Устройство управления и защиты REX640

Рисунок 1. Векторное представление измерений в качестве примера страницы локального ИЧМ REX640.

Устройство REX640 значительно упрощает защиту вашего оборудования в системах генерации и распределении электроэнергии. Модульная конструкция обеспечивает высокую степень гибкости при настройке в соответствии с требованиями заказчика и проведении изменений, простую адаптацию к изменяющимся требованиям по защите на протяжении всего срока эксплуатации устройства. Это и есть управление активами в самом лучшем его проявлении.

Преимущества:

• оптимальная гибкость и эффективность: весь спектр функциональных возможностей обеспечивается одним устройством;
• готовые пакеты приложений для удобного и несложного оформления заказов;
• модульная конструкция с возможностью расширения обеспечивает любую настройку в соответствии с требованиями клиента;
• модульная структура аппаратного и программного обеспечения позволяет добиться максимальной гибкости на протяжении всего срока эксплуатации устройства;
• простая адаптация к меняющимся требованиям в области защиты;
• постоянный доступ к новейшим разработкам в области программного и аппаратного обеспечения;
• готовые функционально-ориентированные страницы локального ИЧМ – экономия времени и объема работ;
• повышение ситуационной осведомленности и эксплуатационной пригодности за счет применения уникального функционально-ориентированного ЛИЧМ;
• устройство предназначено для обеспечения растущей цифровизации подстанций.

Назначение

REX640 – это функциональное универсальное устройство защиты и управления, предназначенное для применения в новейших системах распределения и генерации электроэнергии. Уникальная гибкость устройства обеспечена на протяжении всего срока эксплуатации устройства: с момента оформления заказа, во время тестирования и ввода в эксплуатацию и до обновления функций модульного программного и аппаратного обеспечения в зависимости от изменения требований.

Модульная структура аппаратных и программных компонентов позволяет проще адаптировать устройство к любым требованиям защиты, которые могут возникнуть на протяжении всего срока эксплуатации устройства и подстанции.

Простая модификация и обновление устройства REX640 расширяет границы возможностей, которые можно обеспечить при помощи всего лишь одного устройства.

Основные параметры

Описание

REX640 поддерживает широкий спектр базовых функций. Но при этом изделие можно и далее адаптировать к особым требованиям, для чего в него включаются дополнительные пакеты приложений. Функциональные возможности выбранных пакетов приложений можно расширить за счет включения в устройство дополнительного пакета. Библиотека устройства REX640 позволяет инженеру оптимизировать прикладную конфигурацию и ее работу.

В устройстве имеются слоты, предназначенные для обязательного подключения оборудования, и слоты, подключение к которым не обязательно. К «обязательным» слотам всегда должен быть подключен модуль, «необязательный» слот может оставаться пустым, в зависимости от заказанного состава устройства.

Устройство релейной защиты оснащено энергонезависимой памятью, которая не требует регулярного обслуживания. В энергонезависимой памяти хранятся все события, записи и журналы, и эти данные сохраняются при отключении оперативного питания.

Интерфейс «человек-машина»

REX640 предлагает различные возможности для создания интерфейса «человек-машина» (ИЧМ):

• локальный ИЧМ (ЛИЧМ);
• ИЧМ распределительного устройства (ИЧМ РУ);
• веб-ИЧМ.

Вы можете выбрать решение для ИЧМ на собственное усмотрение. Факторами выбора могут быть, например, физическое место установки, частота использования или предпочтения операторов.

ЛИЧМ может быть подключен непосредственно к специальному порту коммуникационного модуля реле. Если расстояние между устройством релейной защиты и ЛИЧМ достаточно большое, то ЛИЧМ можно подключить к коммуникационной сети Ethernet станции. В обоих случаях каждый ЛИЧМ должен быть связан с определенным релейным устройством, и к одному реле может быть подключен только один ЛИЧМ.

ИЧМ РУ можно подключить к коммуникационной сети Ethernet станции. Один ИЧМ РУ может обслуживать до 20 релейных устройств. ИЧМ РУ предоставляет информацию о состоянии на уровне распределительного устройства, а также служит точкой доступа к информации о реле на уровне ЛИЧМ. Панели ЛИЧМ и ИЧМ РУ не могут быть одновременно подключены к одному реле.

Для подключения ЛИЧМ непосредственно к релейному устройству используется порт основного блока X1.1. При удаленной конфигурации с ЛИЧМ или ИЧМ РУ разъем X1.1 используется для подключения к коммутатору Ethernet. Для подключения PCM600 или веб-ИЧМ используется сервисный порт X1.2. Для подключения USB-накопителя для извлечения данных из релейного устройства используется порт USB X2.

Рисунок 2. Обзор слотов устройства REX640, предназначенных для аппаратных модулей.

Локальный ИЧМ

ЛИЧМ оборудован надежным 7-дюймовым цветным ёмкостным сенсорным экраном с высоким разрешением. Пользовательский интерфейс обеспечивает пользователю полную ситуативную осведомленность. Визуализация измерений, событий, аварийных сигналов основного процесса, а также данных о положении коммутационных аппаратов, обеспечивает чрезвычайно простое взаимодействие с устройством. ЛИЧМ обеспечивает управление выбранными первичными устройствами при помощи всплывающих диалоговых окон.

Кроме того, ЛИЧМ помогает инженеру на этапе тестирования, при вводе в эксплуатацию, при поиске и устранении неисправностей. Информация, доступ к которой традиционно осуществляется разными путями в структуре меню, предлагается в сгруппированном виде и наглядном формате.

Кнопка домашней страницы в нижней части ЛИЧМ моментально отображает состояние устройства. В стандартных ситуациях кнопка постоянно светится немигающим зеленым светом. В любых других ситуациях, требующих внимания со стороны оператора, кнопка мигает, горит красным, либо мигает и горит красным.

ЛИЧМ содержит две категории страниц: страницы для оператора и страницы для инженера. Операторские страницы нужны для стандартных действий, обычно выполняемых оператором, это такие страницы как однолинейная схема, функции управления, измерения, события, аварийные сигналы, и так далее. Инженерные страницы предназначены для задания параметров устройства, поиска и устранения неисправностей, тестирования и ввода в эксплуатацию.

Операторские страницы могут использоваться в готовом виде или их можно настроить в соответствии с требованиями проекта при помощи инструмента Graphical Display Editor (GDE) – редактора графических изображений в составе программного обеспечения PCM600. Инженерные страницы не подлежат изменению.

Операторские страницы можно прокручивать кнопкой Home, либо листая их. Для доступа к инженерным страницам нужно прикоснуться к верхней горизонтальной части экрана.

ЛИЧМ – является дополнительной опцией, REX640 является полностью функциональным устройством даже при его отсутствии. В карте связи устройства имеется специальный порт для подключения ЛИЧМ при помощи разъема RJ-45 и по кабелю CAT6 S/FTP. Если между устройством и ЛИЧМ должно быть большое расстояние, ЛИЧМ может подключаться к устройству по сети связи станции.

Кроме того, в ЛИЧМ имеется один служебный Ethernetпорт с разъемом RJ-45 и один USB-порт. Сервисный порт можно использовать для подключения PCM600 или для подключения веб-ИЧМ. Через этот порт активируется передача данных на флеш-карту. По умолчанию USB порт заблокирован, он вводится в действие специальным параметром.

Рисунок 3. Тестирование и ввод в эксплуатацию в Локальном ИЧМ.

ИЧМ распределительного устройства (РУ)

ИЧМ РУ оборудован надежным 7-дюймовым цветным емкостным сенсорным экраном с высоким разрешением, как и ЛИЧМ. Пользовательский интерфейс обеспечивает пользователю полную ситуативную осведомленность. На странице навигации ИЧМ РУ представлен обзор всей конфигурации распределительного устройства. На странице навигации могут быть одновременно отображены четыре панели распределительного устройства, а остальные панели можно увидеть, нажав кнопку «Домой» панели ИЧМ РУ или проведя пальцем по экрану. Один ИЧМ РУ может поддерживать до 20 релейных устройств, а конфигурация может включать несколько непересекающихся панелей ИЧМ РУ.

На странице навигации каждая панель распределительного устройства может быть представлена динамической однолинейной диаграммой, статическим изображением или даже фотографией реальной панели. Панельное представление включает в себя виртуальную кнопку «Домой», указывающую на состояние реле в панели. Физическая кнопка «Домой» ИЧМ РУ указывает на общее состояние всей конфигурации распределительного устройства. После нажатия на выбранную панель распределительного устройства на странице навигации ИЧМ РУ подключается к соответствующему устройству релейной защиты. После установки соединения ИЧМ РУ поддерживает все те же возможности, что и ЛИЧМ.

Если конфигурация распределительного устройства на странице навигации представлена динамической однолинейной диаграммой, отображаются фактические позиции первичного коммутационного устройства. Для управления первичным объектом необходимо сначала выбрать панель на странице навигации. Когда ИЧМ РУ подключен к выбранному релейному устройству, управление осуществляется так же, как из ЛИЧМ.

ИЧМ РУ автоматически сохраняет резервные копии конфигураций подключенных релейных устройств. При замене устройства релейной защиты на устройство с как минимум тем же набором возможностей его конфигурацию и параметры можно восстановить с панели ИЧМ РУ.

Применение

На рисунке 4a представлено устройство REX640 для защиты линии. Основные функциональные возможности дополнены пакетами приложений, которые обеспечивают дистанционную и дифференциальную защиту линии. Для дополнительной защиты от замыканий на землю по всей длине линии был выбран дополнительный пакет приложений. В этом примере используются традиционные трансформаторы тока. Плата аналоговых входов AIM1 подходит лучше всего, т.к. имеет пять входов напряжения и пять токовых входов, один из них – чувствительный.

a) Применение в линии питания

b) Применение в трансформаторе

Рисунок 4. Обзор функций REX640

На рисунке 4b представлено устройство REX640 в схеме защиты трехобмоточного силового трансформатора. Базовые функции дополнены пакетом приложений для защиты силового трансформатора и соответствующим пакетом для защиты трехобмоточного трансформатора. В показанном примере REX640 также имеет средства автоматического и ручного управления регулятором напряжения под нагрузкой (РПН). Для этой цели также был выбран пакет управления РПН.

Для измерения тока и напряжения лучше всего подойдет использование двух плат аналоговых входов AIM2 на каждое реле. Такое сочетание обеспечивает 12 токовых каналов и 8 каналов напряжения, которые могут свободно назначаться функциям устройства. Для функции управления РПН требуется информация о фактическом положении РПН. Для получения такой информации устройство оборудуется модулем RTD (термометр сопротивления), который может измерять положение РПН в виде значения сопротивления либо в виде миллиамперного сигнала.

На рисунке 5a представлено устройство REX640 для защиты синхронного двигателя. Базовые функциональные возможности расширены за счет установки пакета защиты электрических машин и соответствующего дополнительного пакета для защиты синхронных машин. Для измерения тока и напряжения лучше всего подойдет использование плат аналоговых входов AIM1 и AIM2 на каждое реле. Такое сочетание обеспечивает 11 токовых каналов и 9 каналов напряжения, которые могут свободно назначаться функциям устройства. Температура обмотки статора контролируется датчиками двигателя. Датчики подключены к установленной в устройстве плате RTD.

В дополнение к традиционным функциям защиты, управления, измерения и контроля REX640 может выполнять функции синхронизации генераторного (APP11) и негенераторного (APP12) выключателя. Успешная синхронизация двух источников может выполняться путем согласования их напряжения, частоты, последовательности чередования фаз и фазного угла. Выключатель (CB) соединяет два источника по истечении периода времени включения с момента выдачи команды на включение. Таким образом, для успешной синхронизации необходимо, чтобы в момент включения выключателя все условия синхронизации были соблюдены.

a) Защита двигателя

b) Защита генератора

Рисунок 5. Обзор функций REX640

Каждое ИЭУ REX640, входящее в схему синхронизации, выполняет собственную функцию синхронизации. При необходимости синхронизации генераторного выключателя соответствующее ИЭУ REX640 контролирует напряжение, частоту и разность фазных углов, запрашивая соответствующее изменение уставок АРН генератора и регулятора первичного двигателя. В этой схеме обмен информацией с другими устройствами REX640 не требуется.

При необходимости синхронизации негенераторного выключателя все ИЭУ REX640 в схеме обмениваются между собой информацией, чтобы определить подходящий генератор (генераторы) для согласования напряжения и частоты. После того как генераторы будут определены и выбраны, устройство REX640, которое относится к выключателю, который нужно синхронизировать, посылает запрос на устройство REX640 выбранного генератора (генераторов) для требуемой корректировки напряжения и частоты.

После того как напряжение, частота и разность фазных углов рядом с синхронизируемым выключателем будут в пределах заданных значений, REX640 включает выключатель. Обмен информацией (аналоговыми и дискретными сигналами) между устройствами REX640 происходит по профилю GOOSE по стандарту IEC 61850-8-1 по сети Ethernet.

В качестве локального пользовательского интерфейса для синхронизации выключателя может использоваться локальный ИЧМ устройства REX640. Системы управления верхнего уровня, такие как SCADA, DCS или PMS, могут взаимодействовать со схемой синхронизации по протоколам MMS или Modbus. В схеме синхронизации на базе REX640 поддерживается три режима синхронизации: ручной, полуавтоматический и автоматический.

Когда в схему синхронизации входят генераторные и негенераторные выключатели, система может включать в себя не более восьми генераторных и 17 негенераторных выключателей.

На рисунке 5b представлено устройство REX640 в схеме защиты синхронного генератора с блочным трансформатором. Основные функции дополнены пакетами защиты электрических машин и трансформаторов. Дополнительный пакет защиты синхронных электрических машин поддерживает соответствующие функции защиты синхронного генератора. Пакеты приложений самосинхронизации генератора поддерживают синхронное включение генератора в систему шин как в ручном, так и в автоматическом режиме. ЛИЧМ устройства защиты действует в качестве локального операторского интерфейса управления последовательностью самосинхронизации.

Внешнее устройство наложения тока/напряжения (REK 510) активирует контроль цепи возбуждения генератора для предотвращения замыканий на землю. Лучше всего для измерения тока и напряжения подойдут платы AIM1 и AIM2. Такая комбинация предлагает 11 каналов тока 9 каналов напряжения, которые могут произвольно назначаться функциям ИЭУ. Температура обмотки статора контролируется RTD-датчиками.

REX640 в полной мере отвечает требованиям цифровых распределительных устройств. Для измерения фазных токов и напряжений используются датчики, а для измерения тока на стороне высокого напряжения, используемого в защите силовых трансформаторов, – традиционные трансформаторы тока. Для защиты от замыканий на землю отходящих кабельных линий используются трансформаторы тока нулевой последовательности.

Напряжение Шины А измеряется устройством в ячейке +J2, напряжение Шины B – устройством в ячейке +J3. Оба устройства посылают измеренные значения напряжения шин по Ethernet-шине в виде выборок измеренных величин (SMV) по протоколу IEC 61850-9-2 LE. В зависимости от типа линия получает один либо два потока SMV-выборок. Линии, которые получают два потока SMV, автоматически переключаются с одного потока на другой в зависимости от положения разъединителей системы шины.