Nasıl bir mikrobilgisayar entegre koruma cihazı seçilebilir ve yüksek gerilimli anahtarlı ekipmanda işlevi nedir
1. Mikro Bilgisayar Entegre Koruma Cihazlarının Seçimi ve Rolü
1.1 Mikro Bilgisayar Entegre Koruma Cihazlarının Seçimi
Bir mikro bilgisayar entegre koruma cihazının doğru ve hassas bir şekilde röle koruma görevlerini yerine getirmesini sağlamak için tasarım aşamasında güvenilirlik, tepki süresi, bakım ve komisyonlama, ek fonksiyonlar gibi faktörler dikkate alınmalıdır.
Mikro bilgisayar entegre koruma cihazları için sinyal girişi, geleneksel röle koruması ile aynıdır: gerilim ve akım sinyalleri potansiyel transformatörler (PT'ler) ve akım transformatörlerinden (CT'ler) alınır, bu sinyaller göndericiler tarafından koruma cihazı tarafından gereklendirilen standart sinyallere dönüştürülür, düşük ve yüksek dereceli harmonikler ve diğer interferanslar filtrelenir, ardından A/D dönüştürücü tarafından analogdan dijital sinyale dönüştürülür.
CPU, dijital giriş üzerinde hesaplamalar yapar, sonuçları önceden belirlenmiş değerlerle karşılaştırır, karar verir ve sonra alarm tetiklemeye veya devre dışı bırakmaya karar verir. Güvenilirlik gereksinimlerini karşılamak için ölçüm ve koruma giriş sinyalleri, cihaz içinde bağımsız işlem birimleri tarafından işlenir ve çıkarılır. Bu, ölçüm doğruluğunu sağlarken, ciddi arızalar sırasında yeterli marj sağlar. Arıza akımı normal değerden 20 kat olduğunda cihazın A/D taşmayı veya doygunlaşmayı deneyimlemezse genel mühendislik güvenilirliği sağlanmış olur.
1.2 Tepki Süresinin Seçimi
Koruma cihazının yazılım iş akışı genellikle aşağıdaki gibidir:
Şemadan görüleceği üzere, bir koruma cihazının tepki süresi, kullanılan yazılımla ve elektriksel niceliklerin hesaplanma yöntemleriyle yakından ilişkilidir, bu genellikle kullanıcılar tarafından bilinmez.
Tasarım ve seçim aşamasında, bir koruma cihazının kalitesini sadece üç göstergesi üzerinden değerlendirebiliriz: hesaplama doğruluğu, tepki süresi ve hesaplama yükü. Bu üç faktör birbirleriyle çelişkili olabilir: zayıf hesaplama doğruluğu ve küçük hesaplama yükü daha hızlı tepki sürelerine yol açar, daha yüksek doğruluk ve daha büyük hesaplama yükü ise daha yavaş tepkiye neden olur. Genel olarak, bir elektrik ağındaki son kullanıcılar için hesaplama yükünün 3 katından fazla, hesaplama doğruluğunun %0,2'den yüksek ve maksimum tepki süresinin 30 ms'dan az olması, tipik mühendislik gereksinimlerini karşılamak için yeterlidir.
1.3 Diğer Fonksiyonların Seçimi
Entegre koruma cihazları birçok entegre devreye sahiptir, bu nedenle bakım için yüksek düzeyde teknik beceri gerektirir. Seçim sırasında, donanım modüler ve standartlaştırılmış olan cihazları tercih etmek, donanım hatalarının modüller değiştirilerek çözülmesine olanak tanıyarak çalışma verimliliğini artırır. Ayrıca, koruma cihazında dahili EPROM modülü bulunmalıdır, böylece tüm ayar değerlerinin dijital olarak saklanabilmesini sağlayarak, alan personelin ekipman komisyonlaması sırasında bu ayarları kolayca geri çağırmasını sağlar, yeniden programlama gerekmez.
Proje otomasyon izleme sistemi ile entegrasyon için, koruma cihazının iletişim yetenekleri olmalıdır, böylece veri otobüsleri aracılığıyla ağ oluşturulması kolaylaşır ve devre dışı kalma sonrası bilgiler üst seviye otomasyon izleme sistemine iletilir.
2. Entegre Koruma Cihazları ile Tesis Genelinde Otomasyon Kontrol Sistemleri Arasındaki İlişki
Tesis otomasyon kontrol sisteminin yapılandırmasına ve iletişim gereksinimlerine dayanarak, mikro bilgisayar entegre koruma cihazlarının otomasyon sistemi genellikle anahtarlık katmanı, alt merkez katmanı ve merkezi kontrol odası olmak üzere üç katmana bölünmüştür.
2.1 Anahtarlık Katmanı
Anahtarlık katmanı, çeşitli türde mikro bilgisayar entegre koruma cihazlarından oluşur, bu cihazlar doğrudan anahtarlara monte edilir. Her cihaz, kendi kabini için ölçüm, koruma sinyalleri ve kontrol fonksiyonlarını doğrudan ele alır. Spesifik fonksiyonlar şunlardır:
(1) Gelen Hat Kabini
Koruma Fonksiyonları: Ani aşırı akım, zaman gecikmeli aşırı akım.
Ölçüm Fonksiyonları: Üç fazlı akım, üç fazlı gerilim, aktif/reactif güç, aktif/reactif enerji.
İzleme Fonksiyonları: Devre kesici açık/kapalı pozisyonu.
Kontrol Fonksiyonları: Manuel açık/kapalı (kabinde), uzaktan açık/kapalı.
Alarm Fonksiyonları: Arıza sonucu devre dışı kalma, uyarı sinyalleri, açık/kapalı durumu, cihaz hatası, arıza kaydı vb.
(2) Dönüşüm Kabini
Koruma Fonksiyonları: Ani aşırı akım, zaman gecikmeli aşırı akım, ters zamanlı aşırı yük, tek fazlı toprak hatası, ağır gaz devre dışı kalma.
Ölçüm, İzleme ve Kontrol Fonksiyonları: Gelen hat kabini ile aynı.
Alarm Fonksiyonları: Arıza sonucu devre dışı kalma, hafif gaz, sıcaklık alarmı, uyarı sinyalleri, açık/kapalı durumu, cihaz hatası, arıza kaydı vb.
(3) Ana Hat Kabini
Koruma, İzleme ve Kontrol Fonksiyonları: Gelen hat kabini ile aynı.
Alarm Fonksiyonları: Arıza sonucu devre dışı kalma, cihaz hatası, arıza kaydı vb.
(4) Motor Kabini
Koruma Fonksiyonları: Ani aşırı akım, zaman gecikmeli aşırı akım, aşırı yük, tek fazlı toprak, düşük gerilim, aşırı ısı.
Ölçüm Fonksiyonları: Üç fazlı akım, üç fazlı gerilim, aktif/reactif güç, aktif/reactif enerji.
İzleme Fonksiyonları: Devre kesici açık/kapalı pozisyonu.
Kontrol Fonksiyonları: Manuel açık/kapalı (kabinde), uzaktan açık/kapalı.
Alarm Fonksiyonları: Arıza sonucu devre dışı kalma, uyarı sinyalleri, açık/kapalı durumu, cihaz hatası, arıza kaydı vb.
Kendi anahtarlarda veri toplamış olduktan sonra, koruma cihazları veriyi otobüs aracılığıyla alt merkez katmanındaki izleme bilgisayarına iletebilir. Bu sistem, kontrol kablolarını büyük ölçüde azaltır, saha komisyonlama süresini kısaltır ve çalışma verimliliğini artırır.
2.2 Alt Merkez Katmanı
Alt merkezden birçok sinyalin, tesisin endüstriyel Ethernet'i aracılığıyla merkezi kontrol odasına iletilmesi ve merkezi kontrol odasından gelen kontrol komutlarının koruma cihazlarına gönderilmesi gerekir. Alt merkez katmanı genellikle endüstriyel kontrol bilgisayarları, yazıcılar ve monitörlerden oluşur. Ana fonksiyonları, anahtarlık koruma cihazlarının yapılandırılması ve yönetilmesi, sistem operasyonunun izlenmesi, alt merkez veritabanının kurulumu ve yönetilmesi, ve merkezi kontrol odası ile iletişim kurmaktır.
Koruma cihazlarının yazılım ve elektriksel hesaplama yöntemlerine dair üreticilerin gizlilik politikaları nedeniyle, alt merkez katmanı ayrıca merkezi kontrol odası ile koruma cihazları arasında sinyal iletimi ve alma için iletişim protokolü dönüştürme işlemlerini de gerçekleştirmelidir.
2.3 İletişim Ağları
Anahtarlık ile alt merkez arasındaki iletişim, en fazla 64 köle istasyonu destekleyen MODbus otobüsü ağı kullanılarak gerçekleştirilebilir. İletişim ağı ile cihazlar arasında optik yalıtım kullanılarak dışarıdan gelen interferans önlenir. Alt merkez ile merkezi kontrol odası arasındaki iletişim, 1 Mbps'ten fazla iletişim hızına sahip fiber optik ortamda çalışan endüstriyel Ethernet kullanılarak gerçekleştirilir.
2.4 Yazılım
Sistem yazılımı, Windows NT gibi uluslararası standart mimariye sahip ana akım platformları kullanılabilir. Yazılım modülleri şunları içermelidir: ana kontrol yazılımı, grafik yazılımı, veritabanı yönetim yazılımı, rapor oluşturma yazılımı ve iletişim yazılımı.
Yazılım seçimi sırasında, ana kontrol yazılımının yüksek derecede modüler olması gerekir. Yüksek modülerlik, alan personelin site koşullarına göre yazılım çağırabilmesini sağlar, ek programlama gerekmeden, operatör ve bakım personelinin operasyonel ve bakım yükünü önemli ölçüde azaltır ve çalışma verimliliğini artırır.
3. Diğer Dikkat Edilmesi Gerekenler
Ayrıca, mikro bilgisayar entegre koruma cihazlarının donanım seçiminde şu noktalar dikkat edilmelidir:
Güçlü titreşimlere ve interferansa dayanıklı, sıkıştırılmış bir montaj boyutuna sahip, sert çevre koşullarına ve panel montajına uygun kapalı ve güçlendirilmiş bir kasa kullanın.
Endüstriyel sınıf çift-CPU yapısı kullanın, her cihaz bir ana CPU ve bir iletişim CPU içerir. İki CPU karşılıklı kontrol modunda çalışır, tepki süresini ve doğruluğu artırır, yanlış çalışmayı veya çalışmamayı önler, istikrar ve güvenilirliği artırır.
Tam aralık sıcaklık otomatik kompensasyonu, cihazın -20°C ile +60°C arasındaki ortamlarda uzun süre çalışmasını sağlar.
Cihaz içinde ölçüm ve koruma sinyalleri ayrı ayrı işlenir, bu hem doğruluk gereksinimlerini hem de koruma kapsamı ve güvenilirlik gereksinimlerini karşılar.
Kızılötesi frekans örnekleme devresi kullanarak şebek frekansını hassas bir şekilde takip eder, elektriksel nicelik hesaplamalarını daha doğru hale getirir.
Dijital giriş/çıkış için optik yalıtım kullanılır, kabın iç hatları için ekranlı kablo kullanılır, bu da dışarıdan gelen interferansı önler ve cihazın interferans direncini artırır.
Büyük ekranlı LCD ekran ve yumuşak klavye, daha net sayısal gösterim ve daha kolay işlem sağlar.
Komisyonlama ve işletmeye geçildikten sonra, çeşitli koruma ayar değerleri EPROM'da dijital olarak saklanır, bu sayede komisyonlama veya devre hatası onarımı sonrasında anında geri çağrılabilir.
Çeşitli devre kesicilerin kontrolüne uygun tam işlevli bir devre kesici işletme devresine sahiptir, bu da alt merkez yeniden düzenleme çalışmalarını kolaylaştırır.
Kapsamlı arıza analiz yeteneklerine sahiptir, bunlar arasında koruma eylem olay kayıtları, elektriksel nicelik sinyali aşırı limit kayıtları ve arıza kaydı bulunmaktadır.
4. Mikro Bilgisayar Entegre Koruma Cihazlarının Yüksek Gerilim Anahtarlardaki Rolü
Mikro bilgisayar koruma cihazları, devrelerde anormal durumları korur. Yüksek gerilim anahtarlardaki rolleri şunlardır:
Mikro bilgisayar koruma cihazları, güçlü veri işleme, mantıksal hesaplama ve bilgi depolama yeteneklerine sahiptir, gelişmiş iç mimarilere sahiptir. Geleneksel röle korumasına eşdeğer tam koruma fonksiyonları sunar. Akım ve gerilim transformatörleri gibi ölçüm bileşenlerinden alınan sinyalleri alarak, devre durumunu izleme, kontrol ve koruma sağlar—kısa devre koruması, aşırı yük koruması ve tek fazlı toprak hatası koruması gibi.
Koruma cihazları olmadan, yüksek gerilim anahtarlarda bu koruma fonksiyonları rölelerle sağlanır. Modern mikro bilgisayar koruma cihazları, uzaktan kontrolün kolaylaştırılması, üst seviye sistemlerle iletişim kurarak mevcut akım, gerilim, güç ve enerji verilerini iletmek, koruma ayarlarının kolay bir şekilde ayarlanabilmesi gibi geliştirilmiş özellikler sunar.
