella kontroll datorer, skrivare och monitorer. Dess huvudfunktioner inkluderar konfigurering och hantering av växelns integrerade skyddsanordningar, övervakning av systemoperation, etablering och hantering av understationsdatabasen samt kommunikation med det centrala kontrollrummet.
Eftersom tillverkare håller programvara och elektriska beräkningsmetoder för skyddsanordningar hemliga, måste understationsnivån också hantera konvertering av kommunikationsprotokoll för att underlätta signalöverföring och mottagning mellan det centrala kontrollrummet och skyddsanordningarna.
2.3 Kommunikationsnätverk
Kommunikation mellan växeln och understationen kan använda en MODbus-busnätverk, som stöder upp till 64 slavstationer. Optisk isolering används mellan kommunikationsnätverket och enheterna för att förhindra externa störningar. Kommunikation mellan understationen och det centrala kontrollrummet använder ett industriellt Ethernet med fiberoptisk medium, med en kommunikationshastighet större än 1 Mbps.
2.4 Programvara
Systemprogramvara kan använda mainstream-plattformar med internationella standardarkitekturer, som Windows NT. Programvarumoduler bör inkludera: huvudkontrollprogram, grafikprogram, databashanteringsprogram, rapportgenereringprogram och kommunikationsprogram.
När man väljer programvara bör huvudkontrollprogrammet ha en hög grad av modulärhet. Hög modulärhet möjliggör att fältmedarbetare enkelt kan anropa programvara baserat på platsförhållanden utan ytterligare programmering, vilket drastiskt minskar drift- och underhållsarbetet för dispetcherare och underhållspersonal och förbättrar arbetseffektiviteten.
3. Frågor att notera vid val av maskinvara för mikrodatorintegrerade skyddsanordningar
Dessutom bör följande frågor noteras vid val av maskinvara för mikrodatorintegrerade skyddsanordningar:
Använd en seglad, förstärkt chassi som är motståndskraftig mot stark vibration och störning, med en kompakt installationsstorlek som passar för hårda miljöer och kabinettsmontering.
Använd en industriell dubbel-CPU-struktur, där varje enhet innehåller en huvud-CPU och en kommunikations-CPU. De två CPU:erna fungerar i en mutuell kontrollmod, vilket förbättrar enhetens svarstid och precision, förhindrar felaktig operation eller misslyckad operation, och ökar stabilitet och tillförlitlighet.
Fulltemperaturautomatisk kompensation möjliggör att enheten kan operera långtid i miljöer från -20°C till +60°C.
Mät- och skydds-tecken bearbetas separat inuti enheten, vilket uppfyller både noggrannhetskrav och skyddsomfång och tillförlitlighetskrav.
Använd en dedikerad frekvensprovtagningskrets för att exakt spåra nätets frekvens, vilket gör elektriska kvantitetsberäkningar mer exakta.
Använd optisk isolering för digitala ingångs- och utgångstecken, och skärmade kablar för intern kabinettsledning, vilket effektivt förhindrar externa störningstecken och förbättrar enhetens motståndskraft mot störningar.
Använd en stor LCD-skärm och mjuk tangentbord för tydligare numerisk display och enklare operation.
Efter inrättning och drift lagras inställningsvärdena för olika skyddslägen digitalt i EPROM, vilket möjliggör enkel återkallning efter felsökning eller kretsfelreparation.
Inkludera en omfattande kretsstyckeskontrollkrets som är lämplig för att styra olika typer av kretsstyckes, vilket underlättar understationsuppgraderingar.
Ha omfattande händelseanalysfunktioner, inklusive skyddsåtgärds händelseposter, elektriska kvantitetsgränsoverskridningsposter och felregistrering.
4. Rollen av mikrodatorintegrerade skyddsanordningar i högspänningsväxlar
Mikrodatorskyddsanordningar skyddar kretsar mot avvikande tillstånd. Deras roller i högspänningsväxlar är följande:
Mikrodatorskyddsanordningar har starka databeläggningar, logiska operationer och informationslagring, med en avancerad intern arkitektur. De erbjuder fullständiga skyddsfunktioner för konventionell reläskydd. Genom att ta emot signaler från mätkomponenter som strömtransformatorer och spänningsomformare kan enheten övervaka, styra och skydda kretsens tillstånd. Detta inkluderar skydd mot kortslut, överbelastning, enfasjordfel etc. Utan en skyddsanordning uppnås dessa funktioner i högspänningsväxlar med reläer. Med mikrodatorskydd är ytterligare funktioner tillgängliga, som enkel acceptans av fjärrstyrning, kommunikation med det överordnade systemet för att skicka nuvarande, spänning, effekt och energisignaler från kretsen, samt bekväm justering av skyddsinställningar.
