Устройство защиты и управления по напряжению REU615 (МЭК)

Рисунок 1. Передняя панель REU615 с маленьким экраном.

REU615 – это устройство защиты и управления по напряжению, предназначенное для защиты по напряжению и частоте в распределительных сетях электростанций и промышленных предприятий, включая сети с объектами распределенной генерации. Устройство REU615 также является идеальным устройством для регулирования напряжения.

Устройство REU615 полностью поддерживает стандарт связи МЭК 61850, предназначенный для связи и взаимодействия устройств автоматизации подстанции, включая протокол МЭК61850-9-2 LE, и теперь также обладает расширенными возможностями, предоставленными Редакцией 2. Кроме того, устройство REU615 поддерживает протокол параллельного резервирования (PRP) и «бесшовного резервирования высокой доступности» (HSR), а также такие протоколы как DNP3, МЭК 60870-5-103 и Modbus®. Протокол Profibus DPV1 поддерживается при использовании преобразователя протоколов SPA-ZC 302.

Преимущества:

• съемная конструкция для быстрой установки и тестирования;
• большой диапазон функций защиты и управления для контроля напряжения шин, сброса и восстановления нагрузки, включая защиту от понижения и повышения частоты генератора мощности и другого оборудования переменного тока;
• готовые к использованию стандартные конфигурации для быстрой и простой настройки с возможностями адаптации к конкретным требованиям;
• функция автоматического регулирования напряжения силовых трансформаторов при помощи РПН с электрическим приводом;
• поддержка Редакции 2 и Редакции 1 МЭК 61850, включая протоколы HSR иPRP, обмен сообщениями по технологии GOOSE и протокол МЭК61850-9-2 LE для уменьшения объема монтажа и контроля связи;
• протокол IEEE 1588 V2 для синхронизации времени высокой точности и максимального использования преимуществ связи Ethernet на подстанции;
• большой графический дисплей, способный отображать однолинейные схемы с возможностью изменения, доступный локально либо через веб-ИЧМ.

Назначение

Устройство управления и защиты по напряжению REU615 имеет две стандартные конфигурации – А и В.

Конфигурация А предназначена для схем защиты на основе контроля напряжения и частоты в энергосистемах общего пользования и промышленных энергосистемах, а также в распределительных системах, включая сети с распределенной генерацией.

Конфигурация В предназначена для автоматического регулирования напряжения силовых трансформаторов, оборудованных переключателем ответвлений под нагрузкой (РПН).

Обе конфигурации имеют дополнительные функции управления выключателем, измерения и диагностики. REU615 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.

Основные параметры

Описание

Разработанная «с нуля» серия 615 предназначена для реализации всего потенциала стандарта МЭК 61850 в части обмена информацией и функционального взаимодействия устройств автоматизации станции. После того как на устройстве со стандартной конфигурацией будут выставлены уставки для конкретного применения, оно может быть сразу же введено в работу.

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.

Стандартные конфигурации

Стандартную конфигурацию сигналов можно изменить при помощи матрицы сигналов или графических прикладных функций программы Protection and Control интеллектуальным устройством Manager PCM600.

Кроме того, программа конфигурирования логики приложений PCM600 поддерживает 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.

Устройство поставляется от производителя со стандартными подключениями, описанными в функциональных схемах: это подключения дискретных входов, дискретных выходов, связей между функциями и светодиодов аварийной сигнализации. Некоторые поддерживаемые в REU615 функции необходимо добавить при помощи Инструмента конфигурации приложений, чтобы они стали доступны в Матрице Сигналов и в устройстве. Прямым направлением измерения для направленных функций защиты считается направление к отходящему фидеру.

Функции защиты

В стандартной конфигурации А имеются функции контроля напряжения на шине, сброса (отключения) и восстановления (повторного подключения) нагрузки. Кроме того, она используется для защиты от повышения и понижения частоты генераторов и другого оборудования переменного тока, например конденсаторных батарей, для которых необходима трехфазная защита от повышения напряжения, трехфазная защита от понижения напряжения, защита от повышения напряжения нулевой последовательности, защита от понижения напряжения прямой последовательности, защита от повышения напряжения обратной последовательности и контроль частоты.

Встроенные функции сброса и восстановления нагрузки имеют пять экземпляров для отключения и повторного подключения менее значимых нагрузок при перегрузке сети. Имеющиеся пять экземпляров позволяют более точно распределить приоритеты и сгруппировать подключенные фидеры таким образом, чтобы обеспечить надежность энергоснабжения в критически важных случаях.

Конфигурация A

Конфигурация B

Рисунок 2. Обзор функций REU615.

Если процессом восстановления управляет автоматика или АСУ ТП, функция сброса и восстановления нагрузки может посылать сигнал в систему, когда выполнены предварительные условия для восстановления сети.

Усовершенствованная за счет применения дополнительного оборудования и программного обеспечения конфигурация А также имеет три канала датчиков света для дуговой защиты измерительного шкафа или шинного отсека комплектного распределительного устройства в металлическом корпусе. Интерфейс датчиков дуговой защиты установлен в модуле связи, который можно заказать дополнительно.

При возникновении дугового замыкания на устройства защиты входных фидеров подается дискретный сигнал – по сигнальным кабелям либо посредством горизонтального обмена GOOSE-сообщениями. Одновременное использование величины тока устройств защиты входных фидеров и получение сигнала обнаружения дугового замыкания обеспечивает селективное отключение выключателей входящих фидеров, что позволяет изолировать повреждение.

Схемы обнаружения и защиты от дугового замыкания, имеющиеся в устройстве, повышают личную безопасность персонала и уменьшают материальный ущерб внутри распредустройства при дуговом КЗ.

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.

Стандартная конфигурация В предназначена для выполнения функций автоматического регулирования напряжения силовых трансформаторов, снабженных устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Кроме того, в ней имеются функции трехступенчатой трехфазной ненаправленной МТЗ, а также трехфазной защиты от повышения и понижения напряжения. Устройство также содержит функцию защиты от тепловой перегрузки, которая контролирует тепловой уровень обмоток трансформатора для предотвращения старения изоляции обмоток.

Применение

Стандартная конфигурация А предназначена для использования в распредустройствах среднего напряжения со специальным шкафом для измерения напряжения. В конфигурации А имеются функции контроля повышения и понижения напряжения на шине, повышения напряжения нулевой последовательности и частоты. REU615 обладает функциональными возможностями, необходимыми для обеспечения сброса нагрузки или снижения генерации для повышения устойчивости сети.

В случае применения REU615 для генераторов и двигателей обеспечивается дополнительная защита – посредством выявления любого отклонения от допустимых значений частоты и напряжения. Встроенная функция контроля синхронизма обеспечивает синхронизированное подключение оборудования к сети.

В распределительных сетях с распределенной генерацией электроэнергии REU615 может использоваться для защиты от потери сетевого напряжения одиночных генерирующих блоков.

Стандартная конфигурация B, в которой предусмотрено регулирование напряжения, предназначена для автоматического и ручного регулирования напряжения силовых трансформаторов, оборудованных переключателем ответвлений под нагрузкой с электроприводом.

На небольших подстанциях с одним силовым трансформатором REU615 может использоваться для регулирования напряжения на стороне нагрузки. На подстанциях с двумя и более силовыми трансформаторами, работающими параллельно, можно реализовать три альтернативных принципа регулирования напряжения: принцип ведущего/ ведомого, принцип с использованием реактивного сопротивления (NRP) и принцип минимизации циркулирующего тока (MCC).

Функции управления

REU615 содержит функции управления выключателем с ИЧМ на передней панели или с помощью дистанционного управления. Помимо функционального блока управления выключателем, ИЭУ имеет еще два функциональных блока, предназначенных для управления разъединителями или тележкой выключателя с приводом и индикации их положений.

Кроме того, в устройстве имеется функциональный блок управления заземляющим ножом с приводом и индикации его положения.

Для каждого управляемого первичного устройства в ИЭУ должны быть предусмотрены два физических дискретных входа и два дискретных выхода. Количество неиспользуемых дискретных входов и выходов зависит от выбранной стандартной конфигурации устройства. В отдельных стандартных конфигурациях предусмотрены дополнительные аппаратные модули для увеличения количества дискретных входов/выходов.

Если дискретных входов или выходов, имеющихся в стандартной конфигурации, недостаточно, можно установить в устройство внешний модуль расширения аналоговых и дискретных сигналов, например RIO600.

Дискретные входы и выходы внешнего модуля расширения аналоговых и дискретных сигналов могут использоваться для приема/передачи сигналов, менее критичных по времени. Внешний модуль позволяет высвободить некоторые первоначально зарезервированные в стандартной конфигурации дискретные входы и выходы устройства.

Необходимо проверить соответствие дискретных выходов ИЭУ, выбранных для управления первичным оборудованием, например допустимый ток и размыкающую способность. Если требования к цепи управления первичным устройством не выполняются, необходимо использовать внешние промежуточные реле.

Выбираемый при заказе большой графический ЖКД интерфейса «человек-машина», которым укомплектовано устройство, позволяет отображать однолинейную схему (SLD) с индикацией положения соответствующих первичных устройств. Необходимые схемы оперативных блокировок конфигурируются с помощью функциональных возможностей матрицы сигналов или инструмента конфигурации приложений РСМ600.

Стандартная конфигурация А 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. В стандартной конфигурации B имеются функции для управления напряжением на стороне нагрузки силового трансформатора. На основании измеренных значений ИЭУ подает команды управления на РПН, обеспечивая тем самым автоматическое регулирование напряжения

Входы и выходы

Количество входов и выходов зависит от выбранной стандартной конфигурации. ИЭУ имеет три входа фазного напряжения и один вход тока нулевой последовательности или три входа фазных токов, один вход тока нулевой последовательности и три входа фазного напряжения.

Токовые входы рассчитаны на 1 или 5 А (номинальный ток). Входы трехфазного напряжения и вход напряжения нулевой последовательности рассчитаны на номинальное напряжение 60–210 В. Возможно подключение как линейных, так и фазных напряжений.

Вход фазного тока 1 А или 5 А, вход тока нулевой последовательности 1 А или 5 А и номинальное напряжение для входа напряжения нейтрали выбираются программными средствами. Кроме того, пороговые значения срабатывания дискретных входов выбираются при помощи уставок в диапазоне 16…176 В пост. тока.

Конфигурация A

Конфигурация B

Рисунок 3. Схема соединений REU615.

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

Стандартная конфигурация B устройства в качестве опции может быть укомплектована 6 входами RTD и 2 входами мА. Если в устройстве имеется дополнительный модуль RTD/мА входов, оно может измерять до восьми аналоговых сигналов, таких как температура, давление и положение РПН (через шесть входов RTD или два мАвхода с использованием преобразователей). Помимо измерения и мониторинга, эти значения могут использоваться для отключения и сигнализации дополнительными блоками защиты широкого назначения.

Для стандартной конфигурации A можно дополнительно выбрать модуль дискретных входов и выходов. В модуле предусмотрены три быстродействующих дискретных выхода (HSO), которые позволяют дополнительно уменьшить общее время срабатывания на 4...6 мс по сравнению с обычными сильноточными выходами.

Рисунок 4. Передняя панель REU615 с большим экраном.

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

При использовании соответствующих монтажных принадлежностей для стандартного корпуса устройства 615-й серии возможен утопленный монтаж, полуутопленный монтаж или настенный монтаж. При утопленном монтаже или монтаже на стену устройства могут также устанавливаться в наклонном положении (25°), для чего необходимо применение специальных принадлежностей.

Утопленный монтаж

Полуутопленный монтаж

Полуутопленный монтаж с наклоном 25º

Рисунок 5. Способы монтажа REU615.

Кроме того, 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.