Пристрій лінійного контролю та диференціального захисту RED615 (МЕК)

Малюнок 1. Пристрій управління та диференціального захисту лінії RED615 з маленьким (ліворуч) та великим екраном (праворуч).

RED615 – це інтелектуальний електронний пристрій управління та пофазного диференціального захисту лінії, що встановлюється по кінцях лінії, що захищається. Є п'ять стандартних конфігурацій RED615.

RED615 підтримує стандарт зв'язку та взаємодії пристроїв підстанції МЕК 61850, включаючи МЕК 61850-9-2 LE, а також новими можливостями, наданими Редакцією 2. Крім того, пристрій RED615 підтримує протокол паралельного резервування (PRP) та протокол безшовного резервування високої доступності ( HSR) з ВОЛЗ, а також такі протоколи як DNP3, МЕК 60870-5-103 та Modbus®.

Можуть також використовуватись перетворювачі протоколів SPA-ZC 302, Profibus DPV1.

Пристрій RED615 відноситься до продуктової лінійки Relion® компанії АББ, серії 615.

Переваги:

• вибірковий захист як фазовий розділеної на дві лінії диференціального захисту, або з датчиками, або зі звичайними вимірювальними трансформаторами;
• готові стандартні конфігурації, включаючи диференціальну лінію зв'язку, для швидкого та легкого налаштування з можливістю індивідуального налаштування;
• висувна вставна конструкція для швидкої установки та тестування;
• великий графічний дисплей для відображення настроюваних SLD, доступних або локально, або через зручний HMI на основі веб-браузера;
• висока функціональність протягом усього терміну служби;
• диференційний захист лінії з спрямованим або ненаправленим захистом від перевантаження по струму та замиканню на землю, захистом за напругою та частотою та функцією вимірювання.

Призначення та умови застосування

Пристрій призначений для захисту, управління, вимірювання та контролю повітряних та кабельних ліній у розподільчих мережах енергооб'єктів та промислових підприємств, включаючи радіальні, кільцеві та складнозамкнуті мережі, мережі з включенням джерел розподіленої генерації або без. RED615 також ідеально підходить для диференціального захисту лінії у випадках коли в зону захищеної частини лінії входить трансформатор.

Пристрій призначений для застосування в якості основного захисту повітряних і кабельних ліній, в мережах із ізольованою нейтраллю, мережах з нейтраллю, заземленою через активний опір, в мережах з компенсованою або ефективно заземленою нейтраллю, залежно від стандартної конфігурації. Два пристрої RED615, з'єднані каналом зв'язку, утворюють схему захисту з абсолютною селективністю. Захист кільцевих та складних розподільних мереж зазвичай потребує рішень з абсолютною селективністю, такі рішення також можна застосовувати у радіальних мережах із включенням джерел розподіленої генерації.

Основні характеристики

Опис

RED615 - це пристрій пофазного двостороннього диференціального захисту та управління лінії, призначений для використання в енергосистемах загального користування та промислових енергосистемах, включаючи радіальні, кільцеві та замкнуті розподільні мережі з розподіленою генерацією або без неї. Пристрій RED615 також призначений для диференціального захисту систем з трансформатором в зоні, що захищається. Для зв'язку між підстанціями пристрою RED615 використовується оптоволоконний канал зв'язку або гальванічний канал ВЧ-зв'язку. RED615 належить до сімейства пристроїв Relion® компанії АББ і входить до пристроїв релейного захисту та автоматики серії 615. Відмінною особливістю інтелектуальних пристроїв серії 615 є їх компактність і модульне виконання. Розроблена "з нуля"серія 615 призначена для реалізації стандарту МЕК 61850 щодо зв'язку і можливості взаємодії обладнання автоматизації підстанцій.

Пристрій забезпечує основний захист з абсолютною селективністю повітряних ліній та кабельних фідерів у розподільчих мережах. Пристрій також містить функції на базі контролю струму для виконання далекого резервування, а також локальні резервні захисту на додаток до основного диференціального захисту лінії. Крім того, у стандартних конфігураціях B та C також передбачено захист від замикання на землю. У стандартних конфігураціях D і E реалізовано спрямований максимальний струмовий захист та функції захисту з контролем напруги.

Пристрій адаптується для захисту повітряних ліній і кабелів живлення в мережах із ізольованою, заземленою через активний опір, компенсованою (заземлення через повний опір) і глухозаземленою нейтраллю. Після того як у пристрої стандартної конфігурації буде виставлено уставки для конкретного застосування, воно може бути відразу введено в експлуатацію.

Інтелектуальні електронні пристрої (ІЕУ) серії 615 підтримують різні протоколи обміну даними, включаючи МЕК 61850 за допомогою Редакції 2, шину процесу згідно МЕК 61850-9-2 LE, МЕК 60870-5-103, Modbus® та DNP3. Протокол зв'язку Profibus DPV1 підтримується під час використання перетворювача протоколів SPA-ZC 302.

Стандартні конфігурації

Є п'ять різних стандартних конфігурацій RED615. Стандартна конфігурація сигналів може бути змінена за допомогою матриці сигналів або графічних функцій програми Protection and Control IED Manager PCM600. Крім того, програма конфігурування логіки PCM600 підтримує створення багаторівневих логічних функцій за допомогою різних логічних елементів, у тому числі таймерів і тригерів. Комбінуючи функції захисту із логічними функціональними блоками, конфігурацію пристрою можна адаптувати до вимог замовника залежно від конкретного застосування.

Малюнок 2. Огляд функціональних можливостей.

Пристрій поставляється від виробника зі стандартними підключеннями, описаними у функціональних схемах: це підключення дискретних входів, дискретних виходів, зв'язків між функціями та світлодіодами аварійної сигналізації. Деякі функції, що підтримуються в RED615, необхідно додати за допомогою Інструмента конфігурації додатків, щоб вони стали доступними в Матриці Сигналів та у пристрої. Прямим напрямком вимірювання для спрямованих функцій захисту вважається напрямок фідера, що відходить.

Функції захисту

У пристрої реалізована двоступінчаста пофазна диференціальний захист лінії, максимальний струмовий захист, струмовий захист зворотної послідовності та функція резервування при відмові вимикача (УРВ). Залежно від вибраної стандартної конфігурації базові функціональні можливості можна розширити, додавши захист від теплового навантаження, ненаправлений або спрямований максимальний струмовий захист, спрямований або ненаправлений захист від замикань на землю, захист від відриву фази, захист від перехідних/ перемежуються замикань на землю, захист від підвищення напруги нульової послідовності, захист на основі контролю фазної напруги та частоти, а також функції трифазного багаторазового АПВ повітряних ліній. У стандартних конфігураціях B,D та E на додаток до спрямованого захисту від замикань на землю можна замовити захист від замикань на землю на основі контролю комплексної провідності, активної потужності або вищих гармонік.

До складу функції диференціального захисту лінії входять 2 ступені захисту: чутливий ступінь з гальмуванням та швидкодіючий грубий ступінь захисту (відсікання).

Чутливий ступінь з гальмуванням забезпечує чутливий диференціальний захист і зберігає стійкість, наприклад, насичення трансформатора струму. Для гальмування чутливого ступеня можна використовувати виявлення другої гармоніки, якщо повинен включатися силовий трансформатор за межами зони, що захищається. Швидкодіючий грубий ступінь (відсікання) забезпечує менш чутливий диференціальний захист, але швидко спрацьовує при великих струмах ушкодження. Якщо в зоні, що захищається, є трансформатор, векторна група автоматично компенсується з урахуванням типів обмоток і значень параметрів групи з'єднань.

Чутливий ступінь може мати незалежну або зворотнозалежну витримку часу. Пряме телевимкнення гарантує, що обидва кінці завжди відключаються одночасно незалежно від підживлення струмом КЗ.

Функції керування

RED615 містить функції керування вимикачем із ІЧМ на передній панелі або за допомогою дистанційного керування. Крім функціонального блоку управління вимикачем, у пристрої передбачені ще два функціональні блоки, призначені для управління роз'єднувачами або візком вимикача з приводом і для індикації їх положень. Крім того, пристрій має функціональний блок управління заземлюючим ножем з приводом і індикації його положення.

Для кожного керованого первинного пристрою в ІЕУ повинні бути передбачені два фізичні дискретні входи і два дискретні виходи. Число дискретних входів і виходів, що не використовуються, залежить від вибраної стандартної конфігурації. Крім того, в окремих стандартних конфігураціях передбачені додаткові апаратні модулі збільшення кількості дискретних входів/виходів.

Якщо дискретних входів або виходів, наявних у стандартній конфігурації, недостатньо, можна або змінити стандартну конфігурацію, щоб звільнити дискретні входи або виходи, які спочатку були налаштовані для інших цілей (якщо можливо) або встановити зовнішній модуль розширення аналогових/дискретних сигналів, наприклад RIO600. Дискретні входи та виходи зовнішнього модуля входів/виходів можуть використовуватися для прийому/передавання сигналів, менш критичних за часом. Зовнішній модуль дозволяє вивільнити деякі зарезервовані в стандартній конфігурації дискретні входи і виходи пристрою.

Необхідно ретельно перевірити відповідність параметрів дискретних виходів пристрою, вибраних для управління первинним обладнанням, наприклад, допустимий струм і здатність розмикання. Якщо вимоги до ланцюга управління первинним пристроєм не виконуються, необхідно використовувати проміжні зовнішні реле.

Великий графічний РКД інтерфейсу «людина-машина», що вибирається при замовленні, яким укомплектовано пристрій, дозволяє відображати однолінійну схему (SLD) з індикацією положення відповідних первинних пристроїв. Необхідні схеми оперативних блокувань конфігуруються за допомогою функціональних можливостей матриці сигналів або інструментів конфігурації додатків РСМ600.

Функції виміру

Пристрій безперервно вимірює фазні струми, симетричні складові струмів та струм нульової послідовності. Якщо у ньому реалізовано вимір напруг, воно вимірює і напруга нульової послідовності. Пристрій також обчислює усереднене значення струму за обраний користувачем встановлений інтервал часу, теплове навантаження об'єкта, що захищається, і коефіцієнт несиметрії фаз на основі співвідношення між струмами зворотної і прямої послідовності.

Крім того, пристрій контролює значення диференціальних струмів по кожній фазі, струмів гальмування та фазних струмів на віддалених кінцях.

Доступ до вимірюваних величин здійснюється локально через інтерфейс користувача на передній панелі пристрою або віддалено через інтерфейс обміну даними. Доступ до величин, що вимірюються, можливий також локально або дистанційно за допомогою інтерфейсу користувача на базі веб-браузера.

У ІЕУ є реєстратор профілю навантаження. Функція реєстрації профілю навантаження дозволяє зберегти дані за певний період часу (інтервал усереднення вимірюваного навантаження). Записи зберігаються у форматі COMTRADE.

Диференціальний захист лінії між двома розподільними підстанціями ВН із використанням стандартної конфігурації A

Диференціальний захист фідера з використанням стандартних конфігурацій D та B або C

Диференціальний захист фідера з використанням стандартної конфігурації E

Малюнок 3. Диференціальний захист фідера.

Функції контролю якості електроенергії

У європейських стандартах (EN) якість електроенергії визначається характеристиками напруги живлення мережі. Основними характеристиками якості електроенергії є наявність перехідних режимів, короткочасні та тривалі коливання напруги, несиметрія та спотворення форми сигналу. Для моніторингу сумарного середнього спотворення струму та загального гармонічного спотворення напруги використовуються функції контролю синусоїдальності.

Моніторинг якості електроенергії – виключно важлива послуга, яку електростанції можуть надати своїм основним та промисловим споживачам. Система моніторингу не тільки може надавати дані про аварійні режими в енергосистемі та їх можливі причини, вона також може виявляти проблемні стани енергосистеми до того, як від споживачів надійдуть скарги на збої в роботі обладнання, або навіть на пошкодження або поломку обладнання. Проблеми якості електроенергії не обмежуються лише проблемами енергосистеми. Насправді більшість проблем, пов'язаних з якістю електроенергії, локалізується на об'єктах споживача. Таким чином, моніторинг якості електроенергії – це не лише ефективна стратегія роботи зі споживачами,але також і спосіб захисту репутації енергокомпанії щодо якості електроенергії та обслуговування.

У пристрої захисту реалізовані такі функції моніторингу якості електроенергії:

• функція контролю коливань напруги
• функція контролю небалансу напруги;
• функція контролю вищих гармонік струму;
• функція контролю вищих гармонік напруги.

Функції контролю несиметрії напруги та коливань напруги використовуються для вимірювання короткочасних коливань напруги та короткочасних умов несиметрії напруги в передавальних та розподільних мережах.

Функції контролю вищих гармонік струму та напруги забезпечують моніторинг якості електроенергії за допомогою контролю спотворення кривої синусоїдності сигналу струму та напруги. Вони забезпечують короткочасне середнє навантаження за три секунди та тривале навантаження для функцій контролю сумарного середнього спотворення (TDD) струму та коефіцієнта спотворення синусоїдальності кривої напруги (THD).

Визначення місця ушкодження

У пристрої є додаткова функція визначення місця пошкодження за допомогою повного опору, яка підходить для визначення місця короткого замикання в радіальних розподільних мережах. Замикання на землю можуть визначатися в мережах із ефективно заземленою нейтраллю або в мережах із нейтраллю, заземленою через низький активний опір. В умовах, коли величина струму пошкодження є як мінімум величиною того ж порядку або перевищує струм навантаження, місце замикань на землю також може визначатися в розподільних мережах із ізольованою нейтраллю. Функція визначення місця пошкодження визначає тип пошкодження та розраховує відстань до місця пошкодження. Також проводиться попередній розрахунок активного опору у місці ушкодження.Такий розрахунок дає інформацію про можливу причину пошкодження, а також точність розрахованої відстані до місця пошкодження.

Журнал реєстрації подій

Для збору даних про послідовність подій пристрій оснащений енергонезалежною пам'яттю з можливістю зберігання 1024 подій з відповідними позначками часу. Енергонезалежна пам'ять зберігає дані, що містяться в ній, навіть у разі тимчасового пропадання оперативної напруги. Журнал подій полегшує проведення докладного аналізу пошкоджень та аварійних режимів до та після їх виникнення. Підвищена продуктивність обробки та збереження даних та подій забезпечує необхідні умови для підтримки збільшення потреби в інформації майбутніх конфігурацій мережі.

Доступ до інформації про послідовність подій може бути локальним (через інтерфейс користувача на передній панелі пристрою) та дистанційним (через інтерфейс зв'язку). Крім того, доступ (локальний або віддалений) можливий через інтерфейс користувача на базі веб-браузера.

Контроль ланцюгів відключення

Функція контролю ланцюга відключення безперервно контролює готовність та працездатність ланцюга відключення. Контроль розмикання ланцюга виконується як у увімкненому, так і у відключеному положенні вимикача. Крім того, виявляється втрата оперативної напруги керування вимикачем.

Самодіагностика

Вбудована система самодіагностики (IRF) пристрою постійно відстежує стан обладнання та роботу програмного забезпечення. При виявленні будь-якого внутрішнього пошкодження чи неправильного спрацьовування видається сигнал.

При стійкому стані несправності ІЕУ функції захисту блокуються для запобігання неправильному спрацьовування.

Функція контролю струмових ланцюгів

У пристрої є функція контролю струмових ланцюгів. Функція контролю струмових ланцюгів використовується виявлення пошкоджень у вторинних ланцюгах трансформатора струму. При виявленні пошкодження функція контролю струмових ланцюгів активує світлодіод аварійної сигналізації та блокує функції диференціального захисту та струмового захисту зворотної послідовності, щоб уникнути непередбаченого спрацьовування. Функція контролю струмових ланцюгів обчислює суму фазних струмів отриманих від фазних ТТ і порівнює з виміряним струмом нульової послідовності від ТТ нульової послідовності або окремих кернів фазних ТТ.

Обмін даними захисту та контроль каналу зв'язку

Обмін даними між пристроями здійснюється виділеним оптоволоконному каналу. Для диференціального захисту лінії використовується багатомодовий або одномодовий оптоволоконний кабель з LC роз'ємами, розрахований на довжину хвилі 1310 нм. Канал використовується передачі значень фазних струмів між пристроями. Вектори струму від двох ІЕУ, що знаходяться на значній відстані один від одного, повинні бути синхронізовані за часом, щоб алгоритм захисту належним чином обробляв диференціальні струми. Для синхронізації використається так званий ехометод. Тому для передачі даних диференціального захисту не потрібні зовнішні пристрої, такі як синхронізатор GPS.

Замість оптоволоконного каналу може використовуватися гальванічне з'єднання кабелю управління, що складається з кабелю типу кручена пара і модемів RPW600 на кінцях лінії зв'язку. Канал зв'язку на основі кабелю управління (замовляється додатково) також ідеально підходить для економічно доцільної модернізації електромеханічного обладнання диференціального захисту лінії. У порівнянні з традиційними рішеннями поздовжнього диференціального захисту лінії з передачею аналогового сигналу між напівкомплектами з контрольних проводів, пристрої RED615 у поєднанні з модемами RPW600 забезпечують сучасний пофазний поздовжній диференціальний захист лінії з використанням цифрових сигналів вимірювань (можлива передача і допоміжний .

Кабель управління надає ті ж функціональні можливості захисту та зв'язку, що і оптоволоконний канал. У модемах передбачено індикацію якості обслуговування (QoS), а ІЕУ безперервно контролює канал зв'язку. Модем RPW600 забезпечує рівень ізоляції 5 кВ (середньоквадратичний) між клемами кабелю управління та землею. Модеми RPW600 (провідний та ведений) гальванічно з'єднуються з кінцями кабелю управління та оптично з'єднуються з пристроєм короткими одномодовими оптичними кабелями. Керуючий кабель (вита пара) перетином 0,8 мм ²зазвичай дозволяє підтримувати зв'язок з відривом до 8 км. Однак кабелі типу "кручена пара", за умови їхнього доброго стану, можуть забезпечувати зв'язок і на більш значних відстанях. Довжина каналу зв'язку, що підтримується, по кабелю управління також залежить від рівня перешкод в системі. Якщо виникає потреба у заміні кабелів управління на оптоволоконні кабелі, для прямого підключення оптоволоконного каналу зв'язку можна використовувати оптичні LC-роз'єми ІЕУ.

Канал зв'язку можна використовувати як безперервного обміну даними захисту, але й передачі дискретних сигналів (BST), тобто. для передачі цифрової інформації користувача між пристроями. Користувач може визначити вісім дискретних сигналів (BST). Сигнали BST, які можуть надходити з дискретних входів або внутрішньої логіки, подаються на дискретні виходи або у внутрішню логіку віддаленого ІЕУ.

Функція контролю лінії зв'язку дифзахисту безперервно контролює канал обміну даними захисту. У разі виявлення серйозних порушень у каналі зв'язку, які можуть перешкоджати належній роботі функції диференціального захисту лінії, пристрій негайно блокує цю функцію. При стійкому відмови зв'язку функцій захисту видається аварійний сигнал. Далі за замовчуванням включаються два грубі ступені максимального струмового захисту.

Управління доступом

Для захисту ІЕУ від несанкціонованого доступу та забезпечення цілісності інформації пристрій має чотирирівневу рольову систему аутентифікації з окремими паролями, програмованими адміністратором, для рівня спостерігача, оператора, інженера та адміністратора. Дія системи керування доступом поширюється на інтерфейс користувача на передній панелі, на веб-інтерфейс та програмний інструмент PCM600.

Малюнок 4. Схема з'єднань RED615.

Входи та виходи

Залежно від обраної стандартної конфігурації пристрою комплектуються трьома входами фазних струмів та одним входом струму нульової послідовності для ненаправленого захисту від замикань на землю та контролю струмових ланцюгів або трьома входами фазних струмів, одним входом струму нульової послідовності та одним входом напруги нульової послідовності для спрямованого захисту від замикань на землю та контролю струмових ланцюгів.

Стандартна конфігурація E має стандартний вхід струму нульової послідовності (3Io 0,2/1 A) і три входи для підключення трьох комбінованих датчиків з роз'ємами RJ-45. Замість комбінованих датчиків можуть застосовуватися окремо датчики струму та датчики напруги з адаптерами. Крім того, адаптери також дозволяють використовувати датчики з роз'ємами байонетного типу (Twin-BNC).

Входи фазних струмів розраховані на номінальний струм 1/5 A. За бажанням можна замовити два додаткові входи струму нульової послідовності, тобто 1/5 A або 0,2/1 A. Вхід на 0,2/1 A зазвичай використовується в випадках, коли потрібне застосування чутливого захисту від замикань на землю та використовуються трансформатори струму нульової послідовності. Вхід напруги нульової послідовності розрахований на номінальну напругу 60...210 В.

Вхід фазного струму на 1 A або 5 A, вхід струму нульової послідовності на 1 A або 5 A або 0,2 A або 1 A, а також номінальна напруга входу напруги нульової послідовності вибираються у пристрої програмним способом. Крім того, порогові значення спрацьовування дискретних входів вибираються за допомогою уставок в діапазоні 16 ... 176 пост. струму.

Всі контакти дискретних входів та виходів конфігуруються довільно за допомогою інструмента матриці сигналів PCM600.

Докладніші дані про входи та виходи дивіться в таблицях входів/виходів, даних з вибору пристрою та оформлення замовлення, а також у схемах з'єднань.

Локальний ІЧМ

Пристрій можна замовити з дисплеєм великого чи малого розміру. Дисплей великого розміру використовується в системах релейного захисту, у яких часто використовується передня панель та потрібна однолінійна схема. Дисплей малого розміру застосовується для підстанцій з дистанційним керуванням, де локальний доступ до пристрою через інтерфейс користувача на передній панелі здійснюється за необхідності.

Обидва дисплеї забезпечують повноцінну функціональність інтерфейсу користувача на передній панелі з навігацією по меню та вікнам. Однак великий екран пропонує більш широкі можливості використання лицьової панелі, оскільки в цьому випадку менше потрібно прокручувати пункти меню і відображається більший обсяг інформації. Крім того, на великому екрані відображається однолінійна схема (SLD), що конфігурується користувачем, з індикацією положення відповідного первинного обладнання. Залежно від вибраної стандартної конфігурації, інтелектуальний пристрій відображає не тільки однолінійну схему, але й відповідні значення вимірювань. Доступ до однолінійної схеми також може здійснюватися за допомогою інтерфейсу користувача на базі веб-браузера.Однолінійна схема може змінюватися відповідно до вимог користувача за допомогою Редактора Графічних зображень (GDE) PCM600. Користувач може створити до 10 сторінок однолінійних схем.

На локальному ІЧМ є перемикач місцевого/дистанційного керування інтелектуальним пристроєм – L/R. Коли пристрій знаходиться в режимі місцевого керування, керування пристроєм може здійснюватися лише за допомогою місцевого інтерфейсу користувача на лицьовій панелі. Коли ІЕУ перебуває в режимі дистанційного керування, воно може виконувати команди, надіслані дистанційно. Пристрій підтримує можливість віддаленого вибору місцевого/дистанційного керування через дискретний вхід. Ця функція спрощує, наприклад, використання зовнішнього вимикача на підстанції для того, щоб усі пристрої під час технічного обслуговування перебували в режимі місцевого керування, і увімкнення/вимкнення вимикачів не могло виконуватися дистанційно з центру керування мережею

Повний прайс доступний в Особистому кабінеті. Зареєструватися