Устройство управления и защиты двигателя REM620 (МЭК)

Рисунок 1. Передняя панель REM620.

REM620 - это специальное ИЭУ для управления двигателями. Является членом семейства продуктов защиты и управления Relion® компании ABB и частью серии 620. Устройства серии 620 характеризуются возможностью функционального расширения и модульным исполнением.

REM620 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. REM620 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 REM620 относится к продуктовой линейке Relion компании АББ и к серии 620 устройств защиты и управления.

Преимущества:

• съемное устройство для быстрой установки и тестирования;
• защита двигателей во время пуска и нормальной работы, с функцией защиты и устранения повреждений в аварийных ситуациях, с применением датчиков или традиционных измерительных трансформаторов;
• защита и управление средними и большими асинхронными и синхронными двигателями, требующим наличия дифференциальной защиты, с применением традиционных измерительных трансформаторов;
• широкие возможности контроля двигателя при помощи измерений с использованием датчика RTD и миллиамперных измерений;
• 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

REM620 – это специальное устройство защиты двигателя, предназначенное для защиты, управления, измерения и контроля средних и больших асинхронных двигателей, требующих наличия дифференциальной защиты, а теперь еще и синхронных двигателей, в обрабатывающих и перерабатывающих отраслях промышленности. Появилась возможность измерения фазных токов и напряжений с применением датчиков, используемая, в частности, в качестве основной защиты двигателей.

REM620 обычно используется для защиты средних и больших двигателей низкого напряжения с управлением от выключателя или контактора в самых разных приводах. Сюда входят асинхронные двигатели, работающие постоянно или периодически, с переменной нагрузкой, такие как насосы и конвейеры, миксеры и мешалки, вентиляторы и аэраторы.

REM620 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.

Основные параметры

Описание

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

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.

Стандартная конфигурация

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.

Имеется две стандартные конфигурации REM620:

• конфигурация A с традиционными трансформаторами тока и напряжения;
• конфигурация B с датчиками тока и напряжения.

Стандартная конфигурация 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, включая таймеры и триггеры.

Комбинируя функции защиты с логическими функциональными блоками, конфигурацию устройства можно адаптировать к требованиям заказчика в зависимости от конкретного применения.

Функции защиты

REM620 предлагает различные функциональные возможности, которые можно использовать в разных областях применения асинхронных и синхронных двигателей.

Базовая конфигурация ИЭУ защиты и управления обеспечивает все функциональные возможности, необходимые для управления запусками двигателя и его нормальной работой, включая также защиту и устранение повреждений в условиях аварийных ситуаций.

В состав ИЭУ входят такие функции:

• защита двигателя от короткого замыкания и перегрузки;
• защита от тепловой перегрузки;
• контроль времени пуска двигателя;
• защита в случае заклинивания ротора двигателя;
• защита от слишком частых пусков двигателя.

ИЭУ также включает в себя ненаправленную защиту от замыканий на землю, защиту от несимметрии токов обратной последовательности и резервную максимальную токовую защиту. Кроме того, ИЭУ содержит защиту от заклинивания ротора двигателя, защиту от потери нагрузки и защиту от опрокидывания фазы.

Конфигурация A

Конфигурация B

Рисунок 2. Обзор функций REM620.

Кроме того, в стандартную конфигурацию входит направленная защита от замыканий на землю, трехфазная защита от понижения напряжения, максимальная токовая защита обратной последовательности и защита от понижения напряжения прямой последовательности. Также в конфигурации имеется защита по частоте, включая защиту от повышения частоты, защиту от понижения частоты, а также защиту по скорости изменения частоты.

В варианте с трансформаторами тока (ТТ) или напряжения (ТН) в базовую конфигурацию входит функция дифференциальной защиты. В базовой конфигурации предусмотрена функция стабилизированной быстрой дифференциальной защиты, в которой используются трехфазные измерения тока со стороны клемм двигателя и трехфазные измерения тока со стороны нейтрали двигателя.

Базовая конфигурация также включает функцию дифференциальной защиты на основе метода защиты с использованием высокого импеданса или баланса магнитного потока (также называемый методом балансной защиты). Также доступна ограниченная функция защиты от замыкания на землю.

С REM620 предлагается дополнительно заказываемый пакет функций защиты для синхронных двигателей, включая функции направленной защиты синхронных двигателей от повышения мощности, понижения мощности и недостаточного возбуждения. Функция защиты от замыкания ротора на землю доступна уже в базовой конфигурации.

В пакет для синхронных двигателей также входят некоторые функции, применяемые в сетях распределенной генерации, когда кодексы энергосистем требуют наличия таких функций, как переключение питания при понижении напряжения, направленная защита по реактивной мощности и защита от пониженного напряжения.

Для контроля за состоянием двигателя и подачи аварийных сигналов в случае выхода за заданные пределы могут также использоваться измерения RTD/мА.

В некоторых особо важных электроприводах для выполнения аварийного пуска горячего двигателя должна быть возможность отмены действия защиты от тепловой перегрузки. Чтобы разрешить аварийный пуск горячего двигателя, устройство REM620 предлагает функцию выполнения принудительного пуска.

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.

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.

Функции управления

REM620 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. Ещё 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.

В состав стандартной конфигурации А входит функция контроля синхронизма, которая гарантирует, что напряжение, фазный угол и частота на любой из сторон разомкнутого выключателя отвечают условиям безопасного взаимодействия двух сетей.

Функция контроля синхронизма может также использоваться в стандартной конфигурации B, если используется шина процесса 9-2. По сравнению со стандартной конфигурацией A предусмотрено меньше физических измерений напряжения, поэтому эти измерения напряжения с другой стороны выключателя должны считываться по шине процессов 9-2.

Входы и выходы

REM620 может измерять токи и напряжения при помощи традиционных трансформаторов тока и напряжения либо при помощи датчиков тока и напряжения. Исполнение ИЭУ с традиционными трансформаторами имеет шесть входов для фазных токов, один вход для тока нулевой последовательности, три входа для фазных напряжений, один вход для напряжения нулевой последовательности и один вход линейного напряжения для контроля синхронизма.

Кроме входов для измерения тока и напряжения в основную конфигурацию ИЭУ входит 20 дискретных входов и 14 дискретных выходов. Можно также выбрать другую базовую конфигурацию, которая, помимо измерений тока и напряжения, включает в себя 12 дискретных входов и 10 дискретных выходов, а также шесть входов RTD и два входа мА.

Конфигурация A

Конфигурация B

Рисунок 3. Входы и выходы REM620.

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. Дополнительный чувствительный вход тока нулевой последовательности 0,2/1 A обычно используется в случае применения чувствительной защиты от замыканий на землю с применением трансформаторов тока нулевой последовательности.

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.

Исполнение ИЭУ с применением датчиков тока и напряжения имеет три входа для подключения комбинированных датчиков с разъемами RJ-45. Как альтернативный вариант, с помощью адаптеров можно использовать отдельные датчики тока и напряжения. Кроме того, адаптеры также позволяют использовать датчики с разъемами байонетного типа (Twin-BNC).

В устройстве имеется один дополнительный стандартный вход тока нулевой последовательности 0,2/1 A, который обычно используется в системах с чувствительной защитой от замыканий на землю с применением трансформаторов тока нулевой последовательности Кроме входов для измерения тока и напряжения в основную конфигурацию ИЭУ входит 16 дискретных входов и 14 дискретных выходов.

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 требуется при подключении ИЭУ к нескольким управляемым объектам.

Вторая опция — это дополнительный модуль RTD/мА входов, позволяет добавить в ИЭУ шесть RTD-входов и два мА-входа для установки дополнительных датчиков для измерения, например, температуры, давления, уровней и т. п., в зависимости от интересующих вас данных по защите двигателя.

Третья опция - это плата быстродействующих выходов, включая восемь дискретных входов и три быстродействующих выхода. Быстродействующие выходы активируются быстрее по сравнению с традиционными механическими выходными ИЭУ, 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.

Если количество собственных входов и выходов устройства недостаточно, имеется возможность подключения внешнего модуля входов/выходов, например RIO600, что позволит увеличить количество дискретных входов и выходов, используемых в конфигурации устройства.

В этом случае внешние входы и выходы подключаются к устройству по профилю GOOSE протокола МЭК 61850, чтобы добиться более быстрого обмена данными между ИЭУ и RIO600. Подключение дискретных входов и выходов модуля RIO600 к устройству может конфигурироваться в PCM600, после чего может использоваться в конфигурации ИЭУ.

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.

ЖК-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.

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 пуска или останова оборудования 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

С помощью подходящих монтажных принадлежностей стандартный корпус устройства можно монтировать полностью утопленным, полуутопленным или на стену.

Кроме того, 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.

Утопленный монтаж

Полуутопленный монтаж

Монтаж в стойке

Настенный монтаж

Рисунок 4. Варианты монтажа REM620.

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.