Устройство управления и защиты трансформатора RET615 (МЭК)

Рисунок 1. Передняя панель RET615 с маленьким экраном.

RET615 – это специальное устройство управления и защиты трансформатора. Имеется девять стандартных конфигураций RET615, соответствующих принципам заземления нейтрали трансформатора, будь то заземление через высокое полное сопротивление или цифровые схемы защиты от замыканий на землю с торможением.

Производится цифровая компенсации разности коэффициентов трансформации и фазовых сдвигов векторных групп всех традиционно используемых силовых трансформаторов. RET615 также может выполнять местное или дистанционное управление выключателем на стороне высокого напряжения трансформатора.

RET615 обеспечивает реальную поддержку стандарта МЭК 61850 для связи на подстанциях, включая связь по протоколу МЭ61850-9-2 LE, с использованием преимуществ Редакции 2. RET615 также поддерживает протокол параллельного резервирования (PRP) и протокол «бесшовного резервирования высокой доступности» (HSR), а также DNP3, МЭК 60870-5-103 и Modbus®. Протокол Profibus DPV1 поддерживается при использовании преобразователя протоколов SPA-ZC 302.

RET615 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 двухобмоточных трансформаторов, включая дифференциальную защиту;
• готовые к использованию стандартные конфигурации – подходят для большинства часто используемых векторных групп – для быстрой и простой настройки с возможностями адаптации к конкретным требованиям;
• поддержка различных вариантов заземления нейтрали, с использованием принципа заземления через высокое полное сопротивление либо принципа защиты с торможением от КЗ на землю в сетях с заземленной через низкоомный резистор нейтралью;
• связь по протоколу МЭК 61850, поддержка Редакции 2 и Редакции 1, включая протоколы HSR и PRP, обмен сообщениями по технологии GOOSE, поддержка протокола МЭК 61850-9-2 LE для контроля связи и уменьшения объема монтажа;
• 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

RET615 предназначен для защиты двухобмоточных трансформаторов, блочных и повышающих трансформаторов, включая блоки генератор-трансформатор электростанций и объектов энергетики.

Основные параметры

Описание

RET615 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.

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

Устройство RET615 имеет девять различных стандартных конфигураций. Стандартная конфигурация сигналов может быть изменена при помощи матрицы сигналов или графических прикладных функций программы Protection and Control IED Manager PCM600.

Комплектация A

Комплектация B

Рисунок 2. Обзор функций RET615.

Кроме того, программа конфигурирования логики в PCM600 поддерживает создание многоуровневых логических функций с помощью 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 RET615 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.

Применение стандартных конфигураций

Стандартные конфигурации A, C, Е и G предназначены для силовых трансформаторов с заземленной нейтралью на стороне высокого напряжения.

В конфигурациях A и Е имеется низкоомная защита дифференциальная защита от замыканий на землю REF, а в конфигурациях C и G — высокоомная защита REF.

Комплектация C

Комплектация D

Рисунок 3. Обзор функций RET615.

Конфигурации A, B, E и F также могут использоваться в случаях, когда коэффициент трансформации ТТ в цепи заземления нейтрали отличается от коэффициента трансформации фазных ТТ. Для конфигураций C, D, G и Н необходимо, чтобы коэффициенты трансформации ТТ были одинаковыми.

Конфигурации B, D, F и H подходят для трансформаторов с глухозаземленной нейтралью на стороне низкого напряжения или с нейтралью на стороне низкого напряжения, заземленной через сопротивление.

Конфигурации B, D, F и H также подходят для систем с отдельным заземляющим трансформатором, находящимся в зоне действия защиты.

В стандартных конфигурациях E, F, G и H имеются функции защиты и измерения на базе фазного напряжения, которые обеспечивают двухступенчатую защиту силовых трансформаторов от повышения и понижения напряжения и/или контроль.

Комплектация E

Комплектация F

Рисунок 4. Обзор функций RET615.

В качестве опции предлагаются два модуля RTD/мА входов. Модуль RTD/мА входов, предназначенный для стандартных конфигураций А-D, позволяет измерять до восьми аналоговых сигналов - 6 по входам RTD и 2 для мА-входов с использованием преобразователей. Входы RTD и мА-входы могут использоваться для измерения температуры масла в верхней и нижней части бака трансформатора.

Кроме того, входы RTD и мА-входы могут применяться для измерения температуры окружающей среды. Входы RTD также обеспечивают защиту от тепловой перегрузки сухих силовых трансформаторов, снабженных температурными датчиками Pt-100.

Измерение температуры по RTD/мА входам расширяет функциональные возможности трехфазной защиты от тепловой перегрузки. Кроме того, один из входов RTD может использоваться в качестве прямого входа измерения активного сопротивления для информации о положении РПН. В противном случае информацию о положении РПН можно получить через мА-преобразователь.

Комплектация G

Комплектация H

Рисунок 5. Обзор функций RET615.

Модуль RTD/мА, предназначенный для стандартных конфигураций E-H, позволяет измерять до трех аналоговых сигналов по входам RTD и один сигнал через мА-вход с использованием преобразователей.

Входы RTD могут применяться для измерения температуры масла и окружающего воздуха. Измерение температуры по RTDвходам расширяет функциональные возможности трехфазной защиты от тепловой перегрузки. Информацию о положении РПН можно получить через мА-преобразователь.

Аналоговые значения температуры или положении РПН могут передаваться в другие устройства по системе горизонтального обмена аналоговыми GOOSE-сообщениями. Аналоговые значения также могут приниматься от других устройств по станционной шине, таким образом увеличивая объем полезной информации.

Функции защиты

Интеллектуальное устройство включает трехфазную дифференциальную защиту трансформатора, включая отсечку и ступень с торможением, для обеспечения быстрой и селективной защиты при междуфазных, межвитковых замыканиях и КЗ ошиновки. Кроме торможения по второй гармонике используется усовершенствованный алгоритм блокировки по форме сигнала, обеспечивающий устойчивость при включении трансформатора.

Функция торможения по пятой гармонике обеспечивает устойчивость защиты при умеренном перевозбуждении силовых трансформаторов. Чувствительная дифференциальная защита нулевой последовательности с торможением 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 высокоомную либо низкоомную схему защиты. При использовании низкоомной защиты от замыканий на землю с торможением не требуются ни стабилизирующие резисторы, ни варисторы.

Дополнительным преимуществом является то, что коэффициент трансформации трансформаторов тока заземления нейтрали может отличаться от коэффициента трансформации фазных ТТ. Поскольку 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.

Устройство также содержит функцию защиты от тепловой перегрузки, которая контролирует тепловое воздействие на обмотки трансформатора с целью предупреждения преждевременного старения изоляции обмоток. Для каждой стороны силового трансформатора отдельно имеется 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. В зависимости от выбранной стандартной конфигурации устройство обеспечивает трехфазную защиту от повышения напряжения и защиту от повышения напряжения нейтрали. Кроме того, устройство содержит функцию резервирования при отказе выключателя (УРОВ).

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.

Функции управления

RET615 поддерживает функции управления выключателем с ИЧМ на передней панели устройства или с помощью дистанционного управления. Помимо функционального блока управления выключателем, в устройстве предусмотрены еще два функциональных блока, предназначенных для управления разъединителями или тележкой выключателя с приводом и для 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. Кроме того, 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 либо изменить стандартную конфигурацию, чтобы освободить дискретные входы или выходы, которые первоначально были сконфигурированы для других целей (если возможно) либо установить в устройство внешний модуль расширения аналоговых/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 редактора конфигурации логики РСМ600.

Входы и выходы

Устройство имеет шесть входов фазного тока и один вход тока нейтрали или шесть входов фазного тока, один вход тока нейтрали, три входа фазного напряжения и один вход напряжения нейтрали. Номинальное значение токовых входов (1/5 А) выбирается в устройстве программным путем.

Комплектации A-D

Комплектации E-H

Рисунок 6. Варианты подключений RET615.

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. Кроме того, пороговые значения срабатывания дискретных входов выбираются при помощи уставок в диапазоне 16…176 В пост. тока.

Рисунок 7. Передняя панель RET615 с большим экраном.

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

Стандартные конфигурации A, B, C и D ИЭУ в качестве опции могут быть укомплектованы шестью входами RTD и двумя мА-входами . 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 мА-входа с использованием преобразователей). Помимо измерения и мониторинга, эти значения могут использоваться для отключения и сигнализации дополнительными блоками защиты широкого назначения.

Стандартные конфигурации ИЭУ E, F, G и H в качестве опции могут быть укомплектованы двумя входами RTD и одним мА-входом.

По отдельному заказу можно выбрать модуль дискретных входов/выходов с тремя быстродействующими дискретными выходами (HSO), которые позволят дополнительно уменьшить общее время срабатывания на 4...6 мс по сравнению с обычными сильноточными 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 веб-браузера. 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.

Утопленный монтаж

Полуутопленный монтаж

Полуутопленный монтаж с наклоном 25º

Рисунок 8. Некоторые способы установки RET615.

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.