Hvordan velge et mikrodatamaskinbasert integrert beskyttelsesenheter og hva er dens funksjon i høyspenningskontaktanlegg?
1. Utvelgelse og rolle av mikrodatabaserte integrerte beskyttelsesenheter
1.1 Utvelgelse av mikrodatabaserte integrerte beskyttelsesenheter
For å sikre at en mikrodatabasert integrert beskyttelsesenhet korrekt og nøyaktig utfører sine relébeskyttelsesoppgaver, bør utvelgelsen under design overveie pålitelighet, responstid, vedlikehold og installering, samt tilleggsfunksjoner.
Signalinngangen for mikrodatabaserte integrerte beskyttelsesenheter er den samme som for tradisjonell relébeskyttelse: spenning- og strømsignaler innføres fra potensialtransformatorer (PTs) og strømtransformatorer (CTs), konverteres av senderenheter til standard-signaler som enheten krever, filtreres for å fjerne lav- og høyordens harmoniske og annen støy, og deretter konverteres fra analoge til digitale signaler av en A/D-konverter.
CPU-en utfører beregninger på de digitale inngangene, sammenligner resultatene med forhåndsinnstilte verdier, tar beslutninger, og avgjør deretter om det skal utløses en alarm eller tripp. For å møte pålitelighetskrav, behandles målings- og beskyttelsesinngangssignalene og sendes ut av uavhengige prosesseringsenheter i enheten. Dette sikrer målnøyaktighet samtidig som det gir tilstrekkelig margin under alvorlige feil. Generell ingeniørpålitelighet er oppfylt hvis enheten ikke opplever A/D-overflow eller mättnad når feilstrømmen når 20 ganger normalverdien.
1.2 Utvelgelse av responstid
Arbeidsflyten for beskyttelsesprogramvaren er generelt som vist på figuren nedenfor:
Det kan sees fra diagrammet at responstiden for en beskyttelsesenhet er tett knyttet til programvaren som brukes og metoden for beregning av elektriske størrelser, noe brukerne generelt ikke kjenner til.
Under design og utvelgelse kan vi bare vurdere kvaliteten på en beskyttelsesenhet basert på tre indikatorer: beregningsnøyaktighet, responstid og beregningslast. Disse tre faktorene er motstridende: dårlig beregningsnøyaktighet og liten beregningslast fører til raskere responstider, mens høyere nøyaktighet og større beregningslast fører til langsommere responstider. Generelt er det tilstrekkelig for sluttkunder i et kraftnett å sette beregningslasten til mer enn 3 ganger, beregningsnøyaktighet høyere enn 0,2 %, og maksimal responstid mindre enn 30 ms for å oppfylle typiske ingeniørkrav til responstid.
1.3 Utvelgelse av andre funksjoner
Integrasjonsbeskyttelsesenheter inneholder mange integrerte kretser, som krever høy teknisk ekspertise for vedlikehold. Under utvelgelsen bør man prioritere enheter med modulære og standardiserte hardvarer, slik at hardvarefeil kan løses ved å bytte ut moduler, noe som øker arbeids effektiviteten. I tillegg bør beskyttelsesenheten ha en innebygd EPROM-modul, slik at alle innstillingsverdier kan lagres digitalt. Feltarbeidere kan da enkelt hente disse innstillingene for enhetens installering uten å måtte programmering på nytt.
For å integrere med det totale prosjektets automatiske overvåkningssystem, bør beskyttelsesenheten ha kommunikasjonskapasitet, slik at nettverk lett kan dannes via databusser, og informasjon etter tripping kan sendes til det overordnede automatiske overvåkningssystemet.
2. Forholdet mellom integrerte beskyttelsesenheter og anleggets totale automatiske kontrollsystemer
Basert på konfigurasjonen og kommunikasjonskravene for anleggets automatiske kontrollsystem, er automatiseringssystemet for mikrodatabaserte integrerte beskyttelsesenheter generelt delt inn i tre nivåer: skruvedekknivå, understationnivå og sentral kontrollrom.
2.1 Skruvedekknivå
Skruvedekknivået består av ulike typer mikrodatabaserte integrerte beskyttelsesenheter, direkte installert på skruvedekk. Hver enhet håndterer direkte måling, beskyttelsessignaler og kontrollfunksjoner for sitt respektive kabinet. Spesifikke funksjoner er som følger:
(1) Inngangskabinet
Beskyttelsesfunksjoner: Umiddelbar overstrøm, forsinket overstrøm.
Målingsfunksjoner: Tre-fase strøm, tre-fase spenning, aktiv/reaktiv effekt, aktiv/reaktiv energi.
Overvåkingsfunksjoner: Bryteråpnet/lukket posisjon.
Kontrollfunksjoner: Manuell åpning/lukking (på kabinet), fjernåpning/lukking.
Alarmfunksjoner: Tripping pga ulykke, advarselsignaler, åpnet/lukket status, enhetsfeil, feilregistrering, etc.
(2) Transformerkabinet
Beskyttelsesfunksjoner: Umiddelbar overstrøm, forsinket overstrøm, invers tidsoverlast, en-fase jordfeil, tung gassutsetting.
Målings-, overvåkings- og kontrollfunksjoner: Samme som inngangskabinet.
Alarmfunksjoner: Tripping pga ulykke, lettgass, temperaturalarm, advarselsignaler, åpnet/lukket status, enhetsfeil, feilregistrering, etc.
(3) Busbar-kabinet
Beskyttelses-, overvåkings- og kontrollfunksjoner: Samme som inngangskabinet.
Alarmfunksjoner: Tripping pga ulykke, enhetsfeil, feilregistrering, etc.
(4) Motor-kabinet
Beskyttelsesfunksjoner: Umiddelbar overstrøm, forsinket overstrøm, overlast, en-fase jord, undervoltage, overvarming.
Målingsfunksjoner: Tre-fase strøm, tre-fase spenning, aktiv/reaktiv effekt, aktiv/reaktiv energi.
Overvåkingsfunksjoner: Bryteråpnet/lukket posisjon.
Kontrollfunksjoner: Manuell åpning/lukking (på kabinet), fjernåpning/lukking.
Alarmfunksjoner: Tripping pga ulykke, advarselsignaler, åpnet/lukket status, enhetsfeil, feilregistrering, etc.
Etter datainnsamling i sine respektive skruvedekk, transmitterer beskyttelsesenheter data via en bus til overvåkningsdatamaskinen på understationsnivå. Dette systemet reduserer betydelig kontrollkabler, forkorter lokal installeringstid, og forbedrer arbeids effektiviteten.
2.2 Understationsnivå
Mange signaler fra understationen må sendes til sentral kontrollrom via anleggets industrielle Ethernet, og kontrollkommandoer fra sentral kontrollrom må mottas og sendes til beskyttelsesenheter. Understationsnivået består generelt av industrielle datamaskiner, skrivere og monitore. Dets hovedfunksjoner inkluderer konfigurering og administrering av skruvedekksbeskyttelsesenheter, overvåking av systemoperasjon, opprettelse og administrasjon av understationsdatabase, og kommunikasjon med sentral kontrollrom.
På grunn av leverandørenes fortrolighet angående programvaren og beregningsmetodene for deres beskyttelsesenheter, må understationsnivået også håndtere konvertering av kommunikasjonsprotokoller for å forenkle signaloverføring og mottak mellom sentral kontrollrom og beskyttelsesenheter.
2.3 Kommunikasjonsnettverk
Kommunikasjon mellom skruvedekk og understation kan bruke en MODbus-bussnettverk, som støtter opptil 64 slave-stasjoner. Optisk isolering brukes mellom kommunikasjonsnettverket og enhetene for å forhindre eksternt støy. Kommunikasjon mellom understationen og sentral kontrollrom bruker et industrielt Ethernet med fibermedium, med en kommunikasjonshastighet større enn 1 Mbps.
2.4 Programvare
Systemprogramvaren kan bruke mainstream-plattformer med internasjonale standardarkitekturer, som Windows NT. Programvaremoduler bør inkludere: hovedkontrollprogramvare, grafikkprogramvare, databaseadministrasjonsprogramvare, rapportgenereringsprogramvare, og kommunikasjonsprogramvare.
Ved utvelgelse av programvare, bør hovedkontrollprogramvaren ha en høy grad av modularitet. Høy modularitet tillater feltarbeidere å kalle på programvare basert på lokalsituasjon uten ytterligere programmering, noe som betydelig reduserer drifts- og vedlikeholdsarbeidet for disponenter og vedlikeholdsansatte, og forbedrer arbeids effektiviteten.
3. Andre overveielser
I tillegg bør følgende punkter merkes under hardvareutvelgelsen for mikrodatabaserte integrerte beskyttelsesenheter:
Bruk en tett, forsterket beholder som er motstandsdyktig mot sterke vibrasjoner og støy, med kompakt installasjonsstørrelse, egnet for tøffe miljøer og panelmontering.
Bruk en industriell to-CPU-struktur, hvor hver enhet inneholder en hoved-CPU og en kommunikasjons-CPU. De to CPU-ene jobber i en gjensidig inspeksjonsmodus for å forbedre responstid og nøyaktighet, unngå feiloperasjon eller manglende operasjon, og øke stabilitet og pålitelighet.
Full temperaturautomatisk kompensasjon lar enheten virke lenge i miljøer fra -20°C til +60°C.
Målings- og beskyttelsessignaler behandles separat i enheten, noe som tilfredsstiller både nøyaktighetskrav og krav til beskyttelsesområde og pålitelighet.
Bruk en dedikert frekvensprøvetakingssirkuit for å nøyaktig spore nettets frekvens, noe som gjør beregningen av elektriske størrelser mer nøyaktig.
Bruk optisk isolering for digitale inngang/utgang, og skjermdekkede kabler for intern kabinettkabling, for å effektivt forhindre ekstern støy og forbedre enhetens anti-støyevne.
Bruk en stor-skjerm LCD-display og myk tastatur for klarere numerisk visning og lettere operasjon.
Etter installering og drift, lagres ulike beskyttelsesinnstillinger digitalt i EPROM, slik at de kan hentes umiddelbart etter installering eller kretsfeilreparasjon.
Utrüst med en full funksjonal bryterdriftssirkuit, egnet for å kontrollere ulike typer brytere, noe som forenkler ombygging av understationer.
Har fullstendige ulykkesanalyseevner, inkludert beskyttelseshandlingslogg, elektriske størrelser over grenseverdi logg, og feilregistrering.
4. Rollen til mikrodatabaserte integrerte beskyttelsesenheter i høyspenningskabine
Mikrodatabaserte beskyttelsesenheter beskytter mot unormaltilstand i kretser. Deres roller i høyspenningskabiner inkluderer:
Mikrodatabaserte beskyttelsesenheter har kraftige dataprosesserings-, logiske beregnings- og informasjonslagringskapasiteter, med avanserte interne arkitekturer. De tilbyr fullstendige beskyttelsesfunksjoner lik konvensjonell relébeskyttelse. Ved å motta signaler fra måleenheter som strøm- og spenningstransformatorer, kan enheten overvåke, kontrollere og beskytte kretsstatus, som kortslutningsbeskyttelse, overlastbeskyttelse og en-fase jordfeilbeskyttelse.
Uten beskyttelsesenheter, bruker høyspenningskabiner reléer for å oppnå disse beskyttelsesfunksjonene. Moderne mikrodatabasert beskyttelse gir forbedrede funksjoner, som lett fjernkontroll, kommunikasjon med overordnede systemer for overføring av strøm, spenning, effekt og energidata, og bekvem justering av beskyttelsesinnstillinger.
