Hur väljer man en mikrodatorintegrerad skyddsutrustning och vad är dess funktion i högspänningsväxlar?

1. Välj och roll av mikrodatorintegrerade skyddsanordningar

1.1 Välj mikrodatorintegrerade skyddsanordningar

För att säkerställa att en mikrodatorintegrerad skyddsanordning korrekt och exakt utför sina reläskyddsuppgifter bör urvalet vid design överväga tillförlitlighet, svarstid, underhåll och inrättning, samt ytterligare funktioner.

Signalinmatning för mikrodatorintegrerade skyddsanordningar är densamma som för traditionella reläskydd: spännings- och strömsignaler införs från potentialtransformatorer (PT) och strömmetransformatorer (CT), konverteras av sändare till de standardiserade signaler som krävs av skyddsanordningen, filtreras för att ta bort låg- och högordningens harmoniska vågor och andra störningar, och sedan konverteras från analoga till digitala signaler av en A/D-omvandlare.

CPU: n utför beräkningar på den digitala inmatningen, jämför resultaten med förinställda värden, gör bedömningar och bestämmer sedan om larm eller avbrott ska utlösas. För att uppfylla tillförlitlighetskraven bearbetas mät- och skyddsinmatningsignalerna och ges ut av oberoende processenheter inuti enheten. Detta säkerställer mätningens noggrannhet samtidigt som det ger tillräckligt med marginal vid allvarliga fel. Generell ingenjörsnoggrannhet uppfylls om enheten inte upplever A/D-överskridande eller mätningssättning när felfströmmen når 20 gånger det normala värdet.

1.2 Välj Svarstid

Programflödet för en skyddsanordning är generellt sett som visas i figuren nedan:

Det kan ses från diagrammet att svarstiden för en skyddsanordning är nära kopplad till den programvara som används och metoden för elektriska kvantitetsberäkningar, vilket vanligtvis är okänt för användarna.

Vid design och urval kan vi endast döma kvaliteten på en skyddsanordning baserat på tre indikatorer: beräkningsnoggrannhet, svarstid och beräkningsbelastning. Dessa tre faktorer är mutuellt motsatta: dålig beräkningsnoggrannhet och liten beräkningsbelastning leder till snabbare svarstider, medan högre noggrannhet och större beräkningsbelastning resulterar i långsammare svar. I allmänhet räcker det för slutanvändare av ett elkraftnät att ställa in beräkningsbelastningen till mer än 3 gånger, beräkningsnoggrannhet högre än 0,2 % och maximal svarstid mindre än 30 ms för att uppfylla typiska ingenjörsfordringar angående svarstid.

1.3 Välj Andra Funktioner

Integrerade skyddsanordningar innehåller många integrerade kretsar, vilket kräver hög teknisk kompetens för underhåll. Vid urval bör man prioritera enheter med modulär och standardiserad hårdvara, vilket möjliggör att hårdfel kan lösas genom att enkelt byta ut moduler, vilket ökar arbetsprestanda. Dessutom bör skyddsanordningen ha en inbyggd EPROM-modul, vilket möjliggör lagring av alla inställningar digitalt. Fältpersonal kan sedan lätt återkalla dessa inställningar för anläggningsinrättning utan omprogrammering.

För att integrera med det totala projektets automatiserade övervakningssystem bör skyddsanordningen ha kommunikationsförmåga, vilket möjliggör enkel nätbildning via databussar och möjliggör överföring av information efter avbrott till det överordnade automatiserade övervakningssystemet.

2. Relation mellan Integrerade Skyddsanordningar och Anläggningsomfattande Automatiserade Kontrollsystem

Baserat på konfigurationen och kommunikationskraven för anläggningsautomatiserade kontrollsystem delas automatiseringsystemet för mikrodatorintegrerade skyddsanordningar generellt in i tre nivåer: strömbrytarlagret, understationslagret och centralkontrollrummet.

2.1 Strömbrytarlager

Strömbrytarlagret består av olika typer av mikrodatorintegrerade skyddsanordningar, direkt installerade på strömbrytar. Varje enhet hanterar direkt mätning, skyddssignaler och kontrollfunktioner för sin respektive kabinet. Specifika funktioner är följande:

(1) Inkommande Linje Kabinet

• Skyddsfunger: Omedelbar överströmning, tidsfördröjd överströmning.

• Mätningar: Trefas-ström, trefas-spänning, effektiv/reactiv effekt, effektiv/reactiv energi.

• Övervakningsfunktioner: Strömbrytarens öppna/stängda position.

• Kontrollfunktioner: Manuell öppning/stängning (på kabinet), fjärröppning/stängning.

• Larmfunktioner: Avbrott på grund av olycka, varningssignaler, öppna/stängda status, enhetsfel, felregistrering, etc.

(2) Transformer Kabinet

• Skyddsfunger: Omedelbar överströmning, tidsfördröjd överströmning, invers tidsoverlast, enfas jordfel, tung gasavbrott.

• Mätning, Övervakning och Kontroll Funktionalitet: Samma som inkommande linje kabinet.

• Larmfunktioner: Avbrott på grund av olycka, ljus gas, temperaturvarning, varningssignaler, öppna/stängda status, enhetsfel, felregistrering, etc.

(3) Busbar Kabinet

• Skydd, Övervakning och Kontroll Funktionalitet: Samma som inkommande linje kabinet.

• Larmfunktioner: Avbrott på grund av olycka, enhetsfel, felregistrering, etc.

(4) Motor Kabinet

• Skyddsfunger: Omedelbar överströmning, tidsfördröjd överströmning, överlast, enfas jord, undervoltage, överhettning.

• Mätningar: Trefas-ström, trefas-spänning, effektiv/reactiv effekt, effektiv/reactiv energi.

• Övervakningsfunktioner: Strömbrytarens öppna/stängda position.

• Kontrollfunktioner: Manuell öppning/stängning (på kabinet), fjärröppning/stängning.

• Larmfunktioner: Avbrott på grund av olycka, varningssignaler, öppna/stängda status, enhetsfel, felregistrering, etc.

Efter datainsamling inom respektive strömbrytar överför skyddsanordningar data via en databuss till övervakningsdatorn på understationsnivån. Detta system minskar betydligt kontrollkablar, förkortar på plats inrättningstid och förbättrar arbetsprestanda.

2.2 Understationsnivå

Många signaler från understationen behöver skickas till centralkontrollrummet via anläggnings industriella Ethernet, och kontrollkommandon från centralkontrollrummet behöver tas emot och skickas till skyddsanordningarna. Understationsnivån består vanligtvis av industriella kontrollmaskiner, skrivare och skärmar. Dess huvudsakliga funktioner inkluderar konfigurering och hantering av strömbrytar skyddsanordningar, övervakning av systemets drift, etablering och hantering av understationsdatabasen, samt kommunikation med centralkontrollrummet.

På grund av tillverkarnas sekretess angående programvaran och elektriska beräkningsmetoder för deras skyddsanordningar måste understationsnivån också hantera kommunikationsprotokollkonvertering för att underlätta signalöverföring och mottagning mellan centralkontrollrummet och skyddsanordningarna.

2.3 Kommunikationsnätverk

Kommunikation mellan strömbrytar och understation kan använda en MODbus busnätverk, som stödjer upp till 64 slavstationer. Optisk isolering används mellan kommunikationsnätverket och enheterna för att förhindra externa störningar. Kommunikation mellan understationen och centralkontrollrummet använder industriell Ethernet med fiberoptisk media, med en kommunikationshastighet större än 1 Mbps.

2.4 Programvara

Systemprogramvara kan använda mainstream-plattformar med internationella standardarkitekturer, såsom Windows NT. Programvarumoduler bör inkludera: huvudkontrollprogramvara, grafikprogramvara, databashanteringsprogramvara, rapportgenereringsprogramvara och kommunikationsprogramvara.

När man väljer programvara bör huvudkontrollprogramvaran ha en hög grad av moduläritet. Hög moduläritet tillåter fält personal att anropa programvara baserat på platsförhållanden utan ytterligare programmering, vilket drastiskt minskar drift- och underhållsarbetet för dispatcher och underhållspersonal och förbättrar arbetsprestanda.

3. Andra Överväganden

Vidare bör följande frågor noteras vid hårdvarourval för mikrodatorintegrerade skyddsanordningar:

• Använd en tät, förstärkt behållare som är motståndskraftig mot stark vibration och störning, med en kompakt installationsstorlek, lämplig för hårda miljöer och panelmontering.

• Använd en industriell dubbel-CPU-struktur, där varje enhet innehåller en huvud-CPU och en kommunikations-CPU. De två CPU:erna arbetar i en gensidig inspektionssättning för att förbättra svarstid och noggrannhet, förhindra felaktiga operationer eller misslyckade operationer, och öka stabilitet och tillförlitlighet.

• Fullomfattande temperaturautomatisk kompensation tillåter enheten att fungera långsiktigt i miljöer från -20°C till +60°C.

• Mät- och skyddssignaler bearbetas separat inuti enheten, vilket uppfyller både noggrannhetskrav och krav på skyddsbredd och tillförlitlighet.

• Använd en dedikerad frekvensprovtagningskrets för att exakt spåra nätets frekvens, vilket gör elektriska kvantitetsberäkningar mer exakta.

• Använd optisk isolering för digital in- och utmatning, och sköldade kablar för intern kablage i kabinet, vilket effektivt förhindrar externa störningar och förbättrar enhetens störningsresistens.

• Använd en stor LCD-skärm och mjuk knappad för tydligare numerisk visning och enklare operation.

• Efter inrättning och drift lagras olika skyddsinställningar digitalt i EPROM, vilket möjliggör omedelbar återkallning efter inrättning eller kretsfelreparation.

• Utrustad med en fullt funktionsduglig strömbrytarkrets, lämplig för att styra olika typer av strömbrytare, vilket underlättar understationsrenovering.

• Har omfattande olycksanalysförmåga, inklusive skyddsåtgärds händelseposter, elektriska kvantitetsignals gränsöverskridningsposter, och felregistrering.

4. Rollen av Mikrodatorintegrerade Skyddsanordningar i Högvoltströmbrytar

Mikrodatorskyddsanordningar skyddar mot avvikande tillstånd i kretsar. Deras roller i högvoltströmbrytar inkluderar:

Mikrodatorskyddsanordningar har kraftfulla databeläggnings-, logiska beräknings- och informationslagringsförmågor, med avancerade interna arkitekturer. De erbjuder fullständiga skyddsfunktioner likvärdiga med konventionella reläskydd. Genom att ta emot signaler från mätkomponenter som strömmetransformatorer och spänningstransformatorer kan enheten övervaka, kontrollera och skydda kretsstillstånd – såsom kortslutningsskydd, överlastskydd och enfas jordfelsskydd.

Utan skyddsanordningar använder högvoltströmbrytar reläer för att uppnå dessa skyddsfunctioner. Modern mikrodatorskydd ger förbättrade funktioner, såsom enkel fjärrkontroll, kommunikation med överordnade system för att skicka ström, spänning, effekt och energidata, samt bekväm justering av skyddsinställningar.