Protectia integrata a retelelor electrice

PROTECTIA INTEGRATA A RETELELOR ELECTRICE

Progresul realizat in domeniul electronicii digitale face ca astazi majoritatea functiilor echipamentului secundar sa poata fi implementate cu ajutorul modulelor software care ruleaza pe o platforma bazata pe calculator. Unitatile functionale men­tionate mai sus sunt utilizate atat pentru controlul cat si pentru protectia liniilor electrice. In tara au fost implementate experimental numeroase variante cons­truc­tive de protectii integrate aliniilor electrice, fara a exista pana in prezent o varianta optima. Dintre cele mai noi variante de protectii integrate existente in exploatare la noi in tara (produsa in tara de firma TELECOMM S.R.L.), o varianta de succes o reprezinta releul' digital DIPA 100

1 Protectia integrata a unei linii electrice

cu releul digital DIPA 100

Releul digital de protectie complexa DIPA- 100 este un echipament care inglobeaza practic toate functiile de protectie - automatizare necesare pentru o linie electrica de 110 kV 400 kV.

Prin complexitatea functiilor inglobate, DIPA-100 se situeaza in categoria terminalelor de linie, concept introdus recent, care semnifica un echipament com­plex, ce inglobeaza atat setul de protectii necesare pentru o linie electrica, cat si automatizarile ce ii sunt asociate. Protectia de distanta, ca element de baza, este conceputa cu 6 elemente de masura independente, care asigura eliminarea rapida, sigura si selectiva a defectelor pe linii electrice cu neutrul legat direct sau prin im­pe­danta mica la pamant.

Echipamentul poate fi folosit de sine statator sau cu integrare in telecon­du­cere, gratie extensiei DIPA-SCADA, cu ajutorul careia terminalul devine simultan un sistem de achizitie de date pentru aplicatii EMS-SCADA.

DIPA-100 include urmatoarele functii independente de protectie a liniei electrice:

Protectie de Distanta digitala PD cu urmatoarele extensii:

- Sistem de blocaj la pendulatii PD.BP.

- Interfata si logica de teleprotectie PD.TLP.

- Sistem de verificare-blocare la arderea sigurantelor circuitelor de tensiune PD.BASU cu comutare optionala pe maximala de curent de rezerva (DIPA-MAX).

- Protectie rapida la inchiderea intreruptorului pe defect (switch-on-to-fault) PD.PRID.

- Protectie Homopolara DIRectionata PhDIR.

- Protectie MAXimala de rezerva MAX (ca rezerva pentru DIPA-PD).

- Urmatoarele functii suplimentare completeaza necesitatile de protec­tie/auto­matizare/integrare in SCADA, pentru o linie electrica de 110 - 400 kV:

- RAR M, T, M+T, cu verificare de conditii RAR

- Interfata om-masina MMI

Functiile speciale si de integrare in sistemul SCADA, cuprind:

-interfata de supervizare marimi binare/analogice si comunicatie cu sistemul -de teleconducere SCADA.miniACE,

-osciloperturbograf de linie SCADA.CDR,

-optional, extensie de comanda in instalatie prin SCADA, SCADA.CD,

-integrare in sistemul de protectie clasic,

-functie de masura locala (U, I, P, Q, f, Z, j etc.).

2. Caracteristici tehnice generale ale DIPA 100

Echipamentul DIPA 100 poate fi integrat atat in solutii clasice de protectie-conducere statii electrice, cat si in sisteme noi, cum ar fi sistemul distribuit de tele­protectie-teleconducere GALAXY, conceput de TELECOMM S.R.L., sau in alte sisteme.

DIPA 100 este realizata intr-o structura multiprocesor, acumuland o putere de calcul de aproximativ 48 MegaFLOPS (48 mega-operatii in virgula mobila pe secunda) prin utilizarea tehnologiei DSP din ultima generatie. Acest lucru a permis implementarea unor algoritmi numerici de calculare a impedantelor si a diverselor conditii de blocare de o complexitate si de o stabilitate, care sa intruneasca condi­tiile de siguranta necesare unui astfel de echipament.

Functia de protectie digitala de distanta are urmatoarele caracteristici principalele :

-numar elemente de masurare independente si simultane: 6 ( R0, S0, T0, RS, ST, TR );

-numar zone de declansare: 5 ( fiecare zona fiind de tip poligonal) adica: -fata, spate sau nedirectionat: 3,

- demaraj directionat: 1,

-demaraj nedirectionat: 1;

-reglaje separate pentru zona 1 (sensibilizare in corelatie cu RAR);

-reglaje de compensare a rezistentei arcului in orice treap la detectarea unor defecte cu pamantul;

-timp tipic de declansare in treapta rapida, inclusiv releul de iesire cu con­tac­te puternice : 25 ms;

-timp maxim de declansare in treapta rapida, inclusiv releul de iesire cu con­tacte puternice : 30 ms;

-elementul directional este cu sensibilitate nelimitata (o buna comportare a directiei la scurtcircuite cu tensiune foarte mica);

-domeniu de reglaj R, X pe fiecare treapta: 0.01 W W, in pasi de 0.01W

reglaj temporizari (pentru fiecare zona): 0 6 s, din 10 in 10 ms;

-precizia masuratorii impedantei : 5 % pentru I = ( 0,5 I_n;

-precizia masurarii temporizarilor : ( 1% + 20 ms.), pentru t_reglat > 30 ms;

-coeficient de revenire : 5% ;

-valoare minima de actionare in curent : 0.2 I_n;

-blocaj la pendulatii - intern (dupa criteriul dZ/dt) si/sau extern;

-functii de verificare a plauzibilitatii marimilor masurate, realizate in timp real;

-blocaj la lipsa tensiunii alternative: intern (ardere sigurante, monofazat, bifazat si trifazat )/ extern ;

- posibilitatea trecerii automate pe maximala de curent in doua trepte, ca element de rezerva;

- declansare mono si trifazata;

- selectarea unei functii de teleprotectie;

- sensibilizarea protectiei la comanda de declansare a intreruptorului din ca­patul opus (accelerated underreach protection AUP);

- sensibilizarea protectiei la conectare pe defect (switch on to fault).

Functia de protectie homopolara directionata are urmatoarele caracteristici principale:

- 2 trepte independente;

- precizia masurarii temporizarilor pentru caracteristica independenta: (1%+20 ms.);

- precizia masurarii temporizarilor pentru carecterisica dependenta : (7.5%+50 ms);

- 4 caracteristici i = f(t): normala, inversa, foarte inversa, extrem inversa;

- curent homopolar de pornire: I_h / I_n = 0.1 4, in trepte de 0.05 I_n­;

- temporizare 0 - 6 s, in trepte de 0.01 sec. pentru caracteristica independenta;

- unghiul caracteristic: 110⁰ capacitiv.

DIPA-MAX realizeaza functia de protectie maximala in caz de ardere si­gu­rante pe circuitele de tensiune. Protectia este o rezerva de urgenta a protectiei de distanta, in conditiile in care PD nu mai poate masura corect impedanta Z si direc­tia scurtcircuitului (PD si PhDIR sunt blocate).

Functia contine doua relee maximale nedirectionate cu caracteristica inde­pen­denta sau dependenta (normala, inversa, foarte inversa, extrem inversa):

- o maximala in doua trepte pentru curentii de linie (R, S, T);

- o maximala in doua trepte pentru curentul homopolar (R, S, T).

Protectia de supracurent I> are o caracteristica independenta de timp (sec­tionare de curent) cu urmatoarele caracteristici:

- timp minim de deconectare t = 30 ms;

- temporizare 0 10 s, in trepte de 0.01 s;

-curent de pornire (pentru curenti de faza): I> / I_n = 0.1 10, in trepte de 0.05 I_n;

-curent de pornire (pentru curentul homopolar): I_h> / I_n = 0.1 4, in trepte de 0.05 I_n.

Sistemul RAR realizeaza functia de reanclansare automata rapida si are ur­ma­toarele caracteristici:

- 1 ciclu RAR;

- pauza de RAR 0.2 6 s, in pasi de 0.05 s. eroarea de masura 20 ms;

-timp blocaj 5 30 s, in pasi de 1 s, eroarea de masura 50ms;

-durata impuls anclansare 0.5 3 s, in pasi de 0.1 s, eroarea de masura 20ms.

-RAR monofazat fara conditii;

- RAR mono+trifazat si trifazat cu conditii: lipsa de tensiune si/sau control sincronism;

- prelungirea treptei 1 la PD prin scheme flexibile multiple.

Interfata locala om-masina (MMI) permite urmatoarele facilitati:

- vizualizarea demarajelor (R0, S0, T0, RS, ST, TR si H);

-vizualizarea treptei de declansare (1, 2, 3, 4, si 5);

-vizualizare impulsurilor de declansare (R, S, T,);

-vizualizarea impulsului de anclansare si a altor marimi prin 24 led-uri cu automentinere pana la confirmarea locala de catre operator;

- afisarea si modificarea locala a parametrilor setati ai protectiei, cu ajutorul tastaturii si afisorului LCD al echipamentului;

- afisarea continua a unor marimi de regim permanent, in situatie normala (valori tensiuni, curenti etc.) - in functie de masura locala a marimilor pe linie

Functia SCADA asigura functii speciale necesare supervizarii si integrarii in sistemul de teleconducere-teleprotectie al statiei.

Acest lucru este realizat prin compatibilizarea, din punct de vedere extern, a echipamentului DIPA-100 cu echipamentele de teleconducere ACE28S si cu cele de perturbografiere CDR, fabricate de TMM.

Extensia DIPA-SCADA inglobeaza componentele SCADA.miniACE

SCADA.CDR si SCADA.CD

Interfata de supervizare marimi binare/analogice si comunicatii cu sistemul de teleconducere se numeste SCADA.miniACE

Aceasta componenta contine toate facilitatile specifice echipamentului ACE 28S, care inglobeaza, de asemenea, ca extensie, jurnalul de evenimente sintetizate de catre DIPA in cursul functionarii acesteia (EV).

EV realizeaza functia de inregistrator de evenimente DIPA si are urmatoarele caracteristici:

- memoreaza evenimentele numerice in bufferul miniACE-ului de 1024 evenimente;

- rezolutia temporala: 1 ms;

- genereaza si memoreaza evenimente la:

- schimbare parametri,

- demaraje protectii,

- declansare,

- evenimente specifice RAR/DAR,

- setare timp,

- ardere sigurante si revenire din defect,

- schimbare de stare a unor semnalizari externe,

- alte schimbari de stare interne sau externe.

Elementele specifice supervizarii si integrarii in SCADA, realizate cu exten­sia miniACE in cadrul DIPA sunt:

- primele 16 intrari numerice ale echipamentlui DIPA-100 sunt citite inde­pen­dent si de catre miniACE;

- miniACE poseda inca 16 intrari numerice proprii, prin care se pot citi alte informatii binare specifice liniei, altele decat cele care sunt de interes direct pentru DIPA.

MiniACE asigura, totodata, si comunicatia cu nivelul ierarhic superior de tele­conducere prin intermediul urmatoarelor linii de comunicatie:

- interfata de adaptare la 'field-bus'-ul izolat galvanic, de tip bucla de curent multipunct tip TMM;

- optional, field-bus-ul poate fi de tip RS 485; viteza de comunicatie este 9600 sau 19200 baud;

- optional, interfata de comunicatie prin fibra optica (viteza de comunicatie 9600 sau 19200 baud);

- asigura comunicatia prin protocol multipunct de tip TELECOMM sau RP 570 (optional).

Functia de teleconducere-osciloperturbografie de linie SCADA.CDR are urma­toarele caracteristici :

- Timp total de inregistrare: aprox. 30 s,

- Timpi inregistrare,

- Durata preavariei reglabila 50 400 ms,

-Durata inregistrarii t_CDR reglabila 1000 18000 ms.

Se inregistreaza 8 marimi analogice (U_R, U_S, U_T, U_H, I_R, I_S, I_T, I_H) si 32 binare.

Extensie de comanda in instalatii prin SCADA, SCADA.CD se foloseste in situatiile cand din ratiuni financiare nu se justifica montarea unui echipament de teleconducere de sine statator, care sa realizeze teleconducerea liniei electrice pro­tejata de catre DIPA-100. Extensia SCADA poate fi completata cu modulul de co­menzi in instalatii prin SCADA, SCADA.CD.

Acest modul poseda 8 iesiri prin releu independente de cele ale protectiei, pentru comenzi prin teleconducere, care pot fi comandate prin intermediul exten­siei SCADA.miniACE.

Prin introducerea acestui modul se poate realiza o protectie si o telecon­du­cere integrata, minimizandu-se costurile de implementare a unui sistem complet digital modern.

Sistemele de monitorizare si telecomanda a retelelor reprezinta instrumente bazate pe calculator, utilizate de dispecerii energetici pentru a-i asista in controlul functionarii sistemelor energetice complexe.

Cateva din instrumentele enumerate mai sus ar fi - sistemul EMS (Energy Management System), DMS (Distribution Management System) si SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).

Baza intregului esafodaj care concura la supravegherea, controlul si moni­to­rizarea echipamentelor electrice din statiile si retelele electrice o constituie echipa­mentele de achizitie si comanda (EAC