Устройство управления и защиты трансформатора RET620 (МЭК)

Рисунок 1. Передняя панель RET620.

RET620 – компактное устройство управления и защиты двухобмоточных силовых трансформаторов с возможностью регулирования напряжения. Обеспечивает полную поддержку стандарта МЭК 61850 для связи и обеспечения взаимодействия устройств автоматизации на подстанциях, включая обмен дискретными и аналоговыми сигналами по технологии GOOSE; теперь также поддерживается МЭК 61850-9-2 LE и Редакция 2, что обеспечивает существенные преимущества с точки зрения расширения взаимодействия. RET620 поддерживает протокол постоянного резервирования (PRP) и протокол бесшовного резервирования высокой доступности HSR, наряду с такими протоколами как DNP3, МЭК 60870-5-103 и Modbus®. При использовании преобразователя SPA-ZC 302 можно также использовать протокол Profibus DVP1.

Устройство RET620 относится к продуктовой линейке Relion компании АББ и к серии 620 устройств защиты и управления.

Преимущества:

• съемное устройство для быстрой установки и тестирования;
• большой набор функций управления и защиты двухобмоточных силовых трансформаторов, включая новейшую быстродействующую дифференциальную защиту с обеспечением защиты от броска тока при включении;
• поддержка различных вариантов заземления нейтрали, использование принципов высокоомной или цифровой низкоомной защиты от замыканий на землю с торможением;
• автоматической регулирование напряжения силовых трансформаторов с РПН с моторным приводом;
• поддержка МЭК 61850 Редакции 2 и Редакции 1, включая протоколы HSR и PRP, обмен сообщениям по профилю GOOSE, а также МЭК 61850-9-2 LE для уменьшения количества проводных соединений и контроля связи;
• применение IEEE 1588 V2 для точной синхронизации и максимального использования преимуществ связи Ethernet на уровне подстанции;
• большой графический дисплей для отображения однолинейных схем, доступ к которым осуществляется как с локального ИЧМ, так и через веб-ИЧМ.

Назначение

RET620 – это специальное устройство управления трансформатором, предназначенное для защиты, управления, измерения и контроля двухобмоточных силовых и повышающих трансформаторов, включая блоки генератор-трансформатор, на электростанциях и в распределительных сетях энергообъектов.

Устройство управления обеспечивает основную дифференциальную защиту трансформатора, имеет одну ступень с торможение (несколько характеристик) и отсечку, обеспечивающую быструю селективную защиту при междуфазных замыканиях, защиту от межвитковых замыканий и КЗ ошиновки. Есть также и возможность выбора низкоомной или высокоомной защиты с торможением от КЗ на землю (REF).
Устройство RET620 идеально подходит для регулирования напряжения. Регулятор напряжения предназначен для силовых трансформаторов с РПН, имеющим моторный привод, и дает возможность как ручного, так и автоматического управления.

Основные параметры

Описание

RET620 представляет собой специальное устройство управления двухобмоточным силовым трансформатором, предназначенное для защиты, измерения, контроля и управления силовыми и повышающими трансформаторами, в том числе блоками генератор-трансформаторов, в энергосистемах общего пользования и промышленных энергосистемах. Устройство RET620 принадлежит к семейству изделий релейной защиты и автоматики Relion® компании АББ и входит в число устройств серии 620. Устройства серии 620 характеризуются возможностью функционального расширения и модульным исполнением.

Серия 620 предназначена для реализации всего потенциала стандарта МЭК 61850 в части обмена информацией и функционального взаимодействия устройств автоматизации подстанции.

Устройства серии 620 поддерживают широкий диапазон протоколов связи, в том числе МЭК 61850 с поддержкой редакции 2, шину процесса в соответствии с МЭК 61850-9-2 LE, МЭК 60870-5-103, Modbus® и DNP3. Протокол связи Profibus DPV1 поддерживается с помощью преобразователя протоколов SPA-ZC 302.

Стандартные конфигурации

Интеллектуальные устройства серии 620 имеют стандартные конфигурации, которые могут использоваться в качестве примеров по настройке ИЭУ серии 620 с применением различных функциональных блоков. Стандартные конфигурации не предназначены для реального применения конечными пользователями. Конечному пользователю всегда необходимо создать собственную конфигурацию при помощи Инструмента конфигурации приложений. Однако стандартная конфигурация может использоваться в качестве отправной точки при внесении изменений с учетом конкретных требований.

RET620 имеет одну стандартную конфигурацию. Стандартная конфигурация сигналов может меняться при помощи графической матрицы сигналов или программы редактирования конфигурации логики в составе инструмента управления интеллектуальным устройством защиты PCM600. Кроме того, программа редактирования конфигурации логики в PCM600 поддерживает создание многоуровневых логических функций с помощью различных логических элементов, таких как таймеры и триггеры. Комбинируя функции защиты с логическими функциональными блоками, конфигурацию устройства можно адаптировать к требованиям заказчика в зависимости от конкретного применения.

Рисунок 2. Обзор функций RET620.

Функции защиты

В устройстве RET620 имеется функция трехфазной дифференциальной защиты трансформатора с торможением, в том числе отсечка и ступень с торможением, для обеспечения быстрой и селективной защиты при междуфазных, межвитковых замыканиях и КЗ ошиновки. Кроме торможения по второй гармонике используется алгоритм блокировки по форме сигнала, обеспечивающий устойчивость при включении трансформатора; функция торможения по пятой гармонике обеспечивает устойчивость защиты при умеренном перевозбуждении силовых трансформаторов.

Дифференциальная защита нулевой последовательности с торможением (REF) может применяться как дополнение к основной дифференциальной защите. Она используется для обнаружения однофазных замыканий вблизи точки заземления нейтрали трансформатора.

Для защиты обмоток трансформатора можно выбрать традиционную высоко- либо низкоомную схему защиты. При использовании низкоомной защиты REF не применяются стабилизирующие резисторы или варисторы, дополнительным преимуществом является то, что коэффициент трансформации тока заземления нейтрали может отличаться от коэффициента трансформации фазных ТТ.

Так как данная защита является защитой с абсолютной селективностью, то ей не требуется отстройка по времени по отношению к другим схемам защиты, и, следовательно, можно добиться быстрого устранения повреждения.

Кроме того, в устройстве имеется функция защиты от тепловой перегрузки, которая контролирует уровень нагрева обмоток трансформатора для предотвращения старения изоляции обмоток. Для каждой стороны силового трансформатора отдельно предусмотрена защита от КЗ, фазная максимальная токовая защита, защита обратной последовательности и резервная защита от замыканий на землю. Также имеется защита от замыканий на землю, основанная на измеренном или расчетном значении напряжения нулевой последовательности. Устройство обеспечивает трехфазную защиту от повышения напряжения, трехфазную защиту от понижения напряжения и защиту от повышения напряжения нейтрали. Кроме того, оно содержит функцию резервирования при отказе выключателя и направленной защиты от повышения/от понижения мощности.

Усовершенствованное за счет применения дополнительного оборудования и программного обеспечения, ИЭУ также оснащено тремя датчиками света 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. Дополнительно 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

Устройство RET620 может использоваться в схемах с одинарной или двойной системой шин, с одним или двумя выключателями, а также в схемах с большим количеством коммутирующих устройств. Оно поддерживает значительное количество разъединителей и заземляющих ножей с ручным управлением и с приводом и способно контролировать большие конфигурации.

Количество управляемых устройств зависит от количества входов и выходов, оставшихся незадействованными другими функциями. Количество входов/выходов можно увеличить за счет применения приставки входов/выходов RIO600.

Устройство предлагает широкие возможности настройки конфигураций под требования конкретного применения. Инструментарием для всех реле Relion является программное обеспечение Protection and Control IED Manager PCM600, которое содержит все необходимые инструменты для конфигурирования устройства, включая его функциональность, параметризацию, ИЧМ и связь.

RET620 обеспечивает управление и защиту трансформаторов и, одновременно, управление регулятором напряжения. Регулирование напряжения силового трансформатора, оснащенного РПН с электроприводом, может осуществляться как автоматически, так и в ручном режиме.

Автоматическое регулирование напряжения может распространяться как на один трансформатор, так и на несколько (максимум четыре) параллельно работающих трансформаторов. Устройство также поддерживает защиту от замыканий на землю — традиционную, с подключением через сопротивление, и высокоомную, рассчитываемую в устройстве.

Для совершенствования дуговой защиты и минимизации воздействия дуговых замыканий устройства серии 620, заказанные с функцией дуговой защиты, могут оснащаться платой быстродействующих входов/выходов.

Функции управления

RET620 содержит функции управления выключателями, разъединителями и заземляющими ножами через переднюю панель ИЧМ или с помощью дистанционного управления. В состав устройства входят три блока управления выключателем. Помимо функционального блока управления выключателем, в устройстве имеется еще четыре функциональных блока, предназначенных для управления приводом разъединителей или тележкой выключателя.

Более того, в устройстве имеется три блока управления, предназначенных для управления приводом заземляющего ножа. И вдобавок ко всему, в состав устройства входят четыре блока индикации положения разъединителя и три блока индикации положения заземляющего ножа, которые используются для разъединителей и заземляющих ножей с ручным управлением.

Для каждого управляемого первичного устройства в ИЭУ должны быть предусмотрены два физических дискретных входа и два дискретных выхода. Число дискретных входов и выходов устройства зависит от выбранной конфигурации аппаратной части. Если количество имеющихся для использования дискретных входов или выходов недостаточно, то возможность подключения к устройству внешнего модуля входов/выходов, например RIO600, позволит увеличить количество дискретных входов и выходов, которые можно использовать в конфигурации.

Дискретные входы и выходы внешнего модуля входов/выходов могут использоваться для приема/передачи менее критичных по времени сигналов. Внешний модуль позволяет освободить некоторые зарезервированные дискретные входы и выходы устройства.

Необходимо проверить соответствие дискретных выходов устройства, выбранных для управления первичным оборудованием, например величину допустимого тока и размыкающей способности. Если требования к цепи управления первичным устройством не выполняются, необходимо использовать внешние промежуточные реле.

Графический ЖКДИЧМ устройства позволяет отображать мнемосхему (SLD) с индикацией положений соответствующего первичного оборудования. Схемы блокировки, необходимые для конкретного применения, конфигурируются с помощью программной утилиты матрицы сигналов или конфигурации приложений в PCM600.

ИЭУ включает в себя функцию контроля синхронизма, которая гарантирует, что напряжение, фазный угол и частота на любой из сторон разомкнутого выключателя отвечает условиям безопасного взаимодействия двух сетей.

По отдельному заказу может быть предусмотрена функция управления напряжением на стороне нагрузки силового трансформатора. На основании измеренных значений устройство подает команды управления на РПН, обеспечивая тем самым дополнительно автоматическое регулирование напряжения.

Рисунок 3. Соединения RET620.

Входы и выходы

Устройство имеет шесть входов фазного тока, два входа тока нулевой последовательности, три входа фазного напряжения, один вход напряжения нулевой последовательности, один вход линейного напряжения для контроля синхронизма и один вход линейного напряжения для автоматического регулятора напряжения посредством изменения положения отпайки. Помимо входов для измерения тока и напряжения, в основную конфигурацию устройства входит восемь дискретных входов и 13 дискретных выходов.

Кроме того, в основную конфигурацию входит два входа термометра сопротивления (RTD) и один миллиамперный вход. Входы фазного тока и входы тока нулевой последовательности имеют номинал 1/5 A, т. е. входы позволяют подключить вторичные трансформаторы тока 1 A либо 5 A. Три входа фазного напряжения и вход напряжения нулевой последовательности рассчитаны на номинальные напряжения в диапазоне 60–210 В. Могут подключаться как линейные, так и фазные напряжения.

В качестве опции в состав основной конфигурации устройства входит пустой слот, предназначенный для установки одного из следующих дополнительных модулей.

Первая опция — это дополнительный модуль дискретных входов/выходов, который увеличивает количество входов/выходов устройства на восемь дискретных входов и четыре дискретных выхода. Эта опция особенно необходима при подключении ИЭУ к нескольким управляемым объектам.

Вторая опция — это дополнительный модуль RTD/мА-входов, позволяет добавить в устройство шесть RTD-входов и два мА-входа, которые требуются при установке дополнительных датчиков для измерения, например, температуры, давления, уровней и т. п., в зависимости от данных, представляющих интерес.

Третья опция — это плата быстродействующих выходов, предоставляющая в том числе восемь дискретных входов и три быстродействующих выхода. Быстродействующие выходы активируются быстрее по сравнению с традиционными механическими выходными реле, что сокращает общее время срабатывания устройства на 4... 6 мс в таких критически важных по времени случаях, как дуговая защита. Быстродействующие выходы в устройстве конфигурируются произвольно, и их применение не ограничивается только дуговой защитой.

Номинальные величины на входах тока и напряжения являются параметрами ИЭУ. Кроме того, пороговые значения срабатывания дискретных входов выбираются в диапазоне 16…176 В= путем задания уставок устройства.

Все контакты дискретных входов и выходов произвольно конфигурируются при помощи инструмента матрицы сигналов либо конфигурации логики в PCM600.

Локальный ИЧМ

Устройство поддерживает процесс мониторинга информации и состояния при помощи локального ИЧМ, на дисплее которого отображаются данные, а также при помощи светодиодов индикации/аварийной сигнализации. Локальный ИЧМ позволяет выполнять операции управления оборудованием, которое подключено к этому устройству и которым это устройство управляет. Команды управления подаются с дисплея или при помощи кнопок, расположенных на ЛИЧМ.

ЖКД-дисплей обеспечивает полный набор функциональных возможностей интерфейса пользователя на передней панели с навигацией по меню и окнам. Кроме того, дисплей включает в себя конфигурируемую пользователем двухстраничную однолинейную схему (SLD) с индикацией положения соответствующего первичного оборудования и с соответствующими первичными измерениями величин процесса. Однолинейная схема может изменяться в соответствии с требованиями пользователя путем использования Редактора Графических Изображений (GDE) в PCM600.

На локальном ИЧМ также имеется 11 программируемых светодиодов. Эти светодиоды могут конфигурироваться на отображение необходимых индикаций и аварийных сигналов в графическом инструменте конфигурации PCM600. Светодиоды имеют два независимо контролируемых цвета, красный и зеленый, что позволяет одному светодиоду лучше осуществлять индикацию различных состояний контролируемого объекта.

Утопленный монтаж

Полуутопленный монтаж

Монтаж в стойке

Настенный монтаж

Рисунок 4. Некоторые способы монтажа RET620.

Устройство также имеет 16 настраиваемых кнопок ручного управления, которые также могут произвольно настраиваться в графическом инструменте конфигурации PCM600. В процессе настройки этим кнопкам могут быть назначены операции управления внутренними функциями устройства, например операции изменения группы уставок, пуска аварийного осциллографа и изменения режимов работы функций, или операции управления внешним оборудованием, например повышения или понижение положения отпайки РПН через дискретные выходы реле. Рядом с каждой кнопкой находится небольшой светодиод индикации. Этот светодиод конфигурируется произвольно, что дает возможность использовать его либо для индикации активного состояния кнопки, либо в качестве светодиода индикации/аварийной сигнализации в дополнение к имеющимся 11 программируемым светодиодам.

Локальный ИЧМ имеет переключатель (L/R) для местного/ дистанционного управления устройством. Когда устройство находится в режиме местного управления, то управлять им возможно только с использованием местного интерфейса пользователя, расположенного на лицевой панели. Когда устройство 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 устройство 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 готовым вырезом под одно устройство.Как вариант, устройства могут монтироваться в 19-дюймовые релейные шкафы при помощи рам 4U Combiflex

Варианты установки устройства:

• утопленный монтаж;
• полуутопленный монтаж;
• монтаж в стойке;
• настенный монтаж;
• монтаж на 19-дюймовую раму;
• монтаж с испытательным блоком RTXP 24 в 19- дюймовую стойку.