MiCOM P94x. Cyfrowy Przekaźnik Napięciowy i Częstotliwościowy ZASTOSOWANIE

Transkrypt

1 MiCOM P94x Cyfrowy Przekaźnik Napięciowy i Częstotliwościowy ZASTOSOWANIE Przekaźniki MiCOM P941 i P943 znajdują zastosowanie w sieciach dystrybucyjnych i rozdzielczych energetyki zawodowej i przemysłowej, w których wymagana jest kontrola napięcia i częstotliwości. Dzięki połączeniu w jednym urządzeniu funkcji zabezpieczeniowych, kontrolno-pomiarowych oraz automatyk stacyjnych stanowią optymalne i innowacyjne rozwiązanie dla zapewnienia stabilności systemu energetycznego. Zmniejszają także ogólne koszty utrzymania. Zaawansowane algorytmy pracy zaprojektowane do warunków nieliniowej pracy systemu z częstymi oscylacjami napięcia i częstotliwości skutecznie eliminują ryzyko zbędnym operacji. Elastyczność dostosowania urządzeń w różnorodnych aplikacjach zapewniają 6-stopniowe zabezpieczenia częstotliwościowe pracujące w różnych trybach oraz 2-stopniowe zabezpieczenia napięciowe. Użytkownik ma do dyspozycji możliwość konfiguracji do 30 wyjść przekaźnikowych, proste i złożone automaty częstotliwościowego odciążania i automatycznego załączania po restauracji parametrów systemu. W celu zaadaptowania zabezpieczeń do każdej aplikacji można wykorzystać programowalne równania logiczne, które pozwalają na skojarzenie wewnętrznych funkcji zabezpieczeniowych z sygnałami zewnętrznymi z innych urządzeń lub systemu. Ta elastyczność pozwala zredukować połączenia zewnętrzne i dodatkowe przekaźniki pomocnicze. Bogaty wybór spośród 4 dostępnych protokołów transmisji umożliwia dostosowanie urządzenia do pracy w aplikacjach o zróżnicowanym zakresie funkcjonalności. Korzyści Niezawodne zabezpieczenia Minimalizacja kosztów utrzymania Funkcje zabezpieczeniowe, kontrolne i diagnostyczne w jednym urządzeniu Optymalne i innowacyjne rozwiązanie dla energetyki zawodowej i przemysłowej Pomiar częstotliwości z dokładnością 0.01 Hz

2 FUNKCJE ZABEZPIECZENIA P941 P Podnapięciowe (logika AND/OR) Nadnapięciowe (logika AND/OR) U/81O Pod / Nadczęstotliwościowe f+t R Szybkość zmian częstotliwości df/dt+f RF Szybkość zmian częstotliwości z kontrolą częstotliwości f+df/dt RAV Uśredniona szybkość zmian częstotliwości f+ f/ t 6 6 Automatyka SCO 6 6 Blokowanie zabezpieczeń podnapięciowych Określanie okresów uśredniania dla funkcji częstotliwościowych f i df/dt 81AB Zabezpieczenie przed nienormalną pracą generatora Podtrzymanie działania przekaźników 4 4 STEROWANIE Programowalna logika działania (wejścia / wyjścia) Programowalne równania logiczne graficzna struktura Wybór napięcia pracy wejść binarnych Sterowanie i diagnostyka wyłącznika Liczba grup nastaw 4 4 POMIARY I REJESTRACJA Napięcia fazowe i międzyfazowe (true RMS) Częstotliwość Rejestr zdarzeń Rejestr zakłóceń KOMUNIKACJA RS232 (przedni port) RS485 (tylny port) Modus RTU IEC Kbus - Courier DNP 3.0 Łącze światłowodowe (tylko protokół IEC ) O O Synchronizacja zegara wewnętrznego poprzez IRIG-B O O SPRZĘT Wejścia binarne Wyjścia przekaźnikowe - tak O - opcja 8 min 16 max 7 min 15 max 16 min 32 max 14 min 30 max 2

3 FUNKCJE ZABEZPIECZENIOWE Wszystkie funkcje zabezpieczeniowe mogą być załączane lub odstawiane w zależności od potrzeb danej aplikacji. Każda funkcja zabezpieczeniowa dostępna jest we wszystkich grupach nastaw, które także mogą być indywidualnie załączane lub odstawiane. Wszystkie funkcje zabezpieczeniowe nie są fazoselektywne, tzn, że wyłączenie następuje każdorazowo we wszystkich 3 fazach. Zabezpieczenia napięciowe Dla zabezpieczenia podnapięciowego i nadnapięciowego dostępny jest zarówno sygnał pobudzenia, jak i zadziałania po zwłoce czasowej dla wszystkich stopni. Pierwszy stopień może działać ze zwłoką czasową niezależną lub zależną z dodatkową nastawą czasu odpadu. Drugi stopień konfigurowany jest wyłącznie ze zwłoką czasową niezależną. Funkcja pod- nadnapięciowa (27/59) Dla tych zabezpieczeń dostępne są 2 stopnie, które mogą być niezależnie aktywowane. Jeśli stopień jest załączony może być skonfigurowany tak, że będzie wykrywał: zwiększoną wartość napięcia jednocześnie we wszystkich fazach (logika AND) lub w dowolnej fazie (logika OR) zabezpieczenie nadnapięciowe zmniejszoną wartość napięcia jednocześnie we wszystkich fazach (logika AND) lub w dowolnej fazie (logika OR) ) zabezpieczenie podnapięciowe możliwość nastawy wartości progowych względem napięcia fazowego lub międzyfazowego Zabezpieczenia częstotliwościowe Przekaźniki P941 i P943 zapewniają szeroki wybór spośród funkcji zabezpieczeniowych bazujących na pomiarze częstotliwości, których różne kombinacje zastosowania pozwalają wykryć i eliminować wszystkie nienaturalne stany pracy sieci. Obniżenie się częstotliwości w sieci wymaga zmniejszenia jej obciążenia, z kolei wzrost częstotliwości pociąga za sobą konieczność ograniczenia generowania mocy. Funkcje częstotliwościowe w urządzeniach P94x mioga być zaprogramowane do pracy w obu powyższych sytuacjach. Każda funkcja częstotliwościowa zapewnia możliwość nastawy wartości progowych i zwłok czasowych w 6 niezależnych stopniach. Funkcja pod- nadczęstotliwościowa (81U/81O) Każdy stopień może być skonfigurowany jako pod- lub nadczęstotliwościowy w zakresie (fn-10 Hz, fn+20 Hz), gdzie fn jest częstotliwością znamionową (50 Hz lub 60 Hz). Każdy stopień zrealizowany z niezależną zwłoką czasową. Zmiana częstotliwości w czasie (81R) Funkcja ta bazuje na obliczeniach chwilowych zmian częstotliwości w określonym czasie (liczba cykli). Wykorzystywana jest wszędzie tam, gdzie częstotliwościowe odciążenie w małych stopniach jest niewystarczające. Funkcja ta może mieć zastosowanie do przyspieszenia odciążenia w wyniku spadku częstotliwości w systemie.

4 Szybkość zmian częstotliwości z kontrolą częstotliwości (81RF) Dla tej funkcji szybkość zmiany częstotliwości w czasie jest dodatkowo nadzorowana przez niezależny stopień częstotliwościowy. Pozwala to na znacznie szybszą reakcję urządzenia w poważnych stanach systemu i przyspieszenie odzyskania pełnej funkcjonalności poprzez odciążenie niż w przypadku pozostałych kryteriów częstotliwościowych. Uśredniona szybkość zmian częstotliwości (81RAV) Funkcja ta bazuje na obliczeniach chwilowych zmian częstotliwości w określonym przez użytkownika czasie. Funkcja ta jest szczególnie przydatna do eliminowania zakłóceń o charakterze przejściowym takich jak np. kołysania mocy. Zwłoka czasowa zostaje uruchomiona jeśli po przekroczeniu wartości progowej i po upływie czasu t ponowny pomiar częstotliwości przekroczy zadana wartość. Częstotliwość Wartość progowa częstotliwości Aproksymowany spadek częstotliwości Czas Algorytm działania f / t Częstotliwościowe odciążenie Dla tej funkcji szybkość zmiany częstotliwości w czasie jest dodatkowo nadzorowana przez niezależny stopień częstotliwościowy. Pozwala to na znacznie szybszą reakcję urządzenia w poważnych stanach systemu i przyspieszenie odzyskania pełnej funkcjonalności poprzez odciążenie niż w przypadku pozostałych kryteriów częstotliwościowych. Nienormalna praca generatora (81AB) Funkcja ta ma za zadanie ochronę łopat turbiny przed potencjalnym uszkodzeniem wskutek długiej pracy generatora w warunkach zwiększonej / zmniejszonej częstotliwości. Dostępne są 4 zakresy, każdy wyposażony w wewnątrzstrefowy licznik czasu. czas w każdej strefie jest podtrzymywany bateryjnie, co oznacza, że w przypadku utraty zasilania urządzenia, praca układu zostanie wznowiona zgodnie z zapamiętanymi wartościami. Częstotliwość Częstotl. znamionowa zakres 1 Czas zakres 2 zakres 3 zakres 4 zakres 1 Kiedy czas wewnątrz strefy przekroczy zadaną wartość, zostanie uruchomiona sygnalizacja ostrzegawcza. zakres 2 zakres 3 zakres 4 Nienormalna praca generatora Profile zakresów czasowych 4

5 Częstotliwość systemu Częstotliwość restauracji Częstotliwość odciążenia Strefa podtrzymania Działanie przekaźnika Element f< Podtrzymanie Restauracja Wyłączenie Brak Ukończone Brak Ukończone Brak Czas mniejszy od czasu podtrzymania Stopień X Start restauracji Jest Brak Stopień X Koniec restauracji Diagram częstotliwościowego odciążenia Jest Brak Pobudzenie f< Wyłączenie f< stopień X SCO Start restauracji f systemu Spadek f systemu zawieszony czas restauracji Kontynuacja restauracji f systemu Czas restauracji odliczony Czas Częstotliwościowe odciążenie P94x wyposażone są w sześciostopniową automatykę SPZ po SCO. Automatyka ta zostaje aktywowana wyłącznie po stwierdzonym uprzednio wyłączeniu przez logikę częstotliwościowego odciążenia SCO. Niewielkie wahania częstotliwości w granicach nastawionej wartości progowej są ignorowane dzięki kumulacyjnej zwłoce czasowej, której odmierzanie jest zamrażane jeśli częstotliwość znajdzie się w strefie podtrzymania pomiędzy częstotliwością odciążenia i restauracji. Blokowanie funkcji i uśrednianie wartości pomiarowej Oprócz funkcji pod- i nadnapięciowych, P94x oferują dodatkową funkcję, która pozwala zablokować wszystkie zabezpieczenia oparte o pomiar częstotliwości. Podobnie, jeśli mierzona częstotliwość znajdzie się poza dopuszczalnym zakresem pracy, wszystkie zabezpieczenia częstotliwościowe za wyjątkiem funkcji pod- i nadczęstotliwościowej (81U/O) zostaną zablokowane. Aby poprawić stabilność obliczeń częstotliwości i jej prędkości zmian w warunkach chwilowych oscylacji, P94x daje użytkownikowi możliwość nastawienia liczby cykli, dla których będzie uśredniana wartość częstotliwości.

6 KONTROLA I POMIARY Równania logiczne Programowalne schematy logiczne (PSL) pozwalają użytkownikowi modyfikować funkcje kontrolne i zabezpieczeniowe. Funkcja ta umożliwia konfigurowanie wejść cyfrowych, diod LED oraz wyjść przekaźnikowych. Diody mogą być zaprogramowane z podtrzymaniem lub bez. Przekaźniki natomiast mają kilka wybieranych przez użytkownika trybów działania. Schemat pozwala wykorzystać do 256 bramek logicznych typu OR i AND oraz różnego typu zwłoki czasowe, posiada możliwość negowania sygnałów na swoich wejściach i wyjściach oraz tworzenia sprzężeń zwrotnych. Do graficznego przedstawienia schematu służy program edytorski PSL Editor z pakietu oprogramowania MiCOM S1. Ekran programu PSL Editor Wejścia sterujące Użytkownik ma do dyspozycji 32 wejścia sterujące, których stan można zmieniać lokalnie lub zdalnie. Dzięki tej funkcji można zrealizować dodatkowe sterowania. Podtrzymanie działania przekaźników (86) Każde wyjście przekaźnikowe może zostać zaprogramowane tak, aby jego zestyki zostały podtrzymane po ustąpieniu zakłócenia. Kasowanie podtrzymania możliwe jest z panelu czołowego, lokalnie (RS232) lub zdalnie (RS485). Dzięki logice PSL działanie każdego przekaźnika może być zdefiniowane jako: impuls, opóźnione działanie lub opóźniony odpad. 6

7 Pomiary Wszystkie wielkości mierzone mogą być wyświetlane w wartościach pierwotnych lub wtórnych. Dostęp do tych wartości realizowany jest lokalnie poprzez wyświetlacz lub zdalnie. Mierzone są : napięcia fazowe napięcia międzyfazowe napięcia składowych symetrycznych: zgodnej, przeciwnej i zerowej częstotliwość Rejestracja Wszystkie zdarzenia i zakłócenia zapamiętywane są z rozdzielczością 1 ms. W przypadku zaniku napięcia pomocniczego, rejestry oraz data i czas podtrzymywane są dzięki baterii litowej. Sprawdzana okresowo bateria jest łatwo dostępna i może być w każdej chwili wymieniona. Dostęp do każdego rejestru możliwy jest albo poprzez port RS232, albo zdalnie poprzez port RS485. Rejestr zdarzeń W rejestrze zdarzeń rejestrowana jest zmiana stanu wejść, wyjść i funkcji zabezpieczeniowych. Rejestr ma pojemność 250 zdarzeń. Kiedy pamięć zostanie zapełniona, najstarsze zdarzenie zostaje usunięte i zastąpione najnowszym. Rejestr wyłączeń P94x mogą zapamiętać do 5 ostatnich zakłóceń związanych z wyłączeniem wyłącznika. Każdy zapis zawiera następujące informacje: data i czas zakłócenia przyczyna zakłócenia moduł wielkości, która spowodowała zakłócenie aktywną grupę nastaw Rejestr zakłóceń W pamięci MiCOM P94x przechowywanych jest 20 ostatnich zakłóceń, każdy o długości 10.5 sekundy. Częstotliwość próbkowania wynosi 24 próbki na okres. Sposób wyzwalania rejestratora może być konfigurowany. Mogą to być: pobudzenia lub zadziałania zabezpieczeń, a także pobudzenie wejścia cyfrowego i wyjścia przekaźnikowego. Wszystkie zapamiętane rekordy zapisywane są w standardzie Comtrade.. KOMUNIKACJA We wszystkich przekaźnikach wymiana informacji może odbywać się poprzez porty komunikacyjne: RS485 do zdalnej komunikacji i RS232 do komunikacji lokalnej. Komunikacja zdalna Przekaźniki MiCOM P94x mogą pracować w jednym z dostępnych protokołów transmisji: IEC , Modus, DNP 3.0 lub Fourier wybieranych na etapie zamówienia. Mogą przesyłać do lokalnego systemu typu SCADA zarówno pomiary, sygnalizację alarmową, jak i rejestry. Wszystkie parametry związane z komunikacją (adres, prędkość transmisji itp.) mogą być nastawione z panelu czołowego. Uszkodzenie obwodu komunikacji nie ma wpływu na poprawność działania funkcji zabezpieczeniowych.

8 Komunikacja lokalna Port RS232 na panelu czołowym kilka funkcji: zmiana parametrów konfiguracyjnych w trybie off-line zmiana programowalnej logiki PSL odczyt zarejestrowanych zdarzeń i zakłóceń odczyt pomiarów realizacja sterowań Do konfiguracji przekaźnika przeznaczone jest oprogramowanie z pakietu MiCOM S1, kompatybilne ze środowiskiem Windows. Wymiary MiCOM P941 8 otworów 3.4 Montaż zatablicowy A = otwory technologiczne B = otwory montażowe Wszystkie wymiary w [mm] Dodatkowa osłona (opcja) razem z przewod. Uwaga: W przypadku montażu natablicowego należy wyposażyć przekaźnik w dodatkowy adapter. Kontakt: Serwis AREVA T&D Świebodzice 8

9 Wymiary MiCOM P otworów 3.4 Montaż zatablicowy A = otwory technologiczne B = otwory montażowe Wszystkie wymiary w [mm] Dodatkowa osłona (opcja) z przewodami Uwaga: W przypadku montażu natablicowego należy wyposażyć przekaźnik w dodatkowy adapter. Kontakt: Serwis AREVA T&D Świebodzice

10 DANE TECHNICZNE Wejścia i wyjścia Wejścia Napięcia AC V lub V Zasilanie napięciem pomocniczym 3 zakresy V DC V DC V DC / V AC, Częstotliwość znamionowa 50/60Hz Częstotliwość robocza 40/70Hz Wejścia binarne Napięcia robocze (aktywacji) 25 do 60 V DC Przekaźniki wyjściowe Wartości znamionowe styków Podtrzymanie: Otwieranie: Wewnętrzne zasilanie Napięcia znamionowe Zamknięcie: 30 A i podtrzym. przez 3 s 5 A ciągle 250 A przez 30 ms 250 V DC : 25 W przy (L/R = 40 ms) 250 V DC : 50 W (obc. rezystancyjne) 1250 VA (obwód AC) 48 V DC Pobór mocy Obwody napięciowe Zasilanie napięciem pomocniczym Wejścia cyfrowe (na każde wejście) Prąd roboczy wejścia cyfrowego Wyjścia przekaźnikowe (na każdy przekaźnik) < 0.02 VA (110V) < 0.15 VA (440V) 11 W lub 24 V 0,26 W lub 0,35 VA 5 ma 0,55 W lub 0,70 VA Dokładność Zwłoki czasowe DT +/- 2 % lub 50 ms Zwłoki czasowe IDMT +/- 5 % lub 50 ms Pomiar częstotliwości +/- 0,01 Hz Pomiar napięcia < 1 % Trwałość łączeniowa > zadziałań Wytrzymałość termiczna : 2xUn ciągle 2,6xUn przez 10s 10

11 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie podnapięciowe (27) Zakres napięciowy 10 do 120V dla zakresu V 40 do 480V dla zakresu V Zwłoka czasowa Charakterystyka niezależna 0 do 100 s Charakterystyka zależna Współczynnik TMS 0.5 do 100 TMS Formuła t = U 1 Unas Dokładność +/- 5 % Zabezpieczenie nadnapięciowe (59) Zakres napięciowy 60 do 185V dla zakresu V 240 do 740V dla zakresu V Zwłoka czasowa Charakterystyka niezależna 0 do 100 s Charakterystyka zależna Współczynnik TMS 0.5 do 100 TMS Formuła t = U 1 Unas Dokładność +/- 5 % Zabezpieczenie częstotliwościowe (81U/81O) Zakres nastaw Zwłoka czasowa (charakterystyka niezależna) Dokładność 40 do 70 Hz 0 do 100 s +/- 0,01 Hz Zmiana częstotliwości w czasie (81R) Zakres nastaw Zwłoka czasowa (charakterystyka niezależna) Dokładność -10 do +10 Hz/s 0 do 100 s nastawa +/- 0,1 Hz/s Zmiana częstotliwości w czasie z kontrolą częstotliwości (81RF) Zakres nastaw częstotliwości 40 do 70 Hz Zakres nastaw prędkości zmian 0,1 do +10 Hz/s Dokładność f +/- 0,01 Hz Dokładność df/dt nastawa +/- 0,1 Hz/s Uśredniona zmiana częstotliwości w czasie (81RAV) Zakres nastaw częstotliwości Zakres nastaw (Df/Dt) Df Zakres nastaw (Df/Dt) Dt Dokładność f Dokładność Df/Dt 40 do 70 Hz 0,2 do +10 Hz 0,02 do + 2 s +/- 0,01 Hz nastawa +/- 0,1 Hz/s

12 Nienormalna praca generatora (81AB) Zakres nastaw: dolna częstotliwość strefy Zakres nastaw: górna częstotliwość strefy Zwłoka czasowa (charakterystyka niezależna) Dokładność 40 do 70 Hz 40 do 70 Hz 0 do 240 min +/- 0,01 Hz Częstotliwościowe odciążenie Zakres nastaw Zwłoka czasowa (charakterystyka niezależna) Dokładność 40 do 70 Hz 1 do 7200 s +/- 0,01 Hz Ustawienia ogólne Blokada podnapięciowa 20 do 120V dla zakresu V 80 do 480V dla zakresu V Liczba cykli - pobudzenie 1 do 12 - odpad 1 do 3 Zwłoka czasowa podtrzymania dla SpZ po SCO 1 do 300 s Komunikacja Komunikacja RS 485 Protokół Medium transmisyjne Prędkość transmisji Komunikacja RS 232 Protokół Prędkość transmisji Długość kabla IRIG-B Rodzaj sygnału Typ kabla Połączenie IEC , Modus, Courier, DNP3.0, UCA 2 skrętka ekranowana lub światłowód 9600 / / bit/s Courier bit/s max. 15 m modulowany amplitudowo koncentryczny 50 Ω wtyk BNC Bateria Typ Czas pracy ½ AA 3,6 V > 10 lat Testy zewnętrzne Wytrzymałość na wysokie napięcie Wytrzymałość dielektryczna (50/60Hz) IEC ANSI C kv między wszystkimi zaciskami a uziemieniem 2 kv między zaciskami niezależnych obwodów 1 kv między otwartymi zaciskami przekaźników przełącznych i watchdog 1.5 kv między normalnie otwartymi zaciskami przekaźników 12

13 Środowisko elektryczne Zanik napięcia pomocniczego IEC ms Dopuszczalne tętnienia napięcia pomocniczego IEC /- 12 % Zanik napięcia pomiarowego IEC ms Zakłócenia na wysokie częstotliwości IEC klasa kv między zaciskami niezależnych obwodów, 1 kv między zaciskami tego samego obwodu Szybkie zakłócenia przejściowe IEC kv napięcie pomocnicze, klasa 4 4 kv inne, klasa 4 Wyładowanie elektrostatyczne IEC kv, klasa 4, w powietrzu do panelu czołowego i częsci metalowych 8 kv, klasa 3, w powietrzu do portów komunikacyjnych Impuls radiowy ANSI C V /m 25 MHz do 1000 MHz, 0 i 100% kwadratu modulowanej fali Wytrzymałość na udary ANSI C kv przejściowe, 2,5 kv oscylacyjne między zaciskami wyjściowymi, wejściowymi i obwodem zasilania Kompatybilność elektromagnetyczna 89/336/EEC Zgodność z normami EN EN Znak bezpieczeństwa CE 73/23/EEC Wytrzymałość środowiskowa Temperatura IEC magazynowania -25 C do +70 C robocza -25 C do + 55 C Wilgotność IEC dni przy wilgotności względnej 93% w temp. 40 C Stopień ochrony obudowy IEC IP 52 Wibracje IEC trwałość i wytrzymałość, klasa 2 Wstrząsy i uderzenia IEC wytrzymałość na wstrząsy, klasa 2 wytrzymałość na uderzenia, klasa 1 Wytrzymałość sejsmiczna IEC klasa 2 Waga 5,4 kg (P941) 7,0 kg (P943)

14 Schemat przyłączeń zewnętrznych UWAGA: Liczba wejść cyfrowych i wyjść przekaźnikowych zależy od wersji sprzętowej 14

15 Schemat przyłączeń zewnętrznych UWAGA: Liczba wejść cyfrowych i wyjść przekaźnikowych zależy od wersji sprzętowej

16 Informacje wymagane przy zamówieniu Typ przekaźnika P941 1 P943 3 Pomocnicze napięcie zasilania Vdc Vdc Vdc / Vac 3 MiCOM P 9 4 M C Napięcie pomiarowe V V 2 Komunikacja Brak 1 IRIG-B 2 Światłowód 3 IRIG-B + światłowód 4 Wejścia / wyjścia dla P941 8 wejść / 7 wyjść A 12 wejść / 11 wyjść B 16 wejść / 7 wyjść C 8 wejść / 15 wyjść D Wejścia / wyjścia dla P wejść / 14 wyjść A 24 wejść / 14 wyjść C 16 wejść / 22 wyjść D 24 wejść / 22 wyjść E 32 wejść / 14 wyjść F 16 wejść / 30 wyjść G Protokół komunikacyjny K-BUS / Courier 1 Modbus 2 IEC DNP UCA2 (w opracowaniu) 5 16

17 NOTATKI

18 Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o. Zakład Automatyki i Systemów Elektroenergetycznych Świebodzice, ul. Strzegomska 23/27 Tel. +48 (74) , Fax +48 (74)