1 MiCOM P541-P542 Cyfrowe Zabezpieczenia Różnicowo-Prądowe Linii MiCOM P542 w obudowie 60TE Wraz ze wzrostem liczby długich i mocno obciążonych linii napowietrznych zaistniała potrzeba radzenia sobie z problemami występującymi w układach wielostronnie zasilanych, prądami ładowania i zwarciami wysokooporowymi. Zabezpieczenia różnicowo-prądowe serii MiCOM zapewniają wysoce selektywną ochronę zabezpieczanego odcinka linii niezależnie od zmian występujących w otaczającym go systemie elektroenergetycznym. Zabezpieczenia pozwalają na tworzenie aplikacji do ochrony takich obiektów jak: linie napowietrzne, linie napowietrzne z odczepami, linie kablowe, odcinki linia - transformator. Przekaźniki serii MiCOM mogą być zastosowane w tych wszystkich aplikacjach w których można wykorzystać odpowiedni kanał do komunikacji z zabezpieczeniami. Możliwe są bezpośrednie połączenia światłowodowe typu punkt punkt np. kablem OPGW i/lub poprzez urządzenia multipleksujące. W przypadku uszkodzenia łącza działają dodatkowe funkcje zabezpieczeniowe. Funkcje dodatkowe mogą pracować w trybie gorącej rezerwy lub równolegle z funkcją różnicową w sposób ciągły. Korzyści dla klienta: Wysoce selektywna ochrona odcinka linii kablowej lub napowietrznej SN / WN / NN Możliwość ochrony linii o dwóch lub trzech końcach oraz odcinków linia - transformator Niezależny monitoring dwóch kanałów komunikacyjnych Szereg funkcji rezerwowych pracujących w trybie gorącej rezerwy lub równolegle Możliwość przesyłania sygnałów binarnych łączem zabezpieczeniowym FUNKCJE OGÓLNE Zabezpieczenie różnicowo-prądowe: pomiar pofazowy - identyfikacja fazy przy zakłóceniu zastosowanie dla linii napowietrznych i kablowych mocno i słabo obciążonych duża czułość dla zwarć rezystancyjnych Szerokie zastosowanie linie o dwóch lub trzech końcach możliwość przesyłu sygnałów binarnych kanałem zabezpieczeniowym do uwspółbieżnienia zabezpieczeń odległościowych Łatwa adaptacja do istniejących układów stacyjnych i zabezpieczeniowych: układy linia transformator w strefie (P541/P542) korekcja w przypadku różnych przekładni po obu stronach linii Komunikacja zabezpieczeniowa pomiędzy końcami linii: bezpośrednia komunikacja światłowodowa punkt-punkt IEEE C37.94 TM standard bezpośredniego podłączenia multipleksera G.703, V35 i X21 standardy elektryczne multiplekserów poprzez P591/2/3 Pełna kontrola i diagnostyka kanałów zabezpieczeniowych Rozbudowane rezerwowe funkcje zabezpieczeniowe: nadprądowe, ziemnozwarciowe, przeciążeniowe oraz układ LRW Automatyka SPZ: 3 fazowy bez kontroli synchronizmu (tylko P542) Programowalne schematy logiczne: możliwość tworzenia konfiguracji za pomocą graficznego edytora PSL
2 DOSTĘPNE MODELE Zabezpieczenia MiCOM P541 & P542 przeznaczone są do ochrony odcinków linii napowietrznych lub kablowych o dwóch lub trzech końcach. Komunikacja pomiędzy zabezpieczeniami realizowana jest po łączach światłowodowych lub poprzez multipleksery (MUX). W przypadku realizacji łącz redundowanych (dwa niezależne kanały) można zastosować oba typy mediów komunikacyjnych równocześnie np. poprzez kabel OPGW (połączenie punkt punkt) oraz MUX, gdzie zabezpieczenie należy dopasować się pod standard elektryczny multipleksera poprzez moduły typu P591/2/3. Modele P541/P542 można stosować na linię, gdzie w strefie ochrony znajduje się także transformator. Istnieje możliwość dopasowania programowego do różnych przekładni przekładników prądowych po obu stronach linii. Kod ANSI ZABEZPIECZENIA P541 P542 Linie napowietrzne i kablowe o dwóch lub trzech końcach Linia z transformatorem w strefie chronionej 87P Człon różnicowo-prądowy Komunikacja poprzez łącza światłowodowe Komunikacja poprzez multipleksery Kompensacja opóźnienia w przesyle sygnałów Wyłączenie 3 fazowe Przekazanie sygnałów binarnych na drugi koniec linii Przekazanie wyłączenia na drugi koniec linii ( DIT, PIT ) 79 Wielokrotny SPZ 3 fazowy 50/51 Nadprądowe bezkierunkowe fazowe 50/51N Nadprądowe bezkierunkowe ziemnozwarciowe 49 Przeciążeniowe / model cieplny / 46BC Detekcja zerwania przewodu 50BF Lokalna rezerwa wyłącznikowa ( 2 stopnie ) 74TCS Kontrola ciągłości obwodu wyłączenia PSL PSL REJESTRACJA / DIAGNOSTYKA Diagnostyka parametrów wyłącznika Kontrola parametrów łącza Rejestracja przebiegów zakłóceń ( 50 s w formacie COMTRADE ) Rejestracja zdarzeń ( 512 ostatnich ) Rejestracja wyłączeń ( 5 ostatnich ) OPCJE / KOMUNIKACJA Wejście typu IRIG-B do synchronizacji czasu Opcja Opcja RS232 (przedni port Courier) RS485 / Światłowód ST (tylny port opcje protokołów) COM1 RS232 / RS485 ( drugi tylny port komunikacyjny tylko Courier ) SK4 Opcja Opcja Courier Modbus RTU IEC 60870-5-103 DNP3.0 SPRZĘT Wejścia cyfrowe optoizolowane 8 16 Wyjścia przekaźnikowe 7 14 Styk typu WATCHDOG uszkodzenie przekaźnika 2 2 Rozmiar Obudowy 40TE 60TE Klawisze sterownicze typu HOTKEY 2 2
3 GŁÓWNE FUNKCJE Główne funkcje zabezpieczeniowe są autonomiczne i mogą być indywidualnie aktywowane lub odstawiane pod określoną aplikację. Każda funkcja zabezpieczeniowa jest dostępna w czterech oddzielnych grupach nastaw, które mogą być załączane lub odstawiane ręcznie, poprzez wejścia optoizolowane lub komunikację zdalną. Wyłączenie jedno lub trójfazowe jest rejestrowane z identyfikacją uszkodzonej fazy, pobudzonych funkcji zabezpieczeniowych oraz zatrzaskiem prądów i napięć. We wszystkich przekaźnikach dostępne są następujące funkcje wspólne: 4 grupy nastaw Pomiary Rejestracja zdarzeń Rejestracja przebiegów zakłóceń Rejestracja parametrów wyłączeń Testy Monitoring Diagnostyka parametrów wyłącznika Rysunek 1: Oprogramowanie inżynierskie MiCOM S1 Studio SCHEMAT FUNKCJONALNY Rysunek 2: Schemat funkcjonalny systemu zabezpieczeń serii MiCOM P541/2 MiCOM P541 - P542: Zabezpieczenia odcinkowe dla linii o dwóch lub trzech końcach
4 FUNKCJE ZABEZPIECZENIOWE Różnicowe (ANSI-87P) Charakterystyka zabezpieczenia różnicowego ma jeden punkt przegięcia jak pokazano na rysunku 3 aby zapewnić stabilizację dla zwarć zewnętrznych. Pierwszy odcinek, z którego jest zbudowana charakterystyka zapewnia odpowiednią czułość dla niewielkich zwarć. Współczynnik nachylenia K1 dostosowany jest zakresu regulacji napięcia na transformatorze. Kiedy poziom zakłócenia wzrasta to kąt nachylenia charakterystyki K2 zmienia się co pozwala na kompensację zjawisk wynikających z wystąpienia nasycenia przekładników prądowych. W momencie wygenerowania przez moduł zabezpieczenia różnicowoprądowe sygnału wyłączenia, sygnał ten jest wysyłany nie tylko do wyłącznika, z którym współpracuje przekaźnik ale także do przekaźnika znajdującego się na drugim końcu zabezpieczanego odcinka. Taki algorytm zapewnia pewne wyłączenie zabezpieczanego odcinka. Prędkość transmisji dla cyfrowego łącza komunikacyjnego pomiędzy MiCOM to 56/64 Kbit/s zarówno dla bezpośredniego połączenia za pomocą światłowodu jak i wykorzystaniem multiplekserów. Modele P541/P542 posiadają drugi stopień różnicowy niestabilizowany, który rekomendowany jest w przypadku ochrony transformatora ( patrz rysunek 4 ) Prąd różnicowy Idiff Działanie Ia Ic Ib Współczynnik hamowania k2 Korekcja przekładni przekładników prądowych W przypadku, gdy przekładnie prądowe na obu końcach zabezpieczanego odcinka są różne to MiCOM zapewnia korekcję nastaw poprzez wprowadzenie odpowiednich współczynników korekcji. Kompensacja fazy Funkcja kompensacji fazy pozwala na zastosowanie MiCOM P541 i P542 do układów, w których w strefie działania zabezpieczenia znajduje się transformator. Oprogramowanie zapewnia wymaganą kompensację z możliwością skorygowania układu połączeń przekładników prądowych uwzględniając przy tym warunki uziemienia punktu gwiazdowego transformatora. W przypadku zastosowania MiCOM do transformatora o układzie połączeń Dy, stabilność pracy członu różnicowego zabezpieczenia uzyskuje się poprzez odfiltrowanie składowej zerowej prądów, które są obecne w stanie normalnej pracy po stronie uzwojenia połączonego w gwiazdę transformatora. Prąd magnesujący transformatora Do stabilizacji członu różnicowego od udarowych prądów magnesujących transformatora jest wykorzystywana druga harmoniczna prądu. Współczynnik hamowania k1 I S1 Brak działania Kanał 1 Kanał 2 (opcja) I S2 Prąd hamowania Ibias Rysunek 4: Układ zabezpieczeń dla linii o dwóch końcach Idiff = Ia + Ib + Ic Ibias = 0.5 ( Ia + Ib + Ic ) Przekaźnik działa gdy: (1)dla Ibias Is2 Idiff > k1 Ibias + IS1 (2)dla Ibias Is2 Idiff > k2 Ibias - (k2 - k1) IS2 + IS1 Rysunek 3: Charakterystyka stabilizacji dla układów linii od dwóch lub trzech końcach Rysunek 5: Układ zabezpieczeń dla linii o trzech końcach Rysunek 6: Układ linia - transformator MiCOM P541 / P542: Zabezpieczenia odcinkowe dla układu linia - transformator
5 Dla transformatorów odczepowych podłączonych do zabezpieczanej linii W sytuacji, gdy transformator odczepowy jest podłączony do zabezpieczanej linii, nie ma potrzeby instalacji osobnego przekładnika prądowego w jego obwodzie pomiarowym. W tej sytuacji istnieje możliwość zastosowania zwłoki czasowej dla zabezpieczenia różnicowego w celu odstrojenia się od czasów działania przekaźników lub bezpieczników zainstalowanych na niższych poziomach napięcia. Wewnętrzna funkcja SPZ może być przydatna aby wprowadzić oszczędnościowe schematy / fuse-saving scheme / w celu usprawnienia ciągłości zasilania. ŁĄCZA KOMUNIKACYJNE Interfejs komunikacyjny Ażeby zapewnić kompatybilność z szerokim zakresem komunikacyjnych urządzeń i mediów, serii MiCOM, przekaźniki zaprojektowano do prac z sygnałowymi kanałami w paśmie podstawowej 56/64 kbps kodowej modulacji (PCM). Utworzony zapis prądów pomiarowych, który stosowany jest w algorytmie zabezpieczenia różnicowego przekazywany jest za pośrednictwem protokołu komunikacyjnego HDLC (high level data link control) poprzez łacza światłowodowe lub multipleksowe. Możliwe jest utworzenie kilkunastu rodzajów połączeń pozwalających na pracę trzem przekaźnikom połączonym ze sobą, lub dwóm przekaźnikom z podwójną redundancją komunikacyjną / gorąca rezerwa/. Kompensacja opóźnienia sygnałów w kanałach komunikacyjnych Jeśli zastosowano przełączaną sieć komunikacyjną, kompensuje przejściowe nierówne propagacyjne opóźnienie przez chwilowy wzrost nastawy prądu hamującego. Powyższe rozwiązanie pozwala osiągnąć stabilizację dla wszystkich warunków obciążenia pozwalając jednocześnie prawidłowo wyłączyć zwarcia wewnątrz chronionej strefy. Dla połączeń światłowodowych przewidziano następujące opcje: 850nm wielomodowy, (MM) do MUX - do 1km 1300nm jednomodowy,(sm) - do 30km 1300nm wielomodowy (MM) - do 60km 1550nm jednomodowy.(sm) - do 80km Elektryczne interfejsy dostępne w serii MICOM P590 lub dodatkowym wyposażeniu komunikacyjnym odpowiadają standardom: ITU-T G.821, V.35, G.703, X.21.Typowy układ komunikacyjny przedstawiono na rysunku 7. używa techniki i oprogramowania novel dla ciągłego monitoringu i pomiarów propagacyjnego opóźnienia komunikacyjnych kanałów podczas procesu odbioru informacji o wektorze prądów z oddalonego drugiego końca. Powyższa technika pozwala osiągnąć równe opóźnienie propagacji kanałów dla ścieżki otrzymywania informacji jak i wysyłania jej do drugiego końca. Seria MiCOM może być zastosowana początkowo do zabezpieczenia linii za pomocą dwóch urządzeń. Jeśli linia zostanie rozbudowana i będzie konieczność zastosowania trzeciego urządzenia. Układ połączeń dla dwóch urządzeń może być zaktualizowany do układu trzech urządzeń poprzez zmianę nastaw konfiguracyjnych w istniejących przekaźnikach oraz dobudowanie trzeciego przekaźnika. Elastyczność serii pozwala jednemu końcowi trzech terminalowych linii być izolowanym, podczas gdy nadal odbywa się komunikacja pomiędzy dwoma pozostałymi przekaźnikami. Nadzór komunikacyjny Każde aktywne zabezpieczeniowy kanał komunikacyjny jest niezależnie monitorowany, oraz przeprowadzane i zapisywane są odpowiednie analizy statystyczne błędów transmisji w linii zgodnie z zaleceniami normy ITU-T G.821. Jeżeli zastosowano aplikację z trzema końcami chronionego obiektu lub zastosowano podwójną redundancję komunikacyjną, zabezpieczenia pracują normalnie nawet jeśli jeden z kanałów komunikacyjnych uległ uszkodzeniu. Zgodność z IEE C37.94 TM Inne zabezpieczenia i urządzenia telekomunikacyjne Światłowód PCM MUX Łącze multipleksera 850nm MM Światłowód 850nm MM P590 Inne zabezpieczenia i urządzenia telekomunikacyjne Podłączenie elektryczne PCM MUX Łącze multipleksera Rysunek 7: Podłączenia do multiplekserów za pomocą światłowodów w standardzie IEE C37.94 TM lub poprzez moduły dopasowujące pod standard elektryczny PCM MUX typu MiCOM P590
6 ZABEZPIECZENIA REZERWOWE Zabezpieczenie różnicowe wymaga przesyłu informacji o wektorach i amplitudach mierzonych prądów pomiędzy zabezpieczeniami zainstalowanymi na końcach linii. Na tej podstawie podejmowana jest decyzja o wyłączeniu. W przypadku uszkodzenia łącza (brak funkcji różnicowej) uaktywniane są funkcje rezerwowe. Przekaźniki od tej pory pracują jako niezależne zespoły zabezpieczeniowe. MiCOM P543 do P546 posiadają wejścia do przekładników napięciowych, co pozwala na realizację kierunkowych zabezpieczeń nadprądowych oraz zabezpieczenia odległościowego. Wszystkie odległościowe oraz nadprądowe stopnie zabezpieczeniowe mogą być swobodnie konfigurowane tak, aby były ciągle aktywne podczas pracy przekaźnika lub aktywowane tylko w przypadku utraty łącza komunikacyjnego. Czas działania (s) 1000 100 10 UK LTI IEC SI 1 IEEE-MI 1 IEEE-VI IEC V US CO2 IEC EI US COB 0.1 0.1 IEEE-EI 1 10 100 1 10 100 Prąd ( wielokrotność Is ) Prąd ( wielokrotność Is ) Rysunek 8: Czas działania (s) 100 10 Charakterystyki IDMT według norm IEC & IEEE/ANSI Zabezpieczenie nadpradowe fazowe (50/51P) We wszystkich modelach serii dostępna jest rezerwowa trójfazowa funkcja nadprądowa fazowa Zabezpieczenie nadprądowe składa się z 4 stopni. W modelach P541... P542, każdy stopień może być skonfigurowany jako bezkierunkowy i uzależniony od jakości łacza. Wszystkie stopnie posiadają swój własny czas opóźnienia z charakterystykami niezależnymi. Dwa pierwsze stopnie posiadają dodatkowo nastawę jednej z 9 charakterystyk zależnych IDMT, zgodnie z normami IEC i IEEE. Trójfazowe kierunkowe elementy są wewnętrznie polaryzowane przez kwadraturowe napięcia międzyfazowe, które pozwalają na podjęcie prawidłowej decyzji o kierunku do napięcia 0,5V. Synchroniczny polaryzujący sygnał jest zapamiętany i dostępny dla kryterium kierunkowego do 3,2 s. Pozwala to po zaniku napięć międzyfazowych na prawidłowe działanie funkcji w przypadku bliskich zwarć trójfazowych. Zadziałanie trzeciego stopienia może być przekazywane na drugi koniec linii łączem zabezpieczeniowym (I>3 Intertrip). Każdy stopień nadprądowy fazowy można aktywować w momencie uszkodzenia łącza. Zabezpieczenie ziemnozwarciowe (50N,51N) Zabezpieczenie ziemnozwarciowe działa w oparciu o składową zerową obliczona z prądów fazowych. Kierunkowość zabezpieczenia ziemnozwarciowego jest określana w oparciu o składową zerową lub składową przeciwną napięcia. Wszystkie cztery stopnie zabezpieczenia mają podobne własności dotyczące konfiguracji kierunkowości, opóźnień czasowych i charakterystyk jak zabezpieczenia nadprądowe fazowe. MiCOM P541-P542: Możliwość uwspółbieżnienia zabezpieczeń odległościowych poprzez łącze światłowodowe
7 Przeciążenie ( model cieplny ) ( ANSI-49 ) Zabezpieczenie przeciążeniowe oparte jest na modelu cieplnym. Funkcja przeznaczona jest o ochrony linii napowietrznych lub kablowych, transformatorów, odcinków szynowych od skutków przeciążeń prądowych. Zabezpieczenie może być skonfigurowane na sygnalizację (alarm) oraz / lub na wyłączenie. Funkcja wykorzystuje jedną lub dwie charakterystyki cieplne czasowe. Dla aplikacji z dużym transformatorem mocy druga charakterystyka (stała czasowa 2 ) odnosi się do nagrzewania i chłodzenia oleju. Na wyświetlaczu przekaźnika dostępny jest bieżący pomiar obciążenia cieplnego chronionego obiektu. W przypadku braku zasilania przekaźnika stan obciążenia cieplnego jest zapamiętany w podtrzymywanej bateryjne pamięci. Detekcja zerwania przewodu ( ANSI-46BC ) Zabezpieczenie reagujące na zerwanie przewodu fazowego w linii napowietrznej, które powoduje groźny dla odbiorców efekt asymetrii zasilania. Wydaje się istotne stosowanie tej funkcji dla linii napowietrznych prowadzonych w ośrodkach miejskich lub w bliskim sąsiedztwie. Istotą funkcji jest porównanie stosunku składowej przeciwnej do zgodnej prądu. Funkcja jest niezależna od wielkości obciążenia chronionego obiektu. Pobudzenie tego zabezpieczenia następuje również podczas uszkodzenia bieguna wyłącznika, przepalenia bezpiecznika w pomiarowym obwodzie prądowym albo podczas jednofazowego wyłączenia. Może stanowić także kontrolę obwodów wtórnych przekładników prądowych. W przypadku powyższego zjawiska zaleca się dla funkcji od zerwanego przewodu, gdy decydujemy się skierować ją na wyłączenie, odstrojenie czasowe tak, by dać pierwszeństwo działania innym podstawowym funkcjom zabezpieczeniowym ( od asymetrii oraz ziemnozwarciowe ). Bezpośrednie wyłączenie za pomocą łącza komunikacyjnego ( DIT ) posiadają bardzo przydatne własności za pomocą których możliwe jest wysyłanie dodatkowych rozkazów do zabezpieczeń na wszystkich końcach linii za pomocą zabezpieczeniowego kanału komunikacyjnego. Użytkownik konfiguruje wejścia binarne, które mogą być powiązane na przykład z wysłaniem sygnału bezpośredniego wyłączenia za pomocą funkcji / komend typu Inertrip na drugi koniec linii. Kiedy skonfigurowane wejścia są pobudzane następuje modyfikacja telegramu komunikacyjnego. Jest to przypadek, gdy sygnał przychodzi z zewnątrz np. z zabezpieczeń firmowych transformatora. Typowa aplikacja bezpośredniego wyłączenia zabezpieczenia jest pokazana na rysunku 10. Po otrzymaniu tej wiadomości przekaźnik na drugim końcu linii będzie pobudzał skonfigurowane wyjście przekaźnikowe dla bezpośredniego wyłączenia. Jednocześnie otrzymanie wiadomości jest sygnalizowane w przekaźniku. Funkcje Intertrip można wykorzystać także do zdalnego blokowania funkcji zabezpieczeniowych (różnicowej, nadprądowych lub automatyki SPZ) oraz do przesyłania informacji o statusach łączników w przypadku stacji bezobsługowej. Do dyspozycji użytkownik ma osiem komend typu Intertrip na jeden kanał zabezpieczeniowy, które może przyporządkować do dowolnego przekaźnika wyjściowego, diody LED oraz wewnętrznych sygnałów wyjściowych. P541 Rysunek 9: P541 opto - + - + Przesłanie sygnału wyłączenia na drugi koniec linii ( DIT ) Zabezpieczenie transformatora Zezwolenie na wyłączenie za pomocą łącza komunikacyjnego ( PIT ) posiadają bardzo przydatne własności za pomocą których możliwe jest wysłanie informacji o zezwoleniu na wyłączenie poprzez kanał zabezpieczeniowy na drugi koniec linii. Działanie przedstawia rysunek 11. Użytkownik konfiguruje wejścia binarne, które mogą być powiązane z wysłaniem zezwolenia na wyłączenie typu PIT. Kiedy skonfigurowane wejścia są pobudzane następuje modyfikacja telegramu komunikacyjnego. Jest to przypadek, gdy zwarcie jest poza strefą np. na szynach. Gdy przekaźnik otrzyma taką wiadomość na wejście binarne i dostarczona zostanie informacja o przekroczeniu nastawy zabezpieczenia różnicowego w jednej lub pozostałych fazach, przekaźnik na drugim końcu linii, wyśle rozkaz trójfazowego wyłączenia używając do tego celu skonfigurowanego przekaźnika oraz pobudzi sygnalizację na przekaźniku z powodem wyłączenie zdalne. P541 P541 opto Zabezpieczenie szyn - + - + Rysunek 10: Przesłanie sygnału zezwolenia wyłączenia na drugi koniec linii ( PIT )
8 KONFIGURACJA I STEROWANIE Programowalna logika działania ( PSL ) Programowalna logika działania pozwala użytkownikowi modyfikować funkcje kontrolne i zabezpieczeniowe przekaźnika. Jest również pomocna przy konfigurowaniu wejść cyfrowych, wyjść przekaźnikowych i diod LED. Logika programowalna pozwala na wykorzystanie bramek logicznych oraz bloków czasowych. Bramki OR, AND i inne posiadają możliwość negowania sygnałów na wejściach i wyjściach. Dostępne są również bramki wielowejściowe. Można również tworzyć sprzężenia zwrotne. Rysunek 13 przedstawia ekran edytora graficznego dostępnego w ramach oprogramowania MiCOM S1 Studio, który wykorzystywany jest do konfiguracji logiki działania przekaźników MiCOM Px40. Niezależne grupy nastaw Nastawy są podzielone na dwie kategorie: kontrolno - zabezpieczeniowe i konfiguracyjne. Do zastosowania są 4 grupy nastaw. Pozwalają one uwzględniać różne warunki działania zabezpieczanego obiektu i adaptować do nich przekaźnik. Wszystkie nastawy są przechowywane w pamięci E2PROM. FUNKCJE KONTROLNE Lokalna rezerwa wyłącznikowa ( ANSI-50BF ) Lokalna rezerwa może być wykorzystywana do wyłączania wyłączników położonych bliżej źródła zasilania lub pobudzania rezerwowej cewki wyłączającej wyłącznika w przypadku jego awarii. Automatyka LRW może być również pobudzana z innych urządzeń zewnętrznych. Zrealizowana jest jako dwustopniowa. KONTROLA WYŁĄCZNIKA Kontrola obwodu wyłącznika ( ANSI-74TCS ) Kontrola obwodu wyłącznika, może być realizowana zarówno w stanie zamkniętym jak i otwartym ( logika PSL ). Sterowanie wyłącznikiem odbywa się poprzez programowalną logikę działania. Kontrola stanu położenia wyłącznika W przypadku wystąpienia nieprawidłowego położenia styków zwiernych i rozwiernych przekaźnika pomocniczego wyłącznika, pobudzana jest sygnalizacja ostrzegawcza. Kontrola zużycia wyłącznika Kontrola obejmuje: zliczanie ilości wyłączeń wyłącznika zliczanie sumy prądów lub kwadratów prądów wyłączonych I x, gdzie 1,0 x 2,0 kontrola czasu zadziałania wyłącznika kontrola liczby zadziałań wyłącznika w określonym przedziale czasu Lokalne sterowanie wyłącznikiem Do lokalnego sterowania wyłącznikiem w polu można przyporządkować klawisze typu HOTKEY znajdujące się pod wyświetlaczem LCD. Rysunek 11: Konfiguracja logiki za pomocą Edytora PSL Kontrola sygnałów wejściowych Istnieje możliwość sterowania 32 wirtualnymi sygnałami wejściowymi, które stosowane są w logice PSL. Uaktywnienie danego sygnału ( stan wysoki lub niski ) można dokonać lokalnie z panelu przekaźnika lub zdalnie z systemu. Ochrona danych hasłem Ochrona hasłem może być zastosowana niezależnie od dostępu do przekaźnika: poprzez klawiaturę na panelu przednim oraz przedni i tylni port komunikacyjny. Dostępne są dwa poziomy dostępu chronione hasłem.
9 DIAGNOSTYKA Stała kontrola wewnętrznych obwodów w przekaźnikach zwiększa niezawodność układu podczas pracy. Wszystkie stany testów wewnętrznych zapisywane są w zdarzeniach i podtrzymywane za pomocą baterii litowej. Funkcje testu& monitoringu umożliwiają kontrolę stanów wielkości wejściowych oraz stanów wejść opto / wyjść przekaźnikowych, które skonfigurowane są w wewnętrzną logikę działania. Lokalny port testowy (25PIN) umożliwia wystawienie dowolnego sygnału funkcyjnego lub logicznego (DDB). Statusy funkcji można obserwować na panelu lub poprzez specjalny Blok Testowy ( Seria 40 ). INTERFEJS KOMUNIKACYJNY (panel przedni) Interfejs użytkownika dostępny od przodu urządzenia, jak pokazano na rysunku 4, zawiera: 1. Wyświetlacz LCD z podświetleniem przedstawiający 3 x 16 znaków 2. Cztery wskaźniki LED z ustalonymi sygnałami 3. Osiem wskaźników LED programowalnych przez użytkownika 4. Przyciski do poruszania się po menu i wprowadzania danych 5. Klawisze szybkiego dostępu / sterownicze typu HOTKEY 6. Górną pokrywę identyfikującą nazwę produktu. Pokrywa może być podniesiona dla uzyskania dostępu do informacji o modelu produktu, numerze seryjnym i danych znamionowych. 7. Dolna pokrywa osłania przedni port RS232, port serwisowy i wnękę na baterię. Na przedniej części pokrywy może być wyświetlona nazwa produktu lub inna określona przez użytkownika 8. Element umożliwiający założenie plomby zabezpieczającej. 9. Przyciski Czytaj i Czyść C dla przeglądania i potwierdzania alarmów INTERFEJSY KOMUNIKACYJNE Zmiana parametrów lub pobieranie informacji dokonywane jest lokalnie poprzez panel przedni, interfejs PC z przodu, zdalnie poprzez główny port komunikacyjny KOM1 lub drugi zdalny port KOM2 z tyłu przekaźnika. Komunikacja zdalna ( z tyłu ) W standardzie urządzenia dostępny jest port komunikacyjny w oparciu o standard EIA(RS)485 dwuprzewodowy umieszczony z tyłu przekaźnika. Do interfejsu szeregowego COM 1 można przypisać jeden z czterech protokołów komunikacyjnych. Każdy wymieniony poniżej protokół można zaimplementować w zabezpieczeniu: Courier / Kbus Modbus RTU IEC60870-5-103 ( VDEW ) DNP3.0 Istnieje możliwość zamówienia dla powyższych protokołów złącza światłowodowego typu ST (opcja). Opcjonalnie dostępny jest drugi niezależny port do komunikacji zdalnej COM 2 ( SK4 ) typu RS232/ RS485 z tyłu przekaźnika (slot A). Typ portu określa się programowo poprzez menu. Przeznaczony jest do zdalnej współpracy z programem MiCOM S1 Studio w protokole Courier (tylko) jako łącze inżynierskie. Dopuszcza się pracę modemową (RS232) lub sieciową (RS485) poprzez konwerter typu KITZ101 lub KITZ201. Komunikacja lokalna ( z przodu ) Port komunikacyjny EIA(RS)232 Courier z przodu przeznaczony jest do współpracy z programem Mi- COM S1 Studio, który głównie umożliwia konfigurację i nastawy przekaźnika. Ponadto istnieje możliwość pobierania zdarzeń, przebiegów zakłóceń oraz bieżących informacji pomiarowych z przekaźnika. REJESRACJE I ANALIZA ZAKŁÓCEŃ Rejestrator zdarzeń W pamięci nieulotnej przekaźnika zapisywanych jest do 512 zdarzeń, które są dostępne bezpośrednio z wyświetlacza przekaźnika lub poprzez port komunikacyjny. 6 1 3 Rejestrator wyłączeń Przekaźniki serii MiCOM mogą zarejestrować w pamięci nieulotnej 5 ostatnich zwarć. Wszystkie informacje o przyczynie zakłócenia oraz zatrzask parametrów opisane są datą oraz znacznikiem czasu. Dostępne są bezpośrednio z wyświetlacza przekaźnika lub poprzez zdalną / lokalną komunikację. 2 9 7 Rysunek 12: Panel czołowy 8 5 4 Rejestrator przebiegów zakłóceń Wbudowany rejestrator zakłóceń posiada 8 kanałów analogowych, 32 kanały cyfrowe oraz kanał pomiaru czasu. Częstotliwość próbkowania wynosi 24 próbek / okres. Istnieje możliwość rejestracji i zachowania w pamięci nieulotnej przekaźnika do 20 przebiegów, z których każdy może trwać do 10,5s. Wszystkie kanały oraz sygnały pobudzające rejestrator mogą być konfigurowane przez użytkownika. Dane przebiegów dostępne są poprzez port komunikacyjny. Dzięki zapisowi w formacie COMTRADE, obróbka danych możliwa jest w pakiecie oprogramowania MiCOM S1 Studio.
10 WYMIARY MiCOM P541 Rysunek 13: Wymiary obudowy MiCOM P541 (40TE)
11 WYMIARY MiCOM P542 Rysunek 14: Wymiary obudowy MiCOM P542 (60TE)
12 PARAMETRY TECHNICZNE Zasilanie Napięcie pomocnicze 24 do 48 Vdc 48 do 110 Vdc i 40 do 100 Vac 110 do 250 Vdc i 100 do 240 Vac Zakres roboczy 19 do 65 Vdc 37 do 150 Vdc i 32 do 110 Vac 87 do 300 Vdc i 80 do 265 Vac Obciążenie znamionowe Stan czuwania: 11 W Dodatkowo przy pobudzonych wejściach/wyjściach binarnych: dla wejść: 0,09 W (24 do 54 V) 0,12 W (110/125 V) 0,19 W (220 V) na każde pobudzone wyjście przekaźnikowe: 0,13 W Czas aktywacji po zaniku napięcia < 11 s Dopuszczalna przerwa w zasilaniu Zgodnie z IEC 60255-11: 1979: 20 ms dla DC Zgodnie z IEC 61000-4-11: 1994: 20 ms dla AC Pobór mocy Obwody prądowe Faza <0.15 VA Ziemnozw. <0.2 VA Obwody napięciowe Faza <0.02 VA Podtrzymanie bateryjne Montaż na panelu przednim pod dolną klapką Typ 1/2 AA. 3,6 V, bateria litowa Wejścia binarne Wejścia logiczne mogą być pobudzane z napięcia wewnętrznego 48V lub ze źródła zewnętrznego. Napięcie zasilania wybierane z menu: (24/27V, 30/34V, 48/54V, 110/125V, 220/250V. Próg pobudzenia: standard 60%-80% lub 50%-70% Un Napięcie zadziałania 19 Vdc Max napięcie. 300 Vdc Czas aktywacji < 2 ms Wyjścia przekaźnikowe Zdolność łączeniowa załączanie 30A (3s) wyłączanie DC 50W rezyst. 62.5W ind. (L/R=50ms) AC 2500VA rezyst. AC 2500VA ind. (cosφ = 0.7) obciążenie trwałe 10A ciągle 30A przez 3 s 250A przez 30 ms Trwałość łączeniowa zestyki obciążone min. 10 000 zadziałań zestyki nieobciążone min. 100 000 zadziałań Cza reakcji < 5 ms Wytrzymałość cieplna Wejścia prądowe 4.0 In przy pracy ciągłej 30 In przez 10s 100 In przez 1s Wejścia napięciowe 2,0 Un przy pracy ciągłej 2,6 Un przez 10 s Waga P541 P542 6.8kg 40TE 8.3kg 60TE Warunki środowiskowe Temperatura Zgodnie z IEC 60255-6: 1988 dla pracy -25 C do +55 C dla składowania -25 C do +70 C Wilgotność Zgodnie z IEC 60068-2-3: 1969 56 dni przy wilgotności względnej 93% w temp. 40 C Testy zewnętrzne Wytrzymałość dielektryczna (50/60Hz) IEC 60255-5 2 kv między wszystkimi zaciskami a uziemieniem 2 kv między zaciskami niezależnych obwodów ANSI C37.90 1 kv między otwartymi zaciskami przekaźników przełącznych i watchdog 1.5 kv między normalnie otwartymi zaciskami przekaźników Wysokie napięcie impulsowe (1.2/50 μs) IEC 60255-5 5 kv między wszystkimi zaciskami a uziemieniem 0.5 kv między zaciskami niezależnych obwodów Pomiary i rejestracja Typowo 1% lecz 0,5% w zakresie 0,2 do 2 In.Un Prąd 0,05 do 3 In ±1,0 % Napięcie 0,05 do 2 Un ±1.0 % Moc czynna 0,2 do 2 Un i 0,05 do 3 In ±5.0 % Moc bierna 0,2 do 2 Un i 0,05 do 3 In ±5.0 % Moc pozorna 0,2 do 2 Un i 0,05 do 3 In ±5.0 % Energia czynna 0,2 do 2 Un i 0,2 do 3 In ±5.0 % Energia bierna 0,2 do 2 Un i 0,2 do 3 In ±5.0 % Kąt 0 do 360 ±0,5 % Częstotliwość 45 do 65 Hz ±0,025 Hz IRIG-B i zegar czasu rzeczywistego Dopuszczalna odchyłka <±2 s/dzień
13 Środowisko elektryczne Zakłócenia na wysokie częstotliwości IEC 60255-22-1 klasa 3 2.5 kv między zaciskami niezależnych obwodów, 1 kv między zaciskami tego samego obwodu Szybkie zakłócenia przejściowe IEC 60255-22-4 4 kv napięcie pomocnicze, klasa 4 4 kv inne, klasa 4 Wyładowanie elektrostatyczne IEC 60255-22-2 15 kv klasa 4, w powietrzu do panelu czołowego i częsci metalowych 8 kv, klasa 3, w powietrzu do portów komunikacyjnych Impuls radiowy ANSI C37.90.2 35 V /m 25 MHz do 1000 MHz, 0 i 100% kwadratu modulowanej fali Wytrzymałość na udary ANSI C37.90.1 4 kv przejściowe, 2,5 kv oscylacyjne między zaciskami wyjściowymi, wejściowymi i obwodem zasilania Kompatybilność elektromagnetyczna 89/336/EEC Zgodność z normami EN 50081-2 EN 50082-2 Znak bezpieczeństwa CE 73/23/EEC Wstrząsy i uderzenia IEC 60255-21-2 wytrzymałość na wstrząsy, klasa 2 wytrzymałość na uderzenia, klasa 1 Wytrzymałość sejsmiczna IEC 60255-21-3 klasa 2 Rejestrator zakłóceń Maks. czas rejestracji Liczba rekordów Moduł i fazy 50 s min 5 dla 10 s każdy max 50 dla 1 s każdy (8 rekordów po 3 s dla IEC 60870-5- 103) ±2 % długości linii Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie różnicowe Pobudzenie ±10% Odpad ±10% Charakterytyka zależna IDMT ±5% lub 40 ms Charakterytyka niezależna DT ±2% lub 20 ms Czas pobudzenia <30 ms Czas odwzbudzenia <60 ms Powtarzalność ±2.5% Characterystyki: UK krzywe IEC 60255-3 1998 US krzywe IEEE C37.112 1996 Kompensacja wektorowa: Nie wpływa na dokładność Kompensacja przekładni prądowej: Nie wpływa na dokładność Zabezpieczenie nadprądowe fazowe i ziemnozwarciowe Pobudzenie ±5% Odpad ±5% Charakterytyka zależna IDMT 1,05 x nastawa + ±5% Charakterytyka zależna - czas ±5% lub 40 ms Charakterytyka niezależna - czas ±2% lub 40 ms Czas pobudzenia <30 ms Powtarzalność ±5% Zabezpieczenie przeciążeniowe Alarm obliczony czas ±10% Wyłączenie obliczony czas ±10% Czas stygnięcia ±15% Powtarzalność ±5% Zabezpieczenie podprądowe i LRW Pobudzenie ±10% lub 0,025 In Czas pobudzenia <12 ms Czas zwłoki ±2 ms lub 2% Czas odpadu <15 ms Automatyka SPZ Czas zwłoki ±20 ms lub 2% Logika programowalna PSL Czas zwłoki ±20 ms lub 2% Rejestrator zdarzeń i wyłączeń Rekordy zdarzeń podtrzymywane są bateryjnie i mogą być odczytane za pomocą oprogramowania MiCOM S1 Studio lub bezpośrednio z panelu przedniego. Liczba zdarzeń 512 z cechą czasu Liczba wyłączeń 15 Liczba rejestrów autotestu 10
14 SCHEMAT PODŁĄCZEŃ
15 SCHEMAT PODŁĄCZEŃ
16 Badanie izolacji przy użyciu megaomomierza wysokonapięciowego (powyżej 250V) uszkadza elementy półprzewodnikowe zabezpieczenia, co może prowadzić do awarii, widocznej dopiero po kilku tygodniach od chwili przeprowadzenia badania. Nieprzygotowanych obwodów zabezpieczenia nie wolno testować przy użyciu miernika izolacji o napięciu wyższym niż 250V!!! Przygotowanie obwodów polega na połączeniu biegunów wejść binarnych, wejść zasilania oraz wyjść - zwłaszcza półprzewodnikowych (o charakterystyce "szybkiej" bądź mocnej ). Wewnątrz urządzenia między dowolnymi jego zaciskami, nie może się pojawić różnica potencjałów o wartości przekraczającej 250 V. W razie braku możliwości takiego przygotowania, wymagane jest odłączenie sprawdzanych obwodów zewnętrznych od zabezpieczenia na czas wykonywanych badań. Urządzenie jest obiektem testów wysokonapięciowych podczas procesu produkcji zgodnie z normami przedstawionymi w rozdziale opisującym dane techniczne. Takie badanie jest przeprowadzone tylko raz, z zachowaniem ściśle określonego, bardzo krótkiego czasu badania. Obwody komunikacji szeregowej (RS232 / RS485) nie podlegają testom napięciowym - nie wolno testować ich miernikiem izolacji!!! NOTATKI Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o. Zakład Automatyki i Systemów Elektroenergetycznych 58-160 Świebodzice, ul. Strzegomska 23/27 Tel. 74 854 84 10, Fax 74 854 86 98 ref.swiebodzice@schneider-electric.com www.schneider-electric.com www.schneider-energy.pl 2014 Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o. Logo Schneider Electric oraz nazwy pochodne są prawnie chronionymi znakami handlowymi i usługowymi firmy Schneider Electric. Pozostałe nazwy własne, zarejestrowane lub nie, są własnością odpowiadających im firm. Firma Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o. prowadzi politykę ciągłego rozwoju. W związku z tym prezentowane wyroby mogą ulegać zmianie. Pomimo ciągłego uaktualniania publikacji, niniejsza broszura jest jedynie informacją o wyrobach spółki. Jej treść nie jest ofertą sprzedaży, a przykłady zastosowań są podane jedynie w celu lepszego zrozumienia zasady działania wyrobu i nie należy ich traktować jako gotowych rozwiązań projektowych. 2014-06