Terminale zabezpieczeniowe i automatyki oparte na mikroprocesorach ABB
Funkcjonalność, zalety mikroprocesorowych zacisków zabezpieczających w porównaniu z elektromechanicznymi urządzeniami zabezpieczającymi
Wyposażenie rozdzielnic stacji elektroenergetycznych, w szczególności linii odpływowych zasilających odbiorców lub sąsiednich stacji elektroenergetycznych, musi być niezawodnie zabezpieczone przed ewentualnymi uszkodzeniami. Aż do 2000 roku. jako zabezpieczenie urządzeń podstacji, wyłącznie stosowane urządzenia do zabezpieczania przekaźników i automatyki typu elektromechanicznego, które zbudowane są na przekaźniku o elektromechanicznej zasadzie działania.
Obecnie stare zabezpieczenia elektromechaniczne są stopniowo zastępowane nowoczesnymi urządzeniami — mikroprocesorowymi terminalami do zabezpieczania, sterowania i automatyzacji urządzeń, które coraz częściej spotyka się w nowo budowanych lub przebudowywanych technicznie stacjach.W artykule przyjrzymy się funkcjonalności i zaletom mikroprocesorowych zacisków zabezpieczających, na przykładzie zacisku REF 630 firmy ABB do ochrony linii odbiorczej 35 kV podamy charakterystykę porównawczą z ich poprzednikami – zabezpieczeniami elektromechanicznymi typ.
Zalety nowoczesnych urządzeń do zabezpieczania przekaźników i automatyki
Jedną z głównych zalet terminali mikroprocesorowych w stosunku do zabezpieczeń starego typu jest ich kompaktowość. Aby wdrożyć ochronę, automatyzację, sterowanie urządzeniami sieciowymi 35 kV, konieczne jest zainstalowanie złożonego łańcucha wielu przekaźników elektromechanicznych, które ledwo mieszczą się na jednym panelu przekaźnikowym.
Dodatkowo należy zainstalować na każdej linii wyłącznik sterujący wyłącznikiem, przełączniki do wyboru trybów pracy, nakładki do załączania/wyłączania automatyki, mierniki do ustalania prądu obciążenia na linii - dla wymienionych pozycji musi być inny panel zainstalowany.
Terminal zabezpieczający mikroprocesor ma niewielkie gabaryty.
Ze względu na niewielkie gabaryty przekaźnikowy panel zabezpieczeń i automatyki może pomieścić dwa zaciski zabezpieczeniowe i odpowiadające im łączniki do sterowania wyłącznikami na liniach 35 kV, a także do przełączania różnych trybów pracy przekaźnikowe urządzenia zabezpieczające.
W tym przykładzie zacisk ochronny REF 630 chroni wychodzącą linię zasilającą. Terminal ma również inne standardowe konfiguracje, które pozwalają na użycie terminala do ochrony transformatora mocy, wyłącznika sekcji lub wyłącznika szyny.
Ogromną zaletą tego urządzenia jest to, że standardowe konfiguracje można dostosować z maksymalną dokładnością do rzeczywistych warunków, uwzględnić wszystkie możliwe niuanse i wybrać pożądane funkcje.
Jeżeli chodzi o urządzenia pomiarowe, to w przypadku zastosowania końcówek mikroprocesorowych nie trzeba ich instalować, gdyż na wyświetlaczu urządzenia zabezpieczającego pokazywane są obciążenia fazowe linii oraz inne parametry elektryczne.
Jak widać na zdjęciu, na wyświetlaczu zacisku ochronnego oprócz obciążenia tej linii wyświetlany jest schemat mnemoniczny przedstawiający rzeczywiste położenie urządzeń łączeniowych: rozłączników szynowych 1 i 2 sieci 35 kV magistrali, wyłącznika próżniowego, rozłącznika liniowego przyłącza, a także położenia uziemiaczy stacjonarnych odłączników szynowych i liniowych.Wyświetlacz pokazuje również napięcie dla systemu magistrali, z którego linia jest aktualnie zasilana.
W razie potrzeby zacisk ochronny można skonfigurować tak, aby wyświetlał inne mierzone wartości (napięcie fazowe, składowe czynne i bierne obciążenia, jego kierunkowość, częstotliwość sieci elektrycznej) oraz wskazywał różne tryby pracy (stan zestawu AR, AR, CHAPV, LZSh).
Istotną zaletą ochrony mikroprocesorowej jest łatwość sterowania trybem pracy urządzeń, w tym eliminacja sytuacji awaryjnych. Na płycie czołowej terminala znajdują się wskaźniki LED wskazujące ich nazwy.
W zabezpieczeniach starego typu do sygnalizacji trybów pracy stosowano przekaźniki sygnalizacyjne, tzw. migacze.W przypadku wystąpienia sytuacji awaryjnej lub odchyleń od normalnej pracy urządzeń zabezpieczających, należy dokonać przeglądu każdego z przekaźników wskazujących, które bardzo często miały niewygodną pozycję względną, a każdy z przekaźników musi powrócić do swojej pozycji wyjściowej (» potwierdź «) indywidualnie.
Na zacisku ochronnym diody LED są ułożone w jednej kolumnie, więc całkiem wygodnie jest zapisywać możliwe odchylenia - wystarczy spojrzeć na odpowiedni zacisk. Zaletą jest również to, że aby „potwierdzić” diody na terminalu, wystarczy nacisnąć przycisk.
Ta zaleta jest najbardziej doceniana w przypadku poważnej awarii podstacji, kiedy uruchamianych jest wiele urządzeń zabezpieczających. W takim przypadku wystarczy podejść do każdego terminala, ustalić położenie diod i nacisnąć przycisk. W przypadku zabezpieczeń elektromechanicznych konieczne jest poświęcenie znacznie więcej czasu na ustalenie pozycji każdego przekaźnika wskaźnika i przywrócenie go do pierwotnej pozycji, czyli w celu „potwierdzenia”.
Charakterystyka funkcjonalna urządzeń mikroprocesorowych do zabezpieczania przekaźników
Jeżeli do zabezpieczenia linii stosowane są urządzenia mikroprocesorowe, to w przypadku odłączenia wyłącznika od zabezpieczenia lub w przypadku pracy automatycznej podaje się czas zadziałania, nazwę uruchomionego zabezpieczenia lub elementu automatyki linii zapisanych w pamięci urządzenia oraz parametrów elektrycznych w okresach awaryjnym, awaryjnym i poawaryjnym. Dzięki tej funkcjonalności możliwe jest dokładne odtworzenie obrazu tego, co się wydarzyło, co jest bardzo istotne w przypadku poważnych awarii, awarii w energetyce.
Na zdjęciu widać, że nagrywanie sytuacji awaryjnych odbywa się w ciągu milisekund. Pozwala to, analizując działanie urządzeń zabezpieczających, na prawidłowe określenie kolejności ich działania i wyciągnięcie wniosków o prawidłowym działaniu zabezpieczeń zgodnie z określonymi nastawami i warunkami ich działania.
Urządzenie umożliwia przechowywanie 1000 rekordów zdarzeń w pamięci nieulotnej.
Zacisk ochronny posiada funkcję autodiagnostyki, kontroli obwodów wejściowych i wyjściowych, co umożliwia wczesne wykrycie nieprawidłowości. Podczas stosowania zabezpieczeń elektromechanicznych naruszenia w działaniu urządzeń ochronnych nie są sygnalizowane, dlatego bardzo często wykrywane jest naruszenie ich działania w przypadku nieprawidłowego działania zabezpieczenia lub jego całkowitej awarii.
Jeśli chodzi o ustawienia zabezpieczeń, to w urządzeniu zabezpieczającym opartym na mikroprocesorze, dokonuje się ich zmiany w menu poprzez wybór odpowiednich wartości. W takim przypadku można utworzyć kilka grup ustawień i szybko przełączać się między nimi, co jest bardzo wygodne w przypadku konieczności chwilowej zmiany wartości ustawień.
Również jedną z zalet terminali mikroprocesorowych jest możliwość ich łączenia systemu SCADA, co pozwala serwisantom stacji na monitorowanie stanu urządzeń łączeniowych, wielkości obciążeń oraz napięć na szynach; a także do systemu ADCS, który pozwala nie tylko sterować, ale także zarządzać sprzętem zdalnie, z centralnego punktu kontrolnego.
Przeczytaj także: Mikroprocesorowe przekaźnikowe urządzenia zabezpieczające: przegląd możliwości i kontrowersyjnych zagadnień