SIPROTEC - - S-engineering - Main´истанционно с помощью DIGSI (один...

SIPROTEC - больше, чем защита

Это первое издание каталога SIPROTEC на русском языке. Оно представляет собой

краткое переработанное издание каталога SIPROTEC на английским языке (SIPROTEC

Numerical Protection Relays, SIP 2004, Order E50001-K4400-A101-A3-7600), включающее

более 800 страниц. Каталог служит для первого знакомства с цифровыми устройствами

фирмы SIEMENS, которая является лидером мирового рынка в области создания

комбинированных реле для защиты и управления.

Материалы каталога скомпонованы по разделам. В первом помещены общие

сведения о серии микропроцессорных терминалов релейной защиты, автоматики и

управления серии SIPROTEC. Основное внимание уделено версии SIPROTEC 4.

Так как программное обеспечение всех терминалов серии SIPROTEC 4 использует

библиотеку программ, реализующих стандартные функции, то краткие сведения об этих

функциях помещены в отдельный раздел и даны лишь ссылки на раздел, содержащий

краткое описание используемых функций.

В остальных разделах приведена информация по терминалам, сгруппированным в

соответствии с их назначением.

В Каталог, ввиду ограниченного объема, не вошли конкретные технические данные

по терминалам и типовые схемы их подключения. С этими сведениями можно

ознакомиться в Каталоге на английском языке (SIPROTEC Numerical Protection Relays, SIP

2004).

На английском языке, в дополнение к каталогу SIPROTEC Numerical Protection

Relays, SIP 2004 выпущены мультимедийные компьютерные справочники:

CD-ROM «SIPROTEC 4 you –Features, Applications, Relays».

CD-ROM «SIPROTEC 4 you – Start Up».

CD-ROM «SIPROTEC 4 you – IEC 61850&ETHERNET».

Вы можете заказать каталог SIPROTEC и все перечисленные CD диски через

Интернет бесплатно (www.siprotec.com/catalog) или проконсультироваться на английском

языке с представителем SIEMENS, послав письмо по адресу ([email protected]).

Каталог на русском языке можно заказать бесплатно, послав письмо по адресу

(Konstantin.Ivanov@siemens,com)

Надеемся, что Каталог SIPROTEC поможет Вам сделать работу с продуктами

фирмы SIEMENS намного проще. Желаем Вам успешной работы с SIPROTEC.

2

http://www.siprotec.com/catalog

mailto:[email protected]

Содержание

SIPROTEC - больше, чем защита ...............................................................................………..2 1 Обзор................................................................................................................................4 2 SIPROTEC 4.Токовые защиты ....................................................................................16

2.1 7SJ45, 7SJ46 Реле цифровой токовой защиты ..................................................................... 16 2.2 7SJ600 Цифровое устройство для токовой защиты линии электропередачи,

двигателя и защиты от перегрузок........................................................................................ 18 2.3 7SJ602 Многофункциональное устройство токовой защиты и защиты двигателя.......... 22 2.4 7SJ61 Многофункциональное реле ....................................................................................... 25 2.5 7SJ62 Многофункциональное реле ....................................................................................... 28 2.6 7SJ63 Многофункциональное реле ....................................................................................... 31 2.7 7SJ64 Многофункциональное реле ....................................................................................... 35

3 SIPROTEC 4. Дистанционные защиты .......................................................................38 3.1 7SA6 Дистанционная релейная защита для всех классов напряжений............................ 38 3.2 7SA522 Дистанционная защита линий электропередачи .................................................. 42

4 SIPROTEC 4. Дифференциальные защиты линий электропередачи.......................46 4.1 7SD60 Реле дифференциальной токовой защиты линии с двухпроводными

каналами связи ........................................................................................................................ 46 4.2 7SD61 Реле дифференциальной защиты для одноцепной линии ..................................... 51 4.3 7SD5 Реле дифференциальной защиты для линий с числом концов от 2 до 6 ............... 54

5 SIPROTEC 4. Дифференциальная защита сосредоточенных элементов ................62 5.1 7UT6 Реле дифференциальной защиты для трансформаторов, генераторов,

двигателей и сборных шин .................................................................................................... 62 6 SIPROTEC 4. Цифровые защиты сборных шин ........................................................67

6.1 7SS60 Централизованная цифровая защита сборных шин................................................ 67 6.2 7SS52 Цифровая распределенная защита сборных шин и УРОВ ..................................... 74 6.3 7SS50 Цифровая защита сборных шин и защита от отказов выключателя ..................... 83 6.4 7VH60 Реле высокоомной дифференциальной защиты .................................................... 85

7 SIPROTEC 4.Реле различного назначения .................................................................87 7.1 7VK61 Реле управления выключателем.............................................................................. 87 7.2 SV600 Цифровое реле защиты от отказов выключателей................................................. 91 7.3 7SN60 Реле защиты от замыканий на землю ...................................................................... 94

8 SIPROTEC 4. Защиты генераторов и двигателей ......................................................99 8.1 7UM61 Многофункциональные реле защиты генераторов и двигателей......................... 99 8.2 7UM62 Многофункциональные реле защиты генераторов, двигателей и

трансформаторов .................................................................................................................. 103 8.3 7UW50 Матрица отключений ............................................................................................. 107 8.4 7RW600 Цифровая релейная защита по напряжению, частоте и защита от

перевозбуждения .................................................................................................................. 108 8.5 7VE6 Многофункциональное устройство включения на параллельную работу ........... 112

9 SIPROTEC 4. Терминалы управления ......................................................................114 9.1 6MD63 Устройство управления ячейкой .......................................................................... 114 9.2 6MD66 Устройство управления ячейкой ВН.................................................................... 116 9.3 6MD665 Устройство управления ........................................................................................ 124 9.4 SIMEAS P Измеритель мощности..................................................................................... 125 9.5 SIMEAS T Цифровой преобразователь ............................................................................ 127 9.6 SIMEAS Q Регистратор качества электроэнергии .......................................................... 129

10 SIPROTEC 4. ФУНКЦИИ .........................................................................................133 10.1 Функции устройств SIPROTEC 4........................................................................................ 133 10.2 Краткое описание функций ................................................................................................. 134

3

1 Обзор SIPROTEC 4 предлагает:

• Объединение функций защиты, управления и измерения • Выбор открытых стандартов связи таких, например, как протоколы IEC 60870-5-103 и IEC 61850, а также

DNP 3, MODBUS и PROFIBUS • Коммуникационные модули для модификации устройств

Siemens активно поддерживает международный стандарт IEC 61850 и является первым производителем, предлагающим устройства релейной защиты и системы управления с протоколами связи совместимыми с IEC 61850. Мощный инструмент DIGSI 4 помогает инженеру в решении множества вопросов, связанных с релейной защитой и анализом коротких замыканий. Для всех SIPROTEC устройств требуется только один программный продукт. Семейства устройств релейной защиты

Введение Сегодня Siemens предлагает полный набор устройств защиты для всех применений, включая цифровые реле для защиты шин и электрических машин и произвел более 350 тысяч цифровых защит, которые успешно работают как автономные устройства в традиционных системах, так и в качестве компонентов сложных систем защиты и управления подстанций. Механические и статические реле были почти полностью сняты с производства, поскольку сегодня пользователи отдают предпочтение цифровым защитам. Преимущество цифровых защит:

• Компактность и более низкая стоимость благодаря интеграции многих функций в одном реле • Высокая степень готовности даже при меньшем обслуживании из-за встроенных функций самоконтроля • Отсутствие дрейфа измерительных характеристик благодаря полностью цифровой обработке • Высокая точность измерений, обусловленная применением цифровых фильтров и оптимизированных

алгоритмов измерений • Множество дополнительных встроенных функций, например, контроль нагрузки, запись событий и

повреждений, температурный контроль • Местная клавиатура и дисплей соответствуют современным эргономическим критериям • Легкое и надежное считывание информации через последовательные интерфейсы с PC, по месту или

дистанционно с помощью DIGSI (один программный инструмент для всех реле) • Возможность связываться с более высоким уровнем систем управления используя стандартизированные

протоколы (открытость протоколов связи).

Современное построение и разработка релейных защит Все защитные функции могут быть включены в один модуль Информация о срабатывании защиты может быть получена как в режиме связи с устройством (on-line), так и автономном режиме: Для выполнения требований обеспечения резервирования только взаимозависимые и напрямую связанные функции интегрированы в одном модуле. В качестве резервной защиты должны быть предусмотрены дополнительные устройства. Все реле могут применяться самостоятельно. Таким образом, традиционная концепция построения защиты в виде главной и резервной остается неизменной.

Концепция “один фидер – одно реле” Совместное использование данных позволяет интегрировать отдельные защиты и задачи, ориентированные на релейную защиту в одно цифровое устройство. Только небольшое количество внешних устройств может потребоваться для создания полной схемы защиты. Это значительно снижает себестоимость разработки, сборки, монтажа панелей, тестирование и ввод в эксплуатацию. При этом вероятность ошибок в схемах также уменьшается. Процесс разработки смещается от проектирования логических схем к процедуре определения параметров защиты. Мощная интегрированная в SIPROTEC 4 определяемая пользователем логика, позволяет производить гибкое проектирование функций защиты, управления и измерения. Для многих приложений, точность трансформаторов тока, используемых для релейной защиты вполне достаточна для оперативных измерений.

4

Интерактивный удаленный обмен данными Мощный последовательный канал связи обеспечивает опрос цифровых измеренных значений и другой информации хранимой в модулях защиты, для распечатки и дальнейшей обработки на подстанционном или системном уровне управления. С другой стороны, с удаленного центра управления можно менять группы уставок или запускать тестовые программы. При больших расстояниях, особенно в открытых распредустройствах предпочтение отдается оптоволоконным кабелям. Эта технология имеет то преимущество, что она абсолютно не подвержена электромагнитным влияниям.

Работа с цифровыми реле в автономном режиме Для ввода параметров и считывания информации используется простая встроенная панель оператора, работа с которой не требует никаких специальных знаний по программному обеспечению. Это обеспечивает диалог оператора с реле защиты. Ответы появляются в основном простым текстом на дисплее панели оператора. Диалог включает три основных стадии:

• Ввод, изменение и считывание параметров настройки • Тестирование защитных функций устройства • Считывание оперативных данных последней аварии.

Современное обслуживание устройств защиты энергетических систем Для работы с устройствами может использоваться портативный компьютер. Работающая в среде Windows программа DIGSI позволяет вводить, считывать уставки и сохранять на диске данные защиты для всех SIPROTEC реле. Для целого семейства реле требуется только одно программное обеспечение. Модернизации реле предлагаются сейчас через Internet. ( http://www.siprotec.com ) Реле могут быть настроены в 2 этапа. Сначала параметры настройки подготавливаются в офисе с помощью РС и сохраняются в файле затем, на месте уставки могут быть загружены с компьютера в устройство защиты. Реле подтверждает уставки и обеспечивает их сохранение в памяти. В случае системной аварии, данные из памяти устройства могут быть переписаны в РС, а затем уже в офисе можно провести детальный анализ аварии, если это необходимо. Весь диалог с устройством можно также провести с любого удаленного места через модемное соединение или по сети.

Обработка данных реле Реле для распределительных сетей имеет порядка 20-30 важных параметров. В энергетической системе, в которой имеется 500 реле, количество вводимых параметров достигнет 10 000. Это потребует значительных расходов при загрузке уставок в реле и сохранении введенных уставок в файле. Человеко-машинный диалог с помощью РС и архивирующая программа, к примеру DIGSI, помогает инженеру получать и сохранять данные с устройства. Корректирующее, а не профилактическое обслуживание Цифровые реле осуществляют контроль как собственных аппаратных средств, так и программного обеспечения. Исчерпывающие функции самоконтроля и самодиагностики не ограничиваются контролем самого реле защиты, но систематически проверяют всю цепь от трансформаторов тока до катушек, отключающих реле. Таким образом, обслуживающий персонал теперь имеет возможность устранить неисправность сразу после ее появления, тем самым значительно повышая надежность всей защиты. Настраиваемая защита Цифровые реле теперь предлагают надежный и удобный метод подстройки уставок защиты к изменяющимся внешним условиям. Изменение настройки может быть произведено либо собственным алгоритмом реле, либо другими системами через бинарные входы или последовательные интерфейсы. Современные цифровые реле содержат несколько наборов параметров, которые могут быть заранее протестированы перед пуском устройства в эксплуатацию. Один набор является оперативным.

5

http://www.siprotec.com/

Переход на другие группы может осуществляться по командам на бинарные входы или последовательные интерфейсы. Существует множество приложений для которых наличие нескольких групп уставок может улучшить работу защиты, например:

• Использование МТЗ с блокировкой по напряжению, когда уставка по току срабатывания ниже тока нагрузки в режиме когда автоматическое регулирование напряжения (АРКТ) выведено из работы.

• Работа в течение непродолжительного времени в режиме малых токов короткого замыкания. Например, автоматически производить изменение уставок, если один из питающих трансформаторов выводится из работы.

• Для ускорения защиты при “ручном” включении выключателя на короткое замыкание, например, после ремонта. По истечении некоторого времени уставки нормального режима могут быть автоматически восстановлены.

• При работе АПВ, когда осуществляется ускорение с АПВ. • Для решения вопросов, связанных с включением нагрузки из холодного состояния, когда высокие пусковые

токи могут вызвать срабатывание защиты. • Для работы в режимах “замкнутое“, “разомкнутое“ кольцо в электрических кольцевых сетях.

Используемые функции Реле SIPROTEC доступны с множеством защитных функций. Смотри описание семейств реле. Высокая производительность современных цифровых защит позволяет дальнейшую интеграцию в них дополнительных незащитных функций. На вопрос относительно того, следует ли для защиты и управления использовать отдельные или многофункциональные реле нельзя ответить однозначно. На передающих подстанциях предпочтение еще отдается использованию независимых модулей, тогда как, на распределительных - наблюдается тенденция к более высокой степени интеграции защитных функций. Разрабатываются комбинированные реле для защиты, контроля и управления. Реле серии SIPROTEC 4 имеют функции защиты и управления. Реле серии SIPROTEC 4 поддерживают концепцию “одно реле - один фидер” и таким образом способствуют значительному сокращению используемого пространства и монтажа. Пользователь при конфигурировании может выбирать в широких пределах функции защиты и управления, без снижения надежности функций защиты. Возможно смешанное использование различных типов реле на основе единой платформы и средств связи. Siemens предлагает пользователю единую технологию, охватывающую весь диапазон защитных приложений. Это включает единую концепцию для интерфейса оператора, единую технологию для корпусов и общие протоколы связи и дает ряд преимуществ пользователю:

• Сокращение времени на разработку и тестирование благодаря наличию требуемых функций • Сокращение времени на обучение из-за однотипных операций настройки для всех реле • Единая обработка данных благодаря общей оперативной программе

Семейство SIPROTEC Это большое разнообразие модулей от максимальных токовых защит для сетей среднего напряжения до дистанционных и дифференциальных защит для сверхвысокого напряжения. Все модули имеют функции управления (частично с графическим дисплеем) и предлагают большое разнообразие каналов связи. Они имеют большое количество интегрированных функций защиты, из которых пользователь может легко выбирать необходимые для его конкретного приложения.

6

Серия SIPROTEC 600: Экономичные модули для использования в основном в промышленности или схемах электроснабжения, где полный набор функций семейства SIPROTEC 4 не требуется.

Рис. 1.1 Серия SIPROTEC 600

Облегченная серия SIPROTEC Облегченная серия SIPROTEC обеспечивает:

• Высокое качество по благоприятной цене • Простая настройка с помощью dip-переключателей,

никакой программы на PC не требуется • Простой монтаж благодаря компактному размещению • Питание осуществляется от трансформаторов тока (ТТ).

Имеется также версия со встроенным источником питания

• Имеется также влагозащищенная версия устройства

Рис. 1.2 Облегченная серия SIPROTEC

Семейство SIPROTEC 3: Это хорошо проявившие себя цифровые защиты для всех приложений от среднего напряжения до сверхвысокого напряжения. Все эти семейства или серии устройств могут использоваться с оперативной программой DIGSI.

Рис. 1.3 Семейство SIPROTEC 3

Реле SIPROTEC 4 Реле серии SIPROTEC 4 доступны в корпусе в диапазоне от 1/3 до 1/1 от 19” со стандартной высотой 243 мм. Их размер совместим с размерами реле других семейств. Поэтому, совместимый обмен всегда возможен. Все кабели подключаются с задней стороны реле с кольцевыми (или без) кабельными наконечниками. Предусмотрена специальная версия реле с отделяемой операторской панелью Рис. 1.7. Это позволяет, например, монтаж самого реле производить непосредственно в низковольтном отсеке, а панель оператора отдельно на двери распределительного устройства.

7

Рис. 1.4 1/1 до 19"

Рис. 1.5 1/3 до 19"

Рис. 1.6 1/2 до 19"

Рис. 1.7 Комбинированные устройства защиты управления и мониторинга

Клеммы

Стандартная версия реле с клеммниками под винт Токовые клеммы Максимальный наружный диаметр Wmax = 12 мм Кабельный наконечник диаметр под винт d1 = 5 мм Прямое подключение Одножильный или многожильный кабель с концевой втулкой Сечение провода 2.7 - 4 мм2 согласно AWG 13 - 11 Клеммы цепей напряжения Максимальный наружный диаметр Wmax = 10мм Кабельный наконечник диаметр под винт d1 = 4 мм Сечение провода 1.0 - 2.6 мм2 согласно AWG 17 – 13 Прямое подключение Одножильный или многожильный кабель с концевой втулкой

Некоторые реле могу иметь вторичные разъемы в цепях напряжения

Токовые клеммы Под винт (смотри стандартную версию)

Клеммы цепей напряжения 2-х или 3-х штырьковые соединения Сечение провода 0.5 - 1.0 мм2

0.75 - 1.5 мм2

1.0 - 2.5 мм2

8

Адаптация к среде подстанции Не только программное обеспечение, но и сами модули могут быть настроены на условия подстанции. Так значение вторичного номинального тока или напряжение оперативного тока устройства могут быть выбраны с помощью внутренних перемычек.

Управление по месту Все действия оператора могут быть выполнены через интегрированный интерфейс пользователя. Доступно два варианта исполнения для этого интерфейса Рис. 1.8, Рис. 1.9

4 назначаемые функц. клавиши позволяют пользователю просто и быстро выполнять часто осуществляемые действия.

.RS232 интерфейс для DIGSI

Цифровая клавиатура

Клавиши навигации

Свободнопрограммируемые светодиодные индикаторы (LED) используются для отображения состояния процессов и информации об устройстве. Индикаторы снабжены лейблами, задаваемыми пользователями. Клавиша сброса индикации может быть использована для сброса информации и тестирования.

На четырехстрочном жидкокристаллическом дисплее состояние процесса и информация об устройстве могу быть отражены в текстовой форме

Панель управления терминала

Все действия оператора могуг быть осуществлены и отражены на дисплее, встроенном в пользовательскую панель. Существуют две версии внешнего вида панели

Рис. 1.8 Интерфейс терминала со строчным дисплеем.

9

Дополнительные особенности интерфейса при наличии графического дисплея.

Два переключателя с управлением от ключа гарантируют и надежный переход с «дистанционного» управления на «местное» и наоборот, а также переход работы с режима «блокировано» на «не блокировано».

Клавиши, обычно используемые для управления распределительными устройствами, расположены на «осях управления»

Информация о процессе и реле может быть отображена на большом LC дисплее с подсветкой, лило графически в виде мнемосхем, либо в виде текста на различных листах.

Дополнительные свойства интерфейса с графическим дисплеем.

Рис. 1.9 Интерфейс терминала с большим графическим дисплеем Кроме специфичных функций релейной защиты устройства SIPROTEC 4 имеют множество дополнительных функций, которые

• Обеспечивают информацией для оценки аварии • Облегчают адаптацию к конкретному приложению • Облегчают мониторинг и управление электроустановкой

Эксплуатационные измеренные значения Большое количество измеренных и предельных значений позволяет улучшить обслуживание электрических систем, упростить ввод устройств в эксплуатацию. Из полученных величин тока и напряжения рассчитываются их действующие значения, коэффициент мощности, частота, активная и реактивная мощность. В зависимости от типа реле доступны следующие параметры

• Токи IL1, IL2, IL3, IN, IEE (67NS) • Напряжения VL1, V L2, V L3, V L1-L2, VL2-L3, VL3-L1

(Напряжения Ua, Ub, Uc, Uab, Ubc, Uca) • Симметричные составляющие I1, I2, 3I0; V1, V2, 3V0

(Симметричные составляющие I1, I2, 3I0; U1, U2, 3U0• Активная, реактивная и полная мощность, P,Q, S • Коэффициент мощности (cos ϕ) • Частота • Энергия кВт.ч кВар.ч, переданная в прямом и обратном направлении • Средние, максимальные и минимальные значения токов и напряжений • Количество отработанных часов • Средняя рабочая температура функции перегрузки • Контроль предельных значений • Предельные значения контролируются с помощью программируемой логики CFC. В результате могут быть

сгенерированы необходимые команды управления. • Для подавления помех в диапазоне очень низких измеренных величин, значение параметра устанавливается в

нуль.

10

Измеренные значения (некоторые типы)

Для внутреннего учета, модуль может вычислять значения электрической энергии по измеренным значениям тока и напряжения. Если имеется внешний счетчик, способный генерировать измерительные импульсы, то их можно подать на устройство через ввод индикации, приняв во внимание, что некоторые устройства типа SIPROTEC 4 способны получать и обрабатывать эти измерительные импульсы. Измеренные значения мощности можно отображать и передавать в автоматизированную систему управления. Отдельно передаются значения прямой, обратной, активной и реактивной энергии.

Измерительный преобразователь (некоторые типы)

• Ломаная характеристика

Для измерительных преобразователей иногда целесообразно расширить небольшой диапазон входных величин, например для частоты, которая измеряется только в диапазоне 45 - 55, 55 - 65 Гц. Это достигается с помощью использования ломаной характеристики.

• Мониторинг нуля

Цепи 4 – 20 мА контролируются для фиксации разрыва цепи

Оперативные и аварийные сообщения (с метками времени) Модули SIPROTEC 4 предоставляют множество данных как для анализа повреждений так и для управления. Все приведенные ниже сообщения сохраняются и при потере питания.

• Файл регистрации событий Последние восемь повреждений в защищаемой сети сохраняются в памяти устройства. Все события регистрируются с временными метками с разрешающей способностью 1ms.

• Оперативные сообщения

Все сообщения, которые непосредственно не связаны с повреждением в сети (например оперативные или переключающие действия) сохраняются в буфере индикации состояния. Время разрешения - 1ms.

Редактор дисплея Редактор дисплея используется для проектирования мнемосхемы на графическом дисплее модуля SIPROTEC 4. Предопределенные наборы символов могут быть расширены, чтобы удовлетворить потребности пользователя. Нарисовать однолинейную схему довольно просто. Значения параметров нагрузки (аналоговые величины), а также любой текст или символы могут размещаться на дисплее где необходимо.

Четыре предопределенных группы уставок Уставки реле можно быстро поменять, чтобы удовлетворить изменившейся конфигурации сети. Реле включают 4 группы уставок, которые могут быть определены в период ввода устройства в эксплуатацию. Поменять уставки можно даже дистанционно с помощью DIGSI 4, включенного через модем. Группу уставок можно задать через бинарные входы, с помощью DIGSI 4 (по месту или дистанционно), через встроенную клавиатуру или через системный интерфейс (АСУ).

Регистрация аварий до 5 или более секунд Считанные значения фазных токов, линейные и токи нулевой последовательности заносятся в запись аварии. Запись может быть запущена через бинарный вход, при срабатывании пусковых органов или при действии защиты на отключение. Может быть сохранено до 8 аварий. При тестировании также возможно запустить регистрацию с помощью DIGSI 4. Если память будет исчерпана, то новое повреждение записывается на место самого старого.

Для функций защиты генераторов с большими временами срабатывания возможна запись действующих значений. Имеющиеся переменные (V1,VE, I1, I2, IEE, P, Q,f-fn) сохраняются с дискретностью один цикл. Полное время записи - 80 секунд.

Синхронизация времени Часы с батарейным питанием являются стандартным компонентом устройства. Время может быть синхронизировано с помощью синхронизирующего сигнала (DCF77, IRIG B через спутник), через бинарный вход, системный интерфейс или SCADA (например, SICAM). Дата и время назначаются каждому сообщению.

Выбираемые бинарные входы и выходы Бинарные входы, выходы и светодиоды могут быть назначены для выполнения определенных функций как определено пользователем.

11

Выбираемые функциональные клавиши Можно назначить четыре функциональные клавиши, чтобы быстро и просто разрешить пользователю выполнять часто повторяющиеся действия. Типичными приложениями являются, например, отображение списка оперативных сообщений или выполнение автоматических функции, таких как “Включение выключателя”.

Непрерывный самоконтроль Как аппаратные средства, так и программное обеспечение непрерывно контролируются средствами самодиагностики. При обнаружении ненормального состояния модуль немедленно сигнализирует. Таким образом достигается высокая степень безопасности, надежности и готовности.

Надежный контроль батареи В случае потери электропитания имеющаяся в устройстве батарейка используется для резервирования питания часов, сохранения статистических данных, массивов сообщений статусов и повреждений, а также записей аварийных повреждений.

Батарейка проверяется процессором через заданные интервалы времени. При снижении емкости батарейки появляется сигнал. Поэтому в периодической замене нет необходимости. Все уставки хранятся в энергонезависимой (перепрограммируемой) памяти Flash-EPROM и не теряются в случае потери питания или выходе из строя батарейки. Устройство SIPROTEC 4 сохраняет полностью свою функциональность.

Ввод в эксплуатацию Особое внимание должно быть уделено вводу устройств в эксплуатацию. Все бинарные входы и выходы можно отобразить и активизировать напрямую. Это может значительно упростить пользователю проверку монтажа. Предусмотрена возможность посылки сообщений через системный интерфейс в АСУ.

CFC: Программируемая логика В графическом пакете CFC (последовательные функциональные блоки) легко построить схемы блокировок и переключающие последовательности. Для этого используется технология Windows “перетащить и опустить”. Никаких специальных знаний по программированию не требуется. Доступны такие логические элементы как “И”, “ИЛИ”, “Триггер”, “Таймер” и другие. Пользователь может сгенерировать собственные сообщения, а также логические комбинации внутренних и внешних сигналов.

Интерфейсы связи В отношении средств связи, особенно следует отметить высокий уровень гибкости, целостность данных и использование стандартов, применяемых в системах АСУ. Коммуникационные модули допускают взаимозаменяемость с одной стороны, и обеспечивают открытость для будущих стандартов (например, Ethernet с IEC 61850) с другой стороны.

Местный РС интерфейс

Интерфейс PC, доступный с лицевой стороны модуля обеспечивает быстрый доступ ко всем параметрам и сообщениям. Особо следует отметить преимущества оперативной программы DlGSl 4 во время ввода устройств в работу.

Модификация: коммуникационные модули

Рис. 1.10 Модуль оптический для организации сети по схеме двойного кольца

Рис. 1.11 оптический коммуникационный модуль

12

Рис. 1.12 Коммуникационные модули RS232, RS485 Можно указать, чтобы устройства были поставлены с двумя модулями связи: служебным и системным для связи с АСУ или выполнить необходимую модификацию на более поздней стадии. Модули связи установлены на задней стороне реле. Как правило, реле поставляются и с интерфейсом синхронизации времени. Модули связи имеются для всего семейства реле SIPROTEC 4. В зависимости от типа устройства , доступны следующие протоколы: IEC 60870-5-103, PROFIBUS-FMS/DP, MODBUS RTU, DNP 3.0, Ethernet с IEC 61850 (для некоторых типов реле).

уетс .

ет использовать эти возможности без дополнительных

рительны, возможно прерывание выполнения.

Безо на

Никаких внешних преобразователей интерфейсов не треб я При использовании модема возможно дистанционное управление. Это предоставляет дополнительные преимущества в скорейшем отключении повреждений, особенно на необслуживаемых электроустановках. При рассмотрении вопросов связи особое внимание уделяется требованиям АСУ:

• Каждому элементу данных при создании должна быть присвоена метка времени. • Подсистема связи автоматически обрабатывает передачу больших блоков данных (например осциллограммы

или файлы с данными параметров). Пользователь можусилий на программирование.

• Для надежного выполнения команды, прием сигнал подтверждается в соответствующем модуле. После выполнения команды генерируется сообщение. Фактические условия проверяются на каждом шаге выполнения команды. Если они не удовлетво

пас я шинная архитектура

• ду двумя устройствами подсистема связи продолжает функционировать. Выход

• вном устраняется

пары. При отказе устройства, остальная система остается в работе.

IEC 87 Протоколмежд усПротоколмире для

ирен

и PROFIBUS-DP

в

Схема двойного кольца с использованием оптоволоконной связи не подвержена электромагнитным влияниям. При неисправности кабеля межих работы одного устройства не приводит к отказу связи между остальными устройствами. Шина RS485 При передаче данных по медным проводникам, электромагнитное влияние в осноиспользованием витой

• Схема звезды Все реле подключены к блоку управления при помощи оптоволоконных кабелей. Схема соединения – звезда. Отказ одного реле не затрагивает другие. В зависимости от типа реле, доступны следующие протоколы:

60 0-5-103

IEC 60870-5-103 является международным стандартным протоколом. Он обеспечивает эффективную связь тройствами защиты и центральным модулем. у IEC 60870-5-103 поддерживается рядом изготовителей релейных модулей защиты и используется во всем целей РЗА и автоматизированных систем управления (АСУ) подстанциями. Могут также применяться ия этого протокола, опубликованные фирмой Siemens. расш

PROFIBUS-FMS Протокол PROFIBUS-FMS используется для связи с контроллером типа SICAM. Для подключения к SIMATIC PLC рекомендуется использовать протокол PROFIBUS-DP. С помощью протокола PROFIBUS-DP устройства релейной защиты можно непосредственно связать с SIMATIC S5/S7. В качестве данных передаются осциллограммы, измеренные значения и команды управления. MODBUS RTU Протокол MODBUS также является широко используемым стандартом связи. Он находит применение многочисленных системах автоматизации.

Протокол DNP 3.0 DNP 3.0 (Распределенный Сетевой Протокол, версия 3)

связи на основе передачи сообщений. одули SIPROTEC 4 на уровнях 1 и 2 полностью совместимы с DNP 3.0.

стандартным протоколом связи. Он был разработан специально для автоматизированного ций. В 2004 он становится международным стандартом и некоторые устройства SIPROTEC 4 будут

является протоколомМIEC 61850 (Ethernet) IEC 61850 являетсяправления подстануего поддерживать.

Управление В дополнение к функциям защиты, устройства SIPROTEC 4 также поддерживают все функции контроля и управления, ребуемые для подстанций среднего и высокого напряжения. Основная задача - это надежное управление

тпереключениями и другими процессами. Состояние первичного оборудования и вспомогательных механизмовопределяется с помощью блок-контактов и передается на реле через бинарные входы. Таким образом, имеется

13

возможность обнаружить и отобразить отключенное, включенное, недостоверное и промежуточное положение ыключателя.

втоматизация

вОборудование может управляться через:

• Встроенную панель оператора • Бинарные входы • АСУ • DIGSI 4

А С помощ твом графического интерфейса (CFC), пользователь может разработать как функции дованием так и для автоматизации подстанции. Функции активизируются посредством фун о , с помощью бинарных входов или через интерфейс связи.

ью интегрированнения обору

ой логики посредс управл

кци нальных клавиш

Полномочия переключений

ля

Имеется следующая иерархия полномочий переключения: "Местное", программа DIGSI 4, "Удаленное". Полномочия переключений определяются в соответствии с параметрами или DIGSI 4. Если задан режим “Местное”, то операции по переключениям допустимы только по месту. Каждая операция по переключению и изменение положения выключатесохраняется в буфере сообщений с детальной информацией и меткой времени.

Обработка команд Реле защиты SIPROTEC 4 предлагают полный набор функций, необходимых для обработки команд, включая обработку одиночных и двойных команд с или без обратной связи, а также тщательный контроль. Управляющие воздействия использующие такие функции как мониторинг исполнения и автоматическое завершение команды после получения результата работы внешнего процесса могут быть предоставлены этими реле. Типичными приложениями являются:

• Одиночные и двойные команды, используя 1, 1 плюс 1 общий, 2 отключающих контакта

ей информации.

Назн ен

• Определяемая пользователем блокировка ячейки • Оперативные последовательности, объединяющие несколько операций по переключению, таких как,

управление выключателями, разъединителями и заземляющими ножами • Запуск операций переключения, сообщений, сигнализации с помощью логической комбинации существующ

ач ие обратной связи команды Поло ен ные сигналы сигн яв

ж ия выключателей или переключающих устройств контролируются сигналами обратной связи. Эти входлогически назначаются соответствующим выходам команд. Модуль может поэтому отличить то ли пришедший

ал ляется следствием операции переключения, то ли это спонтанное изменение состояния.

Исключение дребезга Функция исключения дребезга контактов определяет превышает ли количество изменений состояния данного сигналаза определенный период времени заданную уставку. Если так, то этот вход будет на некоторое время заблокирован, чтобы в массив событий не поступали излишние сообщения.

Время фильтрации Для всех сообщений можно ввести задержку индикации, чтобы предотвратить ложные сообщения.

Фильтрация индикации и задержка Сообщения могут бытзменений. Сообще

ь отфильтрованы или отсрочены. Фильтрация предназначена для подавления на входе быстрых ние передается только если напряжение на входе все еще присутствует после заданного интервала

ачение. Сообщение .

ивремени. В случае включения задержки для сообщения, выдержка времени имеет фиксированное знпередается только если напряжение на входе присутствует после истечения этого интервала времени

Пользовательское сообщение Последующее сообщение или команда может быть сгенерирована из существующего сообщения. Можно формировать групповые сообщения. Объем информации передаваемый в системный интерфейс таким образом может быть уменьшен и ограничен наиболее важными сигналами.

Блокировка передачи данных Можно блокировать передачу данных, чтобы предотвратить передачу информации в АСУ в течение проводимых в ячейке ремонтных работ.

Тестовый режим

период ввода устройств в Вв

эксплуатацию реле может быть переведено в режим теста; се сообщения при этом для передачи в систему управления дополняются специальным флагом тестового режима.

14

2 SIPROTEC 4.Токовые защиты

2.1 7SJ45, 7SJ46 Реле цифровой токовой защиты

Рис. 2.1 Реле цифровой токовой защиты - 7SJ45 Рис. 2.2 Реле цифровой токовой защиты 7SJ46 Описание устройства

Реле 7SJ45, 7SJ46– цифровые устройства токовой защиты, которые, в основном, предназначены для использования в качестве устройства защиты радиальных линий или трансформаторов в электрических сетях. Устройство обеспечивает токовую защиту с независимой и с зависимой выдержкой времени, согласно стандартам IEC и ANSI. Настройка при помощи dip-переключателей является простой, удобной и понятной. Возможно использование импульсного выхода для процесса отключения при малой мощности потребления или контактного выхода. Добавочная встроенная индикация отключения сигнализирует о факте отключении.

Реле 7SJ45 не нуждается в дополнительном источнике питания. Питание данного реле осуществляется от трансформаторов тока (1.4 ВА, суммарное со всех фаз при IN).

Реле 7SJ46 имеет встроенный блок питания постоянного и переменного токов с широким диапазоном допустимых входных величин подводного напряжения, обеспечивающий высокую гибкость в применении.

Обзор возможностей • Простое подключение к клеммам «под винт» • Низкое потребление мощности: 1.4 ВА при Iном • Стандартные трансформаторы тока (1А/5А) • Простой монтаж благодаря компактному размещению • Питание, от встроенных трансформаторов тока (для 7SJ45) • Встроенный блок питания АС/DC с широким диапазоном допустимых входных величин подводного напряжения (для

7SJ46) • Простое выставление уставок при помощи DIP-переключателей (переключатели, встроенные в корпусе с двухрядным

расположением выводов) • Процесс выставления уставок не требует ни дополнительного питания, ни программы на PC • Возможно наличие встроенной механической индикации отключения • Один замыкающий контакт (для 7SJ46) • Индикация отключения с отдельными светоизлучающими диодами (для 7SJ46)

Функции защиты • 2-ступенчатая токовая защита • Характеристики с независимой и обратнозависимой выдержкой времени (согласно стандартам IEC/ANSI) • Возможность выбора ступени максимального тока (I>>) или ступени тока замыкания на землю (IE> или IEp>) • Отключение через импульсный выход (24 V DC/0.1 Ws) или через выходное реле (переключающий контакт) • Повторное отключение при повреждении цепи выключателя (реле с импульсным выходом) • Совместимость с электромеханическими реле благодаря заложенному алгоритму • Два управляющих вывода для команд «отключения» и сигнализации «срабатывание» (для 7SJ46)

Функции контроля • Во время функционирования устройства происходит непрерывный контроль аппаратного и программного

обеспечения Дополнительные функции

• Возможен вариант конструкции, стойкий к неблагоприятным условиям окружающей среды (наличие защиты от влаги)

16

• Устройство может быть выполнено с открытой или скрытой проводкой • Индикация срабатывания защиты, выборочная по фазам, отображается с помощью светодиодных индикаторов.

Рис. 2.3. Типовая схема размещения терминалов Типовые схемы размещения терминалов для цифровых токовых защит 7SJ45 и 7SJ46 аналогичны. ANSI IEC Функции защиты Раздел с описанием

функций

50 I> МТЗ без выдержки времени

50,51 I>tJp Токовая защита с обратно-зависимой выдержкой времени на фазных токах

10.2.16

50N, 5 1N h>U IEP Токовая защита нулевой последовательности с обратно-зависимой выдержкой времени

Аппаратная реализация Рассматриваемые устройства содержат все необходимые элементы для следующих функций: • измерение и обработка информации • сигнализация и команды управления • индикация с помощью светодиодов • дополнительная механическая индикация выдачи команды отключения • питание от трансформаторов тока (для 7SJ45) • отсутствие необходимости в технической поддержке

17

18

2.2 7SJ600 Цифровое устройство для токовой защиты линии электропередачи, двигателя и защиты от перегрузок

Рис. 2.4 Внешний вид устройства 7SJ600 Рис. 2.5 Вид на корпус со скрытой проводкой со

стороны задней панели

Описание устройства 7SJ600 – это цифровое устройство токовой защиты, которое, в добавлении к основному использованию - защите радиальных распределительных сетях и для защиты двигателя, может также быть использовано в качестве резервной защиты питающих линий, трансформатора и генератора при использовании дифференциальной защиты в качестве основной.

Реле 7SJ600 наряду с защитой от перегрузок и защитой обратной последовательности в полном исполнении обеспечивает токовую защиту с независимой и с обратно-зависимой выдержкой времени, обеспечивает надежное определение обрывов фаз или несимметричных коротких замыканий с токами, меньшими, чем токи нагрузки.

Обзор функций

Защита фидера • Токовая защита с выдержкой времени • Защита от замыкания на землю • Защита от перегрузок • Автоматическое повторное включение • Контроль исправности цепей отключения

Защита двигателя • Контроль длительности запуска • Защита от работы двигателя с заторможенным ротором

Функции управления • Команды управления выключателем • Осуществление управления через клавиатуру, DIGSI 4

или SCADA систему

Функции измерения • Текущие значения тока

Функции контроля • Регистрация повреждений с отметкой времени • 8 записей осциллограмм повреждений • Непрерывный самоконтроль

Система взаимодействие • Через персональный компьютер и программу DIGSI3

или DIGSI4 (≥4.3) • Через RS232-RS485 конвертер • Через модем • Протокол IEC 60870-5-103 • Интерфейс RS485

Аппаратное обеспечение • 3 трансформатора тока • 3 дискретных входа • 3 выходных реле • 1 контакт отображающий состояние прибора

Автоматическое повторное включение

Защита двигателя от затяжного пуска

Взаимодействие: SCADA порт RS48585

Оперативные измеряемые величины

Контроль цепи отключения

Управление выключателем Регистрация повреждений

Системная шина

Встроенные функции управления позволяют осуществлять несложное управление выключателем или разъединителем с помощью встроенных программ HMI, DIGSI3 или DIGSI4 (≥4.3) или SCADA (протокол IEC 60870-5-103). Номинальные токи трансформатора тока, применяемые в реле 7SJ600, могут принимать значение 1 или 5А. Выбор значения тока происходит благодаря перемычке внутри реле. Рис. 2.6 Функциональная диаграмма

19

20

ANSI IEC Функции защиты Раздел с

описанием функций

50, 50N I>, I>>, I>>>

IE>, IE>>

Токовая защита с независимой выдержкой времени от междуфазных к.з. и к.з. на землю

10.2.16

51, 51N Ip>, IEp>> Токовая защита с обратно-зависимой выдержкой времени от междуфазных замыканий и к.з. на землю1)

10.2.16,

79 Автоматическое повторное включение (АПВ) 10.2.27

46 I2> Защита от несимметрии нагрузки (токовая защита обратной последовательности)

10.2.12

49 υ> Защита от тепловой перегрузки 10.2.14

48 I2t Защита от затяжного запуска 10.2.13

74TC Контроль исправности цепи отключения 10.2.26

1) Возможно использование следующих обратнозависимых характеристик выдержки времениХарактеристики соответствуют стандартам ANSI/IEEE

•IEC 60255-3•

Зависимая • Кратко зависимая • • Продолжительно зависимая • Умеренно зависимая • • Сильно зависимая • • Экстремально зависимая • Определенно зависимая •

2.3 7SJ602 Многофункциональное устройство токовой защиты и защиты двигателя

Рис. 2.7 Многофункциональное реле защиты 7SJ602 Рис. 2.8 Вид на корпус со скрытой проводкой со стороны

задней панели

22

Описание устройства

7SJ602 – это цифровое реле токовой защиты, которое, в добавлении к своему основному назначению – защите радиальных распределительных сетей и защиты двигателя, может также быть использовано в качестве резервной защиты питающих линий, трансформатора и генератора при использовании дифференциальной защиты в качестве основной. Реле 7SJ602, в полном исполнении, наряду с защитой от перегрузок и несбалансированной нагрузки обеспечивает токовую защиту с независимой и с зависимой характеристиками выдержки времени.

Для определения тока замыкания на землю можно использовать следующие варианты устройства: первый вариант – с 4 токовыми входами (при определении ненаправленного замыкания на землю) и второй вариант – с 3 токовыми входами (2 фазы, 1земля) и 1 вход напряжения для направленной защиты от замыкания на землю.

Протоколы обмена открыты для современных коммуникационных архитектур с системами управления.


Защита питающих линий • токовая защита с выдержкой времени • чувствительная защита от замыкания на землю • направленная чувствительная защита замыкания на

землю • смещение напряжения • имитация поведения индукционных реле • защита от перегрузки • УРОВ • защита обратной последовательности • автоматическое повторное включение • контроль цепей отключения

Защита двигателя

• контроль длительности запуска • защита от работы двигателя с заторможенным

ротором • блокировка повторного запуска • контроль минимального тока • контроль температуры Функции управления

• команды управления выключателем • управление с помощью клавиатуры, DIGSI 4 или

системы SCADA

Функции измерения

• оперативные измеряемые значения I, V • расчет мощности и энергии P, Q, S, Wq, W q • средние значения

Функции контроля

• регистрация повреждений с отметкой времени • 8 записей осциллограмм повреждений • непрерывный самоконтроль

Интерфейсы взаимодействия

• системные интерфейсы: IEC 60870-5-103,

PROFIBUS-DP,

MODBUS RTU/ASCII

• лицевой интерфейс для DIGSI 4

Аппаратное обеспечение

• 4 трансформатора тока или 3 трансформатора тока + 1 трансформатор напряжения

• 3 дискретных входа • 4 выходных реле • 1 контакт отражающий состояние прибора

Реле содержит все необходимые элементы для реализации следующих функций: • Сбор и анализ измеряемых величин • Обработка и вывод на дисплей • Вывод сигналов и команд отключения • Ввод и обработка двоичных сигналов • Интерфейс SCADA (RS485) • Блок-питания Номинальные токи трансформатора тока, применяемые в реле 7SJ602, могут принимать значение 1 или 5А. Выбор значения тока происходит благодаря перемычке внутри реле.

Возможно использование двух видов корпусов. Один вариант со скрытой проводкой (установкой в шкаф) имеет клеммник на задней панели устройства. В другом варианте - с открытой проводкой, клеммы доступны со стороны лицевой панели устройства.

Возможно переоборудование коммуникационного модуля или замена существующего другим новым.

шина Локальное/удалённое управление, команда/обратное считывание

Рассчитываемые значения

I, V, Ваты, Вары.p.f.

Рабочая точка, среднее значение, min|max –logконтроль цепей

отключения Счётчик энергии: рассчитывается и/или импульсы

Защита двигателяЗапись режима повреждения Коммуникационн

ые модули Температура подшипников

Время пуска

Запрет возвратаThermo-box

Направленная защита от замыканий на землю

Защита от отказа выключателя

АПВ

Рис. 2.9 Функциональная диаграмма

23

Функции защиты

ANSI IEC Функции защиты Раздел с описанием функций

50, 50N I>, I>>, I>>>

IE>, IE>>

Токовая защита мгновенного действия

Токовая защита от замыканий на землю мгновенного действия

10.2.16

51, 51N Ip>, IEp>> Токовая защита с выдержкой времени от междуфазных замыканий2)

Токовая защита с выдержкой времени от междуфазных замыканий

10.2.16

67Ns/50Ns IEE>, IEE>>, IEEp

Направленная токовая защита от замыканий на замлю

Токовая защита от замыканий на землю мгновенного действия

10.2.24, 10.2.18

64 VE> 100% защита статора от замыканий на землю (20Гц) 10.2.24

50BF Защита от отказа выключателя (УРОВ) 10.2.17


46 I2> Токовая защита от несимметрии нагрузки (защита обратной последовательности)

10.2.12

49 υ> Защита от тепловой перегрузки 10.2.14

48 I2t Защита от затяжного запуска двигателя 10.2.13

66/86 Функция блокировки 10.2.30

37 I< Защита от понижения тока или мощности 10.2.10

38 Контроль температуры через внешние приборы (КЕВ-box), например, контроль температуры подшипников

74TC Контроль цепей измерения 10.2.26

2) Для более легкого согласования по времени с электромеханическими реле применяются характеристики возврата, согласно стандартам ASSI C37.112 и IEC 60255-3/ BS142. При использовании характеристик возврата (эмуляция диска) процесс возврата запускается после того, как исчезает ток повреждения.

Этот процесс возврата соответствует обратному движению диска индукционного электромеханического реле

24

2.4 7SJ61 Многофункциональное реле

Рис. 2.10 7SJ61 многофункциональное Рис. 2.11 Вид на корпус со скрытой проводкой устройство защиты со стороны задней панели Описание устройства Многофункциональное реле 7SJ61 может быть использовано для защиты линий высокого и среднего напряжения в системах с эффективно заземленной, заземлённой через активное сопротивление, изолированной или компенсированной нейтралью. Устройство 7SJ61 также может быть использовано для защиты асинхронных машин любой мощности. Реле может использоваться в качестве резервной защиты трансформатора при применении дифференциальной защиты трансформатора в качестве основной. Реле позволяет осуществлять управление коммуникационными аппаратами. Интегрированная программируемая логика даёт пользователю возможность задавать выполнение необходимых ему функций, например, автоматического управления коммутационными аппаратами в распределительных устройствах. Пользователь также может создавать специальные сообщения. Универсальные телекоммуникационные интерфейсы открыты для современных систем управления.


Функции защиты • Токовая защита с выдержкой времени (независимая

выдержка времени/ обратнозависимая / определённая пользователем)

• Чувствительная защита от замыканий на землю • Определение напряжения смещения нейтрали • Защита от перемежающихся замыканий на землю • Защита от замыканий на землю через большое переходное

сопротивление • Подавление бросков тока намагничивания • Защита двигателей

o контроль снижения тока o наблюдение времени пуска o запрет возврата o защита от работы двигателя с заторможенным ротором

• Защита от перегрузки • Контроль температуры • УРОВ • Защита обратной последовательности • Контроль правильности чередования фаз • АПВ

Функции управления/программируемая логика

• Команды управления выключателями и разъединителями

• Управление с клавиатуры, через дискретые входы, с помощью программы DIGSI 4 или через систему SCADA

• Графический редактор свободно программируемой логики


• Рабочие значения I • Контроль износа выключателей • Подсчёт количества часов работы • Контроль исправности цепей отключения • Контроль состояния плавкого предохранителя • Запись 8 осциллограмм при коротких замыканиях

Коммуникационные интерфейсы

• Системный интерфейс o IEC 60870-5-103/IEC 61850 (версия V4.51 и

выше) • Сервисный интерфейс для DIGSI 4 (модем)

o PROFIBUS – FMS/-DP o DNP 3.0/MODBUS RTU

• Оперативный интерфейс для DIGSI 4 • Синхронизация по времени через IRIG B/DCF77


• 4 токовых входа • 3/8/11 дискретных входов • 4/8/6 выходных реле Устройство 7SJ61 – это цифровое реле, которое также может выполнять функции управления и контроля, и поэтому позволяет повысить соотношение «качество/цена» управления энергосистемой, а также повышает надёжность электроснабжения потребителей. Панель управления была спроектирована в соответствии с критерием эргономичности и имеет большой дисплей, с которым легко работать.

25

Рис. 2.12 Функциональная диаграмма Защита линии Устройство 7SJ61 является ненаправленной токовой защитой, которое может быть использовано для защиты линий высокого и среднего напряжения в системах с эффективно-заземленной, заземлённой через активное сопротивление, изолированной или компенсированной нейтралью. Защита двигателей

Устройство 7SJ61 может быть использовано для защиты асинхронных машин любой мощности.

Защита трансформатора

Реле выполняет все функции резервной защиты трансформатора при использовании дифференциальной защиты в качестве основной. При этом подавление бросков тока намагничивания позволяет предотвратить нежелательное отключение.

Защита от замыканий на землю через высокое сопротивление позволяет обнаружить короткие замыкания и пробои изоляции в трансформаторе.

Резервная защита

Устройство 7SJ61 может использоваться для выполнения любой резервной защиты.

Управление

Интегрированная функция управления позволяет управлять коммуникационными аппаратами через интегрированную панель оператора, дискретные входы, DIGSI 4 или систему управления и защиты (например, SCADA). При этом предусмотрен полный диапазон функций обработки команд.

Программируемая логика

Интегрированная программируемая логика даёт пользователю возможность выполнения необходимых функций, например автоматического управления аппаратами распределительного устройства подстанции через графический интерфейс пользователя. Пользователь также может создавать специальные сообщения

Измеряемые значения По полученным значениям тока вычисляют среднеквадратичные значения: • Токи IA, IB, IC, IЕ,IEE (50 Ns) • Симметричные составляющие I1, I2, 3I0 • Среднее, максимальное и минимальное значение тока

и напряжения • Счётчик часов работы • Средняя рабочая температура функции перегрузки • Предельные значения. Контроль осуществляется с

помощью свободно-программируемой логики. Если измеренное значение оказывается слишком низким, то оно принимается равным нулю для подавления помех.

Restartinhibit

3ir. sensitive earth-ault detection

шина

Локальное/удалённое управление, команда/обратное считывание

Прогр-ая логика Рассчитываемые значения

Рабочая точка, среднее значение, min|max –log

Блокировка контроль цепей отключения

Счётчик энергии: рассчитывается и/или импульсы

датчик температур

Защита двигателяКоммуникационные модули Запись режима

повреждения

Температура подшипников

Учет време-ни пуска

Затор-можен-ный ротор

Запрет возврата

Защита от замыканий на землю с независимой выдержкой времени Защита от отказа

выключателя

АВП Замык. на землю через высокое сопротивление

26

ANSI No

IEC Функции защиты Раздел с описанием функций

50, 50N

I>,I>>,IE>, IE>>

Токовая защита с независимой выдержкой времени (фаза/нейтраль) 10.2.16

51, 51N

Ip,IEp Инверсная токовая защита (фаза/нейтраль)3)10.2.16

- Набор нагрузки (динамическое изменение уставки) - IIE> Перемежающееся замыкание на землю

87N Защита от замыкания на землю через большое сопротивление

10.2.34




10.2.12

49 ν> Защита от тепловой перегрузки 10.2.14

48 Защита от затяжного запуска двигателя 10.2.13

14 Защита от работы двигателя с заторможенным ротором 10.2.1

66/86 Запрет возврата 10.2.30

37 I< Контроль снижения тока 10.2.10

38 Контроль температуры через внешние приборы (RTD-box), например, контроль температуры подшипников

3) Возможно использование следующих обратнозависимых характеристик выдержки времени Характеристики соответствуют стандартам ANSI/IEEE

•IEC 60255-3•

Зависимая • Кратко зависимая • • Продолжительно зависимая • Умеренно зависимая • • Сильно зависимая • • Экстремально зависимая •

27


Рис. 2.13 7SJ62 многофункциональное Рис. 2.14 Вид на корпус со скрытой проводкой устройство защиты со стороны задней панели Описание устройства Многофункциональное реле 7SJ62 может быть использовано для защиты линий высокого и среднего напряжения в системах с эффективно заземленной, заземлённой через активное сопротивление, изолированной или компенсированной нейтралью. Устройство 7SJ62 также может быть использовано для защиты асинхронных машин любой мощности. Реле может использоваться для резервной защиты трансформатора при применении дифференциальной защиты трансформатора в качестве основной. Реле позволяет осуществлять управление коммутационными аппаратами. Интегрированная программируемая логика даёт пользователю возможность задавать выполнение необходимых ему функций, например автоматического управления аппаратами распределительного устройства. Пользователь также может создавать специальные сообщения. Универсальные телекоммуникационные интерфейсы открыты для современных систем управления.

Обзор функций Функции защиты

• Токовая защита с выдержкой времени (независимая выдержка времени/ обратнозависимая / определённая пользователем)

• Направленная токовая защита с выдержкой времени (независимая выдержка времени/ обратнозависимая / определённая пользователем)

• Чувствительная направленная/ненаправленная защита от замыканий на землю

• Определение напряжение смещения нейтрали • Защита от перемежающихся замыканий на землю • Защита от замыканий на землю через большое

активное сопротивление • Подавление бросков тока намагничивания • Защита двигателей

o контроль снижения тока o наблюдение длительности запуска o запрет возврата o защита от работы двигателя с

заторможенным ротором • Защита от перегрузки

• Контроль температуры • Защита от повышения/понижения напряжения • Защита от повышения/понижения частоты • УРОВ • Защита обратной последовательности • Контроль правильности чередования фаз • АПВ • Определение места повреждения • Блокировка команды ВКЛЮЧИТЬ


• Команды управления выключателями и разъединителями

• Управление с клавиатуры, через дискретные входы, с помощью программы DIGSI 4 или через систему SCADA

• Логика, определённая пользователем


• Рабочие значения U,I,f • Измерение энергии P,Q • Контроль износа выключателей • Контроль цепей отключения • Контроль состояния плавкого предохранителя • Запись 8 осциллограмм коротких замыканий


• Системный интерфейс o IEC 60870-5-103/IEC 61850 (версия V4.51 и

выше) o PROFIBUS – FMS/-DP o DNP 3.0/MODBUS RTU

• Сервисный интерфейс для DIGSI 4 • Оперативный интерфейс для DIGSI 4 • Синхронизация по времени через IRIG И.ВСА77


• 4 токовых входа • 3 трансформатора напряжения • 8/11 дискретных входов 8/6 выходных реле

28

Устройство 7SJ62 – это цифровое реле, которое также может выполнять функции управления и контроля. Панель управления имеет большой строчный дисплей.


Интегрированная функция управления позволяет управлять коммуникационными аппаратами через интегрированную панель оператора, дискретные входы, DIGSI 4 или систему управления и защиты (например, SCADA). При этом предусмотрен полный диапазон функций обработки команд.


Интегрированная программируемая логика даёт пользователю возможность выполнения необходимых функций, например автоматического управления аппаратами распределительного устройства подстанции через графический интерфейс пользователя. Пользователь также может создавать специальные сообщения.

Рис. 2.15 Функциональная диаграмма Защита линии

Устройство 7SJ62 может быть использовано для защиты линий высокого и среднего напряжения в системах с эффективно заземленной, заземлённой через активное сопротивление, изолированной или компенсированной нейтралью.

Защита двигателей



Реле выполняет все функции резервной защиты трансформатора при использовании дифференциальной защиты в качестве основной. При этом подавление бросков тока намагничивания позволяет предотвратить нежелательное отключение

Защита от замыканий на землю через высокое сопротивление позволяет обнаружить короткие замыкания и пробои изоляции в трансформаторе.


Устройство 7SJ62 может использоваться для выполнения любой резервной защиты. Характеристика возврата

Для более простого согласования с электромеханическими реле используются характеристики возврата в

соответствии со стандартом ANSI C37.112 и IEC 60255-3 /BS 142. При использовании характеристики возврата (имитация диска) процесс возврата начинается после исчезновения тока КЗ. Этот процесс возврата соответствует вращению в обратную сторону индукционного диска электромеханических реле (имитация диска)

Характеристики, определяемые пользователем

Взамен заранее заложенных в устройство характеристик, соответствующих стандарту ANSI, пользователем могут быть созданы новые характеристики, как для фазного тока, так и для тока в земле. Может быть внесено до 20 пар значений тока и времени. Они могут быть заданы как в числовом, так и в графическом виде.

Подавление бросков тока намагничивания Реле отслеживает появление второй гармоники. При появлении второй гармоники во время намагничивания трансформатора срабатывание направленных и ненаправленных элементов блокируется.

Переключение групп уставок Уставки защит могут быть изменены путем выбора задания через дискретные входы адреса соответствующей группы.

шина

Локальное/удалённое управление, команда/обратное считывание

Прогр-ая логика Рассчитываемые значения Рабочая точка, среднее значение, min|max –log

Напряжение, частота блокировкаконтроль цепей

отключения Счётчик энергии: рассчитывается и/или импульсы датчик

температур

Защита двигателяКоммуникационные модули

RS232/485/FO/ Ethernet

IEC60870-5-103 IEC61850 PROFIBUS-FMS/-DP DNP3.0 MODBUS RTU

Запись режима повреждения ding

Время пуска

Температура подшипнико

Искатель повреждений Направленный

Контроль чередования фаз


Заторможенный ротор

Направленная защита от замыканий на землю Защита от отказа выключателя

АПВ Замык. на землю через высокое сопротилвение

29

ANSI No IEC Функции защиты Раздел с описанием

функций

50, 50N I>,I>>,IE>, IE>> Токовая защита с независимой выдержкой времени (фаза/нейтраль) 10.2.16

51, 51N Ip,IEp Инверсная токовая защита (фаза/нейтраль)4)10.2.16

67,67N Idir>, Idir>>, Ipdir

IEdir>,IEdir>>, IEpdir

Направленная токовая защита с выдержкой времени (независимая/инверсная, фаза/нейтраль) 10.2.24

67Ns/50Ns IEE>,IEE>>, IEEp Направленная/ненаправленная чувствительная защита от замыканий на землю

10.2.24, 10.2.18

- Набор нагрузки (динамическое изменение уставки)

59N/64 VE, V0> Напряжение смещения, напряжение нулевой последовательности 10.2.20, 10.2.24

- IIE> Перемежающееся замыкание на землю

87N Защита от замыкания на землю через большое сопротивление 10.2.34

50BF Защита от отказа выключателя 10.2.17



10.2.12

47 U2>, чередование фаз

Защита от несимметрии напряжений и/или контроль чередования фаз



14 Защита от работы двигателя с заторможенным ротором 10.2.1 66/86 Запрет возврата 10.2.30



27,59 V<, V> Защита от повышения/понижения напряжения 10.2.6, 10.2.19

81 O/U f<, f> Защита от повышения/понижения частоты 10.2.28

21 FL Определение места повреждения 10.2.3

30

4) Возможные обратнозависимые характеристики выдержки времени Характеристика в соотв. с ANSI/IEEE IEC 60255-3 Зависимая • • Кратко зависимая • Умеренно зависимая • Очень зависимая • • Крайне зависимая • •


Рис. 2.16 7SJ63 многофункциональное Рис. 2.17 Вид на корпус со скрытой проводкой устройство защиты со стороны задней панели Описание устройства 7SJ63 может быть использовано для управления и защиты магистральных линий и распределительных сетей с эффективно заземленной, заземлённой через активное сопротивление, изолированной или компенсированной нейтралью. Реле может использоваться для защиты линий, как в радиальных, так и в кольцевых и Т-образных сетях. Реле позволяет осуществлять управление коммутационными аппаратами. Интегрированная программируемая логика даёт пользователю возможность задавать выполнение необходимых ему функций, например автоматического управления аппаратами распределительного устройства. Пользователь также может создавать специальные сообщения. В зависимости от того, является ли токовая защита направленной или нет, характеристика выдержки времени может быть независимой, обратнозависимой, или определённой пользователем. 7SJ63 может использоваться для защиты асинхронных машин любой мощности. Оно включает в себя контроль снижения тока, контроль длительности запуска, запрет возврата, защиту от работы с короткозамкнутым ротором. Управление защитой может быть легко осуществлено непосредственно с лицевой панели. Оно также может выполнять функции автоматики. Число контролируемых распределительных устройств зависит только от числа доступных входов и выходов. Интегрированная программируемая логика позволяет пользователю выполнять необходимые ему функции, например, автоматизацию управления аппаратами распределительного устройства. Пользователь также может создавать свои собственные сообщения.

Обзор функций Функции защиты

• Токовая защита с выдержкой времени (независимая выдержка времени/ обратнозависимая / определённая пользователем) • Направленная токовая защита с выдержкой времени (независимая выдержка времени/ обратнозависимая / определённая

пользователем) • Чувствительная направленная/ненаправленная защита от замыканий на землю • Определение напряжения смещения нейтрали • Защита от перемежающихся замыканий на землю • Защита от замыканий на землю через большое активное сопротивление • Подавление бросков тока намагничивания • Защита двигателей

o контроль снижения тока o наблюдение длительности запуска o запрет возврата o защита от работы двигателя с заторможенным ротором

• Защита от перегрузки • Контроль температуры • Защита от повышения/понижения напряжения • Защита от повышения/понижения частоты • УРОВ • Защита обратной последовательности • Контроль правильности чередования фаз • АПВ • Определение места повреждения • Блокировка команды ВКЛЮЧИТЬ


• Неограниченное число контролируемых устройств

31• Состояние распределительных устройств изображается на графическом дисплее

32

• Локальное или удалённое управление выключателем • Управление с клавиатуры, через дискретные входы, с помощью программы DIGSI 4 или систему SCADA • Расширенная, сконфигурированная пользователем логика Функции контроля

• Рабочие значения U, I, f • Измерение энергии P,Q • Контроль износа выключателей • Контроль цепей отключения • Контроль состояния плавкого предохранителя • Запись 8 осциллограмм коротких замыканий


• Системный интерфейс o IEC 60870-5-103/IEC 61850 (версия V4.51 и выше) o PROFIBUS – FMS/-DP o DNP 3.0/MODBUS RTU

• Сервисный интерфейс для DIGSI 4 • Оперативный интерфейс для DIGSI 4 • Синхронизация по времени через IRIG И.ВСА77

Устройство 7SJ63 – это цифровое реле, которое также может выполнять функции управления и контроля, и поэтому позволяет повысить соотношение «качество/цена» управления энергосистемой, а также повышает надёжность электроснабжения потребителей. Панель управления была спроектирована в соответствии с критерием эргономичности и имеет большой дисплей, с которым легко работать.


Интегрированная функция управления позволяет управлять коммутационными аппаратами через интегрированную панель оператора, дискретные входы, DIGSI 4 или систему управления и защиты (например, SICAM). Текущее состояние первичного оборудования может быть представлено на дисплее. 7SJ63 может быть использован на подстанциях как с одной системой шин, так и с двумя. Число подключённых элементов (обычно, от 1 до 5) ограничивается только числом доступных входов и выходов. При этом предусмотрен полный диапазон функций обработки команд.


Интегрированная программируемая логика даёт пользователю возможность выполнения необходимых функций, например автоматического управления аппаратами распределительного устройства подстанции через графический интерфейс пользователя. Пользователь также может создавать специальные сообщения. Защита линии

Устройство 7SJ63 может быть использовано для защиты линий высокого и среднего напряжения в системах с эффективно-заземленной, заземлённой через активное сопротивление, изолированной или компенсированной нейтралью.

Защита двигателей



Реле выполняет все функции резервной защиты трансформатора при использовании дифференциальной защиты в качестве основной. При этом подавление бросков тока намагничивания позволяет предотвратить нежелательное отключение. Защита от замыканий на землю через высокое сопротивление позволяет обнаружить короткие замыкания и пробои изоляции в трансформаторе.


Устройство 7SJ63 может использоваться для выполнения любой резервной защиты. Управление электроприводом 7SJ63 прекрасно подходит для прямого управления выключателями, разъединителями, заземлителями на автоматизированных подстанциях. Взаимосвязь различных распределительных устройств выполняется с помощью программируемой логики. При этом отпадает необходимость в дополнительных вспомогательных реле. В результате, уменьшается количество проводов, а также упрощается работа инженеров.


шина

Локальное /удаленное упр-ние, команда/обратное считывание

33

Прогр-ая логика Рассчитываемые значения

Рабочая точка, Среднее значение, Min/Max-Log

Конроль цепей отключения

/, V, Ватты, Вары.p.f., f блоки

ровка

Счетчик энергии: расчитывается и/или импульсы Коммуникационные

модули Датчик температур

Управление двигателем

Защита двигателя Запись режима повреждения Ethernet Темп-ра

подшипникВремя пуска

Искатель повреждений Направление

Контроль чередования фаз

Затормож. ротор


Направленная защита от замыканий на землю Защита от отказа

выключателя

Замык на землю через высокое сопротивление

АПВ

34

ANSI No IEC Функции защиты Раздел с описанием

функций


51, 51N Ip,IEp Инверсная токовая защита (фаза/нейтраль)5 10.2.16 67,67N Idir>, Idir>>, Ipdir


Направленная токовая защита с выдержкой времени (независимая/инверсная, фаза/нейтраль) 10.2.24


10.2.24, 10.2.18


59N/64 VE, V0> Напряжение смещения, напряжение нулевой последовательности 10.2.20, 10.2.24


87N Защита от замыкания на землю через большое сопротивление 10.2.34




10.2.12





14 Защита от работы двигателя с заторможенным ротором 10.2.1 66/86 Блокировка повторного запуска двигателя 10.2.30






5 Возможные обратнозависимые характеристики выдержки времени Характеристика в соотв. с ANSI/IEEE IEC 60255-3

Зависимая • • Кратко зависимая • Умеренно зависимая • Очень зависимая • • Крайне зависимая • •


Рис. 2.19 7SJ64 многофункциональное реле Рис. 2.20 Вид на корпус со скрытой проводкой

со стороны задней панели Описание устройства Многофункциональное реле 7SJ64 может быть использовано для управления и защиты распределительных и магистральных линий в системах с эффективно заземленной, заземлённой через активное сопротивление, изолированной или компенсированной нейтралью. Реле может использоваться для защиты линий, как в радиальных, так и в кольцевых и Т-образных сетях. 7SJ64 оснащено функцией синхронизации, которое позволяет работу в режимах «контроль синхронизма» (классический) и «асинхронное/синхронное переключение» (учитывает задержку по времени выключателя). 7SJ64 может использоваться для защиты асинхронных машин любой мощности. Оно включает в себя контроль снижения тока, контроль времени пуска, запрет возврата, защиту от работы с короткозамкнутым ротором. Устройство 7SJ64 – единственное устройство серии 7SJ6, которое обладает возможностью добавления функций. До 20 функций защиты может быть добавлено в зависимости от индивидуальных требований. Так, например, может быть добавлена 3 ступень токовой защиты или направленность защиты. Управление защитой может быть легко осуществлено непосредственно с лицевой панели. Оно также может выполнять функции автоматики. Число контролируемых присоединений зависит только от числа доступных входов и выходов. Интегральная программируемая логика позволяет пользователю выполнять необходимые ему функции, например, автоматизацию управления распределительными устройствами. По сравнению с 7SJ62|63, устройство 7SJ64 обладает значительно большим объёмом программируемой логики, благодаря увеличенной мощности процессора. Пользователь также может создавать свои собственные сообщения. Универсальные телекоммуникационные интерфейсы открыты для современных систем управления.


Функции защиты

• Токовая защита с выдержкой времени • Направленная токовая защита с выдержкой времени • Чувствительная направленная/ненаправленная защита от замыканий на землю • Определение напряжения смещения нейтрали • Защита от перемежающихся замыканий на землю • Защита от замыканий на землю через большое активное сопротивление • Подавление бросков тока намагничивания • Защита двигателей

o контроль снижения тока o наблюдение длительности запуска o запрет возврата o защита от работы двигателя с заторможенным ротором

• Защита от перегрузки • Контроль температуры • Защита от повышения/понижения напряжения • Защита от повышения/понижения частоты • УРОВ • Защита обратной последовательности • Контроль правильности чередования фаз • АПВ • Определение места повреждения • Блокировка команды ВКЛЮЧИТЬ


• Неограниченное число контролируемых устройств • Состояние распределительного устройств изображается на графическом дисплее

35

37

Гибкость функций защиты

Благодаря свободному конфигурированию логической части устройства, по усмотрению пользователя, может быть добавлено до 20 функций защиты. ANSI No IEC Функции защиты Раздел с описанием

функций


50, 50N I>>>,I>>>>, IE>>>, IE>>>>

Дополнительные токовые ступени с независимой выдержкой времени (фаза/нейтраль) 10.2.16

51, 51N Ip,IEp Инверсная токовая защита (фаза/нейтраль) 10.2.18

67,67N Idir>, Idir>>, Ipdir


Направленная токовая защита с выдержкой времени (независимая/инверсная, фаза/нейтраль)

10.2.24,


10.2.24, 10.2.16


59N/64 VE, V0> Напряжение смещения, напряжение нулевой последовательности

10.2.20, 10.2.24


87N Защита от замыкания на землю через большое сопротивление

10.2.34


79M АПВ 10.2.27

25 Синхронизация 10.2.5


10.2.12





14 Защита от работы двигателя с заторможенным ротором 10.2.1

66/86 Блокировка повторного запуска двигателя 10.2.30




32 P<>, Q<> Контроль направления мощности


81R df/dt Защита по скорости изменения частоты 10.2.29


3 SIPROTEC 4. Дистанционные защиты

3.1 7SA6 Дистанционная релейная защита для всех классов напряжений

38

Описание Устройство дистанционной релейной защиты 7SA6 является универсальным устройством для защиты, управления и автоматизации на базе системы SIPROTEC 4. Оно достаточно универсально и может быть использовано для всех классов напряжений. Особенности защиты:

• Высокое быстродействие • Возможность защищать очень короткие линии • Автоматическое обнаружение качаний мощности с частотой до 7 Гц • Детектор насыщения трансформатора тока, гарантирующий быстрое

отключение и высокую точность дистанционных измерений • Пофазная защита с ВЧ управлением • Цифровые коммуникации между устройствами осуществляются через

интегрированный последовательный интерфейс защиты • Автоматическое повторное включение (АПВ)

Обзор функций Функции защиты • 6-ти контурная защита без переключения входных величин (21/21N) • Защита от замыканий на землю через большое переходное сопротивление, позволяющая производить как однофазные, так и трёхфазные отключения (50N, 51N, 67N) • Обнаружение коротких замыканий на землю в сетях с изолированной и с компенсированной нейтралью • Дистанционная защита с ВЧ управлением (85) • Определение места повреждения (FL) • Обнаружение качаний мощности (68/68Т) • Токовая защита (50/51) • Защита от включения на повреждение (50HS)

• токовая защита на вводе с блокировкой от защит фидеров (50STUB) • Защита от повышения/понижения напряжения (59/27) • Защита от повышения/понижения частоты (81O/U) • Автоматическое повторное включение (АПВ) (79) • Контроль синхронизма (25) • Защита от отказа выключателя (УРОВ) (50BF) • Защита от тепловой перегрузки (49) Функции управления • Команды управления коммутационными аппаратами Функции контроля

Рис. 3.1 SIPROTEC 4 7SA6 дистанционная релейная защита

• Контроль цепей измерения • Самоконтроль реле • Дистанционный контроль измерений • Запись событий/замыканий • Запись осциллограмм при к.з. • Статистика включений/отключений

Лицевой дизайн • Цифровые клавиши • Функциональные клавиши • Светодиодные индикаторы (местная сигнализация) • Передний порт связи с ПК

Коммуникационные интерфейсы • Лицевой интерфейс для связи с ПК • Системный интерфейс для связи с системой управления по различным стандартам:

- IEC 60870-5-103 - PROFIBUS-FMS/-DP - DNP 3.0 - IEC 618501) Ethernet

• Последовательный порт передачи команд ВЧ управления • Расположенные с задней панели клеммники цепей питания и подключения модема • Синхронизация по времени с помощью IRIG-B, DCF 77 или системного интерфейса

39

Устройство релейной дистанционной защиты 7SA6 осуществляет защиту без переключения входных величин. Оно выполняет все дополнительные функции защиты воздушных линий и кабелей всех классов напряжения от 5 до 765 кВ.

Надежная работа обеспечивается в сетях любым режимом работы нейтрали (компенсированная, изолированная, эффективно заземленная или заземленная через активное сопротивление). Устройство может подавать сигнал на однофазное и трехфазное включение/отключение. Соответственно, АПВ может быть трехфазным или однофазным и осуществляться одно- или многократно. Реле выполняет функции обнаружения замыканий на землю, а также работает с высокочастотными сигналами управления. Устройство надежно обнаруживает качания мощности и предотвращает неселективные отключения. .

Цифровое реле 7SA6, обеспечивающее функции управления и контроля, также позволяет управлять энергосистемой с наименьшими затратами, обеспечивая высокий уровень надежности и безопасности энергоснабжения. При изменении требований к защите, управлению или блокировке, есть возможность ввести необходимые изменения в параметрах при помощи DIGSI 4, при этом не нужно производить изменения в самом оборудовании.

Использование мощного микроконтроллера и обработка цифровых сигналов значительно снижают влияние на работу устройства высокочастотных гармоник, переходных режимов и постоянных составляющих.

Локальное /Дистанционное управление

Измерение значения Прогр-ая

логика

Последователь-ная связь

Контроль

1) В схемах телезащиты используются общепринятые сигналы или последовательный обмен информацией


40

ANSI No Функции защиты Раздел с описанием

функций

21, 21N Дистанционная защита 10.2.2 FL Определение места повреждения (ОМП) 10.2.3 50N, 51N, 67N

Защита от замыкания на землю 10.2.16, 10.2.23

50/51 Резервная токовая защита 10.2.16

50 STUB Токовая защита на вводе с блокировкой от защит фидеров

68/68Т Блокировка при качании мощности 10.2.25

85/21 Дистанционная защита с ВЧ управлением 10.2.2, 10.2.31

27WI Защита линии со стороны системы малой мощности

85/67N Защита от замыканий на землю с ВЧ управлением 10.2.31, 10.2.24


50HS Быстродействующая токовая защита от включения на повреждение

10.2.18


59/27 Защита от повышения/понижения напряжения 10.2.6, 10.2.19


49 Защита от тепловой перегрузки 10.2.14

74ТС Контроль исправности цепи отключения 10.2.26

86 Блокировка команды ВКЛЮЧИТЬ 10.2.32

IEE Быстрореагирующий детектор замыканий на землю

41

Конструкция Размеры корпуса: 1/3, 1/2, 2/3 и 1/1 Корпус может быть выполнен с несколькими стандартными значениями ширины, относящимися к 19-дюймовой модульной системе фреймов. Таким образом, все модели, в том числе и предыдущие, являются взаимозаменяемыми. Высота корпуса стандартна: со скрытой проводкой – 255 мм, с открытой проводкой – 266 мм при любой ширине. Все провода могут быть соединены с использованием или без использования кольцевого наконечника. В качестве альтернативы доступны шлейфовые клеммники. Следовательно, возможно использование готовой системы проводов. В случае открытой проводки клеммники расположены над и под устройством и имеют винтовое соединение. Интерфейсы связи расположены в наклонном боксе в верхней и в нижней части корпуса. Возможно обслуживание корпуса через независимую панель управления, это позволяет наилучшим образом работать со всеми видами устройств.

Индикация расстояния до места повреждения

Расстояние до места повреждения может быть передано устройством для дистанционной индикации в двоичном коде, в % от установленной длины линии или в виде числа с тремя знаками после запятой.

Аналоговый вывод (от 0 до 20 мА) Некоторые измеряемые величины можно вывести в аналоговом виде (от 0 до 20 мА). В дополнительном модуле доступны два аналоговых канала. В реле 7SA6 можно установить до двух дополнительных модулей. В качестве альтернативы можно использовать 2 или 4 аналоговых канала, или не использовать их вовсе.

Введение в эксплуатацию и анализ проявления неисправностей Особое внимание уделено введению в эксплуатацию. Все дискретные входы и выходы могут воспроизводиться и активироваться непосредственно. Это значительно облегчает пользователю контроль состояния цепей. Записи рабочих и аварийных событий и регистрация неисправностей очень наглядны. Для устройств с последовательным интерфейсом защиты данных все токи, напряжения и фазы доступны посредством каналов связи в каждой отдельной части, они отображаются на передней панели устройства, могут быть считаны с DIGSI 4 или через Internet-технологию упрощающую визуальное представление. Временные метки облегчают сопоставление неисправностей и их регистрацию.

• Кроме универсальной рабочей программы DIGSI 4, реле содержит WEB-сервер, доступ к которому может быть осуществлен по телекоммуникационной связи с использованием браузера (например, Internet Explorer). Преимущество такого решения заключается в том, что устройство может работать со стандартными программными средствами, используя в то же время Intratet/Internet инфраструктуры. Помимо отображения цифровых величин, графический дисплей обеспечивает получение точной информации и высокую степень эксплуатационной надежности. Также существует возможность вызова дисплеев подробного измерения значений и буферов визуальной индикации

Связь

Особое внимание при организации связи уделяется потребностям пользователя:

• Каждый элемент имеет свой системный адрес • Уже во время процесса связи информация идентифицируется с источником этой информации • Система связи автоматически управляет передачей больших блоков данных (например, записей об аварийных нарушениях

или массивов данных о параметрах). Пользователь имеет доступ к этим характеристикам без каких-либо дополнительных программных усилий.

• Для надежного выполнения управляющей команды соответствующая телеграмма данных изначально подтверждается блоком, который выполняет команду. После разрешения и выполнения команды формируется сигнал обратной связи. На каждом этапе выполнения управляющей команды проверяются отдельные состояния. Если они неудовлетворительные, выполнение команды может быть приостановлено.

Устройства предполагают высокую степень гибкости, благодаря различным обслуживающим стандартам связи в промышленной системе и автоматизированной энергосистеме. С помощью модулей связи возможны обмен и настройка.

3.2 7SA522 Дистанционная защита линий электропередачи

Рис. 3.3 Реле дистанционной защиты 7SA522

Описание 7SA522 обеспечивает дистанционную защиту всей системы, объединяя все функции, которые обычно требуются для реализации защиты силовых линий. Реле предусматривает быстрое и селективное устранение повреждений в воздушных и кабельных лини как с емкостной компенсацией, так и без нее. Сеть может быть с глухо заземленной, заземленной, изолированной или компенсированной нейтралью. 7SA522 может быть использован для однофазного или трехфазного отключения в схемах с телезащитой и без нее. Данное реле обладает рядом свойств, необходимых для реализации защиты линий электропередач:

- малое время срабатывания - подходит для кабельных и воздушных линий как с использованием, так и без использования последовательных конденсаторов - самонастройка для распознавания качания мощности с частотой, не более 7Гц - соединение «реле-реле», осуществленное с помощью цифровых выводов в случае использования двух и трех конечных станций

- адаптивное автоматическое повторное включение (АПВ)

Обзор функций Функции защиты • 6-ти контурная защита без переключения входных величин (21/21N) • Защита от замыканий на землю через большое переходное сопротивление, позволяющая производить как однофазные,

так и трёхфазные отключения (50N, 51N, 67N) • Дистанционная защита с ВЧ управлением (85) • Определение места повреждения (ОМП) • Обнаружение качаний мощности (68/68Т) • Токовая защита на фазных токах • Токовая защита на вводе с блокировкой от защит фидеров (50STUB) • Защита от включения на повреждение (50HS) • Защита от повышения/понижения напряжения (59/27) • Защита от повышения/понижения частоты (81O/U) • Автоматическое повторное включение (АПВ) (79) • Защита от отказа выключателя (УРОВ) (50BF) • Контроль свыключателя(50BF) инхронизма (25)

42

43

Функции управления • Команды управления выключателями и разъединителями

Функции контроля • контроль цепей измерения (74ТС) • самоконтроль устройства • контроль измеряемых параметров • запись событий, в том числе повреждений • запись осциллограмм • статистика переключений

Панель управления • локальные операции при помощи встроенной клавиатуры, удобные для пользователя • светодиодные индикаторы (LED), предназначенные для сигнализации о событиях • порт на лицевой панели, предназначеный для связи с ПК для удобного ввода уставок • набор функциональных клавиш

Коммуникационные интерфейсы • интерфейс обслуживания для связи с ПК • системный интерфейс для взаимодействия с системой управления, использует различные протоколы:

• IEC 60870-5-103, • PROFIBUS-FMS/-DP, • DNP 3.0, IEC 61850 Ethernet (совместимый с последующей версией)

• 2 последовательных интерфейса защиты данных для телезащиты • служебный/модемный интерфейс, расположенный на тыльной стороне • синхронизация времени с использованием IRIG B или DCF77 или системный интерфейс Аппаратное обеспечение • дискретные входы: 8/16/24 • выходные реле: 16/24/32 • выходы с быстродействующими командами отключения: 5 (необязательные)

Область применения Устройство 7SA522 обеспечивает дистанционную защиту всей системы, объединяя все функции, которые обычно требуются для реализации защиты линий электропередачи. Реле предусматривает быстрое и селективное устранение повреждений в воздушных и кабельных линиях как с емкостной компенсацией, так и без нее. Сеть может быть с эффективно заземленной, заземленной, изолированной или компенсированной нейтралью. 7SA522 может быть использован для однофазного или трехфазного отключения в схемах с телезащитой и без нее. Эффект влияния сопротивления в неповрежденном контуре устраняется более сложным и улучшенным методом, который использует образец сравнения с симметричными составляющими и компенсацией нагрузки. Правильный выбор фазы очень важен для селективного отключения и для определения точного расположения повреждения. Во время качаний мощности в сети, улучшенная блокировка при качаниях предохраняет дистанционную защиту от нежелательных отключений и иногда обеспечивает управляемое отключение в случае потери синхронизма. Эта функция гарантирует передачу мощности даже в критических условиях функционирования сети. 7SA522 – цифровое устройство, которое обеспечивает управление и контроль за протеканием операций и тем самым понижает показатель стоимость/эффективность управления энергосистемой. Безопасность и надежность системы возрастает, благодаря минимизации использования аппаратного обеспечения. Реле обладает эргономичным дизайном. Оно также снабжено большими экранами с подсветкой, обеспечивающими легкость чтения. Устройства 7SA522 имеют одинаковую конструкцию и степень функциональности, которая представляет собой новый уровень в области защиты и управления. Если требования к защите и управлению изменяются, то удовлетворить им, в большинстве случаев, можно средствами параметрирования, реализованном в программе DIGSI 4; при этом нет необходимости менять аппаратное обеспечение. Использование мощных микроконтроллеров и цифровое измерение величин, характеризующих состояние и ход процесса, в большей мере подавляет влияние высокочастотных составляющих гармонических колебаний и постоянных составляющих. Основные особенности: • высокое быстродействие • подходит для кабельных и воздушных линий как с использованием, так и без использования последовательных конденсаторов • самонастройка для распознавания качания мощности с частотой, не более 7Гц

• соединение «реле-реле», осуществленное с помощью цифровых выводов в случае использования двух и трех конечных станций • адаптивное автоматическое повторное включение (АПВ).

локальные и дистанционные команды управления

Измеренные/посчитанные значения

(прогр-ая логика

Последовательные интерфейсы взаимодействия Модуль

самоконтроля По линиям телезащиты могут передаваться управляющие сигналы или протекать последовательный обмен данными Примечание: схема с контролем

канала = телезащита

Рис. 3.4 Диаграмма одноцепной линии

ANSI No Функции защиты Раздел с описанием функций

21/21N Дистанционная защита 10.2.2 FL Определение места повреждения (ОМП) 10.2.3 50N/ 51N, 67N Защита от замыкания на землю 10.2.16, 10.2.23

50/51 Резервная токовая защита 10.2.16


68/68Т Обнаружение качаний мощности 10.2.25

85/21 Дистанционная защита с ВЧ управлением 10.2.2, 10.2.31


85/67N Защита от замыканий на землю с ВЧ управлением 10.2.31, 10.2.24

50BF Автоматическое повторное включение (УРОВ) 10.2.17


10.2.18


59/27 Защита от повышения/понижения напряжения 10.2.6, 10.2.19


74ТС Контроль исправности цепи отключения 10.2.26


44

45

Аппаратная реализация Размеры стоек корпуса: 1/3, 1/2, 2/3 и 1/1 Корпус может быть выполнен с несколькими стандартными значениями ширины, относящимися к 19-дюймовой модульной системе фреймов. Таким образом, все модели, в том числе и предыдущие, являются взаимозаменяемыми. Высота корпуса стандартна: со скрытой проводкой – 255 мм, с открытой проводкой – 266 мм при любой ширине. Все провода могут быть соединены с использованием или без использования кольцевого наконечника. В качестве альтернативы доступны шлейфовые клеммники. Следовательно, возможно использование готовой системы проводов. В случае открытой проводки клеммники с винтовым соединением расположены над и под устройством. Интерфейсы коммуникации расположены в наклонном боксе в верхней и в нижней части корпуса.

4 SIPROTEC 4. Дифференциальные защиты линий электропередачи

4.1 7SD60 Реле дифференциальной токовой защиты линии с двухпроводными каналами связи

Рис. 4.1 7SD600 реле дифференциальной токовой защиты

Рис. 4.2 Обратная сторона корпуса со скрытой проводкой

Описание устройства Реле 7SD600 - это легко настраиваемое цифровое реле токовой дифференциальной защиты, функционирующее в сочетании с удаленной станцией и связанные с ней по двухпроводному контрольному кабелю. Реле подключается к первичным трансформаторам тока посредством внешнего суммирующего трансформатора тока. Основным назначением реле является защита коротких воздушных линий и кабелей с двумя концами линии. Однако трансформаторы и реакторы могут также быть расположены в зоне защиты. В устройство встроены такие функции, как блокировка при запуске, современные средства телеотключения, механизмы полного самоконтроля, локальные и удаленные запросы.

Обзор функций и свойств Реле дифференциальной защиты для воздушных линий и кабелей - Токовая дифференциальная защита с внешним суммирующим трансформатором тока 4АМ49 - Возможность использования при максимальном расстоянии до 12 км при помощи двух контрольных проводов (сопротивление контура 1200 Ω) - Дифференциальная защита может быть объединена с МТЗ - Функция контроля исправности проводного канала - Двунаправленное удаленное отключение - Телеотключение выключателя на противоположном конце линии - Блокирование команды ОТКЛЮЧЕНИЕ до ручного сброса (Функция блокировки) - Минимальные требования к трансформатору тока благодаря встроенному индикатору насыщения - Блокировка при бросках тока намагничивания - Максимальная токовая защита Оперативные измеряемые величины - Локальный и удаленный токи - Дифференциальный ток

46

- Ток торможения Функции контроля - Аппаратное обеспечение - Программно-аппаратное обеспечение - Контроль разностных токов Аппаратное обеспечение - Локальные операции при помощи встроенной клавиатуры - Жидкокристаллический дисплей для настройки и анализа - Корпус -- корпус со скрытой проводкой 1/6 19” 7XP20 -- корпус с открытой проводкой 1/6 19” 7XP20 Коммуникация - Через персональный компьютер и DIGSI 3 - Через преобразователь RS232-RS485 - При помощи модема - При помощи системы управления подстанцией через протокол IEC 60870-5-103 - 2кВ выделенный интерфейс RS485, возможно шинное соединение

Область применения Реле 7SD600- это легко настраиваемое цифровое реле токовой дифференциальной защиты, соединенное с

удаленным полукомплектом по двухпроводной линии связи. Реле подключается к первичным трансформаторам тока посредством внешнего суммирующего трансформатора

тока. Внутри устройство оперирует с суммой токов, полученной со вторичной обмотки суммирующего трансформатора тока. Связь с удаленной станцией реализована посредством пары симметричных контрольных проводов, действующих на расстоянии примерно до 12 км. Согласование с сопротивлением контрольных проводов осуществлено при помощи программного обеспечения внутри устройства. Таким образом, нет необходимости в сопряжении. Первоначальным назначением реле является защита коротких одноцепных воздушных и кабельных линий. Однако в зоне защиты могут быть расположены трансформаторы и реакторы. В таких случаях устройство может быть снабжено блокировкой при токах запуска и бросках тока намагничивания. И в этом случае обеспечивается мгновенное отключение дифференциальной защитой. Согласование групп соединений внутри устройства не осуществляется и, если необходимо, должно быть осуществлено посредством согласующего трансформатора тока. Устройство 7SD60 может быть оснащено функцией контроля исправности канала связи. В дополнении к контролю канала связи также включены команды двунаправленного телеотключения выключателя и удаленного отключения. На случай, если дифференциальная защита из-за повреждения контрольных проводов перестает работать, реле обладает аварийной функцией максимального тока. Она включает ступень максимального тока с независимой характеристикой выдержки времени. Данное устройство заменяет устройство 7SD24 статической дифференциальной защиты. Однако прямое взаимодействие с 7SD24 невозможно. При замене устройства 7SD24 его внешние суммирующие трансформаторы тока могут быть использованы в качестве входных трансформаторов для 7SD60.

ANSI Функции защиты Раздел с описанием

87L, 87T Дифференциальная токовая защита для линий/кабелей, трансформаторов

10.2.33, 10.2.35

85 ВЧ-управление 10.2.31 86 Блокировка команды ВКЛЮЧИТЬ 10.2.32

50 Одноступенчатая максимальная токовая защита с независимой характеристикой времени срабатывания

10.2.16

Структура устройства Малогабаритное реле защиты 7SD60 обладает всеми компонентами для реализации следующих функций: - Прием и обработка измеренных величин - Процесс обработки и отображение результатов на жидкокристаллическом индикаторе - Контакты для передачи команд и аварийных сигналов - Ввод и обработка двоичных сигналов - Передача данных программе DIGSI или системе управления подстанцией через шинный интерфейс RS485 - Внутренний блок питания Первичные трансформаторы тока подключаются к суммирующему трансформатору тока 4АМ49. При значении

номинального тока 1 или 5А последний выдает ток 20мА, который измеряется устройством 7SD60. Если требуется, суммирующий трансформатор тока поставляется вместе с устройством защиты.

Устройство может комплектоваться в двух различных корпусах. Один корпус со скрытой проводкой для размещения в шкафу или на панели имеет выводы на обратной стороне корпуса.

Вариант корпуса с открытой проводкой поставляется с выводами, доступными с передней стороны корпуса. Устройство может быть с двумя рядами выводов: наверху и внизу устройства.

Функции защиты Режим работы реле дифференциальной защиты

47

Суммирующий трансформатор тока 4АМ49, который может использоваться в качестве вспомогательного устройства в двух вариантах с током 1А или с током 5А, позволяет подсоединить любой ток вторичной обмотки первичного трансформатора тока (см. Рис. 4.3). Стандартные соотношения преобразования трех первичных токов суммирующим трансформатором тока составляют IL1:IL2:IL3=5:3:4 (IL1:IL3:IL0=2:1:3) (см. Рис. 4.5). В результате, чувствительность для однофазных повреждений существенно выше по сравнению с чувствительностью для двухфазных или трехфазных повреждений.

Другие значения чувствительности могут быть получены путем изменения соединений в суммирующем трансформаторе тока.

При симметричном трехфазном токе, равном 1хIN, ток вторичной обмотки суммирующего трансформатора тока составляет 20 мА.

Устройство 7SD60 измеряет и преобразует в цифровую форму ток IМ1 реле посредством чувствительного токового входа (см. Рис. 4.5). Падение напряжения происходит на резисторе Rb с фиксированным значением, расположенном в устройстве. При токе нагрузки или протекающем токе внешнего короткого замыкания падение напряжения на обоих концах линии является примерно равным, но обратной полярности, вследствие чего ток через контрольный провод не потечет. В случае внутреннего повреждения будут получены разные значения падения напряжения на резисторе IN на обоих концах. В результате по контрольному проводу потечет ток Iа, который измеряется посредством трансформатора тока. Учитывая сопротивление контрольного провода (являющееся параметром устройства) и внутреннее сопротивление Rа, дифференциальный ток можно вычислить по измеряемому току, проходящему через контрольный провод. Как только достигнуто пороговое значение, реле защиты отключает линию на обоих концах.

Согласование чувствительности устройства с различными значениями сопротивления контрольного провода осуществляется посредством программно-аппаратного обеспечения устройства во время установки параметров, поэтому длительное согласование является излишним.

Рис. 4.3 Дифференциальная защита линий 7SD60 для работы с двухпроводной линией связи

IDiff = |I1+I2| Iторможения = |I1|+|I2| I1 = ток в реле I2 = ток в удаленном реле INLine = номинальный ток линии

Рис. 4.4 Характеристика отключения дифференциальной защиты

7SD60 станция 2

4АМ4930 суммирующий трансформатор тока

Пара контрольных проводов, максимальное расстояние 12 км

7SD60 станция 1

4АМ4930 суммирующий трансформатор тока

Дополнительная область ограничения

2.5 фиксированное

Постоянная

Уставка IDiff>

Отключение Угловой коэффициент 1/3

Угловой коэффициент 2/3

48

Характеристика отключения реле дифференциальной защиты Основной функцией устройства является дифференциальная токовая защита. Характеристика отключения –

неизменная и определяется расчетом линейных и нелинейных погрешностей трансформаторов тока. Необходимо только установить значение тока отключения IDiff>, хотя для многих случаев подходит и стандартное значение тока уставки. Оно должно быть задано в долях номинального тока линии; чувствительная настройка возможна когда номинальные токи трансформатора тока и линии отличаются не более чем в 2 раза. Разница в коэффициентах преобразования тока на концах линии должна компенсироваться посредством внешнего согласующего трансформатора тока.

В некоторых случаях подобное может быть реализовано при помощи суммирующего трансформатора тока. Максимальная токовая защита / контроль дифференциального тока Функция дифференциальной защиты может быть объединена с дополнительной максимальной токовой защитой.

Выдача дифференциальной защитой команды ОТКЛЮЧЕНИЕ осуществляется, только при срабатывании МТЗ. Таким образом, можно избежать ложного срабатывания из-за коротких замыканий в контрольных проводах или из-

за обрыва проводов в соединении между трансформатором тока и суммирующим трансформатором тока. Для этой цели устройство 7SD60 оснащено дополнительной функцией контроля дифференциального тока, которая может эффективно заблокировать дифференциальную защиту через несколько секунд.

Индикатор насыщения Улучшение торможения при насыщении трансформатора тока достигается при помощи встроенного индикатора

насыщения. Он обеспечивает дополнительное торможение при внешних к.з. Достаточное время для определения внешнего к.з. составляет 5мс благодаря большому току торможения и маленькому дифференциальному току. Индикация осуществляется внутри дополнительной области торможения (см. Рис. 4.4). Если из-за насыщения трансформатора тока дифференциальный ток переходит в область срабатывания, то происходит блокировка сигнала отключения на определенное время. Таким образом, может быть выявлено временное насыщение трансформаторов тока. В результате снижаются требования к трансформаторам тока.

Подключение контрольных проводов/наблюдение за контрольными проводами Соединение с удаленной станцией представлено симметричной парой проводов (например, телефонные линии).

Максимально разрешенное расстояние между двумя станциями составляет приблизительно 12 км. Возможно использование разделительных трансформаторов 7XR9513 (20 кВ) или 7XR9515 (5 кВ) для гальванической развязки при борьбе с наводками напряжения, в случае, когда контрольные провода проложены параллельно силовым кабелям на значительном расстоянии.

При желании можно использовать функцию контроля этих проводов. Для этого удаленному реле по контрольным проводам передаются импульсы с частоты 2 кГц. Определение повреждения на линии связи приводит к блокировке дифференциальной защиты.

Аварийная максимальная токовая защита Если дифференциальная защита перестает быть активной в результате повреждения линий связи, а также

внешнего, или внутреннего блокирования дифференциальной функции, реле вводит в действие одноступенчатую функцию максимальной токовой защиты с независимой характеристикой выдержки времени. Она оперирует с локально протекающим рабочим током IМ1. Уставки тока и выдержки времени устанавливаются при параметрировании устройства.

Телеотключение выключателя / удаленное отключение Обычно отключение производится на обеих станциях в результате сравнения токов. Отключение на одном конце

может произойти, только тогда, когда используются МТЗ или при токах короткого замыкания, чуть превышающих уставку. Телеотключение выключателя может быть задано в устройстве со встроенным наблюдением за исправностью линии связи, вследствие чего обеспечивается отключение с обоих концов линии.

В дополнение возможна выдача команды удаленного отключения в обоих направлениях по дискретному входу. Время передачи команды составляет приблизительно 80 мс.

Блокировка команды ОТКЛЮЧЕНИЕ с ручным сбросом Команда ОТКЛЮЧЕНИЕ может быть заблокирована после отключения. Например, в случае когда, повторное

включение линии выполняется только после того, как причина повреждения установлена пользователем. Ручной сброс возможен либо через пульт оператора (по паролю), либо через дискретный вход. В результате предотвращается преждевременное повторное включение. Логическое состояние команды ОТКЛЮЧЕНИЕ остается неизменным даже при отказе внутреннего блока источника питания, поэтому при восстановлении питания терминала оно сохраняется таким же.

Блокировка при пуске/дифференциальная токовая отсечка Когда трансформаторы и реакторы расположены в защищаемой зоне, при желании может быть использована

блокировка от броска тока намагничивания. Данная блокировка вычисляет вторую гармонику дифференциального тока, присущего пусковому процессу. Если вторая гармоника дифференциального тока, по отношению к основной частоте, превышает заданное значение, то отключение дифференциальной защитой блокируется. В случае внутренних повреждений с большим током К.З., когда амплитуда превышает максимальное значение пускового тока, может произойти мгновенное отключение.

Настройка групп соединений внутри устройства не выполняется и должна, при необходимости, осуществляться посредством схемы согласующих трансформаторов.

49

Рис. 4.5 Cтандартное соединение L1-L3-E, применимое для всех типов сетей

PWM-контроль состояния контрольных проводов

джамперы: D-G; B-E

Контрольные провода

4AM4930 суммирующий трансформатор тока

ВНИМАНИЕ!Контрольные провода могут быть либо заземлены, либо оснащены разрядником.

50

4.2 7SD61 Реле дифференциальной защиты для одноцепной линии

Рис. 4.6 7SD61 Реле дифференциальной защиты Рис. 4.7 Обратная сторона корпуса со скрытой проводкой

Описание устройства Устройство 7SD610 – это реле дифференциальной защиты, объединяющие все функции, требуемые для защиты линий, кабелей и трансформаторов. Трансформаторы и реакторы, расположенные внутри области дифференциальной защиты, защищаются встроенными функциями, которые до этого встречались только в дифференциальной защите трансформаторов. Устройство хорошо подходит для защиты линий и кабелей как с продольной, так и с поперечной компенсацией

Обзор функций Область применения - Дифференциальная защита универсального для воздушных и кабельных линий применения всех уровней напряжения (87L)

- Для одноконцовой линии - Подходит для трансформаторов (87Т) Функции защиты - Пофазная дифференциальная защита - Чувствительная ступень для к.з. через большее переходное сопротивление - Максимальная токовая защита от междуфазных к.з. (50, 50N, 51, 51N) - Пофазное телеуправление (85) - Защита от перегрузок (49) - Однофазное/трехфазное автоматическое повторное включение (79) Функции управления - Выдача команд и прием входных сигналов для управления выключателями и разъединителями Функции контроля - Самоконтроль реле - Контроль исправности цепи отключения (74ТС) - 8 записей осциллограмм повреждений - Контроль исправности цепей трансформаторов тока - Регистрация событий/ регистрация повреждений - Статистика переключений Лицевая панель - Местное управление - Порт на лицевой панели, предназначенный для связи с ПК, для удобного ввода уставок - Набор функциональных клавиш и 8 светодиодов для аварийной сигнализации Интерфейсы взаимодействия - 1 последовательный интерфейс передачи данных - Системный интерфейс - протокол IEC 60870-5-103 - PROFIBUS-DP и DNP 3.0 - Служебный/модемный интерфейс (на тыльной стороне) - Синхронизация времени посредством IRIG B, DCF77 или системного интерфейса

51

Основные особенности - Основанный на системе просмотра способ пусконаладочных работ - Время отключения 15 мс - Прямое подключение к цифровой сети передачи данных

Область применения

Устройство разработано для защиты всех типов сетей на всех уровнях напряжения. Реле отличается очень высокой скоростью срабатывания и измерением замыканий для разных фаз. Таким образом, устройство подходит для ликвидации однофазных и многофазных повреждений. Необходимый ток торможения рассчитывается самим устройством дифференциальной защиты, исходя из параметров трансформатора тока.

Цифровая передача данных для измерений дифференциального тока осуществляется по оптоволоконным кабелям и проводным линиям связи, поэтому концы линии могут находиться на довольно большом расстоянии друг от друга. Благодаря особенным характеристикам реле частично подходит для использования в сетях передачи цифровых данных.

Рис. 4.8 Схема функционирования

Автом. повторное включение

Блокировка от сбросов тока Защита от

отказов выключателя

Интерфейс передачи данных

Удаленные

Опто-волок. кабель

Локальные

Коммуникационные модули

Измеряемые величины


Контроль откл. цепи

Блокировка

Локальный/удаленный контроль Командный сигнал/ответный сигнал

Прогр-ая логика

Сборная шина

Устройства измеряют выдержку времени в сетях передачи данных и соответствующим образом согласуют свои

измерения. Устройства могут управляться через контрольные провода или телефонные витые пары на стандартном расстоянии в 15 км при помощи специальных преобразователей.

Последовательные интерфейсы передачи данных между концами линии могут быть легко приспособлены к одномодовому и многомодовому оптоволоконным кабелям и к выделенным или коммутируемым линиям внутри сетей передачи данных. Подобные современные реле могут обеспечить быстродействующую селективную и чувствительную защиту одноцепной линии.

Стандартное применение с использованием оптоволоконных кабелей или сетей передачи данных

ANSI Функции защиты Раздел с описанием функций

87L Дифференциальная токовая защита одной фазы сборных шин 10.2.35

87T Дифференциальная токовая защита трансформаторов 10.2.33

85 ВЧ-управление 10.2.31


50, 50N 51,51N

Трехступенчатая максимальная токовая защита 10.2.16


10.2.18



50BF Защита от отказов выключателя (УРОВ) 10.2.17


52

Реле дифференциальной защиты 7SD610 подключено к трансформаторам тока и к трансформаторам напряжения на одном конце кабеля, хотя для функции дифференциальной защиты необходимы только токи. Присоединение напряжения способствует, кроме всего прочего, измерению частоты и позволяет производить более точные измерения величин и регистрацию повреждений. Непосредственное присоединение к другим устройствам осуществляется через оптоволоконные кабели и, следовательно, является невосприимчивым к внешним помехам. В случае прямого подключения через оптоволоконные кабели передача данных осуществляется со скоростью 512 кбит/с и время отключения устройства защиты уменьшается на 15 мс. Параллельная компенсация (для токов нагрузки) обеспечивается внутри зоны защиты кабеля. С помощью встроенной блокировки при пуске обеспечивается отстройка от броска тока при включении кабеля и компенсирующих реакторов, что делает возможным использование чувствительных уставок в режиме нагрузки.

Обмен данными может осуществляться и через сеть передачи данных или через шину ISDN S0. Устройство 7SD610 обладает большими возможностями для надежной и безопасной передачи по сети,

обработанных данных. В зависимости от полосы пропускания в системе взаимодействия для интерфейса Х21 (RS422) может быть

выбрана скорость 64, 128 или 512 кбит/с, в то время как интерфейс G703.1 имеет скорость 64 кбит/с. Подключения коммуникационного преобразователя происходит через экономически эффективный 820 нм

интерфейс с многомодовым оптоволокном. Данный преобразователь переводит оптический входной сигнал в электрический.

Передача и обмен данными может осуществляться и по витой паре контрольных проводов длиной приблизительно 8 км.

Трансформатор может находиться в зоне защиты. И устройство 7SD610 должно быть настроенным как реле дифференциальной защиты трансформаторов. Согласование групп соединений и пусковое ограничение обеспечивается самим реле.

Аппаратная реализация Устройство 7SD610 поставляется в корпусе с шириной 1/3 от 19” модульной системы. Высота составляет 243 мм. Все провода могут быть соединены с использованием или без использования кольцевого наконечника. При

желании возможно использование шлейфовых клеммников, следовательно, можно задействовать заводскую систему проводов. В случае открытой проводки коммуникационные выводы расположены над и под устройством в форме клеммника «под винт». Коммуникационные интерфейсы расположены на этих же сторонах корпуса.

53

4.3 7SD5 Реле дифференциальной защиты для линий с числом концов от 2 до 6

Рис. 4.9 Реле дифференциальной защиты 7SD5

Описание устройства Реле 7SD5 обеспечивает дифференциальную защиту и объединяет в себе все функции, которые обычно требуются

для защиты линий электропередачи. Это устройство разработано для всех уровней напряжения и защищает линии с числом концов от 2 до 6. Это реле предназначено для обеспечения высокоскоростного пофазного отключения коротких замыканий. В этом реле используются волоконно-оптические кабели или цифровые линии связи для обмена данными, а также содержатся специальные средства для использования в мультиплексированных сетях связи. Также при наличии внешних преобразователей можно использовать проводные каналы связи или ISDN-связи (интегральная цифровая сеть связи). Это способствует повышению надежности и безопасности энергетической системы.

Это реле подходит для применения при однофазных и трехфазных отключениях для линий с числом концов от 2 до 6. Кроме того, защита трансформаторов и компенсаторов, расположенных внутри области дифференциальной защиты, осуществляется так же, как для линии и кабеля с продольной или поперечной компенсацией. Реле можно использовать с любым типом заземления нейтрали системы.

Реле также реализует дистанционную защиту без переключения входных величин и полную защиту в качестве дополнительной защиты «main 2». Схемы телезащиты гарантируют максимальную селективность и быстродействие.

Приборы измеряют время задержки в сетях связи и на основе этого регулируют соответствие своих измерений. Специальная GPS-версия позволяет использовать эти реле в сетях связи, где значения времени задержки в трактах

приема и отправления могут достаточно сильно различаться. Реле 7SD5 имеет следующие характеристики:

- 2 полномасштабные защиты в одном устройстве (дифференциальная и дистанционная защита) - Высокоскоростное отключение (10 – 15 мс) - Последовательные интерфейсы защиты данных реле можно легко приспособить к требованиям всех имеющихся

каналов связи. - При изменении способа коммуникации возможна свободная настройка коммуникационных модулей на

действующую конфигурацию. - Выдерживает потерю одной связи с данными в кольцевой топологии. Схема дифференциальной защиты

полностью применима для последовательной топологии. - Инструменты ввода в эксплуатацию на основе компьютерной системы просмотра. - Емкостная компенсация зарядного тока повышает чувствительность дифференциальной защиты на кабелях и

длинных линиях. - Высокая точность работы при к.з. через большое переходное сопротивление на длинных сильно нагруженных

линиях.


Функции защиты • Дифференциальная токовая пофазная защита (87L, 87T) • Ступень защиты, чувствительная к к.з. через большое переходное сопротивление • Дистанционная защита без переключения входных величин с 6 системами измерения (21/21N)

54

• Защита от замыканий на землю через большое переходное сопротивление в месте повреждения с однофазным и трехфазным отключением (50N/51N/67N)

• Пофазное ВЧ управление (85) • Дистанционная и токовая защита нулевой последовательности ВЧ управлением (85/21, 85/67N) • Защита линии со стороны системы малой мощности (27WI) • Выявление/отключение качаний мощности (68/68T) • Защита от максимального тока (50, 50N, 51, 51N) • Токовая защита на вводе с блокировкой от защит фидеров (50 STUB) • Защита от включения на поврежденную линию (50HS) • Защита от повышения/понижения напряжения (59/27) • Защита от повышения/понижения частоты (81O/U) • АПВ (79) • Контроль синхронизма (25) • Защита от отказа выключателя (50BF) • Защита от перегрузки (49) • Функция блокировки (86)

Функции управления • Команды управления выключателями и разъединителями

Функции контроля • Самоконтроль реле и передачи данных • Контроль цепи отключения (74TC) • Контроль измеренных значений • Осциллографирование повреждений • Регистрация событий/неисправностей • Статистика переключений

Лицевая панель • Удобные для пользователя местные операции • Порт связи с ПК на лицевой панели для настройки реле • Функциональные клавиши и 14 светодиодных индикаторов для местной сигнализации

Коммуникационные интерфейсы • 2 последовательных интерфейса защиты данных для кольцевой и радиальной топологии • Лицевой интерфейс для связи с ПК • Системный интерфейс для связи с системой управления через различные протоколы - IEC 60870-5-103 - PROFIBUS-FMS/-DP и DNP 3.0 • Служебный/модемный интерфейс • Синхронизация времени посредством IRIG-B, DCF77 или системного интерфейса

55

Рис. 4.10 Схема функционирования

По линиям телезащиты могут передаваться управляющие сигналы или протекать последовательный обмен данными

Интерфейс передачи данных

Измерения энергии

Удаленные

Локальные

Communication modules Коммуникационные модули RS232/485/FO IEC60870-5-103 Profibus FMS/DF DNP3.0

Запись режима повреждений


Контроль цепей отключ

Локальное/удаленное упр-ние, команда/обратное считывание

програм-ая логика

шина


87L Дифференциальная токовая защита одной фазы сборных шин 10.2.35

87T Дифференциальная токовая защита трансформаторов 10.2.33

85 ВЧ-управление 10.2.31


21,21N Дистанционная защита 10.2.2

FL Искатель повреждений 10.2.3

68, 68T Обнаружение качаний мощности 10.2.25

85/21 Дистанционная защита с ВЧ-управлением 10.2.2, 10.2.31


50N, 51N, 67N Защита на замыкания на землю 10.2.16, 10.2.24

85/67N Защита от замыканий на землю с ВЧ-управлением 10.2.31, 10.2.24

50, 50N 51,51N

Трехступенчатая максимальная токовая защита 10.2.16


10.2.18

59, 27 Защита от повышения/понижения напряжения 10.2.6, 10.2.19

81O/U Защита от повышения/понижения частоты 10.2.28




50BF Защита от отказов выключателя (УРОВ) 10.2.17



56

Стандартные способы применения 7SD5 представляет собой реле дифференциальной защиты для линий с 2 – 6 концами, оно содержит все

дополнительные функции для защиты воздушных и кабельных линий всех уровней напряжения. Кроме того, осуществляется защита трансформаторов и реакторов, находящихся в защищаемой зоне. Устройство 7SD5 подходит для однофазных и трехфазных отключений. Сеть может быть с эффективно заземленной, изолированной или компенсированной нейтралью. На отпаечных линиях дифференциальное реле 7SD5 подключается к трансформаторам тока и при желании к трансформаторам напряжения. Для дифференциальных функций необходимы только трансформаторы тока. При подключении реле к трансформаторам напряжения можно применять встроенную дистанционную защиту.

Связь с другими реле осуществляется посредством многомодовых или одномодовых волоконно-оптических кабелей. Доступны 4 оптических модуля, которые соответствуют:

• 820 нм, не более 1,5 км, многомодовый; • 820 нм, не более 3,5 км, многомодовый; • 1300 нм, не более 10 км, одномодовый; • 1300 нм, не более 35 км, одномодовый.

Приблизительно к октябрю 2004 будут доступны модули на расстояния вплоть до 100 км. Непосредственная волоконно-оптическая связь обеспечивает высокоскоростной обмен данными (512 Кбит/с) и повышает быстродействие дистанционной сигнализации. На основной линии два реле дифференциальной защиты подключены к выключателям. Связь осуществляется посредством мультиплексированной сети передачи информации. В устройстве 7SD5 содержатся элементы для осуществления надежного и безопасного обмена данными через коммуникационные сети. В зависимости от пропускной способности коммуникационной сети, можно выбрать: 64, 128 или 512 Кбит/с для интерфейса X21 (RS422); интерфейс G703.1 работает со скоростью 64 Кбит/с. Связь с устройством коммуникации осуществляется с помощью экономичного интерфейса (820 нм) через многомодовые волоконно-оптические кабели.

Рис. 4.11 Пример применения для трех концов линии (кольцевая топология)

Аппаратная реализация Размеры стоек корпуса: 1/3, 1/2, 2/3 и 1/1 Это возможные значения ширины корпуса для реле, относящегося к 19-дюймовой модульной системе фреймов.

Высота корпуса стандартна: со скрытой проводкой – 255 мм, с открытой проводкой – 266 мм при любой ширине. Все провода могут быть подключены с использованием или без использования кольцевого наконечника. В качестве альтернативы доступны шлейфовые клеммники. Следовательно, возможно использование готовой системы проводов. В случае открытой проводки терминалы связи расположены над и под устройством в форме клеммника «под винт». Интерфейсы коммуникации расположены в наклонном боксе в верхней и в нижней части корпуса.

Функции защиты Дифференциальная защита (ANSI 87L, 87T)

Функции дифференциальной защиты имеют следующие характеристики:

Преобразователь информации Преобразователь

информации

выбор импульса универс. периф. контрол-ра


Мультиплексор

Сеть связи на базе иерархии синхронных цифровых систем

RS422 X21 G703.1

RS422 X21 G703.1 Мультип

лексор

820 nm max. 1.5 km

Main line

Трансформатор тока

Дифференциальное реле 7SD5 с дистанционной защитой в режиме «main 2»

отпаечная-линия


Многомо

довая волоконно-оптическая

связь

; 3,5

км макс

., 82

0 нм

Одномодовая волоконно-оптическая связь; обычно 35 км, 1300 нм

Дифференциальное реле 7SD5

57

• Существует возможность выбора между режимами работы «main» основной и «main 1» основной 1, если резервная дистанционная защита установлена на режим «main 2» основной 2.

• Измерения осуществляются

ся

f

1 , 3

c

c

c

g Z И з т c # 1 , c c c u k “ ™ 1 , c 1 , ccac 1, c c 8 1 , c F a 1, h 3 k y c c c c c 2 4 E # ˜ c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c c c c c c

c

c

c

c

c

c c c c c c

c

c

• Фиксируется обнаружение отраженных телеграмм в коммуникационной системе и изменений времени задержки в сетях коммуникаций.

• Осуществляется измерение времени задержки на удаленных концах линии и динамическая компенсация задержки при дифференциальном измерении. Осуществляется контроль соответствия времени задержки максимально допустимому значению.

• Реализована аварийная сигнализация о наиболее часто повреждающихся каналах связи. В качестве оперативного контроля используются счетчики аварийных телеграмм.

• По сигналу GPS реле могут быть синхронизированы по абсолютному точному времени на каждом конце линии. Таким образом, можно точно измерить задержку времени в тракте приема и отправления. При использовании этой дополнительной характеристики реле можно применять в сетях связи, где такие задержки времени заметно различаются.

Фазо-селективное телеотключение и дистанционное отключение/индикация Как правило, дифференциальный ток короткого замыкания вычисляется для каждого конца линии в приблизительно в одни и те же моменты времени. Это приводит к быстрым отключениям с одинаковыми задержками по времени. В условиях недостаточного электропитания, на каком-то из концов линии, особенно при сочетании дифференциальных функций со срабатыванием по максимальному току, пофазное телеотключение обеспечивает отключение со всех концов линии. • Устройство 7SD5 имеет 4 сигнала телеотключения, которые с высокой скоростью (< 20 мс) передаются на другие

концы линии. Эти сигналы телеотключения также могут быть поданы и с внешнего реле посредством подачи сигналов на дискретный вход, следовательно, их можно использовать, например, для индикации направленного выбора резервного дистанционного реле.

• В дополнение к этому, в наличии имеются 4 высокоскоростных сигнала дистанционного отключения. • 24 дистанционных сигнала можно свободно конфигурировать по входам и выходам на каждом конце линии, эти

сигналы рассылаются между различными устройствами. Виды топологии связи / режимы работы Дифференциальные реле могут работать в кольцевых и радиальных сетях. Использование тестового режима дает ряд преимуществ в условиях ввода в эксплуатацию и в рабочих режимах. • Система выдерживает потерю одной связи с данными в кольцевой топологии. В течение 20 мс схема с кольцевой

топологией автоматически трансформируется в радиальную, а функции дифференциальной защиты немедленно возобновляются.

• Если коммуникационные связи нужно преобразовать или если они недоступны, вся система может без перерыва функционировать как схема с последовательной топологией. На концах линии для этой области применения необходимо только экономичное реле 7SD5 с одним интерфейсом защиты данных.

• Двухконцевая линия является особым случаем, так как в случае разрыва основной связи коммуникация переключается с основного пути на вспомогательный путь. Эта функция горячего резервирования передачи гарантирует бесперебойную работу системы и предотвращает нарушения дифференциальной защиты при повреждениях путей коммуникации или важных линий.

• В кольцевой топологии в целях обслуживания или сохранения один конец линии может быть выведен из топологии дифференциальной защиты посредством передачи сигнала на дискретный вход. Перед этим осуществляется контроль положения выключателя и тока нагрузки. В кольцевой топологии реле на концах линии могут быть выведены из топологии дифференциальной защиты.

• В тестовом режиме можно загрузить полную конфигурацию. При этом доступны все виды функций и индикации, за исключением выдачи команды срабатывания. Местное реле можно протестировать без влияния на отключения или телеотключения других реле.

Промежуточное суммирование

терминалтерминал

устройствамитерминалтерминал

Связь с другими

терминал:

Цепочечная схемаКольцевая схема терминал

59

Рис. 4.13. Дифференциальная защита в кольцевой или последовательной топологии Локальные измеряемые значения Измеряемые значения вычисляются из измеренных значений тока и напряжения, а также коэффициента мощности (cos φ), частоты, активной и реактивной мощности. Измеренные значения отображаются в виде первичных и вторичных значений или в процентах к номинальным напряжению и току выбранной линии. Реле использует 20-битный преобразователь переменного тока с высокой разрешающей способностью, а аналоговые входные сигналы имеют заводскую градуировку, благодаря этому достигается высокая точность. Для обработки измеренных значений доступны следующие величины: • Токи 3 x Iфазы, 3 I0, IE, IE sensitive • Напряжения 3 x Vфаза-земля, 3 x Vфаза-фаза, 3 V0, Ven, VSYNC, VCOMP • Симметричные составляющие I1, I2, V1, V2 • Активная мощность P (Вт), реактивная мощность Q (Вар), полная мощность S (ВА) • Коэффициент мощности (cos φ) • Частота f • Дифференциальный и тормозной ток по фазам • Сопротивления нагрузки в векторной форме 3 x R фаза-земля, X фаза-земля

3 x R фаза-фаза, X фаза-фаза• Память минимальных/максимальных значений 3 x Iфазы; I1; 3 x Vфаза-земля 3 x Vфаза-фаза; 3 V0; V1; P+; P-; Q+; Q-; S; f; коэффициент мощности (+); коэффициент мощности (-); из средних значений 3 x Iфазы; I1; P; Q; S • Электроэнергия WP+; WP-; WQ+; WQ- Связь данных с удаленными концами линии возможна каждую минуту и каждый час Что касается измерения времени задержки посредством GPS-версии, то абсолютные значения времени для трактов приема и отправления отображаются отдельно. • Контроль предельных значений: предельные значения контролируются с помощью программируемой логики. Измеряемые значения на удаленных концах линии Каждые две секунды значения токов и напряжений фиксируются одновременно на всех концах линии и передаются по каналу связи. Поэтому на местном конце линии, токи и напряжения со своими значениями и фазами (углами) доступны как локально так и дистанционно. Это позволяет проверить полную конфигурацию в нагрузочных режимах. Кроме того, также отображаются дифференциальные и тормозные токи. Также в качестве измерений доступны важные коммуникационные измерения, такие как время задержки или телеграммы об ошибках каждую минуту/час. Эти измеряемые величины можно обрабатывать с помощью логического редактора программируемой логики. Ввод в эксплуатацию При вводе в эксплуатацию все дискретные сигналы входа и выхода можно отображать и активизировать непосредственно. Это может в значительной степени упростить для пользователя проверку схемы. Более того, все токи, а также напряжения и фазы (необязательно) можно принимать по каналам связи. Они отображаются в реле с помощью DIGSI 4 или специальной программы ввода в эксплуатацию, которая запускается с помощью стандартной программы просмотра (напр., Internet Explorer, Netscape Navigator). Рабочие и аварийные события, а также регистрация неисправностей на всех концах в линии имеют единое время фиксации, что позволяет сравнивать события, зарегистрированные на различных концах линии на основе общих временных меток. Инструменты ввода в эксплуатацию на основе программы просмотра Устройство 7SD5 предусматривает тестовые программы и программы ввода в эксплуатацию, которые запускаются со стандартной системы Internet (для ПК не требуется никакого специального программного обеспечения). Эта программа показывает топологию защиты и комплексные измерения на локальных и удаленных концах линии. Локальные и дистанционные измерения отображаются в виде фазовых векторов, выводятся положения выключателей каждой линии. Существует возможность проверять правильность соединения трансформаторов тока и правильность группы соединения трансформатора. Правильность подключения можно контролировать с помощью рабочих характеристик, а также с помощью расчетных дифференциальных и тормозных величин отображаемых в окне программы просмотра. Если активна дистанционная защита, то отображается действующая зона характеристики срабатывания. Также выводится информация о всех регистрируемых событиях. Если нет доступа к местной лицевой панели, то можно использовать дистанционное управление.

60

Рис. 4.14. Ввод в эксплуатацию с использованием программы просмотра:

Векторная диаграмма

Рис. 4.15 Ввод в эксплуатацию с использованием программы просмотра:

Характеристика отключения дифференциальной защиты

61

5 SIPROTEC 4. Дифференциальная защита сосредоточенных элементов

5.1 7UT6 Реле дифференциальной защиты для трансформаторов, генераторов, двигателей и сборных шин

Рис. 5.1 7UT6 Реле дифференциальной защиты для трансформаторов, генераторов, двигателей и сборных шин

Рис. 5.2 Вид сзади на клеммники с винтовым соединением

Описание устройства Реле дифференциальной защиты 7UT6 применяются для быстрого и селективного отключения коротких замыканий в трансформаторах всех уровней напряжения, во вращающихся электрических машинах, например, в двигателях и генераторах, а также на коротких линиях и сборных шинах. Защита может применяться для трехфазных и однофазных трансформаторов. Конкретное применение устройства может быть определено параметризацией. Это позволяет максимально адаптировать реле к защищаемому объекту. Кроме функции дифференциальной защиты устройство включает резервную токовую защиту обмоток со стороны звезды. Дополнительно можно использовать защиту от низко- или высокоомных замыканий на землю, защиту обратной последовательности и защиту при отказе выключателя. Реле позволяет выполнять измерение и контроль температур с помощью внешних термодатчиков. Поэтому возможно полностью контролировать термическое состояние трансформатора, например, вычислить температуру масла на активном участке. Реле обеспечивает легкодоступное местное управление и функции автоматизации. Встроенная программируемая логика позволяет пользователям добавлять их собственные функции, например, для автоматизации операций в распределительном устройстве. Могут также генерироваться пользовательские сообщения. Гибкие коммуникационные интерфейсы открыты для взаимодействия модемных коммуникационных архитектур с системами управления.


• Дифференциальная защита трансформаторов с числом обмоток от 2 до 5 (3-/1-фазных) • Дифференциальная защита двигателей и генераторов • Дифференциальная защита от двух до пяти коротких линий • Дифференциальная защита сборных шин с числом присоединений не более 12 (пофазная или с суммирующим

трансформатором тока) Защитные функции

• Дифференциальная защита с пофазным измерением • Чувствительное измерение для определения повреждений с малыми по величине токами • Быстрое отключение при повреждениях с большими по величине токами • Блокирование при бросках тока намагничивания

62

• Защита от коротких замыканий или замыканий на землю • Защита от перегрузок с измерением или без измерения температуры • Защита обратной последовательности • Защита при отказе выключателя (УРОВ) • Ограниченная защита от низко- или высокоомных замыканий на землю

Функции управления

• Команды для управления автоматическими выключателями и разъединителями • 7UT63x: На графическом дисплее показано положение элементов выключателей, местных/удаленных

выключателей, управляемых кнопками • Управление с помощью клавиатуры, дискретных входов, DIGSI 4 или системы SCADA • Логика, определенная пользователем с CFC


• Самоконтроль устройства • Контроль исправности цепи отключения • Регистрация аварийных процессов с помощью осциллографирования • Постоянное измерение рабочего дифференциального тока и тока торможения

Интерфейсы связи

• Фронтальный порт связи с ПК для изменения настроек с помощью DIGSI 4 • Системный интерфейс

Протокол IEC 60870-5-103, PROFIBUS-FMS/-DP, MODBUS или DNP 3.0

• Интерфейс обслуживания для DIGSI 4 (модем) / слежение за температурой • Синхронизация времени с помощью IRIG-B/DCF 77

Рис. 5.3 Диаграмма функций

Измерения энергии

/, V, Ватты, Вары, p.f., f


Запись режима повреждения

Коммуникационные модули

RS232/485/FO

IEC60870-5-103 PROFIBUS-FMS/-DP DNP3.0 MODBUS RTU

Датчики температур

Lock-out

Контроль цепей отключения

Программируемая логика Локальное/удаленное упр-ние, команда/обратное считывание

шина

63

Применение

Цифровые реле защиты 7UT6 применяются главным образом в качестве дифференциальной защиты для: - трансформаторов: 7UT612: двухобмоточных 7UT613/633: двух- или трехобмоточных 7UT635: от двух- до пятиобмоточных - генераторов; - двигателей; - секций с короткими линиями; - сборных шин; - продольных и поперечных реакторов Пользователь выбирает тип защищаемого объекта, для которого необходима защита, настроив необходимую конфигурацию реле. Впоследствии необходимо задавать только те параметры, которые относятся непосредственно к защищаемому объекту, что значительно упрощают процедуру настройки. Необходимо настроить всего лишь несколько параметров. Кроме защищаемых объектов, заданных в 7UT6, также осуществляется дополнительная функция дифференциальной защиты одиночных сборных шин с числом ячеек не более 12. ANSI No.

Функции защиты Трех-фазный транс-р

Одно-фазный транс-р

Авто-трансформатор

Генератор/ двигатель

Шины, 3-фазы

Шины, 1-фаза

Раздел с описанием функций

87T/ G/M /L

Дифференциальная защита

X X X X X X 10.2.33, 10.2.35, 10.2.34

87 N Дифференциальная защита от замыканий на землю

X X - X - - 10.2.36,

50/51 Максимальная токовая защита с выдержкой времени от междуфазных к.з.

X X X X X - 10.2.16

50/ 51N Максимальная токовая защита с выдержкой времени 3I0 от к.з. на землю

X - X X X - 10.2.16

50/ 51G Максимальная токовая защита с выдержкой времени, земляная

X X X X X X 10.2.16,

Максимальная токовая защита с выдержкой времени, однофазная

X X X X X X

46 Защита обратной последовательности

X - X X X - 10.2.12

49 Защита от тепловой перегрузки IEC 60255-8

X X X X X - 10.2.14

49 Защита от тепловой перегрузки IEC 60354

X X X X X - 10.2.14

24 Защита от перевозбуждения

X X X X X X 10.2.4

50 BF Защита от отказа выключателя УРОВ

X X X X X - 10.2.17

38 Внешний контроль за температурой

X X X X X X

86 Блокировка команды ВКЛЮЧИТЬ

X X X X X X 10.2.32

Контроль измеряемых величин

X X X X X X

74 TC Контроль исправности цепи отключения

X X X X X X 10.2.26

Прямая связь 1 X X X X X X Прямая связь 2 X X X X X X Дополнительные

измеряемые величины X X X X X X

Обозначение: X = используемая функция - = неиспользуемая в этом случае функция

64

Конструкция

Устройство 7UT6 поставляется в корпусе, ширина которого составляет определенное количество частей от 19-тидюймового модульного каркаса. Высота устройства 243 мм. - 1/3 (7UT612), - 1/2 (7UT613), - 1/1 (7UT633/635) от 19” Подключение кабелей может быть выполнено с помощью кабельных наконечников или без них. В качестве дополнительной опции возможно использование шлейфовых клеммников, что позволяет применять готовые кабельные жгуты. В модели устройства с навесным исполнением для установки на панели используются расположенные сверху и снизу корпуса клеммы под винт. Там же расположены и порты связи. Измеряемые величины В устройстве 7UT6 рабочие измеряемые и статистические величины кроме первичных и вторичных значений фазных токов (только в 7UT613/633) включают в себя также:

• Трехфазные токи IL1, IL2, IL3, I1, I2, 3I0 для каждой стороны и местонахождения измерения • Однофазные токи от I1 до I12 для каждой ячейки и дальнейших входов от IX1 до IX4 • Трехфазные напряжения VL1, VL2, VL3, VL1L2, VL2L3, VL3L1, V1, V2, V0 и однофазные VEN, V4 • Фазные углы всех трех- /однофазных токов и напряжений • Мощность P, Q, S (P, Q: общие и пофазные) • Фактор мощности (cos ϕ) • Частота • Энергия в прямом и обратном направлении • Счетчик рабочего времени • Регистрация отключенных токов и счетчик трехфазных отключений • Средняя рабочая температура функции перегрузки • Измерение температур внешними термодатчиками • Рабочие и тормозные токи дифференциальной защиты

Рассчитываемые величины Прибор может рассчитать значение энергии исходя из измеренного тока напряжения. Реле 7UT6 могут быть связаны с системами мониторинга с помощью различных опций связи, доступных в реле. Например, возможно использование PROFIBUS-DP в качестве интерфейса для подключения устройства к системе мониторинга трансформатора SITRAM. Помощь при наладке и обслуживании Ввод в эксплуатацию вряд ли мог быть проще, т.к. оно полностью поддерживается DIGSI 4. Статус двоичных входов может быть прочтен индивидуально, а статус двоичных выходов может быть индивидуально задан. Работа переключателей (автоматических выключателей, разъединителей) может быть проверена с помощью переключательных функций панельного контроллера. Аналоговые измеряемые величины представлены в виде широкомасштабных рабочих измеряемых величин. Чтобы не допустить ненужную передачу данных в центр управления во время технического обслуживания, связи панельного контроллера могут быть отключены. Во время ввода в действие в качестве испытания все показания с пробными значениями могут быть подключены к системе управления и защиты. Все измеряемые в трансформаторе токи могут быть отображены в первичных или вторичных значениях. Уставки срабатывания дифференциальной защиты основываются на номинальных токах трансформатора. Дифференциальный ток и ток торможения могут быть могут быть измерены для каждой фазы. При подключении термо датчиков также могут быть отображены величины регистрируемых температур. Для проверки правильности подключения устройства к трансформаторам тока возможно выполнить соответствующие измерения. Эта функция измерения отображает величины токов и углы между ними и работает только в случае, когда ток превышает 5 – 10% от номинального тока трансформатора. Таким образом легко обнаруживаются ошибки в подключении токовых цепей. Следовательно, в любой момент может быть произведен контроль состояния устройства в режиме реального времени. При регистрации повреждений сохраняются величины фазных и земляных токов, а также вычисленные величины дифференциального тока и тока торможения. В регистраторе повреждений реле 7UT613/633 также содержатся данные о напряжении. Помощь при наладке и обслуживании, основанная на браузере 7UT6 предлагает тестовую программу и программу по обслуживанию, которая работает под обычным интернет-браузером и не зависит от конфигурации программного обеспечения, предоставленной производителем.

65

Например, может быть проверена правильность векторной группы трансформатора. Эти величины могут быть отображены графически в виде векторных диаграмм. Проверка стабильности рабочих характеристик доступна так же, как и журнал регистраций событий и сообщения поэтапной регистрации. Если местная передняя панель недоступна, можно использовать удаленное управление. Функции управления и автоматизации Управление Кроме функций защиты SIPROTEC 4 имеет также все функции управления и мониторинга, которые необходимы для работы с подстанциями среднего и высокого напряжения. Главное приложение – надежное управление переключением и другими процессами. Состояние первичного оборудования или вспомогательных устройств может быть оценено с помощью вспомогательных контактов, подключенных к двоичным входам. Тем не менее, возможно обнаружить и отметить и ОТКРЫТОЕ, и ЗАКРЫТОЕ положение или повреждение промежуточных выключателей или положение вспомогательных контактов. Распределительной аппаратурой или выключателями можно управлять с помощью: - интегрированной рабочей панели - двоичных входов - системы управления и защиты подстанции - DIGSI 4

66

6 SIPROTEC 4. Цифровые защиты сборных шин

6.1 7SS60 Централизованная цифровая защита сборных шин

Рис. 6.1 Система измерения 7SS601

Описание устройства Система 7SS60 – это недорогая цифровая дифференциальная токовая защита для сборных шин. Она может быть использована для разных уровней напряжения, также ее можно приспособить для самых разнообразных шинных конфигураций с неограниченным числом питающих линий. Составляющие элементы разработаны для систем с одной сборной шиной, полуторной схемы и систем с двумя сборными шинами с шиносоединительным выключателем и без него. Использование согласующих трансформаторов позволяет осуществлять измерения пофазными комплектами. Однофазные измерения можно проводить при помощи суммирующих трансформаторов тока.

Обзор свойств Основные особенности

- защита является оптимальной для систем с одной системой сборных шин и полуторной схемы - подходит для систем с двумя сборными шинами с шиносоединительным выключателем и без него - возможна отдельная ступень проверки - высокое быстродействие - неограниченное количество питающих линий - применен дифференциальный токовый принцип - цифровая обработка измеренных значений - подходит для всех уровней напряжения - низкие требования к трансформаторам тока - прием измеренных величин осуществляется через суммирующий трансформатор тока или согласующий

трансформатор выбора фаз - поддержка команды ОТКЛЮЧЕНИЕ (функция блокировки) - централизованная и компактная техническая реализация - возможность комбинирования с отдельной защитой выключателя


- Контроль исправности токовых цепей защиты - Оперативно измеряемые величины дифференциального и тормозного тока - Самоконтроль реле - Регистрация 30 событий - Регистрация 8 повреждений - 8 записей осциллограмм повреждений

67

Интерфейс взаимодействия - Интерфейс RS485 для местных и удаленных операций с программой DIGSI


- Модульная концепция - Уменьшение количества модулей - Напряжение питания терминала: постоянный тока от 48 В до 250 В - Измерительная система 7SS601 в 1/6 19-дюймового корпуса 7XP20 - Периферийные компоненты в ½ 19-дюймового корпуса 7XP20

Лицевая панель

- Дисплей для отображения измеряемых величин и операций - 6 светодиодных индикаторов для местной индикации

Область применения Система 7SS60 – это легко устанавливаемая цифровая дифференциальная токовая защита шин. Эта система может быть использована для разных уровней напряжения, также ее можно приспособить для самых разнообразных шинных конфигураций с неограниченным числом питающих линий. Составляющие элементы разработаны для систем с одной сборной шиной, полуторной схемы и систем с двумя сборными шинами с шиносоединительным выключателем и без. Использование согласующих трансформаторов позволяет осуществлять защиту пофазно. Однофазные измерения можно осуществлять при помощи суммирующих трансформаторов тока. Система 7SS60 спроектирована как последующая версия 7SS1-статической предыдущей версии защиты шин. Имеющиеся суммирующие трансформаторы тока или согласующие трансформаторы могут быть повторно использованы в новой системе.

Рис. 6.2 Базовое соединение схемы 7SS60 Проектирование 7SS60 - компактная система, содержащая все необходимые компоненты для следующих функций:

Нагрузка

Защита питающей линии




- прием и обработка измеренных величин - пленочная клавиатура и жидкокристаллический дисплей - вывод команд и оповещающих сигналов - ввод и обработка двоичных сигналов - передача данных через интерфейс RS485 - встроенный блок питания

Система 7SS60 состоит из следующих компонентов:

- измерительная система 7SS601 и периферийные модули - 7ТМ70 – командный выходной модуль/модуль торможения - 7TR71 – модуль выбора приоритета - 7TS72 - командный выходной модуль

68

Требуемое количество модулей определяется конфигурацией подстанции и используемыми методами измерения (суммирующие трансформаторы тока или пофазное измерение). Измерительная система 7SS601 размещена в отдельном корпусе (1/619-дюймовый 7XP20), который может быть вмонтирован в панель или в шкаф. Корпус периферийного модуля 7XP2040 имеет ширину ½ 19-дюймов и может вмещать 4 периферийных модуля. Он может быть вмонтирован в панель или в шкаф и имеет вставные соединители, размещенные на задней панели. Первичные трансформаторы тока подключаются к суммирующим трансформаторам типа 4АМ5120-3DA/4DA или к согласующим трансформаторам типа 4АМ5120-1DA/2DA. При номинальном токе 1 или 5А выходной ток этих трансформаторов составляет 100мА. Этот выходной ток подается на измерительную систему 7SS601 (для формирования дифференциального тока) и на устройство 7ТМ70 (для формирования тормозного тока). Просуммированный тормозной ток также подается на измерительную систему 7SS601. Функции компонентов

- Измерительная система состоит из: o один измерительный вход для приема и обработки дифференциального и тормозного тока o 3 двоичных входа для приема внешних управляющих команд o 2 командных реле; размножение этих управляющих команд осуществляется в периферийных модулях

7ТМ70 и 7TS72 В цепях с суммирующими трансформаторами тока требуется одна измерительная система 7SS601. Для пофазных измерений требуется одна измерительная система 7SS601на фазу.

- 7ТМ70 – командный выходной модуль/модуль торможения

Этот модуль содержит 5 трансформаторов тока с выпрямителем тока для формирования тока торможения. Он также имеет 5 командных реле каждое с 2 замыкающими действующими на ОТКЛЮЧЕНИЕ выключателя присоединения.

- 7TR71 – модуль выбора приоритета

Этот модуль анализирует состояние двух шинных разъединителей в системе с двумя сборными шинами. Ток присоединения подводится к соответствующей измерительной системе в зависимости от состояния шинных разъединителей этих присоединений. Модуль также может реализовывать добавочные функции. В случае, когда в системе с двумя сборными шинами, одновременно включены оба шинных разъединителя питающей линии, и следовательно селективная защита двух сборных шин невозможна, одной из двух измерительных систем присваивается приоритет. Соответствующим образом модуль 7TR71 назначает анализ токов присоединений соответствующим измерительным системам 7SS601. Модуль также содержит вспомогательное реле с двумя переключающими контактами.

- 7TS72 – модуль командного выходного реле

7ТМ70 содержит 5 реле отключения с 2 замыкающими контактами каждый. Если нужны дополнительные контакты отключения, то может быть использован модуль 7TS72, предусматривающий 8 реле с 2 замыкающими контактами каждый.

Рис. 6.3 Корпус для периферийных модулей (лицевая панель снята)

Рис. 6.4 Более детальный вид на заднюю панель

Рис. 6.5 Вид на заднюю панель

Методы измерения Токи питания могут быть измерены и обработаны разными методами.

- Метод суммирующего трансформатора тока В этом варианте, три вторичных тока трансформатора тока подведены к трем первичным обмоткам суммирующего трансформатора с соотношением IL1:IL2:IL3=5:3:4 (соотношение обмоток n1:n2:n3=2:1:3) (см. Рис. 6.7). Это значительно повышает чувствительность к однофазным повреждениям по сравнению с двух- или трех - фазными повреждениями.

69

В связи с тем, что токи, возникающие при подобных повреждениях обычно небольшие, достигается чувствительность, в 1.7-2.8 раз превышающая чувствительность к повреждениям в симметричном методе. При симметричном, трехфазном токе 1*IN, вторичный ток суммирующих трансформаторов составляет 100 мА. Различие коэффициентов трансформации трансформаторов тока обычно может быть скомпенсировано непосредственно выбором соответствующих первичных обмоток суммирующего трансформатора тока. В тех случаях, когда состояние цепи не позволяет подобного, следует использовать добавочные согласующие трансформаторы, такие как 4АМ5272-3АА, желательно в виде автотрансформатора (см. Рис. 6.8). Цепь автотрансформатора уменьшает суммарную нагрузку на трансформаторы тока.

- Пофазное измерение

В этом случае каждый фазный ток измеряется отдельно. Для этого каждый вторичный ток трансформаторов тока подается на согласующий трансформатор. Этот трансформатор позволяет выдавать нормированные значения токов (см. Рис. 6.9). При первичном токе равном 1*IN, вторичный ток согласующего трансформатора равен 100мА.

Функциональный метод дифференциальной защиты Главной функцией системы защиты 7SS60 является защита сборных шин, которая осуществляется на основе метода измерения дифференциального тока. Его алгоритм базируется на законе Кирхгоффа, в соответствии с которым в нормальном режиме работы векторная сумма Id всех токов, подтекающим к сборным шинам, равна нулю. Из-за погрешностей трансформаторов тока, погрешностей в коэффициенте преобразования согласующего трансформатора и погрешностей измерения могут возникать токи небаланса. Дополнительные погрешности, которые могут возникать, например, из-за насыщения трансформатора тока, в случае внешнего замыкания на землю, уравновешиваются дополнительным торможением, зависящим от величины тока к.з. Тормозной ток IR формируется как сумма модулей всех токов. Дифференциальный и тормозной ток подаются на измерительную систему 7SS601 (см. Рис. 6.6). При использовании системы с двумя шинами или одиночной секционированной системы шин будут задействованы или одна измерительная система 7SS601 (с суммирующим трансформатором тока), или соответственно 3 измерительные системы (пофазное измерение) для каждой выбранной секции. Модуль 7TR71 направляет ток присоединения к соответствующей измерительной системе 7SS601.

Стандартные соединения

Рис. 6.6 Структурная схема: прием измеренных величин

Рис. 6.7 Защита с использованием суммирующего трансформатора

1) Дифференциальный ток

2) Ток торможения

70

Рис. 6.8 Защита с использованием суммирующего трансформатора и согласующих трансформаторов

Рис. 6.9 Пофазное измерение

Характеристика срабатывания дифференциальной защиты Характеристика может зависеть от Id (параметр срабатывания) и от k-фактора, который зависит от линейных и нелинейных погрешностей трансформатора тока (см. Рис. 6.10). Область дифференциальных токов, находящаяся над характеристикой является областью срабатывания. Контроль трансформатора тока Независимый чувствительный контроль определяет повреждения (короткие замыкания, обрыв цепи) трансформаторов тока и их обмоток даже при токах нагрузки. Поврежденная система измерения блокируется и посылается аварийный сигнал. Блокировка команды отключения (с ручным сбросом) После отключения выключателя дифференциальной защитой, команда отключения может быть продлена. Выключатели цепи не будут включены до тех пор, пока оператор не получит информацию о повреждении; команда должна быть сброшена вручную нажатием клавиши или подачей команды сброса на дискретный вход. Средства тестирования и ввода в эксплуатацию Система защиты обеспечивает пользовательскую поддержку в области тестирования и эксплуатации. Она имеет широкий набор встроенных средств, которые могут быть приведены в действие с помощью клавиатуры или персонального компьютера, использующего программу DIGSI. Для некоторых тестов требуется ввести пароль. Возможно использование следующих средств тестирования:

- Дисплей, отображающий оперативные измеряемые величины - Опрос состояния дискретных входов и светодиодные индикаторы - Блокирование функции отключения во время тестирования

Тормозной ток

Область нагрузочного режима

Область торможения

Характеристики срабатывания

Область срабатывания

Дифференциальный ток Id

71

Рис. 6.10 Характеристика отключения

Коммуникация Последовательная передача данных Устройство оснащено интерфейсом RS485, позволяющим соединить 32 устройства (максимум). Персональный компьютер может быть подключен к интерфейсу через RS232-RS485 конвертер, поэтому конфигурация, установка и вычисление может проводится с компьютера, с помощью программы DIGSI. С помощью компьютера можно также считывать записи о повреждениях, которые делаются устройством во время сбоев. С помощью RS485-820 конвертеров, которые можно использовать в качестве дополнительного оборудования, осуществляется помехоустойчивая связь с центром управления или с устройством дистанционного управления на базе программы DIGSI; это позволяет создать концепцию недорогих станций, с помощью которых можно осуществлять дистанционное диагностирование. Удобная настройка Выставление уставок производятся с помощью встроенной операторной панели и жидкокристаллического дисплея по управляемой из меню процедуре. Однако для этих целей более удобным явля y \ e w ‡ 9 “ 8 h w

a h c з о й

Рис. 6.12 Схема соединения

Конвертер Конвертер

Миниатюрный звездообразный разветвитель

Удаленные операции

Локальные операции

73

6.2 7SS52 Цифровая распределенная защита сборных шин и УРОВ

Рис. 6.13 7SS52 –системы защиты сборных шин

Описание системы

Цифровая защита 7SS52 - это селективная, надежная и быстродействующая защита а и

Дополнительные функции защиты • Защита от повреждений на конце линии с телеотключением или с отключением части шины • Резервная токовая защита, реализуемая с помощью устройства управления ячейки (зависимая или независимая

выдержка времени) • Независимая защита от отказов выключателя с помощью устройства управления ячейкой • Распределенная или централизованная установка • Простое увеличение пропускной способности • Встроенная поддержка по введению в эксплуатацию • Удобное централизованное конфигурирование/параметрирование с использованием программы DIGSI • Универсальное программное обеспечение Коммуникационные интерфейсы • FO -интерфейс • IEC 60870-5-103 протокол


Цифровая защита 7SS52 применяется на подстанциях среднего, высокого и сверхвысокого напряжения с различной конфигурацией шин. Защита подходит для всех типов распределительных устройств. Модульная конфигурация аппаратных средств обеспечивает согласование защиты с конфигурацией сборных шин. Децентрализованная конфигурация позволяет существенно снизить стоимость кабельной разводки на подстанциях. Защита сборных шин 7SS52 предназначена для обслуживания систем с одной, двумя или тремя сборными шинами с/без шины для передачи данных и систем с четырьмя сборными шинами без передаточной шины. 1) Токи на присоединении, состояние разъединителя, команды управления 2) Состояние разъединителя

Устройства управления ячейкой

Центральное устройство

Уровень подстанций

Рис. 6.14 Распределенная структура системы защиты

75

Центральное устройство

Рис. 6.15 Функции защиты центрального устройства и устройств управления ячейками

Аппаратная реализация Индивидуальные устройства управления на присоединении измеряют токи в 3 фазах. Номинальный входной ток равен 1 или 5 A. Информация о состоянии разъединителя, включении защиты от отказов выключателя, о неработающих ячейках и о состоянии других ячеек поступает через двоичные входы в устройства управления ячейками. Передача полного объема информации осуществляется с помощью оптоволоконного интерфейса к центральному устройству. Устройство защиты на присоединении также имеет на лицевой стороне интерфейс для взаимодействия с персональным компьютером для выполнения различных действий и диагностирования. Команды отключения и телеотключения передаются на исполнение в устройство управления присоединением (ячейкой). Возможно два варианта исполенения стандартного корпуса 7XP20: с открытой и со скрытой проводкой (7SS523).

Центральное устройство соединено с устройствами управления посредством оптоволоконных коммуникационных связей. Соединение выполнено на основе звездообразной конфигурации. Центральное устройство также содержит последовательные порты для системной конфигурации через компьютер или взаимодействия с системой управления подстанции, встроенный жидкокристаллический дисплей с клавиатурой и двоичными входами, светодиодные индикаторы и сигнальные реле. Центральное устройство располагается в 19" модульном варианте кассетного исполнения SIPAC для установки в шкаф или закрепления на стене.

Каждое индивидуальное устройство управления ячейкой и центральное устройство имеет свой внутренний источник питания.

Рис. 6.16 7SS522 Центральное устройство Лицевая сторона кассетного варианта исполнения SIPAC

Рис. 6.17 7SS522 Центральное устройство Тыльная сторона

76

Рис. 6.18 7SS523 Устройство управления ячейкой Вид спереди устройства в корпусе со скрытой проводкой для установки в шкаф

Рис. 6.19 7SS525 Устройство управления ячейкой Вид спереди устройства в корпусе со скрытой проводкой для установки в шкаф

Функции защиты Защита сборных шин

Основной функцией устройства 7SS52 является защита сборных шин, она обладает следующими характеристиками: • Оценка дифференциальных токов, с торможением от сквозных токов • Селективная защита сборных шин с числом секций не более 12 и присоединений не более 48 • Встроенная "ступень проверки" (определение токов всех секций сборных шин без использования модели коммутации) • Очень малое время отключения (стандартное15 мс) • Селективное определение коротких замыканий, применяется с передачей сигнала отключения на противоположный конец

линии. • Определение и устранение повреждений между трансформатором тока и выключателем, с помощью измерения тока • Отключение только после того, как все три модуля определения повреждения распознают повреждение сборной шины (2

измерительных процессора и процессор контрольной ступени) • Никаких особых требований к трансформаторам тока (гарантированная устойчивость срабатывания, даже когда

трансформаторы тока насыщаются уже после 3 мс) • Селективное выходное реле отключения на каждую питающую линию в устройствах управления ячейкой.

Принцип действия

Реле защиты 7SS52 выполняет полную цифровую обработку и аналого-цифровое преобразование измеренных величин. Устройства управления имеют достаточно мощные контакты для прямого отключения. Для каждой секции сборных шин и для всех трех фаз два независимых процессора выполняют алгоритм защиты, используя переменную выборку данных. Помимо всего, осуществляется контроль дополнительным процессором, благодаря чему возрастает степень защиты от нежелательных действий. Все три процессора должны независимо прийти к решению об отключении, до того как будет выдана команда отключения. Состояние коммутационного аппарата определяется по состоянию его как замыкающих, так и размыкающих блок-контактов. Для повышения достоверности обоих контролируется продолжительность переходного процесса возникающего при коммутации этими блок-контактами. Также контролируется наличие напряжения, коммутируемого этими контактами.

Рис. 6.20 Стандартная характеристика

ток стабилизации /s

контрольного значения

Нормальная линия нагрузки

Ступень стабилизации

Характеристика срабатывания

Ступень отключения

Дифференциальный ток IDiff

Характеристика повреждения

77

Резервная защита В качестве дополнительной, в каждый линейный терминал, включена двухступенчатая резервная защита, действующая независимо от защиты сборных шин. Эта резервная защита дополняется средствами защиты от отказов выключателя. Параметризация и обработка может быть произведена либо в центральном терминале, либо в каждом локальном с помощью оперативной программы DIGSI

Рис. 6.22 Запись повреждений

Рис. 6.23 Производственная конфигурация DIGSI

Модель коммутации

Модель коммутации используется для защиты сборных шин и для защиты от отказов выключателя. Модель коммутации характеризуется следующими особенностями: • Включает до 48 ячеек и 12 секций сборной шины • Встроенная характеристика коммутационного аппарата с двумя устойчивыми состояниями (в случае утраты питания

состояние сохраняется). • Контролируется время переключения коммутационного аппарата (время переходного процесса). • С помощью присваивания "NOT open = closed", (если не открыт, то закрыт) во время переходного процесса аппарат

воспринимается в замкнутом состоянии. • Тщательного согласования дополнительных контактов аппаратов с основными контактами не требуется.

79

• Графическое конфигурирование осуществляется с помощью меню в оперативной программе DIGSI. • Светодиодные индикаторы в терминалах показывают фактическое состояние шинных разъединителей. • Динамическая визуализация подстанции осуществляется в центральном устройстве с помощью DIGSI.

Команда отключения/сброс

Формирование отключающих команд защитой 7SS52 обладает следующими характерными особенностями:

• Селективное отключение присоединения осуществляется терминалом присоединения • Уставки определяются для токовой разрешающей

команды отключения (для осуществления селективного отключения только для питающих цепей) • Устанавливается минимальное время для команды отключения. • Сброс команды отключения зависит от тока.

Запись неисправностей Дискретизированные измеренные значения фазных токов, дифференциальных токов и токов торможения секций сборных шин и ступени проверки осциллографируются после принятия решения 7SS52 об отключении или после появления внешней команды на дискретном входе. Может быть установлено время записи предшествующего и послеаварийного режимов. В 7SS52 хранится до 8 осциллограмм повреждений. Записи повреждений могут быть переданы в персональный компьютер, соединенный с центральным устройством, с помощью управляемой меню оперативной программы DIGSI. После чего, с помощью графической программы SIGRA можно легко проанализировать записи повреждений. Силовые реле отключения, двоичные входы, сигнальные реле и светодиоды Терминалы снабжены силовыми командными реле для прямого отключения выключателя. Для каждого терминала присоединения доступны 9 (7SS523) или 8 (7SS525) служебных контактов. Для сигнализации и индикации событий в центральном устройстве доступны 16 сигнальных реле и 32 светодиода. Несколько самостоятельных сигнальных устройств могут быть объединены вместе.

Центральной устройство имеет двоичные входы сконфигурированные на:

• Сброс жидкокристаллического дисплея • Временную синхронизацию • Блокирование функций защиты

Двоичные входы терминалов присоединения воспринимают сигналы:

• Состояние разъединителя включен /выключен • Запуск с разделенными фазами защиты от отказов выключателя • Вывод защиты от отказов выключателя • Сброс команды ОТКЛЮЧЕНИЕ • Состояние блок - контактов выключателя • Присоединение неисправно • Проверка отключения выключателя Функции измерения и контроля

В защите 7SS52 предоставляется целый ряд функций измерения и контроля для обеспечения ввода в эксплуатацию и поддержания технического состояния. Эти функции включают:

• Измерение и отображение на экране фазных токов питающих линий в центральном и распределенных терминалах. • Измерение и отображение (на встроенном жидкокристаллическом дисплее или на компьютере) дифференциальных и

тормозных токов всех измерительных систем во всех терминалах • Контроль дифференциальных токов выборочно по шинам и раздельно по фазам с блокировкой/сигнализацией выборочно

по шинам • Контроль дифференциальных токов ступени проверки с сигнализацией/блокировкой • Проверка отключения по фазам, включая контроль состояния выключателя линии (центральным или терминалом

присоединения) • Удаление присоединения из процесса обработки измерений токов сборной шины в рабочем режиме или во время

технического обслуживания через центральное устройство или терминал присоединения • Блокировка защиты от отказов выключателя или команды отключения при испытаниях защиты • Память аварийного состояния блок – контактов ("Блокировка переключения "). • Циклич

До 200 оперативных событий и 80 сигнализаций, длительностью 1мс, могут храниться в двух независимых буферах:

• Рабочие показания Эта группа включает события во время работы электростанции/ подстанции, например, переключение разъединителя, неполадки в работе разъединителя (превышение предельного времени переключения, потеря оперативного напряжения, и т.д.) или индикация событий/аварийных ситуаций

• Отключение короткого замыкания или повреждение выключателя

Наладка

Персональный компьютер может быть подключен к защите через интерфейс, расположенный на лицевой панели или на тыльной стороне центрального терминала. Возможно использование программы оперативного обслуживания для свободной и удобной настройки, записи повреждений и вычислений, а также для пуско-наладочных работ. Все уставки защиты от отказов выключателя и защиты сборных шин, а также устслений

• Подготовлен для Ethernet (UCA) • Синхронизация времени через IRIG-B/DCF/системный интерфейс

Синхронизация времени

Часы центрального устройства 7SS52 с питанием от аккумулятора могут быть синхронизированы через:

• DCF 77 сигнал (последовательный) • GPS вспомогательный сигнал (последовательный) • Короткие импульсы через двоичный вход • Системный интерфейс в системе управления подстанцией, например, SICAM Дата и время каждой синхронизации фиксируется с точностью до миллисекунды. Синхронизация терминала присоединения 7SS52 осуществляется центральным устройством.

82

6.3 7SS50 Цифровая защита сборных шин и защита от отказов выключателя

Рис. 6.24 Система защиты сборных шин и защиты от отказов выключателя SIPROTEC 7SS50 Описание устройства

Цифровая защита электростанций 7SS50 – это селективная, надежная и быстродействующая защита от повреждений сборных шин и выключателя, применяющаяся на подстанциях среднего, высокого и сверхвысокого напряжения с различной конфигурацией сборных шин. Малое время отключения короткого замыкания. Модульная конфигурация аппаратных средств обеспечивает согласование защиты с конфигурацией сборных шин. Система включает до 8 шинных секций и до 32 питающих линий. Сборная шина может включать до 16 секционных разъединителей и 4 шинных соединителя. Обзор функций

Функция защиты сборных шин

Совокупность функций

• Дифференциальная защита шин (низкоомная) • Селективная ступень отключения • Очень маленькое время отключения (< 15 мс) • Повышенная селективность, даже в случае насыщения трансформатора тока • Встроенная ступень проверки • Измерительный принцип суммирующего трансформатора • Телеотключение с выбором ячеек • Могут быть сформированы 32 ячейки

• Защита 8-ми секций сборной шины

Функция защиты от отказов выключателя • 3 режима работы • Независимая параметризация для повреждений шин и для повреждений линии • Одно- или двух- ступенчатая выдержка времени команды отключения сборной шины • Устройства телеотключения (через интерфейс телезащиты)

Функции измерения и контроля • Контроль дифференциального тока

83

• Контроль времени работы выключателя • Самоконтроль реле • Оперативные измеряемые величины • Регистрация 40 событий • Запись 1 осциллограммы повреждения

84

6.4 7VH60 Реле высокоомной дифференциальной защиты

Рис. 6.25 Реле дифференциальной защиты 7VH60 Описание устройства

Реле 7VH60 спроектировано для быстрой и селективной дифференциальной защиты, основанной на методе циркуляции тока с большим сопротивлением. Устройство используется для защиты обмоток статора в двигателе, сборных шин, трансформаторов и реакторов от междуфазных коротких замыканий и замыканий на землю. В качестве дополнительной функции, реле включает контроль состояния шины, а также функция может быть дистанционно заблокирована двоичным сигналом. Обзор функций

• Жесткая статическая конструкция • Добавочный источник постоянного тока для контрольно-измерительного устройства • Малое время срабатывания (15 мс) • Простое выставление уставок с помощью резисторов • Аварийные светодиодные индикаторы • Опция "Сигнал аварии на шине" (контроль) • Опция "Внешнее блокирование" с помощью двоичного входа • Широкий диапазон входных напряжений для встроенного источника питания • Блокировка контакта отключения (Функция блокировки). • Сброс по сигналу на дискретном входе. • Настраиваемая уставка максимального напряжения срабатывания с помощью перемычки от 60В до 240В Относительно простое техническое решение устройства 7VH60 позволило получить устойчивое к отказам, надежное реле, предназначенное для разных устройств защиты с циркулирующими токами в проводах с высоким сопротивлением. Использование статической схемы измерения обеспечивает постоянные, малые времена отключения. Дополнительно, возможно использование реле с функцией контроля состояния шины. Если во время функционирования дифференциальный ток больше порога срабатывания, а напряжение меньше напряжения срабатывания реле, то дифференциальная защита блокируется после истечения устанавливаемой выдержки времени. Предельная величина срабатывания контроля состояния шины устанавливается с помощью перемычек. Аналогичным образом может быть установлена выдержка времени срабатывания контроля с помощью перемычек в диапазоне от 1с до 10 с.

Структура устройства

7VH60 – дифференциальная защита с большим сопротивлением содержит все компоненты, необходимые для: • Приема и обработки измеряемых величин • Отображения рабочего процесса на жидкокристаллическом дисплее • Выдачи выходных команд отключения и сигнализации

85

• Ввода и обработки двоичных сигналов • Питания дополнительного источника напряжения

Все функции защиты, включая DC/DC конвертер расположены на двухсторонней печатной плате двойной ширины.

В корпусе предусматривается заземляющий винт, к которому может быть присоединена заземляющая шина, для того чтобы обеспечить заземление с малым сопротивлением.

Сверхпрочный токовый разъем предназначен для автоматического шунтирования цепи трансформатора тока, при извлечении модуля из корпуса.

86

7 SIPROTEC 4.Реле различного назначения

7.1 7VK61 Реле управления выключателем

Рис. 7.1 7VK61 реле управления выключателем

Описание устройства

Устройство управления выключателем 7VK61 – это легко настраиваемое устройство защиты от отказов выключателя, проверки синхронизма и автоматического повторного включения. Данное устройство используется для однофазного и трехфазного повторного включения выключателя, после того, как этот выключатель был выключен из-за повреждения. Функция проверки синхронизма гарантирует, что два контура, которые хотят соединить включением выключателя, находятся в заданном безопасном состоянии до выдачи команды ВКЛЮЧЕНИЕ. Устройство 7VK61 также может использоваться в качестве защиты от отказов выключателя. Отказ выключателя происходит, когда выключатель не выключается и не отключает повреждение после того, как защитой были поданы команды однофазного и трехфазного отключения. Затем необходимо отключить соответствующую секцию шины для гарантии устранения неприятностей. Вместе с вышеупомянутыми функциями защиты могут быть использованы следующие дополнительные функции 7VK61: защита от повреждений на конце линии, защита от расхождения фаз, защита от повышения напряжения и защита от понижения напряжения. Как и другие устройства серии SIPROTEC 4, данное устройство также предусматривает функции контроля и управления и, таким образом, понижает показатель стоимость/эффективность управления энергетической системой. Функции защиты • Однофазное и/или трехфазное автоматическое повторное включение • Проверка синхронизма с включенной/выключенной линией/шиной измерения • Включение во время асинхронного режима (учет времени срабатывания выключателя) • Защита от отказов выключателя с двумя ступенями (однофазной и трехфазной с/без током(а)) • Защита от повреждений на конце линии • Защита от расхождения фаз

• Защита от повышения/понижения напряжения


• Выдача команд управления коммутационным аппаратам

Функции контроля • Оперативные измеряемые величины • Самоконтроль реле

87

• Буфер событий и протокольные записи повреждений • Запись осциллограмм повреждений • Контроль дополнительных контактов выключателя • Статистика переключений

Основные особенности • Все функции могут использоваться независимо • Запуск/старт трехфазными или пофазными командами отключения • АПВ, максимум 8-кратное включения • Последовательная процедура отключения • Автоматическое повторное включение с ADT, DLC, RDT • Проверка синхронизма с измерением A V, A<p , A/ • Защита от отказа выключателя с обеспечением безопасности 2-из-4 датчиков текущей проверки (проверочных

детекторов тока) • Защита от отказа выключателя с малым временем восстановления и мгновенной перегрузкой

Интерфейсы связи • Лицевая панель для соединения с персональным компьютером • Системный интерфейс для соединения с системой управления с помощью различных протоколов

o IEC 60870-5-103 протокол o PROFIBUS-FMS/-DP o DNP 3.0 o Ethernet IEC 61850 (в процессе разработки)

• Служебный/модемный интерфейс на тыльной стороне • Временная синхронизация с помощью

o IRIG-B или DCF77 или системный интерфейс


7VK61 обеспечивает гибкое управление выключателем. Функции автоматического повторного включения, проверки синхронизма, защиты от отказов выключателя и защиты по напряжению могут использоваться отдельно или комбинированно.

Цифровое реле 7VK61 обеспечивает быстрое резервное отключение, когда выключатель ближайший к повреждению не отреагировал на команду ОТКЛЮЧЕНИЕ. Оно подходит для энергосистем всех уровней напряжения с обслуживанием однофазных и/или трехфазных выключателей. Сигнал запуска может быть выдан любой защитой или устройствами управления. Информация от дополнительных контактов выключателя нужна только защите от отказов выключателя при повреждениях с малым током повреждения или без него, например, во время отключения от газовой защиты трансформатора.

ANS Функция защиты Раздел с описанием

функций 50BF Защита от отказа

выключателя (УРОВ) 10.2.17

59/27 Защита от повышения /понижения напряжения

10.2.19, 10.2.6

25 Синхронизация 10.2.5 79 Автоматическое повторное

включение (АПВ) 10.2.27

74TC Контроль исправности цепи отключения

10.2.26

86 Блокировка команды ВКЛЮЧИТЬ

10.2.32

88

Рис. 7.2 Функциональная схема

Конструкция корпуса

Для реле 7VK61 возможно использование 1/3 и 1/2 ширины корпуса, 19-дюймовой модульной системы фреймов. Таким образом, все предыдущие модели являются взаимозаменяемыми. Высота корпуса стандартна: со скрытой проводкой – 255 мм, с открытой проводкой – 266 мм при любой ширине. Все провода могут быть соединены с использованием или без использования кольцевого наконечника.

В случае открытой проводки терминалы связи расположены над и под устройством в форме клеммника «под винт». Интерфейсы коммуникации расположены в наклонном боксе в верхней и в нижней части корпуса. Функции защиты

7VK61 позволяет использовать ряд дополнительных потенциалозависимых функций:

Защита линии

Модуль самоконтроля

Последовательные интерфейсы взаимодействия

Прогр-ая логика Измеренные/посчитанные значения

дистанционное управление

• ADT - АПВ с контролем восстановления напряжения на линии

• DLC - АПВ с контролем отсутствия напряжения на

x

При таком подключении трансформаторов, как показано на Рис. 7.3, возможно использование полного набора функций 7VK61, т.е. защиты от отказов выключателя, проверка синхронизма с трехфазной проверкой обесточенных линий (с автоматическим повторным включением или без него), полный контроль измеренных значений, защита по напряжению и полный набор оперативных измеряемых величин.

Рис. 7.3 Полное подключение всех трансформаторов тока и напряжения

90

7.2 7SV600 Цифровое реле защиты от отказов выключателей

Рис. 7.4 7SV600 цифровое реле защиты от отказов выключателя

Рис. 7.5 Вид сзади корпуса с открытой проводкой

Описание устройства Устройство 7SV600 представляет собой цифровое реле, используемое для защиты от отказов выключателей после подачи устройством защиты команды однофазного или трехфазного отключения. В этом случае необходимо отключить соответствующую шинную секцию, чтобы гарантировать отключение КЗ.

Как правило, в качестве критерия для индикации успешного отключения КЗ выключателем достаточно контроля тока. Однако при определенных неисправностях (напр., при превышении напряжения) ток может не протекать или быть небольшим, из-за чего измерения тока для индикации состояния выключателя становятся ненадежными. В этих ситуациях устройство 7SV600 будет работать исправно. Это реле подходит для использования на энергообъектах всех уровней напряжения и на любой аппаратуре. Трансформаторы тока могут быть любого типа. Реле может быть включено в состав, как традиционных систем управления подстанции, так и управляемых по модемной связи напр., SICAM.

Обзор функций Функции защиты • Защита от отказа выключателя (однофазная или трехфазная при наличии/отсутствии тока) • Время задержки устанавливается отдельно при работе как с контролем тока, так и без него • Одна или две ступени выдержки времени при команде отключения шины • Ступень повторного отключения (1-я ступень двухступенчатого срабатывания) • Функция телеотключения (с помощью интерфейса телезащиты) • Защита от повреждений на конце линии посредством телеотключения • Контроль с использованием блок-контактов выключателя Свойства • Высокая чувствительность контроля тока • Мажоритарный принцип контроля тока «2-из-4» • Малое время возврата в исходное состояние, незначительное время перерегулирования • Запуск командой пофазного или для многофазного отключения • Защита от повреждений на конце линии • Индикация с помощью, светодиодных индикаторов и выходные реле Функции контроля • Контроль индикации состояния блок-контактов выключателя • Оперативно измеряемые величины • Самоконтроль реле • Буфер событий • Протокольные записи повреждений • Запись осциллограмм повреждений

91

Коммуникационные интерфейсы • Интерфейс 1х RS485

- протокол IEC 60870-5-103 - DIGSI

Аппаратное обеспечение • Цифровые входные сигналы

- 3 дискретных входа • Цифровые выходные сигналы

- 4 выходных реле Лицевая панель • Экран для отображения уставок и измеренных значений • 6 светодиодных индикаторов местной сигнализации

Область применения В том случае, если ближайший к месту повреждения выключатель не срабатывает, цифровое реле 7SV600 защиты от отказа выключателя (УРОВ) немедленно подает команду отключения замыкания соответствующим назначенным выключателям. Это устройство подходит энергетическим системам всех уровней напряжения. Сигнал запуска может исходить от любого устройства защиты или управления, а также от устройства контроля соответствия команды управления положению выключателя в случае ручного отключения. Для срабатывания при повреждениях, вызывающих малый ток или его отсутствие, защите от отказа выключателя требуются данные, получаемые от блок-контактов выключателя (только при многофазной команде отключения).

Рис. 7.6 Стандартные способы применения

Ri ichar

Tripbusbar

Защита фидера Упрощенная схема

применения защиты от отказа выключателей.Фидер

Busbar

Protection Trip busbartrip

Circuit-breaker failure protection

Упрощенная схема применения защиты от отказа выключателей с помощью вспомогательных контактов выключателя.Фидер Фидер

Упрощенная схема применения защиты от отказа выключателей с помощью вспомогательных контактов выключателя.

Защита от отказа выключателя

Отключаемая шина

Защитное отключение

Защита фидера


Фидер Упрощенная схема применения защиты от отказа выключателей.

Защита фидера

Отключаемая шина


92

Конструкция Реле содержит все элементы, необходимые для следующего: • Получения и оценки измеренных значений • Работы и отображения • Вывода сигналов и подачи команд отключения • Интерфейс SCADA (RS485) • Блок питания Номинальные токи трансформаторов тока, применяемых в устройстве 7SV600, могут быть от 1 до 5 А. Выбор осуществляется с помощью переключателя внутри реле. Доступны три различных типа корпуса. В модификации со скрытой проводкой клеммники расположены с задней стороны, с открытой проводкой – с лицевой стороны.

Функции защиты Защита от отказа выключателя может работать с одной или двумя ступенями. Если выключатель защищаемого фидера не срабатывает, то при использовании одноступенчатой защиты команда отключения шины подается близлежащим выключателям. При использовании двухступенчатой защиты, если не исполнилась первоначальная команда отключения, поступившая от защиты фидера, для подачи повторной команды отключения тому же (обычно на отдельную катушку отключения) используется первая ступень защиты. Если команда первой ступени опять не исполнилась, то вторая ступень выдает команду отключения шины с помощью близлежащих выключателей. Команда отключения шины, отданная защитой от отказа выключателя, может быть направлена всем выключателям, подсоединенным к той же шине (секции), что и поврежденный выключатель. Также она может быть передана удаленному концу посредством соответствующего канала связи (например, PLC, радиоканала или оптоволоконного кабеля). Модель распредустройства, необходимая в случае многошинных секций, не включена в состав реле 7SV600. В каждой из трех фаз контролируется уровень тока относительно уставки. Кроме того, осуществляется контроль составляющих нулевой и обратной последовательности фазных токов, полученных с помощью метода симметричных составляющих. Это обеспечивает высокий уровень защиты от неисправностей при использовании мажоритарного принципа контроля наличия тока «2-из-4».

Модификация с пофазным запуском обеспечивает возможность надежного обнаружения повреждения выключателя даже в циклах с АПВ, если сигналы пофазного отключения защиты фидера подключены к 7SV600.

Если защищаемый выключатель не отключается (например, при отсутствии давления воздуха или если пружина не заведена), то по команде защиты фидера можно выполнить быстрое отключение шины близлежащими выключателями, при условии, что реле получает информацию о состоянии посредством дискретного входа выключателя (только для многофазного запуска). В реле 7SV600 встроена функция защиты от повреждения на конце линии. Такое повреждение представляет собой КЗ, произошедшее между выключателем и трансформатором тока, установленном на фидере. При таком замыкании определяется наличие тока, хотя вспомогательные контакты выключателя указывают на разомкнутые выводы выключателя. Подается сигнал управления, который может быть передан выключателю на удаленном конце (только для многофазного отключения). Непрерывный мониторинг измеряемых значений делает возможным быстрое оповещение обо всех замыканиях в цепях измерительных трансформаторов. Неотъемлемыми внутренними функциями, являются непрерывный контроль достоверности обработки измеряемых величин и контроль напряжений питания, гарантирующие, что они находятся в допустимых пределах.

93

расположенный на обратной стороне корпуса. Клеммник корпуса с открытой проводкой расположен либо на боковой стороне, либо на верхней или нижней стороне. Функции защиты Определение направления замыкания на землю Высокочувствительное реле защиты от замыканий на землю 7SN60 определяет направление кратковременных и продолжительных замыканий на землю в системах с изолированной, компенсированной и заземленной через высокоомное активное сопротивление нейтралью. В случае замыкания на землю напряжение между нейтралью и землей может достигать значения напряжения на всей фазе. Емкости между землей и фазами, не закороченными на землю, заряжаются посредством индукции трансформатора. Данный процесс зарядки сопровождается большим скачком тока (начало колебательного процесса). Амплитуда упомянутого скачка тока зависит от протяженности сети и от значения переходного сопротивления в месте замыкания на землю. Данный ток протекает через емкости земля-фаза неповрежденных фаз, затем входит в поврежденную фазу через место замыкания и течет обратно к питающему трансформатору.

Рис. 7.9 Токи повреждения в системе

95

Таким образом, направление тока, вызванного замыканием на землю, является схожим с направлением тока короткого замыкания в том же месте. В точке измерений А ток заземления поврежденной линии протекает через суммирующий трансформатор и обратно, и в силу этого взаимно сокращается. Воздействие оказывает сумма всех емкостных токов заземления неповрежденной части сети. На Рис. 7.9 они суммируются на верхней линии. Емкостные токи неповрежденных фаз 1,3 и 2,4 складываются векторно, что объясняет, почему только три стрелки вместо четырех отображены в точке измерения А. В случае кратковременного замыкания на землю из-за компенсирующих токов возникают затухающие колебания с частотой от 100 до 1000Гц и более после нескольких периодов. Вследствие чего смещение напряжения VEM сводится к нулю. В заземленных сетях подобное происходит после нескольких периодов в незаземленных сетях – через очень короткое время. В случае длительного замыкания на землю компенсирующий ток в системах с изолированной нейтралью представляет собой чаще всего емкостный ток заземления, в системах с компенсированной нейтралью, относительно низкий остаточный активный ток. Для определения направления учитывается направление тока в начале переходного процесса относительно напряжения смещения нейтрали. Реле отображает направление кратковременного замыкания на землю с помощью светодиодов (красный = прямое направление, желтый = обратное направление) и контактов соответствующих сигнальных реле. Устойчивые замыкания на землю отображаются с выдержкой времени также с помощью светодиодов и контактов сигнальных реле. Определение места повреждения Если система имеет радиальную конфигурацию, поврежденная линия сразу же отображается красной лампочкой. Если одна из линий состоит из нескольких участков, то повреждение находится выше самой последней красной лампочки. Реле защиты от кратковременных замыканий на землю может также использоваться без ограничения на любой тип сложно замкнутых сетей. Данные реле защиты, размещенные в соответствующих точках системы, позволяют определить место

замыкания на землю, по индикации направления.

Рис. 7.10 Напряжение смещения и ток в нейтрали

Замыкание на землю Конец Начало

96

Рис. 7.12 Каскадная радиальная система

Рис. 7.13 Сложно замкнутая сеть

Рис. 7.11 Радиальная система

Красный светодиод «Прямое направление» Желтый светодиод «Обратное направление» Нет показаний

97

Рис. 7.14 Кольцевая система

98

8 SIPROTEC 4. Защиты генераторов и двигателей

8.1 7UM61 Многофункциональные реле защиты генераторов и двигателей

Рис. 8.1 Многофункциональные реле защиты генераторов и двигателей 7UM61 Область применения

Устройство защиты 7UM61 – компактное устройство, которое предназначается для защиты генераторов малой и средней мощности. Они объединяют все необходимые защитные функции и особенно подходят для защиты:

• Гидро- и гидроаккумулирующих электростанций • Теплоэлектроцентралей • Электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, такие как ветер или биогазы • Дизельных генераторных станций • Газотурбинных электростанций • Промышленных электростанций • Теплоэлектростанций Устройство может быть также использовано для защиты синхронных и асинхронных двигателей. Интегрированные программируемые логические функции (карта функций CFC) позволяет пользователю гибко изменять конфигурацию терминала при изменяющихся требованиях электростанций.

Гибкие интерфейсы связи открыты для современных архитектур связи с системой управления.

Краткий обзор функций

Основная версия • Защита обмотки статора от замыканий на землю • Чувствительная защита от замыканий на землю • Защита статора от перегрузки • Максимальная токовая защита (либо с независимой выдержкой времени, либо с обратнозависимой выдержкой

времени) • Направленная максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени • Защита от понижения и повышения напряжения • Защита от повышения и понижения частоты • Защита от реверса мощности • Защита от перевозбуждения • Внешняя развязка цепей

99

Стандартная версия К основной версии добавлены: • Контроль направления мощности (прямое направление) • Защита от потери возбуждения • Защита обратной последовательности • Защита от отказа выключателей

Полная версия К стандартной версии добавлены: • Защита от случайных включений • 100%-ная защита обмотки статора от коротких замыканий на землю с учетом третьей гармоники • Защита полного сопротивления

Асинхронный двигатель К стандартной версии добавлены: • Контроль времени пуска электродвигателя • Запрет повторного пуска (без защиты от недовозбуждения)

Функции контроля • Контроль исправности цепи отключения • Контроль исправности плавкого предохранителя • Эксплуатационное измерение значений V, I, f,… • Измерение активной Wp и реактивной Wq выданной энергии • Измерение времени работы • Самоконтроль реле • 8 осциллограмм зарегистрированных неисправностей Применение

Многочисленные дополнительные функции помогают пользователю в обеспечении рентабельного управления энергосистемой и надежного энергоснабжения. Показания отображают ток нагрузочного режима. Запомненные режимные показания и регистрация повреждений помогают в выявлении неисправностей не только в случае нарушений в работе генератора. Комбинация устройств делает возможным осуществить эффективное резервирование.

Основной набор функций Применяется преимущественно на малых генераторах или для резервных защит больших генераторов. Объединение функций – это также эффективное дополнение к дифференциальной защите трансформаторов при их параллельной работе.

Стандартный набор Такой набор функций рекомендуется для генераторов мощностью свыше 1 МВА. Он также подходит для защиты синхронных двигателей. Другое применение – в качестве резервной защиты более крупных станционных блоков. Полный набор Все защитные функции доступны и рекомендуются для генераторов мощностью свыше 5 МВА. Рекомендуется также использование в качестве резервной защиты крупных станционных блоков.

Асинхронный двигатель Такая комбинация защитных функций рекомендуется для двигателей мощностью свыше 1-2 МВт. Она предлагает широкий диапазон рабочих частот - от 11 до 69 ГЦ. При включении механизма, защита приспосабливается к изменяющимся напряжению и частоте.

100

Функции защиты: IEEE ANSI No. Генера

тор основной

Генератор стандартный

Генератор полный

Асинхронный двигатель


Защита статора от замыканий на землю (направленная, ненаправленная)

V0>, 3I0>

59N, 64G 67G

X X X X 10.2.20, 10.2.22

Чувствительная защита от замыканий на землю (также защита обмотки ротора от замыканий на землю)

IEE> 50/51GN (64R)

X X X X 10.2.16. 10.2.21

Защита от тепловой перегрузки 2t 49 X X X X 10.2.14

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени с

I>+V< 51 X X X X 10.2.16

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени, направленная

I>>, Direc. 50/51/67 X X X X 10.2.16, 10.2.24

Максимальная токовая защита с зависимой выдержкой времени

t = f(I)+V< 51V X X X X

Защита от повышения напряжения V> 59 X X X X 10.2.19

Защита от понижения напряжения V<,t = f(V) 27 X X X X 10.2.6 Защита по частоте 81 X X X X 10.2.28 Контроль реверса мощности -p 32R X X X X 10.2.8

Защита от перевозбуждения (Вольт/Герц) V/f 24 X X X 10.2.4

Устройство контроля исправности плавкого предохранителя

V2IVbI2lh 60FL X X X X

Внешняя развязка цепей(7UM611/612) Incoup. 2/4 2/4 2/4 2/4

Контроль исправности цепи отключения (7UM612) T.C.S. 74TC X X X X 10.2.26Контроль направления мощности генератора в прямом направлении

P>,P< 32F X X X 10.2.9

Защита от потери возбуждения 1/xd 40 X X 10.2.11

Защита обратной последовательности 2>,t = f(I2) 46 X X X 10.2.12

Защита от отказов выключателя (УРОВ) Imin> 50BF X X X 10.2.17 Дистанционная защита Z< 21 X 10.2.2 Контроль времени пуска Istart2 t 48 X X 10.2.13 Защита от случайных включений I>,V< 50/27 X X 10.2.16

10.2.6 Защита от замыкания статора на землю с пуском по третьей гармонике

V0(3rdharm.) 59TN, 27TN 3rd h

X 10.2.7

Защита ротора от тепловой перегрузки 49 Ротор X X 10.2.15 защита по скорости изменения частоты df/dt > 81R X X X X 10.2.29 контроль внешней температуры через последовательный интерфейс

(Thermo-box)

38 X X X X 10.2.10

Защита по изменению угла вектора ∆ϕ> X X X X

101

Рис. 8.2. Функциональная диаграмма

поле

102

8.2 7UM62 Многофункциональные реле защиты генераторов, двигателей и трансформаторов

Рис. 8.3 Многофункциональное реле 7UM62 для защиты генераторов, двигателей и трансформаторов Защиты 7UM6 – это компактные многофункциональные устройства, которые разработаны для генераторов электростанций малого и среднего размера. Они включают все необходимые функции защиты и особенно подходят для защиты: • Гидро- и гидроаккумулирующих электростанций • Теплоэлектроцентралей • Электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, такие как ветер или биогазы • Дизельных генераторных станций • Газотурбинных электростанций • Промышленных электростанций • Теплоэлектростанций

Их также можно использовать для защиты двигателей и трансформаторов. Многочисленные дополнительные функции помогают пользователю в обеспечении рентабельного управления энергосистемой и надежного энергоснабжения. Показания отображают ток нагрузочного режима. Запомненные режимные показания и регистрация повреждений помогают в выявлении неисправностей не только в случае нарушений в работе генератора. Комбинация устройств делает возможным осуществить эффективное резервирование.

В распоряжении всех версий 7UM62 имеется следующий основной набор функций:

• Дифференциальная токовая защита генераторов, двигателей и трансформаторов • Защита обмотки статора от замыканий на землю; чувствительная защита от замыканий на землю • Защита обмотки статора от перегрузки; максимальная токовая защита (либо с независимой, либо с обратнозависимой

выдержкой времени) • Направленная максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени • Защита от понижения или повышения напряжения • Защита от повышения или понижения частоты • Защита от пере- или недовозбуждения; внешняя развязка цепей • Защита по направлению мощности • Защита обратной последовательности • Защита ротора от замыканий на землю (измерение f, R) • Контроль времени пуска электродвигателя и запрет повторного пуска для двигателей. Стандартная версия В добавление к основному набору: • Защита от случайных включений • 100%-ная защита обмотки статора от коротких замыканий на землю с учетом третьей гармоники • Защита полного сопротивления (дистанционная защита)

103

Полная версия В добавление к стандартной версии: • Защита постоянного напряжения • Максимальная токовая защита действующая во время запуска • Дифференциальная токовая земляная защита • Защита от асинхронного хода Дополнительная версия Доступна всем версиям: • Чувствительная защита обмотки ротора от замыканий на землю (1-3 Гц метод) • Защита обмотки статора от замыканий на землю с использованием напряжения с частотой 20 Гц • Защита по скорости изменения частоты • Контроль скачка вектора Функции контроля • Контроль исправности цепи отключения • Контроль исправности плавкого предохранителя • Эксплуатационное измерение значений V, I, f,… • Измерение активной Wp и реактивной Wq выданной энергии • Измерение времени работы • Самоконтроль реле • 8 осциллограмм зарегистрированных неисправностей Интерфейсы связи • системные интерфейсы • IEC 60870-5-103 протокол • PROFIBUS-DP • MODBUS RTU • DNP 3.0 Аппаратные средства • Аналоговые входы • 8 трансформаторов тока • 4 трансформатора напряжения • 7/15 двоичные входы • 12/20 выходных реле

Передняя панель • Удобная в пользовании панель управления • 7/14 светодиодных индикаторов для местной сигнализации • Функциональные клавиши


Функции защиты Многочисленные функции защиты обеспечивают надежную защиту электрических машин. Их расширение и комбинация определяются различными факторами, такими как мощность, режим работы, конструкция станции, требованиями к готовности, опыт и принцип проектирования. Для того чтобы удовлетворить различные требования, комбинации функций группируются (см. табл. 11/3). Выбор облегчается с помощью деления на пять групп.

Генератор основной Применение сконцентрировано на генераторах малой и средней мощности, для которых требуется дифференциальная защита. Набор функций также подходит для обеспечения резервной защиты. Набор применим для защиты синхронных двигателей.

Генератор стандартный Такой набор предлагает все необходимые функции защиты для генераторов средней мощности (10-100 МВА.) Имеется также мощная резервная защита для трансформаторов.

Генератор полный Здесь доступны все защитные функции и применяются главным образом для крупных блоков (более 100 МВА). Группа функций включает все необходимые защитные функции для генераторов, резервные защиты для блоков генератор-трансформатор, включая мощные системы. Также включены дополнительные функции, такие как защита во время запуска для генераторов с пусковыми преобразователями. Функции, которые не используются, могут быть замаскированы.


104

Помимо дифференциальной защиты, этот функциональный набор включает в себя все функции защиты, необходимые для защиты мощных асинхронных двигателей (более чем 1 МВА). Температура статора и подшипника измеряется отдельным термодатчиком и передается устройствам защиты для оценки. Трансформатор Этот набор функций не только включает в себя дифференциальную и максимальную токовые защиты, но также и определенное число защитных функций, обеспечивающих контроль напряжения и частоты. 7UM62 скомпоновано в корпус имеющий ширину ½ 19” и стандартную высоту 243 мм. Функции защиты

Функции защиты: IEEE ANSI No. Генератор основной

Генератор стандартный

Генератор полный


Трансформатор


Дифференциальная токовая защита ∆I 87G/87T/ 87M

X X X X X 10.2.36, 10.2.33

Защита статора от замыканий на землю (направленная, ненаправленная)

V0>, 3I0>

59N, 64G 67G

X X X X X 10.2.20, 10.2.22

Чувствительная защита от замыканий на землю (также защита обмотки ротора от замыканий на землю)

IEE> 50/51GN (64R)

X X X X X 10.2.16. 10.2.21

Защита от тепловой перегрузки 2t 49 X X X X X 10.2.14

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени с

I>+V< 51 X X X X X 10.2.16

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени, направленная

I>>, Direc. 50/51/67 X X X X X 10.2.16, 10.2.24

Максимальная токовая защита с зависимой выдержкой времени

t = f(I)+V< 51V X X X X X

Защита от повышения напряжения V> 59 X X X X X 10.2.19

Защита от понижения напряжения V<,t = f(V) 27 X X X X X 10.2.6 Защита по частоте 81 X X X X X 10.2.28 Контроль реверса мощности -p 32R X X X X X 10.2.8

Защита от перевозбуждения (Вольт/Герц) V/f 24 X X X X X 10.2.4

Устройство контроля исправности плавкого предохранителя

V2IVbI2lh 60FL X X X X X

Внешняя развязка цепей Incoup. 4 4 4 4 4

Контроль исправности цепи отключения T.C.S. 74TC X X X X X 10.2.26Контроль потока мощности генератора в прямом направлении

P>,P< 32F X X X X X 10.2.9

Защита от потери возбуждения (защита от потери поля)

1/xd 40 X X X 10.2.11

Защита обратной последовательности 2>,t = f(I2) 46 X X X X 10.2.12

Защита от отказов выключателя (УРОВ) Imin> 50BF X X X X X 10.2.17 Контроль времени пуска Istart2 t 48 X X X X 10.2.13 Запрет повторного пуска двигателей 2t 66, 49R X 10.2.15Защита обмотки ротора от замыканий на землю (f, R-измерения)

R< 64R (fn)

X X X 10.2.21

Защита от случайных включений I>,V< 50/27 X X 10.2.16 10.2.6

Защита от замыкания статора на землю с пуском по третьей гармонике

V0(3rdharm.) 59TN, 27TN 3rd h

X X 10.2.7

Дистанционная защита Z< 21 X X 10.2.2 Защита прямого напряжения / прямого тока Idc> 59N (DC)

5 1N (DC) X 10.2.20, 10.2.16

Токовая защита с выдержкой времени)2) I> 51 X 10.2.16

105

Дифференциальная защита от замыканий на землю д/е 87GN/TN X 10.2.36, 10.2.33,

Защита от потери синхронизма ∆Z/∆t 78 X Защита обмотки ротора от замыканий на землю (1-3 Гц прямоугольные импульсы напряжения)

RREF< 64R (1-3 Hz)

X1) X1) X1) 10.2.21

100%-ная защита обмотки статора от коротких замыканий на землю с 20 Гц напряжением

RSEF< 64G (100%)

X1) X1) X1) 10.2.22,

Защита по скорости изменения частоты df/dt > 81R X1) X1) X1) 10.2.29 Защита по изменению вектора (напряжения) ∆ϕ> X1) X1) X1) Контроль т

8.3 7UW50 Матрица отключений

Рис. 8.3 Матрица отключений 7UW50 Матрица отключений 7UW50 – элемент системы защиты Siemens для генераторов. Матрица отключений создает легко программируемое средство для формирования выходных команд отключения на основании совокупности отключающих команд устройств защиты и станционных элементов, таких как выключатели, разъединители. Матрица была разработана для сортировки команд отключения крупных электростанций. С их помощью, схема отключения может быть временно изменена, например, при ревизии выключателя генератора. Краткий обзор функций

Функции

• оборудование матрицы срабатывания • 28 входов • 10 выходов • к каждому входу и выходу подключено по одному светодиодному индикатору

Особенности • легкая сортировка сигналов срабатывания через диодные разъемы • кожух из органического стекла предотвращает несанкционированную сортировку

107

8.4 7RW600 Цифровая релейная защита по напряжению, частоте и защита от перевозбуждения

Рис. 8.4. Реле 7RW600 защиты по напряжению, частоте и защиты от перевозбуждения.

Рис. 8.5 Обратная сторона корпуса

Описание функций

7RW600 – это цифровое устройство защиты, подключаемое к трансформатором напряжения. Оно может быть использовано в распределительных сетях, на трансформаторах или электрических машинах. Если 7RW600 обнаруживает любое отклонение напряжения, частоты или фиксирует перевозбуждение, то оно реагирует согласно установленным значениям. 7RW600 может использоваться для деления системы и для сброса нагрузки в случае, если возникнет опасность системной аварии в результате недопустимо большого снижения частоты. Также могут быть проконтролированы уставки напряжения и частоты. Устройство защиты 7RW600 можно использовать для защиты генераторов и трансформаторов. Устройство выполнено как дополнение к подстанционным системам Siemens и для отдельного применения. У него имеется два входа напряжения (V; Vx) , за которыми закреплены разнообразные функции. Пока вход V обслуживает все существующие функции, вход Vx выделен исключительно для защиты по напряжению. Диапазон функций может быть выбран для трех назначенных опций. Краткий обзор функций

Защита линий • защита по напряжению • защита по частоте

Защита генераторов • защита по напряжению • защита по частоте • защита от перевозбуждения

Защита трансформаторов • защита по напряжению • защита от перевозбуждения

Деление энергосистем • защита по напряжению • защита по частоте

Сброс нагрузки • защита по частоте

108

• защита по скорости изменения частоты Режим измерений Контроль функций • аппаратное обеспечение • программное обеспечение • регистрация неисправностей • самоконтроль

Аппаратное обеспечение • напряжения питания:

- 24, 48 V DC - 60, 110, 125 V DC - 220, 250 V DC, 115 V AC

• местное управление • жидкокристаллический дисплей • корпус для:

- скрытого монтажа 1/6 19-дюйм 7XP20 - поверхностного монтажа 1/6 19-дюйм 7XP20

Порты связи • персональные компьютеры • через преобразователь RS485-RS232 • через модем • SCADA

- IEC 60870 – 5 – 103 протокол


оперативно измеренные значения

Запись режима повреждений

Связь: SCADA порт RS485

HMI


27 Защита от понижения напряжения 10.2.6

59, 59N Защита от повышения напряжения 10.2.19, 10.2.20

81, 81R Защита по скорости изменения частоты 10.2.29, 10.2.28

24 Защита от перевозбуждения 10.2.4

109

Рис. 8.7 Схема подключения реле 7RW600 Конструкция Реле 7RW600 включает, в компактной форме, все компоненты необходимые для:

дальнейшая сеть

(1) Защита от перевозбуждения (2) Защита двигателя с

запретом перезапуска (3) Развязка (4) Сброс нагрузки

• Получения и оценки показаний • Работы и отображения • Выхода сообщений, сигналов и команд • Ввода и оценки двоичных сигналов • Передачи данных (RS485) 7RW600 анализирует переменное напряжение от трансформатора напряжения. Предел диапазона вторичного номинального напряжения – от 100 до 125 В – задается внутри устройства. Возможны два варианта устройства: • первый вариант для скрытого монтажа на панели или в шкафу, имеет зажимы, доступные с задней стороны. • вторая версия для поверхностного монтажа на панели, имеет зажимы, доступные с передней стороны.

а)

(первое пороговое значение для тепловой характеристики)

Исполнение с закрытой проводкой

Исполнение с открытой проводкой

110

б) Рис. 8.8. Подключение междуфазного напряжения к входу V и 3Uo к входу Vx

Рис. 8.9 Подключение двух входов V и Vх к установленному трансформатору напряжения

Рис. 8.10. Типовая схема подключения внешних цепей





Alarm CB

сброс светодиодов блокировка

частотной защиты

блокировка защиты от понижения напряжения

111

8.5 7VE6 Многофункциональное устройство включения на параллельную работу

Рис. 8.11 Реле 7VE6 Описание функций

Устройства включения на параллельную работу 7VE61 и 7VE63 серии Siprotec 4 – это многофункциональные компактные устройства, использующиеся для включения на параллельную работу генераторов и энергосистем. Их техническая конструкция осуществляет высоко надежную синхронизацию благодаря их 1 ½ - канальному или 2-канальному способу измерения и разработке аппаратуры. Это поддерживается многочисленными функциями контроля. Устройства автоматически фиксируют рабочие условия. Реакция на эти условия зависит от настроек. В режиме «синхронного включения» разница частот измеряется с высокой степенью точности. Если в течение достаточно долгого периода времени разница частот практически равна нулю, системы практически синхронизированы и допускается установка большего угла включения. Если условия асинхронны, частота генераторов автоматически доводится до частоты равной системной, а напряжение генератора – до равного системному напряжению. Далее включение, производится с опережением, равным времени включения выключателя. Устройство включения на параллельную работу 7VE61 – это 1 ½ -канальное устройство (функция включения на параллельную работу + проверка синхронизма), предназначенное для включения на параллельную работу генераторов с энергосистемами малой и средней мощности. Оно более надежно, чем 1- канальные устройства включения на параллельную работу. Оно также может использоваться для проверки синхронизма, при включении на параллельную работу в трех синхронизируемых точках. Для более крупных генераторов и энергосистем с высокими требованиями к надежности рекомендуется использовать 2-канальный 7VE63. Два независимых способа подбирают условия подключения. Устройство также обладает полным набором функций контроля устройств серии Siprotec 4. Функции контроля напряжения и частоты (V>,V<, f>,f<df/dt), включая и функцию контроля скачка вектора напряжения (∆φ), используются для защиты или для разделения элементов систем. Интегрированные программируемые логические функции позволяет пользователю гибко осуществлять настройки устройств в соответствии с изменяющимися системными условиями. Гибкие интерфейсы связи открыты современной архитектуре систем контроля.

112

Краткий обзор функций Особенности устройств • Высокая надежность конструкций (1 ½ канал в 7VE61 и два канала в 7VE63 ) • Включение на параллельную работу асинхронных источников напряжения • Команды корректировки напряжения и частоты генераторного напряжения • Функция проверки синхронизма для ручной синхронизации • Параметрические блоки для использования при синхронизации в нескольких точках (7VE61 макс. 4 и 7VE63 макс. 8) Дополнительные функции • Расчет трансформаторной векторной группы и регулирование коэффициента трансформации • Отчет о синхронизации ( мгновенная или r.m.s. запись) • Поддержка при вводе в действие (измерение CB-времени, проверка синхронизации) • Режим просмотра • Полный набор контрольных функциональных возможностей Siprotec4 • Аналоговые входы для измерений в рабочих режимах • Функции защиты или задачи разделения Функции защиты (вариант) • Защита от понижения напряжения (27) • Защита от повышения напряжения (59) • Защита по частоте (81) • Защита по скорости изменения частоты (81R) • Контроль скачка вектора Функции контроля • Самостоятельный контроль функции включения на параллельную работу • Эксплуатационные показания • 8 осциллограмм неисправностей Интерфейсы связи • системные интерфейсы

o IEC 60870-5-103 o PROFIBUS-DP o MODBUS RTU и DNP 3.0

• Сервисный интерфейс для DIGSI 4 (модем) • Передний интерфейс для DIGSI 4 • Временная синхронизация через IRIG B/DCF77 Высокая надежность Оборудование 7VE6 базируется на 20-летнем опыте фирмы Siemens по работе с цифровым оборудованием защит. Используются: современная технология и высокая производительность 32-битных микропроцессоров. Продукция подчиняется требованиям к качеству стандартов. Особое внимание уделено электромагнитной совместимости, а количество электронных модулей существенно сокращено благодаря использованию ИС с высокой степенью интеграции. Разработка программного обеспечения включает накопленный опыт и самые свежие технические решения. Объектная ориентация и высокий уровень языка программирования, в сочетании с непрерывной системой контроля качества, гарантируют максимальную надежность программного обеспечения. Программируемая логика Интегрированная программируемая логика позволяет пользователю осуществить самостоятельно автоматизацию процесса коммутации. Пользователь также может разработать сообщения по своему усмотрению. Настройка может быть легко изменена в соответствии с ситуацией на электростанции. Способ измерений Используемые алгоритмы гарантируют как высокую точность измерений, так и эффективное подавление сигналов помех. Это делает возможным включение на параллельную работу даже при наличии гармонических составляющих. Дизайн Исполнение устройства возможны в двух вариантах: 7VE61 шириной ⅓ 19” и 7VE63 шириной ½ 19”. 7VE61 имеет четырехстрочный дисплей. 7VE63 оборудовано графическим дисплеем для визуализации режимов оперативных переключений. У него также больше двоичных входов и выходов, чем у 7VE61.

113

9 SIPROTEC 4. Терминалы управления

9.1 6MD63 Устройство управления ячейкой

Рис. 9.1 6MD63 Устройство управления коммутационными аппаратами Описание функций

Устройство управления 6MD63 – это гибкое и простое в применении устройство управления. Оно оптимально подходит для применения на подстанциях среднего напряжения, но может быть использован и на подстанции высокого напряжения.

Устройство управления имеет тот же дизайн, что и другие устройства серии SIPROTEC 4. Оно также имеет стандартную конфигурацию и параметрируется с помощью DIGSI 4. Устройство имеет большой графический дисплей и клавиатуру. Панель оператора, если это необходимо, может быть размещена отдельно от реле. Таким образом, гарантируется гибкость выбора места установки.

Встроенный механический ключ контролирует допустимость операций управления с лицевой панели терминала. Обзор функций


• Оптимизирован для управления аппаратами с трёхфазным приводом. • Интерфейсная панель с высоким уровнем управления и защиты, запираемая на ключ • Подходит для ведущей генерирующей станции • Автоматизация может быть просто выполнена с помощью CFC (свободно программируемой логики)


• Число подключаемых устройств ограничено только числом доступных входов и выходов • Состояние коммутационных аппаратов изображено на графическом дисплее • Локальное/удалённое управление через функциональные клавиши • Команда отображается на дисплее • 4 свободно конфигурируемые функциональные клавиши для ускорения исполнения часто выполняемых

оператором действий • Блокировка • Диаграмма управления присоединением • Отображение измеряемых величин • Отображение сигнала и команды • P, Q, cos φ (коэффициент мощности) и расчёты на основе их измерений • Запись событий • Статистика переключений

Функции измерения

• Оперативные-измеренные значения • Расчёт энергии

114

• Расчёт часов работы • Самоконтроль реле

Коммуникационный интерфейс

• Системный интерфейс - IEC 61850 Ethernet - IEC 60870 5-103 protocol - PROFIBUS – FMS - DNP 3.0 - PROFIBUS – DP - MODBUS - Служебный интерфейс для DIGSI 4 (модем) / измерение температуры (thermo-box) - Лицевой интерфейс для DIGSI 4 - Синхронизация времени через IRIG-B/DCF 77

115

9.2 6MD66 Устройство управления ячейкой ВН

Рис. 9.2 6MD66 устройство управления ячейкой (коммутационными аппаратами присоединения) высокого напряжения Описание функций

Устройство управления 6MD66 – это устройство управления серии SIPROTEC 4, которое благодаря интегрированным функциям является оптимальным, недорогим решением для управления в распределительных устройствах высокого напряжения. Устройство управления 6MD63 имеет тот же дизайн, что и другие устройства серии SIPROTEC 4. Оно также имеет стандартную конфигурацию и параметрируется с помощью DIGSI 4. Устройство имеет большой графический дисплей и клавиатуру. Панель оператора, если это необходимо, может быть размещена отдельно от реле. Таким образом, гарантируется гибкость выбора места установки. Ещё одним преимуществом этого устройства является высокая точность измерения (±5 %) напряжения, тока и определения значений P и Q. Встроенный механический ключ контролирует допустимость операций управления с лицевой панели терминала. Обзор функций

Применение • Интегрированная функция контроля синхронизма • Простота выполнения автоматизации с помощью CFC (свободно программируемой логики) • Гибкая, мощная обработка измеренных значений • Возможность подключения 4 трансформаторов напряжения, 3 трансформаторов тока, двух 20 мА преобразователей • Объём сигналов необходимый для высокого напряжения • Может быть подключено до 14 полуторополюсных схем управления выключателями • Может быть подключено до 11 двухполюсных схем управления выключателями • До 65 индикационных входов, до 45 командных реле • Может быть снабжено 3 группами сигналов: 6MD662 (35 показаний, 25 команд); 6MD663 (50 показаний, 35 команд);

6MD664 (65 показаний, 45 команд); число измеренных значений аналогично • Блокировки • Внутренняя связь с другими устройствами 6MD66 даже без связи со станционным сервером управления и защиты • Подходит для генерирующих ведущих станций • На дисплей выводятся измеренные величины U, I, P, Q, S, f, cos φ (коэффициент мощности) (однофазные и трёхфазные

измерения) • Граничные значения для измеренных значений • Может иметь стандартный корпус для установки в шкаф. Может быть выполнен с отдельным дисплеем для свободного

размещения панели управления • 4 свободно программируемые функциональные клавиши для ускорения исполнения часто выполняемых оператором

действий Коммуникационный интерфейс • Системный интерфейс

- IEC 61850 Ethernet - IEC 60870 5-103 protocol

116

117

- PROFIBUS – FMS/DP - Служебный интерфейс для DIGSI 4 (модем) / измерение температуры (thermo-box) - Лицевой интерфейс для DIGSI 4 - Синхронизация времени через IRIG-B/DCF 77

Функции

Связь Особое внимание в системе SIPROTEC 4 уделяется функциям необходимым для автоматизации. • Каждый элемент данных имеет свою метку времени, которая присваивается на источнике, т.е. там где он появился • Информация помечается в соответствии с тем, откуда она пришла (например, «местная» или «удалённая») • Результат исполнения переключений связывается с выданной командой управления • Процесс передачи больших блоков данных, например, передача файлов, независим • Для надёжного выполнения команд запрашивается подтверждение их передачи. Квитирование индикации выполняется

после того, как команда запущена (например, проверка блокировок, цель = действительная проверка) и выполнена В дополнение к коммуникационным интерфейсам на задней панели устройства, которые отвечают требованиям потребителя, на лицевой панели имеется RS232 интерфейс для связи с программой DIGSI. Он используется как для быстрой диагностики, так и для загрузки параметров. DIGSI 4 может как считывать параметры, так и представлять состояние всего устройства в режиме online, таким образом проведение диагностики и документация становятся более удобными. В принципе, есть возможность использования других коммуникационных протоколов по требованию.

Управление Устройство управления 6MD66 имеет командные выходы и индикационные входы, которые полностью отвечают требованиям использования на объектах высокого напряжения. Например, на Рис. 9.3 проиллюстрировано 2-х полюсное управление коммутационным аппаратом. В этом примере, выключатель Qo включается двумя командными контактами (close) и отключается одним. Все остальные коммутационные аппараты (разъединители, заземлители) замыкаются и размыкаются по полуторной схеме управления. Максимально таким образом можно производить управление 14 аппаратами. Также возможно полное 2-х полюсное управление всеми коммутационными аппаратами (см.Рис. 9.4). Однако, для этого потребуется большее число контактов. Максимально таким образом можно производить управление 11 аппаратами.

Рис. 9.3 Схема подключения коммутационных аппаратов по полуторной схеме управления (Qo – выключатель, Q1÷ Q4 разъединитель (заземлитель).

Q0 Q0 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q4 Q4 Зам-кнут

Разом-кнут

Зам-кнут

Разом-кнут

Зам-кнут

Разом-кнут

Зам-кнут

Разом-кнут

Зам-кнут

Разом-кнут

Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Close/Open Close/Open Close/Open Close/Open Зам-

кнут

Рис. 9.4 Двухполюсная схема управления коммуникационными аппаратами Функции

Блокировки РУ Условия блокировки операций на присоединение могут быть удобно заданы графически в устройстве управления при помощи CFC (свободно программируемой логики). Условия блокировки могут быть проверены через «внутреннюю связь» с другим устройством 6MD66. C введением связи IEC 61850 в 07/2004, обмен информацией для целей блокировки возможен через Ethernet. Это осуществляется по методу GOOSE сообщений. Возможными партнёрами являются все остальные аппараты присоединения или защиты, которые поддерживают IEC 61850-GOOSE сообщения.

При использовании функции «блокировки коммутационных аппаратов» нет необходимости в использовании внешнего устройства блокировки.

Более того, проводятся следующие проверки до подачи команды: • Цель = действие, т.е. не находится ли распределительное устройство уже в желаемом положении • Двойная блокировка команды, т.е. подана ли уже другая команда • Отдельные команды, например, управление заземлителем может быть дополнительно защищено с помощью пароля Синхронизация Устройство управления может, при замыкании цепи, проверить соблюдаются ли условия синхронизации обоих частей системы (контроль синхронизма). Дополнительного устройства для синхронизации не требуется. Условия синхронизации могут быть просто заданы при помощи системы DIGSI 4. Устройство определяет, синхронный или асинхронный режим и в зависимости от этого выбирает один из алгоритмов включения: В синхронно работающих частях незначительные различия фазных углов и модуля напряжения не учитываются. Однако, в асинхронных сетях разница этих значений больше. Поэтому при этом необходимо учитывать время включения выключателя. Момент подачи команды рассчитывается так, что бы контакты выключателя замкнулись в момент прохождения напряжения биения через нуль. Тесты условий синхронизации для одной фазы. Важные параметры для синхронизации:

min maxU U U< <

(модуль напряжения)

maxϕ ϕ∆ < ∆ (разница фаз)

maxf f∆ < ∆ (разница частот) Используя функцию автоматизации, включенную в устройство управления, можно подключать различные опорные напряжения в зависимости от параметров разъединителя. Так, в случае двойной системы шин, напряжение рабочей шины может быть автоматически использовано для синхронизации.

Q0 Q0 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q4 Q4 Разом-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Разом-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

Зам-кнут

Разом-кнут

Q1 Q3 Q0 Q2 04

Q0 Q1 Q0 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q4 Q4 Зам-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Зам-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

Разом-кнут

118

Если измерительные входы уже используются для других целей, выбор опорного напряжения может быть произведён через релейное переключение. Устройство управления предлагает возможность хранения различных наборов параметров (до 8) для функции синхронизации. Таким образом, можно учесть параметры различных выключателей. Это важно, если одно устройство управления ячейкой управляет несколькими выключателями с разными временами включения. Измеренные значения подводятся к устройству управления ячейкой в соответствии с однофазной системой или по схеме двух ваттметров. Функция синхронизации может быть спараметрирована через программу DIGSI. Обработка измеренных значений Обработка измеренных значений выполняется с помощью заранее определённых функциональных модулей, которые также конфигурируются в DIGSI 4. Модули преобразователей назначаются каждому каналу тока и напряжения устройства управления в матрице назначения DIGSI 4. Из этих входных переменных формируются различные вычисляемые переменные (см. таблицу).

Таблица Свойства обработки измеренных значений

Название модуля преобразователя

Max. число доступных преобразователей устройства (может быть задано в функциональной области)

Требуемые входные каналы Рассчитанные значения ( = выходные значения)

Преобразователь U x 1 U U,f Преобразователь I x 1 I I, f Преобразователь 1фазн. x 3 U, I U, I, P, Q, S, φ, cos φ, sin φ, f Преобразователь 2фазн. x 1 U1, U2, U3, I1, I2, I3 U0, U1, U2, U3, U12, U23,

U31, I0, I1, I2, I3, P, Q, S, φ, cos φ, sin φ, f

Преобразователь схем с 2-мя ваттметрами

x 1 U1, U2, I1, I2 U12, U31, I2, I3, P, Q, S, φ, cos φ, sin φ, f

Отдельные модули преобразователей могут быть активизированы в функциональной области устройства, а затем они появятся в матрице назначения DIGSI 4 с входными и выходными переменными из таблицы. Выходные переменные могут быть выведены на системный интерфейс или представлены в области измеренных значений на дисплее. Связь между устройствами Функция «связи между устройствами» позволяет производить обмен информацией между различными устройства управления без использования контроллера подстанции (SC). Для этого устройства соединены между собой через интерфейс RS485, либо через внешний преобразователь и оптоволоконную систему передачи (см. Рис. 9.5).

119

Рис. 9.5.Подключение устройств управления для внутренней (оптической) связи между устройствами

Рис. 9.6.Типичное применение: соединение полуторного типа (заземлители и разъединители не показаны) Примером ситуации, когда связь между устройствами приобретает большое значение являются условия блокировки в полуторной схеме РУ, в которой используется 3 устройства управления (см. Рис. 9.6). В схеме этого типа каждый выключатель имеет своё устройство управления. В результате, избыточность на первичной стороне (даже при отказе одного выключателя, обе линии остаются включёнными) поддерживается избыточностью на вторичной стороне (управление). Контроль не утрачивается даже, если одно из устройств управления отказывает. Если связь с главным устройством разрывается или само главное устройство отказывает, благодаря связи между устройствами, функции блокировки и управления не утрачиваются. Связь между устройствами конфигурируется с помощью DIGSI 4. При этом создаётся сеть устройств с матрицей логики. Информация, которой обмениваются устройства конфигурируется в матрице логики. Информация от связи (устройство 6MD664 IGK 2 связь) доступна для использования в фидере (присвоение устройству 6MD664 IRC1 линии как цели). Таким образом, информация от устройства линии может быть использована в блоке связи. Матрица связи содержит всю информацию, которую включает связь между реле в матрице конфигурации DIGSI 4. Подключение входных каналов может быть осуществлено без каких-либо ограничений. Для схемы с двумя ваттметрами, подключение интерфейсов должно быть выбрано в соответствии с Рис. 9.7. Схема с двумя ваттметрами позволяет осуществить полный расчёт трёхфазной системы при использовании только 2 трансформаторов напряжения и тока.

SICAM SC Устройство управления станции Системный интерфейс PROFIBUS-FMS

оптическое двойное кольцо

Внутренняя связь между устройствами оптическое одинарное кольцо

порт В порт С порт В порт С порт В порт С

Устройство управления ячейкой 1

Выключатель 1

Линия 1Устройство управления ячейкой 2


Внутренняя связь между устройствами

Линия 2Устройство управления ячейкой 3


120

Рис. 9.7 Схема с двумя ваттметрами (подключение к устройству управления ячейкой) Рассчитанные значения Для внутренней оценки, устройство может рассчитать энергию по измеренным значениям тока и напряжения. Если имеется внешнее устройство измерения с измеряющим импульсным выходом, то устройство управления может получать и обрабатывать импульсы через индикационные входы. Рассчитанные значения могут быть отображены и переданы в главное устройство. Различие делается между прямой, обратной, активной и реактивной мощностью (± кВт, ± кВАр). Автоматизация С помощью интегрированной логики, пользователь может задать, через графический интерфейс (CFC), специальные функции для автоматизации управления коммутационными аппаратами или всего энергообъекта. Функции активизируются через функциональные ключи, дискретные входы или через коммуникационный интерфейс. Также возможна обработка внутренних показаний или измеренных значений. Авторизация переключений/переключатель, управляемый ключом Авторизация переключений (блокировка/ разблокировка, соответствует S1, управляемому ключом в системе блокировки 8TK) и (местное/удаленное, соответствует S5, управляемому ключом в системе 8TK) может быть задана для устройства управления SIPROTEC4, с использованием переключателей, управляемых ключом. Положение обоих ключей автоматически оценивается программой обработки команды. Ключ для работы без блокировки не может быть удалён в положении «неблокировано». Каждая смена положения аппарата, управляемого ключом заносится в протокол. Блокировка дребезга Функция блокировки дребезга сравнивает число изменений состояния индикационного входа за определённый период времени с установленным значением. При его превышении, индикационный вход блокируется на определённое время, благодаря чему линия связи с главным устройством не будет перегружена. Для каждого дискретного входа, можно либо установить блокировку дребезга, либо нет. Параметры (число изменений состояния, время проверки и т.д.) задаются для всего устройства. Индикация/Блокировка измеренных значений Для предотвращения передачи информации к главному устройству при проведении работ на присоединении, может быть активизирована блокировка передачи. Фильтрация индикации Индикации могут быть отфильтрованы или задержаны Фильтрация необходима для подавления коротких изменений потенциала индикационного входа. Индикация появляется только в том случае, если напряжение индикации поддерживается в течение определённого периода времени. Время фильтрации может быть установлено от 0 до 24 часов с шагом 1 мс. При желании время фильтрации может быть перезапущено. Аппаратное время фильтрации может быть учтено в метке времени; т.е., метка времени полученного сообщения может быть обновлена при помощи аппаратной константы времени фильтрации. Это может быть задано для каждого сообщения в 6MD66 по отдельности.

121

Для проектирования дисплея в устройствах SIPROTEC 4 используется удобный редактор дисплея. Библиотека символов может быть расширена в зависимости от требований пользователя. Изображение однолинейной диаграммы является крайне простым. Оперативно измеренные значения (аналоговые значения) могут быть расположены там, где это требуется. Для того чтобы отобразить всю схему распределительных устройств высокого напряжения и устройств управления, дисплей устройства управления 6MD66 может иметь несколько страниц. При этом несколько страниц дисплея могут быть расположены одна под другой, и пользователь может переключать их с помощью курсора. Число станиц, включая основной экран дисплея, не должно превышать 10, т.к. в противном случае память устройства может быть заполнена полностью. Как и в случае устройств защиты SIPROTEC 4, имеется иконка «Functional Scope». Она включает конфигурацию обработки измеренных значений и функцию синхронизации.

Рис. 9.8. CFC схема для логики блокировки (пример)

123

9.3 6MD665 Устройство управления

Рис. 9.9. Устройство управления 6MD665

Описание устройства Устройство 6MD665 представляет собой новый инновационный подход к процессу связи через Ethernet. Связь через интеллектуальные SICAM HV модули управления осуществляется через шину обработки, которая располагается непосредственно на распределительных устройствах. Устройство управления имеет тот же дизайн, как и другие устройства защиты и комбинированные устройства серии SIPROTEC 4. Конфигурация также выполняется обычным путём с помощью простого в использовании инструмента конфигурирования DIGSI 4. Для работы устройство оснащено большим графическим дисплеем. Важные рабочие операции выполняются простым путём, например, используя лист тревог и управления распределительными устройствами. Панель оператора может быть размещена отдельно от устройства, если это необходимо. Так, гарантируется гибкость по отношению к месту установки.

Обзор функций Применение • Связь с шиной обработки через Ethernet, оптически и электрически, для управления, индикации, измерения, для

связи с модулями SICAM ВН. • Автоматизация может быть просто выполнена в графическом редакторе CFC • Дополнительные 8 индикационных входов, 7 реле управления • Блокировка распределительных устройств • Внутренняя связь между устройствами серии 6M66, даже без главного устройства • Интерфейс управлением высокого уровня и защиты • Отображение оперативно-измеренных значений I, U, P, Q, f,cosφ (коэффициент мощности) • Граничные значения для измеренных значений • Диаграмма фидера может иметь несколько страниц • Может иметь стандартный корпус для установки в шкаф или иметь отельный дисплей для свободного размещения

панели оператора • 4 свободно назначаемых функциональных клавиш для ускорения действий, часто выполняемых оператором • Подходит для избыточной главной станции • Также возможно использование измерительных входов и функции синхронизации Коммуникационные интерфейсы • Системный интерфейс

- PROFIBUS-FMS - IEC 60870-5-103 протокол

• Шина обработки - 10 MBd Ethernet

124

9.4 SIMEAS P Измеритель мощности

Рис. 9.10. SIMEAS P с IP 54 лицевым экраном

Описание устройства SIMEAS P500 – это измеритель мощности для монтажа на стойке с большим графическим дисплеем и задней подсветкой. Основная область применения – это контроль мощности и сохранение информации о ней в сетях среднего и низкого напряжения. Основными информационными типами являются измеренные значения, тревоги и информация о состоянии. Измеряемые среднеквадратичные значения включают в себя напряжения (линейные или фазные), токи, активная, реактивная и кажущаяся мощность и энергия, частота, коэффициент мощности, фазный угол каждой фазы, коэффициент симметрии, гармонические составляющие токов и напряжений, общее гармоническое искажение. SIMEAS P имеет 2 выходных реле, которые могут быть сконфигурированы на выдачу команд управления или сигнализации. Устройство также может срабатывать при превышении

SIMEAS P500 • Измеритель мощности для установки на стойке • Измерение напряжений токов, активной и реактивной мощности и энергии, частоты, коэффициента мощности,

коэффициент симметрии, гармонические составляющие токов и напряжений вплоть до 21 гармоники, общее гармоническое искажение.

• Однофазное, трёхфазное сбалансированное и несбалансированное соединение, связь по 4 проводам • PROFIBUS-DP или MODBUS RTU/ASCII протоколы связи • Простая параметризация через RS485 порт связи с использованием программного обеспечения SIMEAS P PAR RC • Графический дисплей с задней подсветкой (до 20 программируемых экранов)

Типы экранов • 2 или 4 измеренных значения на экране • Один список минимальных, средних и максимальных значений • 2 типа экранов для гармоник • Один экран для функции осциллоскопа (мгновенные или среднеквадратичные значения) • Один экран для векторной диаграммы • Может быть задано до 20 типов экранов. Переключение от одного экрана к другому может производиться либо

автоматически, либо вручную

126

9.5 SIMEAS T Цифровой преобразователь

Рис. 9.11 SIMEAS T

Описание устройства Универсальный преобразователь SIMEAS T позволяет измерять все электрические величины в любой сети с помощью одного устройства. Использование преобразователей особенно важно на электростанциях и подстанциях, где требуется обеспечение гальванической развязки для дальнейшей обработки измеренных значений. Любые необходимые измеренные значения (ток, напряжение, активная мощность, частота и т.д.) могут быть направлены на любой из трёх аналоговых выходов в любом необходимом диапазоне. Выходные сигналы (например, от -10 мA до 0 или до 10 мА, ±20мА, 4 - 20 А, 0 – 10В, и т.д.) могут быть свободно спараметрированы для любого выходного канала. Дискретный выход может быть использован как кВт метр для регистрации количества энергии или как контроллер граничного значения. На входы могут быть поданы токи до 10 А или напряжения до 600В с номинальной частотой или 60 Гц. SIMEAS T имеет интерфейс RS232 или RS485. Устройство с интерфейсом RS485 может быть использовано для работы на шину IEC 60870-5-103. Устройство может быть перепараметрировано с помощью пакета программного обеспечения SIMEAS T PAR. • SIMEAS PAR – программа для параметрирования

Цифровой преобразователь SIMEAS T с интерфейсами RS232 или RS485 может быть запараметрирован или откалиброван с ПК с установленной на него программой SIMEAS T PAR. Измеряемые значения могут быть отображены на ПК в режиме online, либо могут быть записаны и сохранены на период до 1 недели. Программа SIMEAS T PAR активизирует самопараметризацию цифрового преобразователя в соответствии с желаемыми уставками параметров.

• SIMEAS EVAL – программное обеспечение для оценки. С помощью SIMEAS EVAL ранее сохранённые значения могут быть отредактированы, оценены или распечатаны в виде графика или таблицы. SIMEAS EVAL – это типичная Windows программа, т.е.она ориентирована на работу с окнами, и все функции могут быть выполнены с помощью мыши или клавиатуры. SIMEAS EVAL устанавливается вместе с пакетом для параметризации SIMEAS T PAR.

Применение • Все необходимые значения в энергосистеме любой мощности могут быть измерены с помощью одного устройства,

SIMEAS T • Любые необходимые значения (токи, напряжения, активная мощность, частота и т.д.) могут быть поданы на любой

из 3 аналоговых выходов в любом диапазоне • Выходные сигналы могут быть свободно запараметрированы для любого выхода • Дискретные входы могут быть использованы как кВт метры для регистрации количества энергии или как

контроллеры граничного значения • 3 свободно параметрируемых аналоговых выхода

10 2/3, 50

127

• Один дискретный выход • Связь с любой энергосистемой • IEC 60870-5-103 протокол связи для устройств с интерфейсом RS485 • Входы до 500В и 10 А

Преимущества • Небольшой размер • Марка CE • Защита от электромагнитных помех • Удовлетворяет соответствующим международным стандартам • Высокое качество, долгий срок службы • Высокая электрическая изоляция • Высокая точность измерений • Измерение действующего значения • Мощные цепи выходного сигнала • Одно устройство для всех мест применения • Все данные свободно параметрируются • Высокая безопасность и надёжность установки

Коммуникационные интерфейсы • Интерфейс RS232 или RS485

128

9.6 SIMEAS Q Регистратор качества электроэнергии

Рис. 9.12 SIMEAS Q

Описание устройства SIMEAS Q – это компактный недорогой регистратор качества электроэнергии, созданный для полномасштабного контроля качества электроэнергии в соответствии со стандартами EN 50160 и IEC 61000. Возрастающее потребление, неравномерная нагрузка имеет огромное влияние на качество электроснабжения. Многие электрические промышленные установки для нормальной работы требуют качественного электроснабжения. Плохое качество электроснабжения влияет на надежность работы различных потребителей в сети и может привести к потерям прибыли и надёжности работы различных устройств, например устройств с числовым программным управлением. Поэтому необходим контроль и оценка качества электроэнергии. Устройства SIMEAS Q устанавливаются в различных точках для записи нескольких измерений требуемых величин для анализа качества электроэнергии. В дополнение ко всем значимым измеренным значениям SIMEAS Q может также записывать системные нарушения при выходе измеряемых величин за предельные значения. Записанные значения могут быть считаны и оценены с помощью ПК. Передача и архивация данных от нескольких устройств SIMEAS Q выполняется с помощью установленной на ПК программы«SICARO Q Manager», посредством которой передача данных между различными устройствами SIMEAS Q и ПК может быть осуществлена различными способами. Существует 3 варианта исполнения SIMEAS Q с о следующими коммуникационными интерфейсами:

- RS232 - PROFIBUS-DP - RS485

Более того, устройства SIMEAS Q с интерфейсом PROFIBUS DP открывают новую область применения. Вместе с программируемой системой управления (PLCs), они могут быть использованы в качестве «сенсоров» для электрических измеренных переменных.

Обзор функций и свойств Применение

• Регистрация всех данных, необходимых для анализа качества энергии • Компактный дизайн в сборном корпусе • Передача данных на большие расстояния по различным каналам связи • Буфер данных для измеренных значений, рассчитанный на 70000 значений с указанием метки времени • Одновременное измерение и запись до 250 переменных • Подходит для контроля однофазных сетей электроснабжения и трёх- или четырёхпроводных сетей

переменного тока

129

• Постоянная и/или по факту события запись до 250 различных измеряемых переменных • 2 релейных выхода, индикационные входы активной мощности или выход активной мощности, предельное

значение допустимого cos φ или импульсы в случае скачкообразного падения напряжения на фазах А, B, C. Возможные измеряемые значения

• Среднеквадратичные значения фазных напряжений • Среднеквадратичные значения фазных токов • Частота системы • Активная, реактивная и кажущаяся мощность, а также коэффициент мощности каждой фазы или системы • Коэффициент симметрии токов и напряжений • Фликер • Гармоники тока и напряжения (до 40 гармоники) • Общее гармоническое искажение(THD)


• Последовательные интерфейсы RS232 и RS485 для непосредственной и модемной связи со скоростью до 115200 бит/с

• Стандартно-совместимый интерфейс PROFIBUS–DP для связи с программируемыми контроллерами или ПК со скоростью до 12 Мбит/с

Функции Запись измеренных значений возможна в 2 режимах, которые могут быть использованы одновременно

• Постоянная запись • Запись в случае нарушения предельных значений

Постоянная запись При постоянной записи, в зависимости от уставки для каждого измеренного значения, вычисляются среднеквадратичные значения и заносятся в память с соответствующей информацией о времени и дате. Эти записи являются «цепью измеренных значений», чьё разрешение может изменяться от очень маленького до очень большого, в зависимости от уставки времени осреднения. В режиме «постоянной записи», SIMEAS Q может сохранять значения в стандартном виде (например, EN 50160). Определение максимального и минимального значений за период измерений (время осреднения) также возможно. В таблице справа указаны измеряемые значения, которые могут быть определены постоянной записью, в зависимости от типа энергосистемы.

Таблица Возможные измеренные значения при постоянной записи

Измеренная величина Возможное время усреднения Вычисление

мах/мин Среднеквадратичные значения фазных и линейных напряжений

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Среднеквадратичные значения фазных токов 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Частота системы (всегда измеряется на входе Vф1)

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Фазная активная мощность и суммарная активная мощность

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Фазная реактивная мощность и суммарная реактивная мощность

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Фазный коэффициент мощности и общий коэффициент мощности

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Фазная кажущаяся мощность и суммарная кажущаяся мощность

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Несимметрия напряжения 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Несимметрия тока 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Кратковременный коэффициент неустойчивости на фазу (Ast или Pst)

10 мин в соотв. С IEC 60868 и IEC 60868 Al –Фликерметры

нет

Долговременный коэффициент неустойчивости на фазу (Alt или Plt)

120 мин в соотв. С IEC 60868 и IEC 60868 Al –Фликерметры

нет

1-40 гармоники фазного напряжения 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

130

1-40 гармоники фазного тока 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Общее гармоническое искажения (THD) на фазу 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

да

Активная энергия – импорт /активная энергия – экспорт Реактивная энергия – индуктивная/реактивная энергия – ёмкостная Кажущаяся энергия

1,2,5,6,10,15,30,60 мин нет

Запись при нарушении граничных значений Запись в случае нарушения граничных значений означает, что измеренные данные записываются, если среднее измеренное значение выходит за один или несколько пределов (порогов). При нарушении предела в память заносится текущее время и дата, а также среднее значение последнего нарушения. Этот тип записи обычно используется для записи падений напряжения. При этом выбирается наименьшее возможное время осреднения – 10 мс. При измерении SIMEAS Q сравнивает среднеквадратичное значение за 10 мс с заданным порогом и поэтому может записать даже очень кратковременные броски напряжения. В таблице справа приведены измеряемые величины для которых граничные значения могут быть спараметрированы Память и передача данных SIMEAS Q имеет память, ёмкость которой позволяет записать 70000 измеренных значений. Вместе с измеренным значением сохраняется информация о дате и времени. В нормальном режиме измерений, ёмкость памяти косвенно определяет интервалы через которые ПК должен считывать данные измерений для того, чтобы получить непрерывную цепь значений. Считывание измеренных данных освобождает память SIMEAS Q, которая затем может использоваться для записи новых данных. Если данные измерений не считываются, то в SIMEAS Q происходит переполнение памяти/режим замкнутого буфера, что приводит к потере данных и пробелам в цепочке измеренных значений. Поэтому необходимо гарантировать, что измеренные данные будут считаны до переполнения памяти/возникновения режима замкнутого буфера.

Таблица Возможные измеряемые значения при нарушении предельного значении

Измеренная величина Возможное время

усреднения Число порогов

Среднеквадратичные значения фазных и линейных напряжений

10,20,50,100,500, мс 1,2,5,6,10,15,30 с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

5

Среднеквадратичные значения фазных токов 10,20,50,100,500, мс 1,2,5,6,10,15,30 с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

5

Частота системы (всегда измеряется на входе Vф1)

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

2

Фазная активная мощность и суммарная активная мощность 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

2

Фазная реактивная мощность и суммарная реактивная мощность

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

2

Фазный коэффициент мощности и общий коэффициент мощности

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

2

Фазная кажущаяся мощность и суммарная кажущаяся мощность

1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

2

Несимметрия напряжения 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

5

Несимметрия тока 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

5

1-40 гармоники фазного напряжения 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

2 для каждой гармоники

1-40 гармоники фазного тока 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

2 для каждой гармоники

Общее гармоническое искажение (THD) на фазу 1,2,5,6,10,15,30, с 1,2,5,6,10,15,30,60 мин

2

Релейные выходы SIMEAS Q имеет 2 релейных выхода (опто-реле). Эти выходы могут выполнять одну из следующих функций.

• Индикация устройства (включена) • Импульсное измерение энергии:

131

- Активная энергия, импорт энергии - Активная энергия, экспорт энергии - Реактивная энергия, ёмкостная - Реактивная энергия, индуктивная - Кажущаяся энергия

• Индикация импорта активной энергии (контакт разомкнут) или экспорт активной энергии (контакт замкнут) • Предельный коэффициент мощности (cos φ) (контакт замкнут тока cos φ меньше установленного предельного

значения • Импульсы при падении напряжения

(контакт замыкается на 500 мс при нарушении первого порога ниже номинального значения) Релейные выходы позволяют использовать SIMEAS Q для определения значений и для измерения энергии.

132

10 SIPROTEC 4. ФУНКЦИИ

10.1 Функции устройств SIPROTEC 4 См. отдельную таблицу.

133

10.2 Краткое описание функций

10.2.1 Защита электродвигателя от работы с заторможенным ротором(ANSI 14) Блокировка ротора фиксируется датчиком скорости, который подает сигнал с требованием мгновенного отключения на дискретный вход защиты. 10.2.2 Дистанционная защита (ANSI 21,21N) Дистанционная шестиконтурная защита без переключения входных величин является основной функцией устройств 7SA6 и 7SA522, а также используется в защитах генераторов 7UM61 и7UM62. Функция работает на базе алгоритма выделения поврежденной фазы. Срабатывание на неповрежденных фазах исключено. Такой алгоритм позволяет производить однофазные отключения, а также вести дистанционные измерения с высокой точностью. Дополнительная погрешность, создаваемая параллельными линиями, сводится к минимуму с помощью учета тока в земле параллельной линии. Компенсацию влияния параллельных линий можно производить как

Рис. 10.2 Нестандартные круговые характеристики срабатывания ступеней защиты. Для аппаратуры, предназначенной для защиты кабелей среднего с маленькими углами линии более удобно использовать истанционные ступени нестандартными круговыми характеристиками. Все дистанционные ступени могут быть направленными (в прямом или обратном направлении) или ненаправленными Зона нагрузки

Вперед

ЛинияНазад

Вперед

Назад

напряжения д с

Для обеспечения надежного распознавания режима короткого замыкания и нагрузки (это особенно важно на длинных сильно нагруженных линиях), используется характеристика нагрузочного режима, которая предотвращает нежелательные отключения ступенями защиты в нагрузочном режиме. Способы пуска Возможны следующие взаимозаменяемые способы пуска:

• Пуск по току I>> • Комбинированный пуск U/I • Направленный комбинированный пуск U/I/ϕ • Пуск по сопротивлению Z<

Рис. 10.3 Характеристика комбинированного пуска

Хар-ка со срабатыванием φph

Хар-ка без срабатывания φph

Область нагрузки Область определения повреждения

135

Рис. 10.4 Характеристика направленного комбинированного пуска

Определение направления КЗ Использование значений напряжений фаз, которые не входят в контур КЗ, и работа по памяти гарантирует получение точных и надежных результатов при определении направления замыкания. Устранение помех Цифровые фильтры делают устройство невосприимчивым к посторонним сигналам, содержащимся в измеряемых величинах. В частности, значительно снижается влияние постоянных составляющих, ёмкостных трансформаторов напряжения и колебаний частоты. Для гарантии селективности действий защиты при насыщении трансформаторов тока применяется специальный способ измерения. Контроль измеряемого напряжения В случае исчезновения измеряемого напряжения дистанционная защита автоматически блокируется, предотвращая нежелательное срабатывание. Текущее значение напряжения контролируется с помощью интегрированного контроллера, блокирующего защиту этом случае включается аварийная токовая защита с выдержкой времени.

10.2.3 Определение места повреждения (ANSI 21 FL) Функция для определения места повреждений вычисляет полное сопротивление короткого замыкания и расстояние до места замыкания. Результат может быть выражен в омах, километрах (милях) и в % от длины линии. Также возможна компенсация влияния параллельной линии и тока нагрузки для замыканий через большое переходное сопротивление.

. В

10.2.4 Защита от перевозбуждения(ANSI 24) Защита от перевозбуждения фиксирует и записывает любую недопустимо высокую индукцию

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛f

VB ~

в электрооборудовании, например в генераторах или трансформаторах, что может произойти в результате роста напряжения и/или падения частоты. Возросшая индукция такого характера может привести к насыщению сердечника, и таким образом к недопустимому нагреву. Рекомендуется использовать защиту от перевозбуждения в энергосистемах, подвергаемых большим колебаниям частоты.

Защита от перевозбуждения вычисляет, опираясь на максимальное напряжение и частоту, отношение V/f. Эта функция включает независимые ступени сигнализации и обратно-зависимую характеристику.

Область определения повреждения

Область нагрузки Область нагрузки

Область определения повреждения

136

Рис. 10.5 Характеристика срабатывания защиты от перевозбуждения

Функция защиты от перевозбуждения действует в широком диапазоне частот (25 – 70 Гц) и напряжений (10 – 170 В).

10.2.5 Синхронизация (ANSI 25)

Когда включаются на параллельную работу два участка сети по команде управления трехфазным автоматическим повторным включением, то нужно быть уверенным, что эти части взаимно синхронны. Для этих целей предназначена функция контроля синхронизма. После подобной проверки синхронизма функция разрешает включение Функция учитывает собственное время включения выключателя.

10.2.6 Защита от понижения напряжения (ANSI 27) Защита от понижения напряжения оценивает составляющие прямой последовательности напряжения и сравнивает их с уставками. Имеются две ступени. Защита от понижения напряжения используется для асинхронных двигателей и ГАЭС, она предотвращает нестабильность напряжения у таких машин. Функция может быть использована для целей контроля.

10.2.7 Защита от замыкания статора на землю с пуском по 3-ей гармонике (ANSI 27TN(3H), 59TN(3H) Благодаря конструктивным особенностям генератор вырабатывает третью гармонику, которая образует нулевую последовательность. Это проверяется защитой подключенной к разомкнутому треугольнику или к трансформатору в нейтрали. Значение амплитуды напряжения зависит от типа генератора и его режима работы. В случае замыкания на землю вблизи нейтрали, происходит изменение амплитуды напряжения третьей гармоники (понижение в нейтральной точке и рост на зажимах).

В зависимости от подключения, защита может быть установлена как защита либо от понижения напряжения (ANSI 27TN(3H)), либо от повышения напряжения. (ANSI 59TN(3H)). Она также может иметь выдержку времени. Для того чтобы избежать излишнего срабатывания, пуск защиты осуществляется по активной мощности и напряжению прямой последовательности.

Окончательная настройка защиты может быть сделана только после подключения к генератору.

10.2.8 Контроль реверса мощности (ANSI 32R) Защита обратной мощности (реверс мощности) контролирует направление активной мощности и срабатывает при её реверсе. Эта защита может быть использована при технологической остановке (каскадном отключении) генератора и предотвращает повреждение паровых турбин. Обратная мощность вычисляется по токам и напряжениям прямой последовательности. Несимметричные повреждения в энергосистеме не снижают точности измерений. Сигнализацияаварийного отключения вводится как двоичная информация. Для защиты двигателей знак активной мощности может быть изменен при параметрировании.

10.2.9 Контроль мощности генератора в прямом направлении (ANSI 32F) Контроль за вырабатываемой генератором активной мощностью может быть полезен при пуске и остановке генераторов. Одна ступень контролирует превышение одной уставки, вторая ступень контролирует падение ниже другой уставки. Мощность вычисляется с помощью составляющих прямой последовательности тока и напряжения. Функция обычно может быть отключена при работе двигателя на холостом ходу.

Ступень предупреждения V/f>

(1 уставка для температурной характеристики)

Температурная ступень отключения

Ступень отключения V/f»

(7 уставка для температурной характеристики)

137

10.2.10 Защита от сброса нагрузки (ANSI 37) Эта функция позволяет обнаружить внезапный скачок тока, который может возникнуть в результате уменьшения нагрузки двигателя. Это может вызвать повреждение вала двигателя.

10.2.11 Защита от потери возбуждения (ANSI 40) По производной напряжения и тока на зажимах генератора, защита рассчитывает комплексную проводимость. Эта защита предотвращает повреждения, возникающие при потере синхронизма в результате недовозбуждения. Защита поддерживает три характеристики для контроля статической и динамической устойчивости. Линейные характеристики позволяют защите быть оптимально адаптированной к диаграмме генератора

Рис. 10.6 Характеристика защиты от потери возбуждения

По токам и напряжениям прямой последовательности вычисляется полная проводимость. Это гарантирует правильную работу защиты даже при несимметрии в сети.

Выполнение защиты по полной проводимости имеет преимущество в том, что при отклонении напряжения от номинального характеристики двигаются в том же направлении, что и диаграмма генератора.

10.2.12 Токовая защита от несимметричной нагрузки (Защита обратной последовательности) (I2 >>, I2>/ANSI 46)

Защита обратной последовательности выявляет обрыв фазы или несимметрию нагрузки, появляющуюся из-за несимметрии в сети. Также обнаруживаются обрывы, короткие замыкания или неверное подключение фаз к трансформаторам тока. Кроме того, могут быть обнаружены однофазные и двухфазные короткие замыкания на стороне низкого напряжения (такие, как повреждение за трансформаторами, обрывы фаз). Эта функция особенно важна для двигателей, поскольку токи обратной последовательности вызывают его недопустимый перегрев. Для того чтобы обнаружить несимметрию нагрузки, подсчитывается отношение тока обратной последовательности к номинальному току.

Рис. 10.7 Временная диаграмма защиты I2=ток обратной последовательности

2IT

=время отключения.

Использование в защитах трансформатора

Большая уставка обеспечивает при резервировании согласование с токовой защитой на стороне низкого напряжения, а с меньшей уставкой осуществляется защита трансформатора от тепловой перегрузки. Однофазные КЗ с малым током на стороне низшего напряжения, которые приводят к току обратной последовательности на стороне высокого напряжения, могут быть обнаружены при помощи защиты обратной последовательности.

характеристика 3 характер

истика 2 характеристика 1

генератор diagram

138

Использование для адаптации к токам запуска

Функция позволяет активизировать на заданное время по дискретному входу группу уставок, обеспечивающую отстройку от броска пусковых токов при включении, не снижая чувствительности в условиях установившегося режима.

10.2.13 Защита от затяжного запуска двигателя (ANSI 48) Функция предохраняет двигатель от затяжного запуска. Это может случиться, например, если ротор затормозил при большом скачке напряжения, или, если возник большой вращающий момент нагрузки. Время отключения зависит от величины тока.

max2 *)( start

rms

startTRIP t

IIt =

для Irms>Istart ,

коэффициент возврата IN/Istart составляет приблизительно 0.94:

ttrip = Время отключения

Istart = Пусковой ток двигателя

Tstart max = Максимально возможное время пуска

Irms= Действующее значение протекающего тока.

10.2.14 Защита от тепловой перегрузки (ANSI 49) Функция тепловой защиты от перегрузки обеспечивает отключение или сигнализацию о неполадках, которые основываются на тепловой модели защищаемого элемента. Тепловая защита от перегрузки без первоначальной нагрузки Для тепловой защиты от перегрузки без учета предшествующего режима при выполнении неравенства I ≥ 1.1 ⋅ IL применяется следующая характеристика отключения.

L

L

T

IIt *

1)(

35

−=

t = Время отключения I = Ток нагрузки I2 = Ток срабатывания ТL= Тепловая постоянная времени Порог возврата составляет около 1.03125 * I/IN Тепловая защита от перегрузки c учетом предшествующего режима Тепловая защита с рассмотрением тока первоначальной нагрузки непрерывно обновляет вычисляемую тепловую модель независимо от значений фазных токов. Время отключения t рассчитывается в соответствии со следующей характеристикой отключения в соответствии со стандартом IEC 60255-8.

1)*

(

)*

()*

(ln*

2

22

−

−=

N

N

prc

N

IkI

IkI

IkI

rt

t = Время отключения после начала тепловой перегрузки r=35,5* TLIpre = ток первоначальной нагрузки ТL= Тепловая постоянная времени I = Ток в нагрузке k = k-фактор (в соответствии со стандартами IEC 60255-8) ln = Натуральный логарифм IN = Номинальный ток

10.2.15 Защита ротора от тепловой перегрузки (ANSI 49R) Успешно запустить двигатели можно при холодной или эксплуатационной температуре только некоторое количество раз. Ток запуска вызывает нагрев ротора, который контролируется функцией запрета повторного пуска.

Для функции запрета повторного пуска процессы нагрева и охлаждения ротора создается его тепловая модель.

139

Температура ротора определяется по токам статора. Функция разрешает повторный пуск двигателя только, если ротор имеет достаточный термический запас для полного нового пуска. Рис. 10.8 показывает тепловой профиль для допустимого тройного запуска из холодного состояния. Если термический резерв слишком мал, то функция запрета повторного пуска запускает блокирующий сигнал, которым блокируется запуск двигателя. Блокировка снимается снова после охлаждения и опускания тепловой характеристики ниже порогового значения.

Рис. 10.8 Тепловой профиль двигателя при запуске

10.2.16 Токовая защита с выдержкой времени (ANSI 50, 50N,51,51N) Эта функция основана на измерении 3 фазных токов и тока в земле (4 трансформатора). Как для фазных токов, так и для тока в земле существуют 2 токовые ступени с независимой выдержкой времени (DMT). Диапазон возможных значений тока срабатывания и выдержки времени достаточно велик. Кроме того, возможно применение ступени защиты с зависимой характеристикой выдержки времени (IDMTL).

Рис. 10.9 Характеристика защиты с независимой выдержкой времени на фазных токах (ANSI 50) и токах нулевой последовательности (ANSI 50N)

Maксимальная температурная нагрузка ротора

Температурная хар-ка верхних стержней в пазах нижних стержней в пазах

Уставка функции запрета перезапуска

Температурная модель

1 Пуск 2 Пуск 3 Пуск Время возврата

Время возврата

Время возврата

Запуск двигателя



140

Рис. 10.10 Характеристика защиты с обратно-зависимой выдержкой времени на фазных токах (ANSI 51) и токах нулевой последовательности (ANSI 51N)

10.2.17 Защита от отказа выключателя (УРОВ) (ANSI 50BF) Если повреждённый участок не отключается после подачи команды на отключение, то защитой от отказа выключателя может быть подана ещё одна команда на отключение включателя, например, предыдущего. Отказ выключателя определяется, если после подачи команды на отключение, ток всё ещё протекает в повреждённой цепи.

10.2.18 Быстродействующая токовая защита от включения на повреждение (ANSI 50HS) Мгновенное отключение возможно при включении поврежденной линии. Из-за больших токов повреждения запускается быстрое трехфазное отключение. Замыкание на повреждение может быть обнаружено с помощью дискретных входов «включения вручную» или автоматически с помощью проведения измерений.

10.2.19 Защита от повышения напряжения (ANSI 59) Защита от повышения напряжения позволяет обнаружить повышение напряжения в сети и на зажимах двигателя или генератора. Функция может использовать либо междуфазное напряжение (по умолчанию), либо напряжение обратной последовательности. Возможно как трёхфазное, так и однофазное подключение.

10.2.20 90%-ная защита обмотки статора от коротких замыканий на землю ненаправленная/направленная (ANSI 59N, 64G, 67G)

Замыкания на землю проявили себя в генераторах, которые работали изолированно, при смещении напряжения. Для селективного обнаружения направление тока утечки на землю должно быть учтено наличие соединения между генератором и шиной. Функция измеряет отклонение напряжения в ТН, находящемся в нейтрали звезды трансформатора, или в обмотке ТН, соединенной в разомкнутый треугольник. Как вариант, также возможно определение напряжения нулевой последовательности из фазных напряжений. В зависимости от выбранного сопротивления нагрузки можно защитить от 90 до 95 % обмотки статора генератора.

Для измерений токов утечки на землю используется чувствительный токовый вход. Этот вход следует подключить к трансформатору тока нулевой последовательности. Направление повреждения определяется по отклонению напряжения и току утечки на землю. Направленная характеристика (прямая линия) может быть легко адаптирована к системным условиям.

10.2.21 Защита обмотки ротора от замыканий на землю(ANSI 64R)

Эта функция может быть реализована несколькими способами. Самый простой метод - это метод измерения тока ротора. Второй способ- определение сопротивления заземления ротора по напряжению промышленной частоты. Эта защита определяет поданное напряжение и ток ротора на землю. Сопротивление заземления ротора вычисляется при помощи математической модели. Посредством этого влияние емкости “ротор-земля” устраняется, а чувствительность возрастает. Если напряжение возбуждения не нарушено, то сопротивление в месте повреждения свыше 30 кОм может быть измерено. Таким образом, двухступенчатая защита, которая характеризуется предупреждением и выключением, может быть осуществлена. Дополнительно выполненная ступень от понижения тока контролирует обрыв цепи обмотки ротора и запускает сигнализацию.

141

Для больших генераторов требуется более высокая чувствительность. С одной стороны, влияние емкости “ротор-земля” должно быть устранено более эффективно и , с другой стороны, отношение амплитуды измеряемого сигнала к амплитуде помех, например, 6-ой гармоники системы возбуждения, должно быть увеличено. Подача низкочастотной 1÷3 Гц прямоугольной волны напряжения в роторную цепь превосходно проявляет себя здесь. Прямоугольная волна напряжения, приводит к постоянной перезарядке емкости “ротор-земля”. С помощью шунта в контролирующем устройстве измеряется ток утечки на землю и подводится к устройству защиты (измерительному входу). При отсутствии повреждения (R ≈ ∞) ток заземления ротора после перезарядки емкости близок к нулю. Заземленная цепь ротора контролируется от обрывов с помощью оценки тока при изменении полярности.

10.2.22 100%-ная защита статора от коротких замыканий на землю с 20 Гц напряжением (ANSI 64G (100%)) Введение 20 Гц напряжения для обнаружения повреждения на землю даже в нейтральной точке генератора зарекомендовало себя как безопасный и надежный способ. Эта функция не зависит от характеристики генератора и режима его работы. Измерения также возможны во время останова системы. Эта функция спроектирована таким образом, чтобы обнаруживать как замыкания на землю на входе генератора, так и на всех связанных с ним электрических компонентах. Защита измеряет подводимое 20 Гц напряжение и протекающий 20 Гц ток. Влияние емкости “статор-земля”, устраняется использованием математической модели, и определяется омическое сопротивление замыкания. С одной стороны, это гарантирует высокую чувствительность а, с другой позволяет использовать генераторы с высокой емкостью относительно земли, например мощные гидрогенераторы. Фазоугловые погрешности устраняются алгоритмически. Функция имеет и сигнал предупреждения, и сигнал отключения. Также контролируется исправность 20 Гц генератора.

Независимо от подсчета сопротивления земли данная функция защиты дополнительно оценивает текущее среднеквадратичное значение тока.

10.2.23 Направленная токовая защита с выдержкой времени (ANSI 67,67N) Характеристики неисправности ступеней фазного тока и тока в земле не влияют друг на друга, их параметры выбираются независимо друг от друга. Характеристики направленности могут быть повёрнуты на ±45°.

Рис. 10.11 Направленная характеристика направленной токовой защиты с выдержкой времени Направленная токовая защита позволяет производить запись в память устройства значения напряжения, существовавшие в течение 2 периодов до момента возникновения замыкания. При этом направление замыкания может быть надёжно определено даже при близких замыканиях. Если замыкание расположено вблизи места установки защиты, напряжение на зажимах реле может оказаться слишком низким для определения направления, тогда определение направления производится при помощи напряжений, записанных в память. Если в памяти нет напряжений, то отключение производится в соответствии с установленными выдержками времени. Для защиты от замыканий на землю потребитель может выбрать либо определение направления по составляющим нулевой последовательности, либо по составляющим обратной последовательности.

Индуктивная

Обратное

Прямое

Ёмкостная

Использование напряжения обратной последовательности удобно в том случае, если есть вероятность, что напряжение нулевой последовательности окажется очень низким из-за неблагоприятных значений сопротивления нулевой последовательности. Функция сравнения направлений используется для выполнения селективного отключения линий с двусторонним питанием без выдержки времени. Применение защиты сравнения

ð

ð

В сетях с изолированной нейтралью оценивается реактивная составляющая тока; в сетях с компенсированной нейтралью оценивается активная составляющая тока- В особых случаях, например в сетях с высоким сопротивлением заземления с активно-ёмкостным током в земле или в сетях с низким сопротивлением замыкания с сетях lo lh

‡ z 2 1 T m < 0 2 7 A 0 2 9 7 4 6 7 9 8 6 3 9 9 5 2 7 9 9 3 6 . 1 2 0 2 2 5 B 1 T m < 0 2 7 A 0 2 9 7 7 2 6 4 0 7 9 9 5 2 7 9 9 3 6 . 1 2 0 2 2 5 m ( ) T j / C 2 2 l z — F Q E / 0 0 0 4 1 T m < 0 2 7 A 0 2 9 6 6 A 0 2 8 6 . 1 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 0 0 0 6 T 1 T m < 0 2 7 A 0 2 9 7 7 f 0 5 4 2 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 0 0 9 3 3 4 . 6 1 0 0 9 2 5 9 . 7 3 5 0 2 7 4 6 1 8 7 6 3 2 T 0 c T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 5 1 7 4 6 . 1 2 0 2 0 0 9 0 5 1 T > T j / T T 0 1 T f 1 8 0 4 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 7 0 2 2 T m 2 2 T m 1 T m < 0 2 7 A 0 2 0 0 0 4 f 1 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 0 m 1 T m < 0 2 7 A 0 2 0 0 7 8 2 8 5 4 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 0 C 1 T m < 0 2 7 A 0 2 0 9 . 2 0 3 9 2 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 5 9 5 1 0 . 1 7 9 > T j 9 2 2 0 . 0 0 2 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 7 ( 2 1 T m < 0 2 7 A 0 2 2 3 9 . 2 8 2 7 3 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 0 9 3 3 4 . 6 1 0 0 9 2 5 9 . 7 3 5 0 2 7 4 6 2 T f 3 1 0 T T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 5 1 7 4 6 . 1 2 0 2 0 0 9 3 5 0 2 7 4 6 2 6 . 8 3 9 6 8 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 4 7 5 6 . 4 4 0 1 2 T m ( ) T j / C 2 _ 0 1 1 9 7 c T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 5 1 7 4 6 . 1 2 0 2 0 0 9 0 2 6 B > T 4 j / T T 0 1 T f 9 4 . 0 3 9 5 4 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 1 T m ( ) T j 1 T m < 0 2 7 A 0 2 2 7 0 . 1 2 0 2 T T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 7 9 1 T m < 0 2 7 A 0 2 2 7 5 . 7 5 0 0 4 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 1 F 9 3 3 4 . 6 1 0 0 9 2 5 9 . 7 3 5 0 2 7 4 6 2 8 0 9 0 4 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 5 1 7 4 6 . 1 2 0 2 0 0 9 0 2 6 B > T 5 5 9 . 7 3 5 0 2 7 4 6 2 8 4 6 7 7 9 3 T T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 B 2 2 . 4 4 0 7 5 6 . 1 2 0 2 1 T m < 0 2 7 A 0 2 T 2 6 A 1 1 0 4 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 5 1 0 . 1 7 9 > T j 9 3 1 4 6 5 9 8 4 3 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 T 1 T m < 0 2 7 A 0 2 3 1 6 A 3 5 7 T T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 B 1 T m < 0 2 7 A 0 2 3 2 4 6 . 3 5 0 2 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 2 2 T m ( ) 1 T m < 0 2 7 A 0 2 3 3 7 6 . 5 5 1 . T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 4 T f - 0 . 0 0 1 T m < 0 2 7 A 0 2 3 5 1 7 9 8 2 8 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 T 1 T m < 0 2 7 A 0 2 3 5 6 6 7 7 5 3 1 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 ) 1 T m < 0 2 7 A 0 2 3 6 1 . 7 5 4 1 . T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 6 3 9 3 3 4 . 6 1 0 0 9 2 5 9 . 7 3 5 0 2 7 4 6 3 6 6 6 7 7 9 0 7 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 5 1 7 4 6 . 1 2 0 2 0 0 9 0 5 1 T T j / T T 0 1 T f 9 6 9 f 0 9 0 0 4 T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 1 7 2 2 5 1 0 . 1 7 9 > T j 9 3 7 9 f 5 5 7 c T 6 6 . 2 > T j 5 6 . 1 2 0 2 2 6 3 z 9 z À …

Функция позволяет осуществлять передачу сигналов по фазам. Это свойство позволяет производить надежные однофазные отключения, если на различных линиях происходят однофазные КЗ. Способы передачи подходят также для многоконцевых линий связи. При неполадках в приемнике или в цепи передачи функции телезащиты могут быть блокированы с помощью дискретного сигнала без потери селективности работы защит.

10.2.32 Блокировка команды ВКЛЮЧИТЬ (ANSI 86)

В определенных условиях работы, рекомендуется блокировать команды ВКЛЮЧЕНИЕ, после того, как была выдана финальная команда ОТКЛЮЧЕНИЕ, посылаемая реле. Только ручная команда «СБРОС» разблокирует команду ВКЛЮЧЕНИЕ.

10.2.33 Дифференциальная токовая защита трансформаторов (ANSI 87T) Функция используется для быстрой и селективной защиты трансформаторов от коротких замыканий и имеет следующие свойства:

• Характеристика срабатывания представлена на Рис. 10.15 с чувствительной IDIFF > и грубой уставкой срабатывания IDIFF >>.

• Учет векторной группы и коэффициента трансформации. • Ограничение тока нулевой последовательности, в зависимости от режима работы нейтрали трансформатора,

может быть настроено как с учетом, так и без учета тока в нейтрали. Измерять токи можно в обмотках, соединенных в звезду, и преобразовывать их в векторные группы, что увеличит на одну треть чувствительность к однофазным повреждениям.

• Быстрое отключение дифференциальной токовой отсечкой IDIFF>> повреждений внутри трансформатора с большими токами короткого замыкания.

• Блокирование при бросках тока намагничивания по второй гармонике. Действие функции блокировки может быть ограничено по времени или запрещено.

• Блокирование при перевозбуждении с выбором торможения от 3-ей или 5-ой гармоники действует только до задаваемого значения основной составляющей дифференциального тока.

• Дополнительное блокирование при насыщении трансформаторов тока токами внешнего короткого замыкания • Нечувствительность к составляющим постоянного тока и погрешностям трансформаторов • Возможность блокирования внешним сигналом через дискретный вход функции дифференциальной защиты.

Рис. 10.14 . Трехобмоточные трансформаторы (1- или 3-х фазные)

145

/D|FF Составляющая основной частоты дифф. тока/Rest Ток торможения /N Номинальный ток трансформатора, генератора, линии

Дифференциальный токТормозная хар-ка для случая одностороннего питания

отключение

уставки

торможение

Тормозной ток

Рис. 10.15 Характеристика отключения с предварительно установленными параметрами трансформатора для трехфазных повреждений

10.2.34 Чувствительная защита с измерением тока в обмотках, соединенных в звезду (ANSI 87N/87GD)

Рис. 10.16 Высокоомная дифференциальная защита Измерение тока в нейтрали с помощью измерительного входа с нормальной чувствительностью IE позволяет на 33% повысить чувствительность дифференциальной защиты при внутренних однофазных повреждениях. Сравнение суммы фазных токов обмотки с током в нейтрали, измеренным чувствительным входом IE, дает возможность организовать чувствительную дифференциальную защиту от замыканий на землю. При повреждении обмотки на землю эта функция обладает более высокой чувствительностью по сравнению с общей дифференциальной защитой и позволяет определять токи короткого замыкания с величиной меньше 10% от номинального тока трансформатора. Кроме того, в высокоомной дифференциальной защите сумма фазных токов сравнивается с током нейтрали. В качестве шунта используется зависящий от напряжения резистор (варистор). С помощью высоко чувствительного измерительного входа по току IEE измеряется напряжение на варисторе – в миллиамперном диапазоне через внешний резистор. Варистор и резистор устанавливаются отдельно вне устройства. При повреждении изоляции напряжение на варисторе превышает напряжение, обусловленное рабочей погрешностью трансформатора тока. Трансформаторы тока должны соответствовать классу точности 5P и иметь маленькую погрешность измерения в

SIPROTEC - - S-engineering - Main´истанционно с помощью DIGSI (один...

Documents

Transcript of SIPROTEC - - S-engineering - Main´истанционно с помощью DIGSI (один...