Многофункциональный терминал защит и управления ячейки РУ REF542plus объединяет в одном устройстве все вторичные функции. Данное многофункциональное устройство содержит функцию самодиагностики. Универсальность оборудования позволяет использовать терминал REF542plus для любых типов РУ независимо от специфических требований к применению.
Измерения
Терминал REF542plus может использовать максимально 8 входных аналоговых каналов для измерения сигналов напряжения и тока. Эти каналы разделены на 3 группы: в 1-й и во и группах находятся по три канала, а в 3-й группе - два канала.
1-я и 2-я группы должны измерять или 3 тока, или 3 напряжения. Например, измерение 1 тока и 2-х напряжений этими группами невозможно.
я группа может быть использована для работы с любым типом сигналов: 2 тока, 2 напряжения, 1 ток и 1 напряжение. Аналоговые входы терминала можно с гибкостью комбинировать, данная гибкость необходима для максимального использования защитных функций. 1-ю и 2-ю группы можно использовать для измерения токов или напряжений от измерительных трансформаторов или безындукционных датчиков. 3-я группа применяется для измерения сигналов либо от трансформаторов, либо от датчиков.
Одна из типовых конфигураций использует три токовые входы, три входа напряжения и один вход для тока замыкания на землю. Все значения входов отображаются на дисплее HMI. В энергонезависимую память постоянно записываются данные измерений следующих параметров, регистрируемых в течение длительного периода времени:
рабочие часы
активная и реактивная энергия
мах. и среднее значение тока в каждой фазе
мах. значение напряжения (лишь при наличии модуля связи)
среднее значение напряжения (лишь при наличии модуля связи)
сумма токов отключения
число коммутационных циклов
данные аварийного осциллографа
состояния ключа устройства HMI.
Эти данные имеются в наличии и при потере напряжения питания терминала.
Измеряемые величины зависят от конфигурации аналоговых входов. При максимальной конфигурации имеются в наличии следующие измеряемые величины.
Непосредственно измеряемые величины
Фазные токи
Фазные или линейные напряжения *
Ток замыкания на землю (значение может быть также расчетным)
Напряжение нулевой последовательности (значение может быть также расчетным)
Частота.
Расчетные величины
Фазные напряжения **
*Терминал работает как с линейными, так и с фазными напряжениями
**Случай использования трансформаторов фазного напряжения
Трехфазный ток, среднее и мах. значение тока (определено за несколько минут)
Кажущаяся, активная, реактивная мощность
Коэффициент мощности cosφ
Активная и реактивная энергия
Общее гармоническое искажение THD (Total Harmonic Distortion).
Мониторинг и самодиагностика
Терминал REF542plus предлагает несколько функций, предназначенных для контроля за элементами силовой схемы, и функцию самодиагностики. Для мониторинга силовой части РУ используются следующие расчетные параметры:
мах. и средние значения токов в контролируемый период времени (0...30 минут)
сумма токов отключения (суммарное значение)
рабочие часы
число коммутационных циклов (цикл отключение - включение выключателя)
контроль времени натяжения пружины (в случае применения этой функции)
контроль цепи катушки отключения.
Терминал REF542plus оснащен программой самодиагностики, постоянно контролирующей программное и аппаратное обеспечение модулей. Каждый модуль дискретных входов и выходов терминала REF542plus оборудован контактом функции "Watchdog", который замыкается в случае неисправности или потери напряжения питания. Этот контакт можно использовать для индикации неисправности устройства и инициации соответствующих мероприятий. При помощи дополнительной функции можно контролировать входные аналоговые каналы: можно, например, определить обрыв провода в измерительных цепях и активировать сигнал тревоги.
3ащиты
Терминал REF542plus располагает широкой шкалой защитных функций для электрооборудования высокого напряжения. Эти защиты можно комбинировать между собой и вводить в требуемые логические схемы. При использовании направленных защит можно некоторые дискретные входы и выходы выделить для реализации логической селективности. Терминал содержит следующие защиты и функции.
Токовые защиты
Функция блокировки от броска тока (68)
Максимальная токовая защита (50)
Максимальная токовая защита с независимой характеристикой, 2 ступени (51)
Токовая направленная защита, 2 ступ. (67)
Токовая защита с зависимой характеристикой и с min. независим. выдержкой временем (51 IDMT)
Защита от замыкания на землю, 2 ст. (51N)
Защита IDMT от замыкания на землю (51N IDMT)
Направленная защита от замыкания на землю, 2 ступени (67N)
Чувствительная направленная защита от замыкания на землю (67S)
Направленная защита сектора от замыкания на землю, 10 ступеней (67NS)
3ащиты по напряжению
Защита мах. напряжения (59)
Защита мах. напряжения с независимой характеристикой, 2 ступени (59)
Защита міп. напряжения (27)
Защита міп. напряжения с независимой характеристикой, 2 ступени (27)
Защита мах. напряжения нулевой последовательности, 2 ступени (59N)
3ащита линий
Дистанционная защита (21)
Дифференциальные защиты
Дифференциальная защита двигателей и трансформаторов (87)
Продольная дифференциальна защита трансформаторов от замыкания на землю (87N)
Защита от тепловой перегрузки
Защита от тепловой перегрузки кабелей, двигателей и трансформаторов (49)
Специфические защиты двигателей
Счетчик числа пусков двигателя (66)
Заклинивание ротора (51LR)
Контроль разгона двигателя (51 MS)
Защита от снижения тока нагрузки (37)
Защита от несимметричной нагрузки (46)
Функции для обеспечения качества энергии
Регулятор tos^ (55)
Резонансная защита (при включен. емкости)
Защита от гармонических искажений THD
Остальные защиты и функции
Частотная защита, 6 ступеней (81),
Функция контроля синхронизма (25)
Функция автоматического повторного включения АПВ (79)
Удерживающая/блокировочная функция (86)
Защита обратной мощности (32).
В терминале REF542plus можно активировать максимально 24 защитные функции. Максимальное число функций, однако, всегда зависит от мощности процессора, применяемого для обработки функций.
Управление
Терминал REF542plus располагает очень эффективными средствами для выполнения функций автоматики и управления. Классическая логика, применявшаяся с электромеханическими защитами, заменена логическими схемами управления, созданными внутри терминала на базе программного обеспечения. Функциональные возможности терминала REF542plus позволяют легко реализовать как простые блокировки, препятствующие выполнению ошибочных операций, так и комплексные логические схемы сброса нагрузки. Имеется также возможность реализации блокировок между отдельными ячейками РУ, подключенных к одной системе шин. Для этого необходим обмен информацией между ячейками РУ о состоянии силовых коммутационных аппаратов. Эта информация о состоянии элементов силовой схемы может передаваться:
Традиционным способом с помощью проводной сети.
Посредством автоматизированной системы АВВ для распредустройств, позволяющей связать между собой терминалы REF542plus отдельных присоединений РУ с помощью системы шин (Interbay bus).
С помощью шины связи "CAN Open".
Терминал REF542plus обладает различными режимами управления, которые можно выбрать с помощью ключа управления. Операции с элементами силовой схемы РУ в местном режиме (LOCAL) выполняются с помощью кнопок управления на панели HMI. При этом дистанционное управление блокировано. Управлять в дистанционном режиме (REMOTE) можно лишь оборудованием, которое предназначено для этого типа управления. Касается это, например, системы автоматики РУ. Управление по месту в этом случае блокируется.
Все способы управления силовым оборудованием можно заблокировать переводом терминала в режим "NO CONTROL".
На следующем рисунке приведен пример логической схемы управления выключателем.
Логика управления выключателем
Регистрация событий и аварийных режимов
На дисплее устройства HMI имеется возможность отображения 30-ти последних зарегистрированных изменений состояния оборудования (событий). Большинство событий связано с активированием защитных функций. В записи указывается тип события и одновременно приводится прочая дополнительная информация, как, например, данные о соответствующей защитной функции, вызвавшей изменение состояния оборудования, информация о дате и времени, а также информация о действующем значении тока срабатывания.
Если терминал REF542plus подключен к системе автоматики РУ, то имеется возможность передачи данных о событии в эту систему. Данные о изменениях состояния оборудования записываются в энергонезависимую память, что делает возможным их сохранение и при потере напряжения питания.
Перечень событий, отображенных на дисплее устройства HMI
Аварийный осциллограф
Терминал REF542plus оснащен эффективной и гибкой функцией аварийного осциллографа. Эта функция позволяет использовать для записи не менее восьми входных аналоговых каналов и 32-х дискретных сигналов. Входные аналоговые сигналы записываются с частотой считывания (разрешающей способностью) 1,2 kr*, с интервалом времени минимально 1 с в течение максимально 5 с. Время записи состоит из времени перед возникновением аварийного режима и после него. Общее время записи аварийного осциллографа составляет 5 с. Функция позволяет конфигурировать 5 записей продолжительностью 1 с каждый или одну пятисекундную запись. Пуск осциллографа может быть вызван активированием защитной функции, изменением состояния дискретного сигнала или каким-либо другим сигналом, заданным пользователем.
Записи аварийных режимов можно по месту считывать персональным компьютером посредством программы управления (Operating Tool) с оптического порта или с интерфейса связи панели HMI. При обработке данных осциллографа этой программой управления или при считывании данных с помощью встроенного интерфейса WEB запись аварийных режимов конвертируется в стандартный формат COMTRADE. Если данные передаются через интерфейс связи, то они конвертируются служебной программой.
Запись двухфазного замыкания на землю
Данные аварийного осциллографа записываются в энергонезависимую память, поэтому остаются доступными для пользователя и в случае потери напряжения питания.
Синхронизация времени
Терминал REF542plus оснащен внутренним таймером реального времени, присваивающим метки времени всевозможным изменениям состояния оборудования (событиям). Питание этого таймера резервируется специальным конденсатором. При потере питания электрическая энергия, накопленная в конденсаторе, обеспечит работу таймера минимально в течение суток. Дату и время таймера можно установить с помощью устройства HMI.
Таймер терминала REF542plus можно синхронизировать с внешним эталоном времени несколькими различными способами. В случае, если терминал REF542plus подключен к системе автоматики РУ, то синхронизацию можно провести посредством шины связи ячеек РУ (Interbay bus) с использованием последовательного протокола связи (при его наличии). Точность синхронизации зависит от особенностей протокола и может изменяться от 3 мс (протокол LON LAG 1.4) до десятков миллисекунд (протокол SPABUS). Для обеспечения повышенной точности необходимо терминал синхронизировать посредством выделенного входного оптического порта и задающего генератора, обычно сигналом GPS. Общепринятыми форматами сигнала времени являются форматы IRIG B000, B002 и B003. Hа расположенном рядом рисунке представлена схема распределения сигнала времени, предназначенного для синхронизации Если терминал синхронизирован посредством интерфейса IRIG B, то гарантирована точность выше, чем 1 мс, а разрешающая способность +/- 500 мкс. При этом можно выполнить очень точный анализ неисправности.
Интерфейс связи с силовой частью РУ
Для сбора данных аналогового измерения, дискретных сигналов и выдачи управляющих команд терминал REF542plus предлагает очень гибкий интерфейс связи с силовой частью РУ. Аналоговые входы
Tерминал имеет в наличии обычно 8 входных аналоговых каналов, предназначенных для измерения токов и напряжений. К терминалу можно подключить классические измерительные трансформаторы и безындукционные датчики. Датчики, благодаря своим линейным характеристикам, позволяют измерять параметры с более высокой точностью и надежностью. По сравнению с классическими измерительными трансформаторами датчики обладают уникальными свойствами, которые непосредственно влияют как на производство, так и на эксплуатацию распредустройства. Некоторыми из этих свойств и преимуществ являются:
линейность датчика
широкий номинальный диапазон датчика
Синхронизация таймера терминала с сигналом задающего генератора времени GPS и посредством порта IRIG B.
не требуется выполнения расчета точности измерения по отношению к нагрузке
стандартизация датчиков
отсутствие эффекта перенасыщения и феррорезонанса
размещение комбинированного датчика тока и напряжения в одном корпусе.
Датчик тока работает на принципе катушки Роговского, т.е. катушки без сердечника. Т.к. у этого датчика нет железного сердечника, то отсутствует эффект перенасыщения, характерный для классических трансформаторов тока. Датчики тока, поэтому, выгодно применять для дистанционной или дифференциальной защит.
Выходом датчика тока является сигнал напряжения, пропорциональный величине измеренного первичного тока.
Цифровое интегрирование сигнала производится процессором DPS, входящим в состав REF542plus. Для всех типов исполнения является достаточным применение 4-х датчиков с номинальными значениями тока 80-160 A, 160480 A, 480-1250 A, 1600-3200 A.
Датчик напряжения работает на принципе омического делителя. Измерительный сигнал прямо пропорционален измеряемому значению, поэтому отсутствует при этом эффект перенасыщения. Линейность сигнала сохраняется во всем диапазоне измерения. Выходным сигналом датчика является напряжение, прямо пропорциональное первичному напряжению. Hа расположенном рядом рисунке приведен пример комбинированных датчиков. Датчики тока и напряжения помещены в один корпус, залитый смолой, и поэтому часто обозначаются как комбинированные датчики. В состав датчика входит электрод связи, используемый в системах детектирования напряжения (VDS - Voltage Detecting System) или в системах индикации оборудования под напряжением (VPIS - Voltage Presence Indicating System).
Дискретные входы и выходы
Терминал REF542plus контролирует режим работы первичного оборудования при помощи вспомогательных контактов, анализ состояния которых проводится дискретными входами, и выдает команды управления посредством дискретных выходов.
Терминал также выполняет мониторинг нескольких входных сигналов от иного оборудования. Кроме прочих, с помощью входов и выходов реализованы следующие операции:
управление первичным оборудованием и реализация блокировок в РУ
сбор данных о состоянии первичного оборудования (напр., выключатель в положении "включено"/"выключено")
контроль пружины выключателя (при использовании этой функции).
Дискретные входы являются оптически изолированными. Для реализации этих выходов используются электромеханические реле или статические устройства, выполненные на базе полупроводников. В РУ с непосредственным управлением двигателями обычно применяют мощные статические выходные устройства.
Интерфейс CAN Open
Основной модуль терминала REF542plus оборудован стандартным интерфейсом CAN Open, который решает две важные задачи:
замена проводных связей между ячейками РУ цифровой системой шиной
обеспечение связи типового оборудования с интерфейсом CAN Open (входные/выходные модули, сенсоры, датчики,...).
Комбинированный датчик
Комбинированный датчик в типовом исполнении
"Block" (DIN)
Подключение терминала REF542plus к шине CAN Open.
Замена внутренних связей в РУ цифровой системой шиной позволяет создать новый высокоэффективный тип РУ с более продолжительным сроком эксплуатации. Шина связи CAN Open обеспечивает быстрый обмен данных между несколькими терминалами REF542plus.
Кроме того, цифровая шина связи делает более "интеллигентной" эксплуатацию оборудования и дает возможность конструировать системы распредустройств с более гибкой конфигурацией. Интерфейс "CAN Open" обеспечивает связь с любым устройством, которое соответствует стандарту "CAN Open", и поэтому создает практически неограниченные возможности автоматизации терминала REF542plus. Hа нижеследующем рисунке изображена архитектура системы, в которой два терминала REF542plus соединены с определенными входными/выходными модулями посредством шины связи "CAN Open".
Модуль аналоговых выходов 4/0...20 мА
В базовом устройстве терминала можно разместить вспомогательный модуль аналоговых выходов с четырьмя конфигурируемыми каналами. Выходные сигналы данного модуля можно настроить в диапазоне 0^20 мА или 4^20 мА. Каждый из этих каналов можно конфигурировать независимо друг от друга. Можно выбрать и передать с помощью модуля следующие величины:
напряжения, как измеренные непосредственно, так и вычисленные
токи, как измеренные непосредственно, так и вычисленные
кажущаяся, активная, реактивная мощность
коэффициент мощности (cosφ)
частота.
Модуль аналоговых входов 4.20 мА
В базовое устройство терминала можно установить также вспомогательный модуль аналоговых входов с шестью каналами (терминал с более широким корпусом). Эти входные каналы работают с контурным током 4...20 мА. К входным каналам можно подключить различные типы датчиков (датчик температуры, датчик плотности и т.д.).
Сигнал от датчика обрабатывается входным каналом на уровне 4...20 мА. В самом терминале REF542plus сигнал от датчика обрабатывается аналогичным способом, как и дискретный сигнал. При превышении сигналом от датчика установленного уровня срабатывания активируется соответствующий логический сигнал. Модуль аналоговых входов размещен в том же месте, что и модуль аналоговых выходов. Поэтому невозможно одновременное использование модулей аналоговых входов и выходов. (*). (*) К модулю аналоговых входов можно подключить лишь пассивные датчики. Подключенные датчики запитаны от модуля.
Интерфейс системы автоматики РУ
Терминал можно оборудовать вспомогательным модулем связи, который соединит терминал с системой автоматики распредустройства. Имеются четыре разных протокола, позволяющие связать терминал REF542plus с любой системой автоматики РУ, как с системой ABB, так и с системами третьей стороны.
В данном случае можно посредством последовательной связи реализовать следующие типовые функции:
мониторинг состояний первичного оборудования
управление первичным оборудованием
настройка защитных параметров
сбор данных измерения, сигналов тревоги и событий
сбор данных аварийного осциллографа.
Применяются следующие протоколы:
SPA-bus
LON-bus, определенный в соответствии с "ABB Lon Application Guide (LAG) 1.4"
Modbus RTU
IEC 60870-5-103 с расширенной функцией управления в соответствии с VDEW (Vereinigung Deutcher Elektrizitatswerke - Ассоциация немецких предприятий энергосетей).
Первые два протокола SPA-bus и LON в соответствии с LAG 1.4 являются специфическими протоколами ABB, в то время как протоколы Modbus RTU и IEC 60870-5-103 обеспечивают подключение любой системы третьей стороны. На нижеследующем рисунке приведен пример нескольких терминалов REF542plus, подключенных к системе ABB посредством шины LON.
Протокол LON LAG 1.4 обеспечивает высокую точность синхронизации времени. В этом случае терминалы REF542plus синхронизированы с шиной связи ячеек РУ (Interbay bus). При оснащении терминала REF542plus портом Ethernet еще более расширяются потенциальные возможности подключения этого терминала к системам
Протоколы Modbus RTU и SPA-bus могут работать с модулем, имеющим два последовательных канала. Одновременное использование обоих каналов с точки зрения резервирования невозможно. Подключение двух разных систем SCADA с помощью протокола Spa-bus разрешается при условии, что одна из двух систем SCADA выполняет лишь функцию мониторинга.
Терминалы REF542plus, подключенные к системе автоматики РУ производства АВВ. Синхронизация времени реализована посредством шины Interbay bus.
Встроенный WEB сервер
Терминал REF542plus может быть оборудован встроенным WEB сервером, предназначенным для мониторинга (WEB REF). Связь терминала с системой WEB осуществляется с помощью порта Ethernet, размещенного в основном модуле. Пользователь получит доступ к терминалам РУ посредством технических средств сети WEB при использовании стандартного персонального компьютера и доступной в обычной торговой сети программы просмотра WEB. Мониторинг терминалов РУ возможен с любого места, где имеется доступ к сети WEB. Реализация охранного механизма препятствует доступу и гарантирует необходимую безопасность. После подключения посредством программы просмотра WEB к терминалу REF542plus появляется изображение структурной схемы РУ, и пользователь может просматривать отдельные окна структурной схемы.
Щелкнув на кнопку с адресом, пользователь произведет загрузку структурной схемы терминала REF542plus и всей информации, которая бы была доступна в устройстве HMI при стандартных операциях на передней панели терминала. Данные терминала являются доступными лишь в режиме "чтение" (доступ к данным при мониторинге).
Главная страница терминала REF542plus, отображенная интернетовой программой просмотра.
Связь WEB REF также позволяет посредством сети GSM посылать сообщения SMS при выполнении условий, установленных пользователем (отключения, сигналы тревоги и т.д.). В этом случае должен быть к основному модулю подключен надлежащий модем GSM.
РУ, оборудованное терминалами F542plus: Структурная схема РУ, отображенная интернетовой программой просмотра.
