Kanał transmisyjny TRBus, zabezpieczenie różnicowo - prądowe

Kanał transmisyjny TRBus, zabezpieczenie różnicowo - prądowe Spis treści 1. ZASADA DZIAŁANIA ZABEZPIECZENIA RÓŻNICOWO - PRĄDOWEGO...2 2. KANAŁ TRANSMISYJNY TRBUS...4 3. DZIAŁANIE ZABEZPIECZENIA RÓŻNICOWEGO DLA LINII Z ODCZEPEM...5 4. SCHEMAT FUNKCJONALNY ZABEZPIECZENIA RÓŻNICOWEGO...6 5. PARAMETRY ZABEZPIECZENIA RÓŻNICOWEGO...7 5.1. FUNKCJE WYJŚCIOWE ZABEZPIECZENIA RÓŻNICOWEGO...10 6. SYGNAŁY SWE KANAŁU TRANSMISYJNEGO TRBUS...11 7. WSKAZÓWKI EKSPLOATACYJNE...15 7.1. CZASY OPÓŹNIEŃ...15 7.2. NASTAWA MAKSYMALNEJ RÓŻNICY MODUŁÓW...16 7.3. NASTAWA MAKSYMALNEJ RÓŻNICY FAZ...18 7.4. SILNE ZWARCIA ZEWNĘTRZNE NASYCANIE SIĘ PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH...18 7.5. SYGNALIZACJA I RAPORTOWANIE PĘTLI ZWARCIOWYCH...18 7.6. WERYFIKACJA POŁĄCZENIA...19 Zabezpieczenia : UTXvZRP UTXvRP Opcjonalnie dostępny jest kanał transmisyjny TRBus (brak modułu różnicowo-prądowego) dla zabezpieczeń: UTXvZ UTXvD UTXvS Computers & Control Sp. j. 15-1

1. Zasada działania zabezpieczenia różnicowo - prądowego Do poprawnego działania zabezpieczenia różnicowego niezbędne jest prawidłowe skonfigurowanie parametrów kanału transmisyjnego TRBus (łącze teletransmisyjne) i parametrów stopnia różnicowego. Dwa fizyczne urządzenia w wykonaniu RP wyposażone są w moduły różnicowoprądowe, które pracują na dwóch przeciwległych końcach zabezpieczanej linii WN/SN. Poprzez łącze transmisyjne wymieniają się one wzajemnie informacjami na temat bieżących wartości wektorów prądów fazowych zabezpieczanej linii. W czasie normalnej pracy prądy fazowe widziane przez zabezpieczenie w stacji A (Ia) muszą być równe prądom widzianym przez drugie zabezpieczenie w stacji B (Ib), i to zarówno pod względem: modułów jak i przesunięć fazowych. Po wystąpieniu zwarcia wektory prądów zmieniają się i prawie zawsze mają inne wartości przynajmniej pod względem modułów lub faz. Jeżeli moduły lub fazy wektorów prądów różnią się ponad dopuszczalne (zaprogramowane przez użytkownika granice) i jednocześnie jest przekroczony minimalny prąd pobudzenia, to następuje wygenerowanie przez zabezpieczenie sygnału startu modułu różnicowo-prądowego. Jeżeli funkcja blokady wyłączenia jest wyłączona to start modułu różnicowo-prądowego jest równoznaczny z żądaniem wyłączenia linii, w przeciwnym wypadku stopień ten działa tylko na sygnał. Na poniższych rysunkach przedstawiono schematycznie układ pracy pary takich zabezpieczeń. Rys.1. Praca normalna linii zabezpieczanej różnicowo-prądowo. Rys.2. Zwarcie linii zabezpieczanej różnicowo-prądowo. Computers & Control Sp. j. 15-2

Zabezpieczenia działają w oparciu o zdesynchronizowany pomiar prądów, co oznacza iż fazy początkowe widziane przez zabezpieczenia mogą być różne. Zabezpieczenia, po wymianie informacji na temat wektorów prądów dokonują zsynchronizowania faz prądów (z uwzględnieniem opóźnień transmisji) i różnic pomiarowych, wynikających z różnych momentów próbkowania. Następnie, każde osobno, dokonuje komparacji różnic z ustawionymi progami, niezależnie dla modułów prądów i ich faz. Przekroczenie dopuszczalnej różnicy przynajmniej jednego parametru (modułu lub fazy), powoduje pobudzenie stopnia różnicowego, a po odliczeniu programowanego opóźnienia wysyłany jest sygnał startu modułu różnicowo-prądowego, pod warunkiem przekroczenia minimalnego prądu pobudzenia. Zastosowany algorytm pomiarowo obliczeniowy gwarantuje wykrycie praktycznie wszystkich rodzajów uszkodzeń (zwarć oraz przerw) w zabezpieczanym odcinku linii. Dodatkowo zabezpieczenia są wyposażone w zaawansowane funkcje diagnostyczne pomiaru prądu oparte na określeniu zawartość sygnału 50 Hz w stosunku do całki prądu. Niepoprawny pomiar prądu skutkuje wyłączeniem analizy różnicowej dla tej fazy. Fazy mierzone poprawnie nadal podlegają analizie i w razie przekroczenia dopuszczalnych różnic spowodują wyłącznie linii. W przypadku braku wymiany danych pomiędzy zabezpieczeniami następuje automatyczne zablokowanie działania zabezpieczenia różnicowego z równoczesną sygnalizacją tego stanu. W zabezpieczeniach UTX do pobudzenia modułu różnicowego potrzebna jest dwukrotna wymiana danych z drugim zabezpieczeniem potwierdzająca ten stan. Czas ten zapewnia selektywność wyłączeń, ze względu na możliwość wystąpienia krótkotrwałych, przejściowych, zaburzeń (np. w czasie operacji łączeniowych) lub stanów nieustalonych, w początkowym okresie zwarć zewnętrznych. Computers & Control Sp. j. 15-3

2. Kanał transmisyjny TRBus Zabezpieczenia UTX w wykonaniu RP mogą być wyposażone w dwa typy portów: RS 232 i/lub łącze optyczne FC (opcja). Porty te służą do połączenia dwóch urządzeń za pomocą kanału transmisyjnego TRBus. Istnieje możliwość dostosowania szybkości transmisji do parametrów kanału. Zakres dopuszczalnych szybkości wynosi od 9600 do 125000 [bitów /s]. W zależności od szybkości transmisji danych oraz od opóźnienia wnoszonego przez kanał transmisyjny zmienia się czas własny działania zabezpieczeń i wynosi odpowiednio dla (opóźnienie Td transmisji równe 0[ms] i dwukrotna wymiana danych): 9600 [bitów/s] - 100 [ms], 19200 [bitów/s] - 64 [ms], 38400 [bitów/s] - 46 [ms], 57600 [bitów/s] - 40 [ms], 64000 [bitów/s] - 38 [ms], 125000 [bitów/s] - 32 [ms], Port pracujący wg. standardu RS232 przeznaczony jest do pracy z urządzeniami pośredniczącymi (centrale telefoniczne, multipleksery, modemy itp.). Jeżeli warunki techniczne (duża odległość między stacjami lub duże tłumienie sygnałów) nie pozwalają na bezpośrednią komunikację pomiędzy zabezpieczeniami należy zastosować urządzenia pośrednie jak np. modemy telefoniczne, przeznaczone dla łączy stałych czy modemy optyczne dla łączy światłowodowych. Do połączenia zabezpieczenia z modemem (ew. centralką telefoniczną) używamy w zasadzie dwóch sygnałów: TxL i RxL oraz sygnału odniesienia GNDL. Opis wyprowadzenia sygnałów na złączu RS232 (9 pin) RxL (pin 2) TxL (pin 3) GNDL (pin 5) Podłączając łącze teletransmisyjne z drugim zabezpieczeniem, trzeba zastosować przeplot sygnałów RxL, TxL. UWAGA Kanał transmisyjny o opóźnieniu transmisyjnym przekraczającym 12 ms nie jest akceptowalny! Computers & Control Sp. j. 15-4

3. Działanie zabezpieczenia różnicowego dla linii z odczepem Istnieje możliwość działania zabezpieczenia różnicowo-prądowego dla jednej (lub więcej) linii z odczepem, czyli więcej niż dwoma końcami. Jedna para różnicowa może zabezpieczać taką linię, poprzez zastosowanie nastaw z pewnym marginesem uwzględniający maksymalny prąd obciążenia i przesunięcia fazowego linii, na której nie występuje transmisyjny kanał TRBus. Rys.3. Praca normalna linii z odczepem zabezpieczanej różnicowo-prądowo. Prąd różnicowy dla linii z odczepem dla pary zabezpieczeń wynosi: ΔI=Ia Ib+Ic Aby była możliwa praca w takim układzie, musi być możliwość określenia maksymalnego prądu obciążenia Ic, który dodaje się do nastawy Maksymalna różnica modułów. Zasada ta dotyczy również Maksymalnej różnicy faz. Computers & Control Sp. j. 15-5

4. Schemat funkcjonalny zabezpieczenia różnicowego Zabezpieczenie różnicowo-prądowe jest elementem funkcjonalnym, którego działanie warunkują poniższe funkcje, sygnały i parametry. Działanie zabezpieczenia warunkują: 1. funkcje wejściowe: zał/wył zabezpieczenia różnicowego, 2. sygnały pomiarowe prądów fazowych: IL1, IL2, IL3 oraz sygnały określające poprawność realizacji ich pomiarów, 3. sygnał stanu transmisji i sygnały pomiarowe prądów fazowych: IL1, IL2, IL3 drugiego zabezpieczenia, 4. parametry robocze, nastawiane przez użytkownika. Działające zabezpieczenie generuje: 1. funkcje wyjściowe: pobudzenia, startu i gotowości poszczególnych stopni zabezpieczenia, 2. funkcje wyjściowe: określające która z wielkości przekroczyła dopuszczalne granice, 3. sygnały żądające wyłączenia linii oraz sygnał wewnętrznego pobudzenia automatyki SPZ z podaniem numeru żądanego do realizacji programu. Poniżej przedstawiono schemat funkcjonalny dla modułu różnicowo-prądowego Moduł różnicowo-prądowy załączony Pomiar IL1 Pomiar IL2 Pomiar IL3 Pomiar IL1, IL2, IL3 OK Funkcje wejściowe Sygnały wejściowe Zabezpieczenie różnicowo - prądowe PARAMETRY di>: minimalny prąd pobudzenia maksymalna różnica modułów maksymalna różnica faz opóźnienie numer programu SPZ współczynnik korekcji przekładni prądowej praca w trybie kompatybilnym z Zxx TP PARAMETRY KANAŁU TRANSMISYJNEGO TRBus tryb pracy (Master/Slave) szybkość transmisji Funkcje wyjściowe Sygnały wyjściowe Gotowość stopnia różnicowo - prądowego Pobudzenie różnicowe stopnia różnicowo - prądowego Start stopnia różnicowo - prądowego Przekroczona różnica modułów Przekroczona różnica faz Pobudzenie wstępne stopnia różnicowo prądowego Błędy transmisji w kanale różnicowo - prądowym Pobudzenie zab. różnicowego od fazy L1 Pobudzenie zab. różnicowego od fazy L2 Pobudzenie zab. różnicowego od fazy L3 Zadanie wyłączenia Zadanie zadziałania SPZ numer programu Computers & Control Sp. j. 15-6

5. Parametry zabezpieczenia różnicowego Poniżej zamieszczono zestawienie programowalnych parametrów zabezpieczenia różnicowo - prądowego. 1. Zabezpieczenie różnicowo prądowe (aktywne) [Wybór - TAK, Brak wyboru - NIE ] 2. Wejście sterujące aktywnością zabezp. różn.-prąd. [IA,IB,IC,ID,IE,fxl,swe] 3. Poziom załączający zabezp. różn.-prąd. [ _ - wysoki, - niski ] 4. Minimalny prąd pobudzenia [ 0.1-5.00] [In] 5. Maksymalna różnica modułów [ 0.1-5.00] [In] 6. Maksymalna różnica faz [ 10-180] [ ] 7. Opóźnienie zadziałania [ 0-32000] [ms] 8. Tryb transmisji: [ Master, Slave ] 9. Szybkość transmisji: [9.6, 19.2, 38.4, 57.6, 64.0, 125.0][kbit/s] 10. Numer programu SPZ: [0-6] 11. Współczynnik korekcji przekładni prądowej [0.500 2.000] 12. Praca w trybie kompatybilnym z Zxx TP [Wybór - TAK, Brak wyboru - NIE ] Ad 1, 2, 3, Zabezpieczenie różnicowo prądowe (aktywne) [f.wej.] Działanie zabezpieczenia różnicowego może być sterowane zewnętrznym sygnałem wejściowym (parametr 1, 2), przy czym poziom załączający określa parametr 3. Ad. 4, Minimalny prąd pobudzenia [In] Warunkiem koniecznym do zadziałania zabezpieczenia różnicowo - prądowego jest przekroczenie wartości progu Minimalnego prądu pobudzenia, przez moduł prądu fazowego (przynajmniej jednej z faz). Przekroczenie maksymalnej różnicy faz lub modułów z przeciwległego końca linii jest możliwe tylko po przekroczeniu zadeklarowanego parametru 4. Ad. 5, Maksymalna różnica modułów [In] Jeżeli różnice modułów są większe niż dopuszczalne wartości podane w parametrze następuje pobudzenie zabezpieczenia i uruchomienie odliczania czasu opóźnienia jego działania (parametr 7). Po upływie tego czasu następuje start modułu różnicowego. Parametr ten posiada 5% histerezę. Zastosowane algorytmy pomiarowe świetnie sobie radzą z zniekształceniami przebiegów prądowych wynikających z błędów (w tym nieliniowości) transformacji przekładników pomiarowych pod warunkiem, że na obu końcach linii zastosowano przekładniki takiego samego typu (najlepiej od jednego producenta). Ze względu na to, że nie jest to regułą, stopień pracujący w oparciu o różnicę modułów wyposażony został w charakterystykę stabilizacji. Dla różnic modułów o wartościach od 2 do 10 In dopuszczalna różnica modułów prądów rośnie dodatkowo o około 15% wartości maksymalnego prądu fazowego, a powyżej 10 In ta różnica rośnie dodatkowo o około 30%. Taka charakterystyka koryguje błędy transformacji przekładników pomiarowych w ich normalnym zakresie pracy oraz zapewnia sensowne działanie zabezpieczeń przy nasyceniach przekładników. Charakterystyka jest wpisana na stałe i nie podlega modyfikacji przez użytkownika. Patrz podrozdział Wskazówki eksploatacyjne. Computers & Control Sp. j. 15-7

Ad. 6 Maksymalna różnica faz [ O ] Jeżeli różnica faz poszczególnych prądów fazowych przekracza wartość tego parametru, to następuje pobudzenie zabezpieczenia i uruchomienie odliczania czasu opóźnienia jego działania (parametr 7). Po upływie tego czasu następuje start modułu różnicowego. Parametr ten posiada 5% histerezy, z tym że histereza dla Maksymalnej różnicy faz wynosi co najmniej 5. Patrz podrozdział Wskazówki eksploatacyjne. UWAGA Określenie różnicy faz przez zabezpieczenie jest możliwe tylko dla przebiegów, których moduł pozwala jednoznacznie określić fazę. Z tego powodu dla uniezależenienia się od błędów pomiaru różnicy faz, określanie tej różnicy jest możliwe tylko po przekroczeniu progu 0.15In dla danej fazy przez każde z zabezpieczeń jednocześnie. Poniżej tego progu, różnica faz dla danej fazy dla działania modułu różnicowego, będzie zawsze równa zero. Jednak w celach uruchomieniowych, na wyświetlaczu jest widoczna pulsująca różnica faz od progu 0.05In. Ad. 7, Opóźnienie zadziałania [ms] Parametr określa po jakim czasie nastąpi zadziałanie stopnia różnicowo prądowego od momentu pobudzenia różnicy modułów lub faz. Ad. 8, Tryb pracy [Master/Slave] Dla poprawnego działania zabezpieczeń koniecznie należy ustawić, w obydwóch zabezpieczeniach, różne tryby transmisji (MASTER i SLAVE). Zabezpieczenia komunikują się poprzez dedykowany kanał transmisyjny TRBus. Wymiana informacji o wektorach prądów jest inicjowana przez zabezpieczenie ustawione w tryb: MASTER (parametr 8), które jako pierwsze wysyła wyniki pomiarów swoich prądów do zabezpieczenia SLAVE. W odpowiedzi na informacje z MASTER-a, strona SLAVE wysyła swoje wyniki pomiarów prądów fazowych. Dane są przesyłane w ramkach informacyjnych opatrzonych nagłówkiem oraz sumą kontrolną pozwalającą wykryć błędy transmisji. Ad. 9, Szybkość transmisji [kb/s] Dla poprawnego działania zabezpieczeń koniecznie należy ustawić, w obydwóch zabezpieczeniach, tę samą szybkości transmisji. Szybkość transmisji należy ustawić na najwyższą możliwą, która zapewnia stabilną i bezbłędną transmisję. Im niższa prędkość, tym czas własny zadziałania zabezpieczenia rośnie, rosną również błędy związane z synchronizacją. Każda wymiana informacji jest również weryfikowana pod kątem czasu opóźnienia transmisji i różnicy momentów próbkowania prądów przez poszczególne zabezpieczenia. Przekroczenie jakiegokolwiek w/w parametru skutkuje podjęciem odpowiedniej akcji od powtórzenia transmisji, po zablokowanie całego stopnia różnicowego w przypadku, gdy np. dojdzie do trwałego uszkodzenia łącza. Powrót sprawności łącza natychmiast wznawia pracę stopni różnicowych. UWAGA Kanał transmisyjny o opóźnieniu transmisyjnym przekraczającym 12 ms nie jest akceptowalny! Computers & Control Sp. j. 15-8

Ad. 10, Numer programu SPZ [nr prg.] Istnieje możliwość powiązania działania zabezpieczenia różnicowo - prądowego z automatyką SPZ (parametr 10) wybierając numer programu SPZ, który ma zostać uruchomiony po zakończeniu generacji sygnału wyłącz (odsyłamy do rozdziału Automatyka SPZ ). Ad. 11, Współczynnik korekcji przekładni prądowej (Kct) [-] Współczynnik korekcji przekładni prądowej (Kct), umożliwia współpracę zabezpieczeń różnicowych linii również wtedy, gdy na przeciwległych stacjach zainstalowane są przekładniki prądowe o różnych przekładniach (np. 600/5 i 800/1). UWAGA Korekcja nie dotyczy wartości nominalnej prądu stron wtórnych przekładników! Współczynnik korekcji powinien być nastawiany wg. poniższej zależności: gdzie : Kct = Lzp2 / Lpz1; Lzp2 - pierwotny prąd nominalny przekładników prądowych, zainstalowanych na stacji przeciwległej, Lzp1 - pierwotny prąd nominalny przekładników prądowych, zainstalowanych na stacji własnej, Przykład : W stacji A zamontowane sa przekładniki prądowe o przekładni: 800[A] / 1[A]. W stacji B zamontowane są przekładniki prądowe o przekładni: 600[A] / 5[A]. Fakt że prądy znamionowe obwodów wtórnych różnią się, jest kompensowany sprzętowo. W zabezpieczeniu zamontowanym na stacji A ustawiamy współczynik korekcji na wartość: KctA = 600[A] / 800[A] = 0.75; W zabezpieczeniu zamontowanym na stacji B ustawiamy współczynik korekcji na wartość: KctB = 800[A] / 600[A] = 1.333; Ad. 12, Praca w trybie kompatybilnym z Zxx TP [Tak/Nie] Parametr ten służy do określenia pracy z drugim zabezpieczeniem które nie jest z zabezpieczeniem UTX. Wykorzystując ten parametr, można konfigurować pracę z zabezpieczeniami Zxx serii TP w wykonaniu RP. Algorytm działania jest uproszczony i zgodny z dokumentacją działania zabezpieczeń Zxx serii TP. Computers & Control Sp. j. 15-9

5.1. Funkcje wyjściowe zabezpieczenia różnicowego Gotowość stopnia różnicowo - prądowego Funkcja wyjściowa sygnalizacji czy stopień różnicowo prądowy jest aktywny. Pobudzenie różnicowe stopnia różnicowo - prądowego Funkcja wyjściowa sygnalizacji pobudzenia stopnia różnicowo prądowego. Pobudzenie wstępne stopnia różnicowo - prądowego Funkcja wyjściowa sygnalizacji przekroczenia Minimalnego prądu pobudzenia stopnia różnicowo prądowego, warunku koniecznego do pobudzenia różnicy faz lub różnicy modułów. Pobudzenie zab. różnicowego od fazy L1 Funkcja wyjściowa sygnalizacji pobudzenia fazy L1 w momencie pobudzenia stopnia różnicowo prądowego. Pobudzenie zab. różnicowego od fazy L2 Funkcja wyjściowa sygnalizacji pobudzenia fazy L2 w momencie pobudzenia stopnia różnicowo prądowego. Pobudzenie zab. różnicowego od fazy L3 Funkcja wyjściowa sygnalizacji pobudzenia fazy L3 w momencie pobudzenia stopnia różnicowo prądowego. Przekroczona różnica modułów Funkcja wyjściowa sygnalizacji od przekroczenia (pobudzenia) różnicy modułów. Przekroczona różnica faz Funkcja wyjściowa sygnalizacji od przekroczenia (pobudzenia) różnicy faz. Start stopnia różnicowo - prądowego Funkcja wyjściowa sygnalizacji zadziałania stopienia różnicowo prądowego. Błędy transmisji w kanale różnicowo prądowym Funkcja wyjściowa sygnalizacji błędów transmisji w kanale transmisyjnym TRBus. Computers & Control Sp. j. 15-10

6. Sygnały SWE kanału transmisyjnego TRBus Przesyłanie sygnałów SWE pomiędzy zabezpieczeniami (na drugą stronę ) standardowo dostępne jest w wersji wykonania zabezpiecza RP. Dodatkowo jest możliwość wyposażenia w kanał transmisyjny TRBus na specjalne zamówienie inne zabezpieczenia (bez modułu zabezpieczenia różnicowo-prądowego). W kanale transmisyjnym TRBus przesyła się dodatkowe dane będące odbiciem pewnych wybranych binarnych sygnałów wewnętrznych. Wykorzystując kanał transmisyjny TRBus możliwe jest wysłanie do 8 binarnych stanów (widzianych w odpowiedniej grupie SWE) wypracowane przez programowalną logikę zabezpieczenia A, w celu wykorzystania w dowolnie programowalny sposób przez zabezpieczenie B. Sygnały te mogą być wykorzystane np. do blokowania wyłączenia lub wymuszenia wyłączenia dla przeciwległego zabezpieczenia dla dowolnego modułu. Przy wykorzystaniu sygnałów SWE kanału transmisyjnego TRBus, można jednocześnie wykorzystywać stopień różnicowo-prądowy, ale nie jest to koniecznie konfigurując jedynie parametry kanału transmisyjnego TRBus. Zachowanie sygnałów binarnych w przypadku braku wymiany danych pomiędzy zabezpieczeniami następuje automatyczne, w sposób skonfigurowany w nastawach. Parametry transmisji są wspólne z zabezpieczeniem różnicowym, które zostały omówione powyżej. Poniżej przedstawiono schemat funkcjonalny dla sygnałów SWE kanału transmisyjnego TRBus Sygnały SWE kanału transmisyjnego TRBus Funkcje wejściowe Sygnał odbierany swe 56 PARAMETRY: konfiguracja sygnałów SWE (ustawianie dla sygnałów wysyłanych oraz konsumpcja sygnałów odebranych) stan domyślny sygnałów odbieranych SWE Sygnał wysyłany swe 48 Sygnały wejściowe Sygnał odbierany swe 57 Sygnał odbierany swe 58 Sygnał odbierany swe 59 Sygnał odbierany swe 60 Sygnał odbierany swe 61 Sygnał odbierany swe 62 PARAMETRY KANAŁU TRANMISYJNEGO TRBus tryb pracy (Master/Slave) szybkość transmisji Sygnał wysyłany swe 49 Sygnał wysyłany swe 50 Sygnał wysyłany swe 51 Sygnał wysyłany swe 52 Sygnał wysyłany swe 53 Sygnał wysyłany swe 54 Sygnał odbierany swe 63 Sygnał wysyłany swe 55 Funkcje wyjściowe Sygnały wyjściowe Nastawianie parametrów kanału transmisyjnego TRBus w programie SAZ 2000 następuje w zakładce Kan. róż.. Computers & Control Sp. j. 15-11

Poniższy schemat przedstawia sposób logicznego powiązania sygnałów wewnętrznych pomiędzy dwoma zabezpieczeniami: Kanał transmisyjny TRBus Sygnał wysyłany przez zab.1.swe 48 Sygnał odbierany przez zab.2. swe 56 Sygnał wysyłany przez zab.1.swe 49 Sygnał odbierany przez zab.2. swe 57 Sygnał wysyłany przez zab.1.swe 50 Sygnał odbierany przez zab.2. swe 58 Sygnał wysyłany przez zab.1.swe 51 Sygnał odbierany przez zab.2. swe 59 Sygnał wysyłany przez zab.1.swe 52 Sygnał odbierany przez zab.2. swe 60 Zabezpieczenie 1 Sygnał wysyłany przez zab.1.swe 53 Sygnał odbierany przez zab.2. swe 61 Sygnał wysyłany przez zab.1.swe 54 Sygnał odbierany przez zab.2. swe 62 Sygnał wysyłany przez zab.1.swe 55 Sygnał odbierany przez zab.2. swe 63 Sygnał odbierany przez zab.1. swe 56 Sygnał wysyłany przez zab.2.swe 48 Sygnał odbierany przez zab.1. swe 57 Sygnał wysyłany przez zab.2.swe 49 Sygnał odbierany przez zab.1. swe 58 Sygnał wysyłany przez zab.2.swe 50 Zabezpieczenie 2 Sygnał odbierany przez zab.1. swe 59 Sygnał wysyłany przez zab.2.swe 51 Sygnał odbierany przez zab.1. swe 60 Sygnał wysyłany przez zab.2.swe 52 Sygnał odbierany przez zab.1. swe 61 Sygnał wysyłany przez zab.2.swe 53 Sygnał odbierany przez zab.1. swe 62 Sygnał wysyłany przez zab.2.swe 54 Sygnał odbierany przez zab.1. swe 63 Sygnał wysyłany przez zab.2.swe 55 Sygnały odbierane i wysyłane posiadają rozdzielną numerację. Przy czym wysłany sygnał ma zawsze odpowiadający sygnał odbierany, tak jak przedstawiono to na powyższym diagramie. Np. wysłany sygnał SWE nr 48 przez zabezpieczenie pierwsze odpowiada sygnałowi odebranemu SWE nr 56 przez zabezpieczenie drugie. Aby sygnał SWE był wysyłany należy w odpowiedniej funkcji wyjściowej zaznaczyć sygnał wewnętrzny i wpisać wybrany numer SWE (48-55). Stan logiczny wybranej funkcji wyjściowej będzie przypisywany do zaprogramowanego sygnału SWE, a następnie wysyłany do drugiego zabezpieczenia. Jeżeli dany sygnał wewnętrzny nie został przypisany to jego wartość ma zawsze zero. Odbierany sygnał można wykorzystać w logice działania, poprzez użycie odpowiedniego numeru sygnału SWE (56-63) na dowolną funkcję wejściową. Np. Blokada czasu opóźnień, Wejście zewnętrzne WYŁACZ (awaryjne), Blokada wyłączenia, blokady poszczególnych stopni oraz blokady wyłączeń dowolnych stref, które mogą być uzależnione od sygnałów odebranych z innego zabezpieczenia. Dzięki stworzeniu takich logik można zapewnić szybkie i selektywne zadziałania zabezpieczeń. Computers & Control Sp. j. 15-12

Jeżeli nastąpi zaburzenie transmisji w kanale transmisyjnym TRBus, to zostanie to zakomunikowane w dziennikach i poprzez funkcję wyjściową Błędy transmisji w kanale różnicowym. W tej sytuacji zostaną również przypisane sygnałom odbieranym stany domyślne. Stan domyślny jest programowalny, i należy ustawić go tak, by urządzenie działało w sposób zamierzony. W ramach Stanu domyślnego można wybrać: zero 0 jeden 1 ostatnio otrzymany - Konfigurację sygnałów SWE kanału transmisyjnego TRBus można wykonać w zakładce Kan. róż nastaw zabezpieczenia w SAZ 2000. Rys.4. Okna konfiguracji sygnałów kanału transmisyjnego TRBus Dwukrotne kliknięcie lewym przyciskiem myszy któregoś z sygnałów odbieranych umożliwia przypisanie nazwy temu sygnałowi i stanu domyślnego w przypadku błędów transmisji w transmisyjny TRBus. Rys.5. Przypisanie odbieranemu sygnałowi SWE 56: nazwy i jego stanu domyślnego Computers & Control Sp. j. 15-13

Maksymalny czas opóźnienia od momentu ustawienia sygnału wysyłanego SWE w zabezpieczeniu 1 do ustawienia sygnału odbieranego SWE w zabezpieczeniu 2, jest zależny od prędkości transmisji i wynosi: 9600 [bitów/s] - 42 [ms], 19200 [bitów/s] - 23 [ms], 38400 [bitów/s] - 14 [ms], 57600 [bitów/s] - 11 [ms], 64000 [bitów/s] - 10 [ms], 125000 [bitów/s] - 7 [ms], Jeżeli wymaga tego specyfika działania zabezpieczenia należy zadbać (przez odpowiednią logikę), aby sygnał SWE wysyłany, trwał co najmniej przez maksymalny czas opóźnienia. Przykład zastosowania sygnałów SWE kanału transmisyjnego TRBus: Rys.6. Realizacja współwyłączania z wykorzystaniem sygnałów kanału transmisyjnego TRBus Innym przykładem jest realizacja funkcji tzw. jednolitego interfejsu telezabezpieczeniowego. Computers & Control Sp. j. 15-14

7. Wskazówki eksploatacyjne W niniejszym dokumencie przedstawiono kilka podstawowych wskazówek związanych z: programowaniem, nastawami oraz podłączaniem zabezpieczeń - w różnych wersjach wykonań. Informacje te należy traktować jako pewne wytyczne, stanowiące pomoc w zakresie eksploatacji tychże urządzeń i w żadnym stopniu nie mogą stanowić o ostatecznym ich sposobie zaprogramowania i przyłączenia. Przyjęcie danego rozwiązania (jako właściwego), w każdym przypadku, należy do odpowiednich służb zabezpieczeniowych. Dwa pół komplety zabezpieczeń podłączonych na dwóch końcach linii powinny być sfazowane (połączenie zgodne z rysunkiem lub włączenie inwersji prądów na jednym z końców ). Rys.7. Sfazowane połączenie wejść analogowych zabezpieczeń 7.1. Czasy opóźnień Stopnie różnicowe dokonują pomiarów prądu metodą DFT (dyskretnej transformaty Fouriera) z oknem rekursywnym o długości 20ms przesuwanym co 1 ms. Z maksymalną częstością (zależną od szybkości transmisji w łączu telekomunikacyjnym) pół komplety wymieniają się informacją o wartościach modułów i faz prądu we wszystkich 3 fazach. W zależności od wielkości zaburzenia w prądzie, po upływie od 5 do 20 ms w pomiarach wektorów prądu pojawiają się wartości wskazujące różnice na dwóch końcach. Dwukrotna wymiana danych potwierdzająca ten fakt, powoduje pobudzenie od różnicy faz lub różnicy modułów, a tym samym rozpoczyna się odliczanie zaprogramowanych czasów opóźnień. Czas opóźnienia na łączu różnicowym (Tdm), zależy od jakości łącza i jednocześnie wpływa na zwiększenie czasu własnego zabezpieczenia, dlatego powinien on być możliwie najmniejszy. Czas różnicy momentów próbkowania zabezpieczeń Tpf<1[ms] praktycznie nie wpływa na zwiększenie czasu własnego zabezpieczenia. Computers & Control Sp. j. 15-15

7.2. Nastawa maksymalnej różnicy modułów. Zabezpieczenia różnicowe linii, dla stopni pracujących w oparciu o różnicę modułów są wyposażone w funkcję stabilizacji ΔI od prądu fazowego. Stabilizacja działa w odniesieniu do danej fazy. Jej przebieg dla urządzeń UTX przedstawia poniższy rysunek. Rys.8. Charakterystyka stabilizacji różnicy modułów Nastawiając parametr Maksymalna różnica modułów należy uwzględnić następujące kryteria: 1. parametry przekładników prądowych zainstalowanych na dwóch końcach linii, 2. maksymalny prąd zwarciowy dla zwarć zewnętrznych zasilanych przez chroniony odcinek linii. Jeżeli wystąpi zwarcie zewnętrzne którego prąd osiągnie wartość Izmax, w wyniku różnic w transformacji prądów pierwotnych na dwóch końcach linii, powstaną różnice modułów których wielkość może osiągać : ΔImax = Izmax * ( ε 1 + ε 2 )/100 gdzie : Izmax maksymalny prąd zwarciowy dla zwarć zewnętrznych ε 1 błąd względny przekładnika prądowego na pierwszym końcu, ε 2 błąd względny przekładnika pomiarowego na drugim końcu, Computers & Control Sp. j. 15-16

Przykład. Na stronie A zastosowano przekładnik 5P10 o klasie 1% dla prądów w zakresie 1In oraz 5 % dla prądów do 10In, a na stronie B przekładnik 10P20 o klasie 3% dla prądów do 1In i klasie 10 % dla zakresów do 10In. Przyjmując że maksymalny prąd dla zwarć zewnętrznych wynosi 2 In oraz przyjmując maksymalne błędy wyznaczamy maksymalną różnicę : ΔImax= 2 x ( 10+5 )/100 = 0,3 [In]; Jak można zauważyć w takich warunkach, przy zewnętrznym zwarciu różnica modułów może osiągnąć 0,3 In. Nastawienie w zabezpieczeniu niższego poziomu maksymalnej różnicy faz za skutkuje nieselektywnym wyłączeniem. W następnym przykładzie przyjmijmy że maksymalny prąd zwarcia wynosi 10 In a nastawiony próg różnicy modułów równy jest 0,3 In. Wtedy: ΔImax= 10 x ( 10+5 )/100 = 1,5 [In]; próg ΔIprog po uwzględnieniu stabilizacji prądu różnicowego będzie równy lub w przypadku urządzeń serii UTX ΔIprog = 0,3 + 0,1 x 10 = 1,3 [In]; ΔIprog = 0,3 + 0,125 x 10 = 1,55 [In]; Jak widać nastawa ΔIprog = 0,3 In będzie zbyt niska lub praktycznie na granicy dla tego typu przekładników. Prawidłowa nastawa powinna uwzględniać parametry przekładników jak i charakterystykę stabilizującą i dla tego przykładu powinna być większa od 0,5 In. Dodatkowym czynnikiem który należy uwzględnić jest charakterystyka transformacji przez przekładniki, prądów zawierających wyższe częstotliwości co ma na przykład miejsce w przypadku załączania transformatorów. Z obserwacji wynika że różnice takie mogą zwiększać błąd nawet o dalsze 10 %. Może się okazać że nastawa dla ΔIprog musi być większa nawet od 1 In. Należy zwrócić uwagę że taka wysoka nastawa nie ma w zasadzie wpływu na czułość działania zabezpieczeń różnicowo prądowych. W czasie zwarcia na odcinku chronionym zasadnicze znaczenie ma człon porównawczo fazowy, jedynie w przypadku dużych różnic mocy zwarciowych na dwóch końcach linii dochodzi do znacznej różnicy modułów. Jednakże i w tym przypadku jeżeli tylko prąd zwarcia od słabej strony przekroczy 0,15 In do akcji wkracza człon porównawczo fazowy dla którego pomiar będzie się wahał w okolicy ±180. Wyjątkowym przypadkiem jest zwarcie w czasie którego przewód urywa się i spada na ziemię. Wtedy może się zdarzyć że jedna strona widzi duży prąd w danej fazie a strona druga prąd równy zeru. W czasie takiego zwarcia pół komplety zabezpieczeń nie są w stanie określić różnicy faz ze względu na brak prądu po jednej ze stron, wtedy o wyłączeniu decyduje człon porównujący moduły. Computers & Control Sp. j. 15-17

7.3. Nastawa maksymalnej różnicy faz. Zabezpieczenia różnicowe zamontowane na dwóch końcach linii wymieniają się informacją o modułach i fazach prądów. Każdorazowo, gdy prąd w danej fazie przekracza 0,15 In, następuje porównanie różnicy faz prądów z nastawionym progiem maksymalna różnica faz. W zasadzie nie ma ograniczenia co do nastawy tego parametru. Zabezpieczenia naszej produkcji mogą mierzyć różnicę fazy z dokładnością ±1 O w zakresie od 3-180 O. Jednak i w tym przypadku należy uwzględnić klasę przekładników. Różnica faz jest równa (przyjęto maksymalne wartości błędów w praktyce błędy kątowe są o wiele mniejsze i wynoszą około 0,5 1 % dla 1In i nie wiele więcej od 5% dla 10In przy małej impedancji przyłączonej do uzwojenia wtórnego) Przyjmując dane z poprzedniego przykładu Δφmax = 180 O x ( ε 1 + ε 2 )/100; Δφmax = 27 O ; Jeżeli przyjąć pewien margines bezpieczeństwa nastawa na poziomie 30 O jest zupełnie wystarczająca. Człony porównawczo fazowe nie są wyposażone w charakterystykę stabilizującą, w związku z tym całość spodziewanych błędów należy uwzględnić w tej nastawie. 7.4. Silne zwarcia zewnętrzne nasycanie się przekładników prądowych. Zabezpieczenia różnicowe linii przetwarzają sygnały pomiarowe w taki sposób że kształt prądu pierwotnego, zawartość harmonicznych i inne zniekształcenia (np. nasycenie się przekładników) nie mają zasadniczego wpływu pod warunkiem, że przekładniki prądowe pracują równomiernie (tej sam klasy i liczbie przetężeniowej). W przypadku zainstalowania na dwóch końcach linii tego samego typu przekładników zarówno co do prądu znamionowego i przekładni, również o podobnym rdzeniu, możemy się spodziewać w miarę równomiernego przetwarzania sygnałów prądowych w bardzo szerokim zakresie transformacji włącznie ze stanem nasycenia. Konstrukcja wejść pomiarowych prądu w zabezpieczeniach produkcji C&C gwarantuje liniowość przetwarzania sygnału w zakresie od 0 do 50 In w klasie nie gorszej niż 0,25 % dla amplitudy i nie więcej niż 1 O dla fazy. 7.5. Sygnalizacja i raportowanie pętli zwarciowych. Wszystkie zabezpieczenia produkcji C&C wyposażone są w stopień wybiornika fazowego. Jego działanie polega na porównaniu nastawionych progów z prądami fazowymi (Imin) oraz składową zerową Io (ziemnozwarciowy prąd rozruchu) wyposażoną w charakterystykę stabilizacji prądu zerowego (współczynnik stabilizacji). Pobudzenia Computers & Control Sp. j. 15-18

poszczególnych faz oraz IE służą do określenia i sygnalizacji pętli zwarciowych na wyświetlaczu lokalnym oraz w dziennikach zdarzeń. W zabezpieczeniach odległościowych dodatkową funkcją wybiornika fazowego jest odblokowanie pobudzeń oraz sygnałów wyłącz od pętli międzyfazowych oraz pętli z udziałem ziemi. Mimo tego że zabezpieczenia dokonują ciągłego pomiaru wszystkich 6 pętli zwarciowych to warunkiem dodatkowym stwierdzenia stanu zwarciowego jest pobudzenie dla pętli międzyfazowych oraz dla zwarć z ziemią. 7.6. Weryfikacja połączenia Zabezpieczenia serii: UTX wyposażone są w szereg funkcji ułatwiających sprawdzenie poprawności podłączenia ich do przekładników pomiarowych. Każde z zabezpieczeń posiada funkcję wyświetlania na lokalnym pulpicie aktualnych wielkości napięć, prądów i faz, zwaną POMIARY. Wskazania te przedstawiają moduły: napięć i prądów poszczególnych faz obu zabezpieczeń. Możliwy podgląd różnicy faz, różnicy prądów i czasów opóźnień na łączu (Tdm). Określenie różnicy faz przez zabezpieczenie jest możliwe tylko dla przebiegów, których moduł pozwala jednoznacznie określić fazę. Z tego powodu dla uniezależnienia się od błędów pomiaru różnicy faz, określanie tej różnicy jest możliwe tylko po przekroczeniu progu 0.15In dla danej fazy przez każde z zabezpieczeń jednocześnie. Poniżej tego progu, różnica faz dla danej fazy dla działania modułu różnicowego, będzie zawsze równa zero. Jednak w celach uruchomieniowych, na wyświetlaczu lokalnym jest widoczna pulsująca różnica faz od progu 0.05In. Używając komputer wyposażony w program SAZ 2000, podłączony z zabezpieczeniem, możemy dodatkowo sprawdzić poprawność wykonanego podłączenia, używając funkcji STAN WEJŚĆ ANALOGOWYCH. Poprawność pomiaru. Porównać wskazania zabezpieczenia ze wskazaniami przyrządu o klasie min. 0.5. Kierunkowość. 1. Porównać wskazania zabezpieczenia z innymi przyrządami na okoliczność poprawnego sfazowania (i kierunku przepływu mocy). 2. Wywołać sztuczną asymetrię napięć i prądów sprawdzić kąt pomiędzy: UE i IE. Computers & Control Sp. j. 15-19