Устройство управления и защиты фидера REF615 (МЭК)

Рисунок 1. Передняя панель REF615 с маленьким (слева) и большим (справа) дисплеями.

REF615 – уникальное устройство защиты от замыканий на землю для повышения чувствительности и селективности.

Большой портфель защит от замыканий на землю дополнен уникальной мультичастотной защитой на базе контроля комплексной проводимости для повышения чувствительности и селективности. Новая защита от замыканий на землю предназначена для защиты от любых типов замыканий: длительных, переходных и перемежающихся, и объединяет в себе надежность и чувствительность.

REF615 поддерживает стандарт МЭК 61850 для связи и взаимодействия устройств автоматизации на подстанциях, включая МЭК 61850-9-2 LE, со всеми преимуществами второй Редакции. Кроме того, REF615 поддерживает оба протокола параллельного резервирования: протокол PRP и протокол «бесшовного резервирования высокой доступности» (HSR). Это устройство также поддерживает протоколы DNP3, МЭК 60870-5-103 и Modbus®. Протокол Profibus DPV1 поддерживается при использовании преобразователя протоколов SPA-ZC 302.

REF615 относится к продуктовой линейке Relion® компании АББ, к серии 615 устройств защиты и управления.

Преимущества:

• съемная конструкция для быстрой установки и тестирования;
• большой диапазон функций защиты и управления, есть выбор применения традиционных или электронных измерительных трансформаторов (датчиков);
• готовые стандартные конфигурации для быстрого ввода устройства в действие, возможность вносить изменения;
• большой портфель защит от замыканий на землю дополнен уникальной мультичастотной защитой на базе контроля комплексной проводимости для повышения чувствительности и селективности;
• быстрое обнаружение ​коротких замыканий и замыканий на землю;
• поддержка МЭК 61850, Редакци​и 2 ​и Редакции 1, включая поддержку ​протоколов HSR и PRP, обмен сообщениями по технологии GOOSE и поддержку протокола ​МЭК 61850-9-2 LE доля уменьшения объема монтажа и контроля связи;
• использование стандарта IEEE 1588 V2 для повышения точности синхронизации времени ​и максимальных возможностей ​связи Ethernet на подстанции;
• большой графический дисплей для отображения мнемосхем с возможностью ​изменения, доступных через локальный или веб-ИЧМ.

Назначение

REF615 – это специальное интеллектуальное электронное устройство управления и защиты фидеров, предназначенное для защиты, управления, измерения и контроля в распределительных сетях энергообъектов и промышленных предприятий, включая радиальные, кольцевые​ сети, сети сложной конфигурации, сети с объектами распределенной генерации или без них.

REF615 – это специальное устройство защиты фидера, предназначенное для использования в качестве основной максимальной токовой защиты и защиты от замыканий на землю воздушных и кабельных линий в сетях с изолированной нейтралью, в сетях с нейтралью, заземленной через резистор​, с компенсированной или эффективно заземленной нейтралью​, в зависимости от используемой стандартной конфигурации. Устройство REF615 имеет двенадцать стандартных конфигураций, две из них имеют максимальную функциональность и возможность настройки в соответствии с требованиями заказчика, одна из них предназначена для применения с датчиками, другая - с традиционными измерительными трансформаторами.

Основные параметры

Описание

REF615 — многофункциональное устройство управления и защиты фидера, предназначенное для защиты, управления, измерений и контроля в энергосистемах общего пользования и промышленных энергосистемах, включая радиальные, кольцевые и замкнутые распределительные сети с распределенной генерацией или без нее. REF615 принадлежит к семейству устройств Relion® компании АББ и входит в число устройств релейной защиты и автоматики серии 615. Отличительной особенностью интеллектуальных устройств серии 615 является их компактность и модульное исполнение.

Конфигурация A

Конфигурация B

Рисунок 2. Обзор функций REF615.

Устройство обеспечивает основную защиту воздушных линий и кабельных фидеров в распределительных сетях. Оно также используется как средство резервной защиты там, где требуются автономные системы защиты с резервированием.

В зависимости от выбранной стандартной конфигурации устройство может служить для защиты воздушных линий и питающих кабелей в сетях с изолированной, заземленной через активное сопротивление, компенсированной и глухозаземленной нейтралью. После того как в устройстве стандартной конфигурации будут выставлены уставки для конкретного применения, оно может быть сразу введено в эксплуатацию.

Интеллектуальные электронные устройства (ИЭУ) серии 615 поддерживают различные протоколы обмена данными, включая МЭК 61850 с поддержкой Редакции 2, шину процесса согласно МЭК 61850-9-2 LE, МЭК 60870-5-103, Modbus® и DNP3. Протокол связи Profibus DPV1 поддерживается при использовании преобразователя протоколов SPA-ZC 302.

Конфигурация C

Конфигурация D

Рисунок 3. Обзор функций REF615.

Стандартные конфигурации

Устройство REF615 имеет двенадцать различных стандартных конфигураций. Стандартная конфигурация сигналов может быть изменена при помощи матрицы сигналов или графических прикладных функций программы Protection and Control IED Manager PCM600. Кроме того, программа конфигурирования логики приложения PCM600 поддерживают создание многоуровневых логических функций с использованием различных логических элементов, в том числе таймеров и триггеров. Комбинируя функции защиты с логическими функциональными блоками, конфигурацию устройства можно адаптировать к требованиям заказчика в зависимости от конкретного применения.

Конфигурация E

Конфигурация F

Рисунок 4. Обзор функций REF615.

Функции защиты

Устройство обеспечивает направленную и ненаправленную максимальную токовую защиту и защиту от тепловой перегрузки, а также направленную и ненаправленную защиту от замыканий на землю. В некоторых стандартных конфигурациях в дополнение к направленной защите от замыканий на землю можно заказать защиту от замыканий на землю на основе контроля комплексной проводимости, тока высших гармоник или активной мощности.

Кроме того, в устройстве имеются функции чувствительной защиты от замыканий на землю, а также защиты от обрыва фазы, от переходных/перемежающихся замыканий на землю, от повышения/понижения напряжения, от повышения напряжения нулевой последовательности, от понижения напряжения прямой последовательности и от повышения напряжения обратной последовательности. В стандартных конфигурациях H, J, K, L и N имеется защита по частоте, в том числе защита от повышения/понижения частоты, а также по скорости изменения частоты. ИЭУ также предусматривает возможность трехфазного многократного АПВ воздушных линий.

Кроме того, в стандартных конфигурациях L и N предусмотрена защита от замыканий на землю на основе контроля комплексной проводимости в широком частотном диапазоне, которая обеспечивает селективную направленную защиту от замыканий на землю в сетях с заземленной через высокое полное сопротивление нейтралью. Принцип действия основан на измерении комплексной проводимости нейтрали в широком частотном диапазоне с использованием составляющих основной частоты и гармоник в 3U_o и 3I_o.

Конфигурация G

Конфигурация H

Рисунок 5. Обзор функций REF615.

Благодаря специальному алгоритму фильтрации направленность повреждения достоверно определяется даже в случае переходных/повторных замыканий на землю. Обеспечивается очень хорошее сочетание надежности и чувствительности защиты с одной функцией от низко- и высокоомных замыканий на землю, а также переходных и перемежающихся или повторных замыканий на землю.

Усовершенствованное за счет применения дополнительного оборудования и программного обеспечения, устройство также оснащено тремя каналами датчиков света для дуговой защиты выключателя, ошиновки и кабельного отсека комплектного распределительного устройства в металлическом корпусе.

Интерфейс датчиков дуговой защиты установлен в модуле связи, который можно заказать дополнительно. Быстрое отключение повышает уровень безопасности персонала и ограничивает размер материального ущерба в распределительном устройстве при возникновении дугового замыкания. В качестве дополнительного можно выбрать модуль дискретных входов/выходов с тремя быстродействующими дискретными выходами (HSO), которые позволят еще уменьшить общее время срабатывания на 4 - 6 мс по сравнению с обычными сильноточный выходами.

Применение

Стандартные конфигурации А и B обеспечивают направленную защиту от замыканий на землю, если отходящий фидер оснащен фазными трансформаторами тока, трансформатором тока нулевой последовательности, а также если предусмотрена возможность измерения напряжения нулевой последовательности. Ток нулевой последовательности, вычисляемый по токам фаз, может использоваться для защиты от двойных замыканий на землю. Кроме того, устройство имеет защиту от переходных/ перемежающихся замыканий на землю.

Конфигурация J

Конфигурация K

Рисунок 6. Обзор функций REF615.

В стандартных конфигурациях C и D предусмотрена ненаправленная защита от замыканий на землю отходящих фидеров, имеющих фазные трансформаторы тока. Ток нулевой последовательности для защиты от замыканий на землю рассчитывается на основании фазных токов. При необходимости для измерения тока нулевой последовательности могут использоваться трансформаторы тока нулевой последовательности, особенно если требуется чувствительная защита от замыканий на землю.

Стандартные конфигурации E и F обеспечивают направленную защиту от замыканий на землю и измерения фазного напряжения и напряжения нулевой последовательности. Более того, в двух стандартных конфигурациях E и F предусмотрен контроль токовых цепей и контроль исправности цепей переменного напряжения входящих фидеров, снабженных функцией измерения напряжения на шине. В дополнение к функциональным возможностям стандартной конфигурации Е, конфигурация F обеспечивает направленную максимальную токовую защиту, защиту от повышения и понижения напряжения, защиту от понижения напряжения прямой последовательности и повышения напряжения обратной последовательности, а также защиту по напряжению нулевой последовательности.

Конфигурация L

Конфигурация N

Рисунок 7. Обзор функций REF615.

Стандартные конфигурации G и L укомплектованы одним традиционным входом тока нулевой последовательности (3I_o) и тремя входами комбинированных датчиков фазныхтоков и напряжений. Три комбинированных датчика подключаются с помощью разъемов RJ-45. Датчики обеспечивают определенные преимущества по сравнению с традиционными измерительными трансформаторами тока и напряжения.

Например, датчики тока не насыщаются при больших токах, потребляют меньше энергии и имеют меньшую массу. В датчиках напряжения отсутствует риск возникновения феррорезонанса. Входы датчиков также позволяют использовать ИЭУ в малогабаритных распределительных устройствах, таких как UniGear Digital, SafeRing и SafePlus корпорации АББ, где недостаточно места для традиционных измерительных трансформаторов и требуется использование технологии с применением датчиков. С помощью адаптеров также можно подключать датчики с разъемами байонетного типа (Twin-BNC).

В стандартной конфигурации H имеются функции ненаправленной максимальной токовой защиты и ненаправленной защиты от замыканий на землю, а также функции защиты и измерения на базе контроля фазного напряжения и частоты. Имеющиеся функциональные возможности поддерживают использование стандартной конфигурации в промышленных энергосистемах, в которых электроэнергия генерируется на самой станции и/или берется из распределительной сети. Благодаря функции контроля синхронизма, устройства стандартной конфигурации H обеспечивают надежное взаимодействие двух сетей.

В стандартной конфигурации J реализованы направленная МТЗ и направленная защита от замыканий на землю, а также функции защиты и измерения на базе контроля фазного напряжения и частоты. Имеющиеся функциональные возможности поддерживают использование стандартной конфигурации в промышленных энергосистемах, в которых электроэнергия генерируется на самой станции и/или берется из распределительной сети.

Благодаря функции контроля синхронизма, устройства стандартной конфигурации J обеспечивают надежное взаимодействие двух сетей. По желанию в стандартной конфигурации J также могут быть реализованы функции контроля качества энергии, которые позволяют выявлять и отслеживать гармонические колебания тока и напряжения и кратковременные нештатные режимы в системе.

В стандартной конфигурации K реализованы ненаправленная МТЗ и защита от замыканий на землю, две ступени направленной МТЗ и защиты от замыканий на землю, высокоомная дифференциальная защита от замыканий на землю, а также функции защиты и измерения на базе контроля фазного напряжения и частоты. Имеющиеся функциональные возможности обеспечивают использование стандартной конфигурации при наличии фидера с близко расположенным трансформатором, для которого требуется высокоомная дифференциальная защита от замыканий на землю. Конфигурация дополняется функцией контроля синхронизма, которая позволяет гарантировать надежное взаимодействие двух сетей.

В стандартной конфигурации K имеется дополнительная функция контроля качества электроэнергии, которая позволяет выявлять и отслеживать гармонические колебания тока и напряжения и кратковременные нештатные режимы в системе.Также включена дополнительная функция определения места повреждения на основе измерения импеданса, которая подходит для определения места короткого замыкания в радиальных распределительных системах и места замыкания на землю в сетях глухозаземленной нейтралью или с нейтралью, заземленной через низкое активное сопротивление.

В стандартной конфигурации L реализованы направленная МТЗ и направленная защита от замыканий на землю, а также функции защиты и измерения на базе контроля фазного напряжения и частоты. Для аналоговых измерений предусмотрен один традиционный вход тока нулевой последовательности (3I_o) и три входа комбинированных датчиков фазных токов и напряжений. Имеющиеся функциональные возможности поддерживают использование стандартной конфигурации в энергосистемах, в которых электроэнергия генерируется на самой станции и/или берется из распределительной сети

В стандартной конфигурации L имеется дополнительная функция контроля качества электроэнергии, которая позволяет выявлять и отслеживать гармонические колебания тока и напряжения и кратковременные нештатные режимы в системе. В стандартную конфигурацию L также включена дополнительная функция определения места повреждения на основе измерения импеданса, которая подходит для определения места короткого замыкания в радиальных распределительных системах и места замыкания на землю в сетях глухозаземленной нейтралью или с нейтралью, заземленной через низкое активное сопротивление.

Стандартная конфигурация L предназначена специально для распределительных устройств АББ, таких как UniGear Digital. Однако стандартная конфигурация L может использоваться не только для распределительных устройств. Более широкие функциональные возможности обеспечиваются благодаря входам, предназначенным для датчиков фазных токов и напряжений

Стандартная конфигурация L не предназначена для одновременного использования всех функциональных возможностей устройства Для обеспечения работоспособности устройства загружаемая пользовательская конфигурация проверяется с использованием Инструмента Конфигурации Приложений в системе PCM600.

Благодаря наличию функции контроля синхронизма и шины процесса с передачей выборок аналоговых фазных напряжений, устройства стандартных конфигураций G и L обеспечивают надежное взаимодействие двух сетей.

Из всех стандартных конфигураций тип N предоставляет самые широкие функциональные возможности. Поставка осуществляется в виде готового к работе блока, как и другие стандартные конфигурации. При вводе в эксплуатацию конфигурацию, как правило, изменяют. Таким образом обеспечивается универсальность в сочетании со стандартизацией (используется только один тип REF615).

В зависимости от конкретной системы можно выбрать подходящие функции защиты фидера и создать собственную конфигурацию с помощью Инструмента Конфигурации Приложений в программном обеспечении PCM600. Стандартная конфигурация N не предназначена для одновременного использования всех функциональных возможностей устройства. Гарантировать функционирование устройства помогает проверка пользовательской конфигурации при помощи Инструмента Конфигурации Приложений в системе PCM600.

Защита от замыканий на землю с контролем тока высших гармоник предусмотрена в стандартных конфигурациях B, D, F, J, L и N. Защита от замыканий на землю на основе контроля комплексной проводимости обеспечивает правильное срабатывание защиты даже при отсутствии информации о состоянии подключения катушки Петерсена. В стандартных конфигурациях L и N дополнительно предусмотрена защита от замыканий на землю на основе контроля комплексной проводимости в широком частотном диапазоне.

Входы и выходы

В зависимости от выбранной стандартной конфигурации ИЭУ оснащается тремя входами фазных токов и одним входом тока нулевой последовательности для ненаправленной защиты от замыканий на землю либо тремя входами фазных токов, одним входом тока нулевой последовательности и одним входом напряжения нейтрали для направленной защиты от замыканий на землю. В стандартных конфигурациях G и L имеется стандартный вход тока нулевой последовательности (3I_o 0,2/1 A) и три входа датчиков для непосредственного подключения трех комбинированных датчиков с разъемами RJ-45. В качестве альтернативы комбинированным датчикам могут применяться датчики тока и датчики напряжения с адаптерами. Кроме того, адаптеры также позволяют использовать датчики с разъемами байонетного типа (Twin-BNC).

Конфигурации A, B

Конфигурации C, D

Конфигурации E, F

Конфигурации G, L

Конфигурации H, J и N

Конфигурация K

Рисунок 8. Входы и выходы REF615.

Входы фазных токов рассчитаны на номинальный ток 1/5 A. По желанию можно заказать два дополнительных входа тока нулевой последовательности, т. е. 1/5 A или 0,2/1 A. Вход на 0,2/1 A обычно используется в случаях, когда требуется применение чувствительной защиты от замыканий на землю и используются трансформаторы тока нулевой последовательности. Три входа фазного напряжения и вход напряжения нулевой последовательности рассчитаны на номинальное напряжение 60...210 В. К ним могут подключаться как линейные, так и фазные напряжения.

Вход фазного тока на 1 A или 5 A, вход тока нулевой последовательности на 1 A или 5 A либо на 0,2 A или 1 A, а также номинальное напряжение входа напряжения нулевой последовательности выбираются в устройстве программным способом. Кроме того, пороговые значения срабатывания дискретных входов выбираются при помощи уставок в диапазоне 16…176 В пост. тока.

Все контакты дискретных входов и выходов конфигурируются произвольно при помощи инструмента матрицы сигналов в PCM600. Более подробные данные о входах и выходах смотрите в таблицах входов/выходов, в данных по выбору устройства и оформлению заказа, а также в схемах соединений.

Модуль дискретных входов и выходов также можно заказать отдельно. В модуле предусмотрены три быстродействующих дискретных выхода (HSO), которые позволят дополнительно уменьшить общее время срабатывания на 4...6 мс по сравнению с обычными сильноточный выходами.

Локальный ИЧМ

Устройство можно заказать с дисплеем большого или малого размера. Дисплей большого размера используется в системах релейной защиты, в которых часто используется передняя панель и требуется однолинейная схема. Дисплей малого размера применяется для подстанций с дистанционным управлением, где локальный доступ к устройству через интерфейс пользователя на передней панели осуществляется по мере необходимости.

Оба дисплея обеспечивают полноценную функциональность интерфейса пользователя на передней панели с навигацией по меню и окнам. Однако большой экран предлагает более широкие возможности использования лицевой панели, поскольку в этом случае меньше требуется прокрутка пунктов меню и отображается более значительный объем информации. Кроме того, на большом экране отображается конфигурируемая пользователем однолинейная схема (SLD) с индикацией положения соответствующего первичного оборудования.

В зависимости от выбранной стандартной конфигурации интеллектуальное устройство отображает не только однолинейную схему, но и соответствующие значения измерений. Доступ к однолинейной схеме также может осуществляться с использованием интерфейса пользователя на базе веббраузера. Однолинейная схема может изменяться в соответствии с требованиями пользователя при помощи Редактора Графических Изображений (GDE) в PCM600. Пользователь может создать до 10 страниц однолинейных схем.

На локальном ИЧМ имеется переключатель местного/ дистанционного управления интеллектуальным устройством - L/R. Когда устройство находится в режиме местного управления, то управление устройством может осуществляться только с использованием местного интерфейса пользователя, расположенного на лицевой панели. Когда ИЭУ находится в режиме дистанционного управления, оно может выполнять команды, отправленные дистанционно.

Устройство поддерживает возможность удаленного выбора режима местного/ дистанционного управления через дискретный вход. Данная функция упрощает, например, использование внешнего выключателя на подстанции для того, чтобы все устройства во время технического обслуживания находились в режиме местного управления, и включение/ выключение выключателей не могло выполняться дистанционно из центра управления сетью.

Способы монтажа устройств

Устройства могут монтироваться в любом стандартном 19-дюймовом релейном шкафу с помощью 19-дюймовых монтажных панелей с готовыми вырезами под одно или два ИЭУ.Как вариант, устройства могут монтироваться в 19-дюймовые релейные шкафы при помощи рам 4U Combiflex.

Для проведения типовых испытаний в корпус устройства может устанавливаться испытательный блок RTXP 18, который монтируется рядом с корпусом устройства.

Утопленный монтаж

Полуутопленный монтаж

Полуутопленный монтаж с наклоном 25º

Рисунок 9. Варианты монтажа REF615.

Варианты монтажа:

• утопленный монтаж;
• полуутопленный монтаж;
• полуутопленный монтаж с наклоном 25°;
• монтаж в стойке;
• настенный монтаж;
• монтаж на 19-дюймовую раму;
• монтаж с испытательным блоком RTXP 18 в 19- дюймовую стойку.