MiCOM P740 микропроцессорная дифференциальная защита шин V.Henkel/AFS-SYO4 20.05.2006. - презентация

1

2 MiCOM P740 микропроцессорная дифференциальная защита шин V.Henkel/AFS-SYO

3 > P740 Start - 02/08/ Ec33 MiCOM P740- Общие положения Дифференциальная защита шин с торможением Непрерывный контроль первичной схемы и самоконтроль Цифровая технология Модульное построение Связь центрального модуля и периферийных модулей по оптоволокну Центральная или децентральная компоновка Малая нагрузка на ТТ Возможность применения для 8 зон защиты и 28 периферийных устройств

4 > P740 Start - 02/08/ Ec44 УРОВ Диф.защита шин Рез.защиты Контроль состояния выключателей Измерение рабочих параметров Запись аварийных параметров Протоколирование событий Параметрируемая логика Контроль положен. выключ.и разъедин. Контроль цепей ТТ MiCOM P740 Функции

5 > P740 Start - 02/08/ Ec55 Детекторы насыщения (в модуле присоединения) Команда отключ. до насыщения ТТ (3мс) t Характеристика срабатывания с торможением iHiH iDiD Различные критерии отключения & 1 4 Стабилизация и обработка сигналов MiCOM P740 Стабилизация и обработка сигналов Контроль цепей ТТ и коммуникации

6 > P740 Start - 02/08/ Ec66 MiCOM P740 Структурная схема (1) Модули присоединений СШ2 СШ1 P742 P741 P742 Центральный модуль P742 Модули присоединений P742

7 > P740 Start - 02/08/ Ec77 MiCOM P740 Структурная схема (2) Центральный модуль Модули присоединений СШ5 СШ4 СШ3 СШ2 СШ1 P742 P743P741 2 P742 или 2 P743

8 > P740 Start - 02/08/ Ec88 MiCOM P740 Дифференциальный элемент

9 > P740 Start - 02/08/ Ec99 I i1 S1 I i2 S2 I i3 S3 I o1 I o2 I o3 I o4 I i = I in I o = I on I bias = I i + I o I diff = I i - I o Import I i S Export I o I in = I on ДЗШ- принцип действия

10 > P740 Start - 02/08/ Ec10 MiCOM P740- Общие положения и обозначения i i A, B или C Ток фаз A, B или C в фидере номер i : i i A, B или C i i N = 3 I 0 i = i i A + i i B + i i C Ток нулевой последовательности (суммарный) в фидере номер i : i i N = 3 I 0 i = i i A + i i B + i i C i i Какой-либо ток (фазный или суммарный) в фидере номер i: i i

11 > P740 Start - 02/08/ Ec11 MiCOM P740- Алгоритм работы i диф (t) = i 1 + i i n = I Дифференциальный ток = сумма мнгновенных значений в точке: i диф (t) = i 1 + i i n = I i диф (t) = id(t) = i Дифф.ток срабатывания = абсолютное значение суммы I: i диф (t) = id(t) = i i торм (t) = i 1 + i i n = i Тормозной ток = сумма абсолютных значений: i торм (t) = i 1 + i i n = i I s Минимальный ток срабатывания тормозной характеристики: I s

12 > P740 Start - 02/08/ Ec12 k Коэффициент торможения характеристики: k i диф (t) > IS + k x i торм (t) (i diff (t) > IS + k x i bias (t)) Область срабатывания: i диф (t) > IS + k x i торм (t) (i diff (t) > IS + k x i bias (t)) I D >1 Уставка контроля тока: I D >1 t D >1 Уставка времени контроля тока (сигнализация): t D >1 Уставка срабатывания ДЗШ: I D >2 MiCOM P740- Алгоритм работы

13 > P740 Start - 02/08/ Ec13 MiCOM P740- Характеристика срабатывания i 1 X X X X X Дифф. ток в точке: i диф (t) = i 1 + i 2 + i 3 + … + i n Ток срабатывания: i диф (t)= |i диф (t)| = | i n | Тормозной ток: i торм (t) = |i 1 |+ |i 2 |+ | i 3 | + … + |i n | = |i n | Line I diff = 100% I bias I D >2 Торможение ISIS I D >1 Торможение - k = 20 to 90% i диф (t) Работа i торм (t) i n i 2 i 3

14 > P740 Start - 02/08/ Ec14 MiCOM P740- Уставки (базисный ток) I BP от 1 до 10 kA Типичная уставка I BP = 1kA или I BP = максимальный первичный ток ТТ (например: 3000A/5A, 1000A/5A, 300A/1A, 150A/5A I BP =3 kA ), Максимальное отношение между минимальным и максимальным током = 40 (например: 3 000A/150A = 20)

15 > P740 Start - 02/08/ Ec15 MiCOM P740- Уставки (I D >2 & I D >1) (I D >2) 0.5 x Iмин ток КЗ 0.8 i нагр.мин (I D >1) 1.2 i диф. в раб.режим

16 > P740 Start - 02/08/ Ec16 MiCOM P740 Контроль цепей тока

17 > P740 Start - 02/08/ Ec17 MiCOM P740- Контроль цепей тока Идеальные условия работы Идеальные условия работы i диф = 0 Нормальные условия работы Нормальные условия работы i диф x i диф (норм.режим) (I D >1) 0.8 x I фидер (нагр.мин.) (due to standing differential current for e.g. from CT mismatch) Величина I D >1 может быть выбрана 1% от I баз.перв (I BP ) Величина I D >1 может быть выбрана 1% от I баз.перв (I BP ) i диф I D >1) 0 i диф (I D >1) 0

18 > P740 Start - 02/08/ Ec18 MiCOM P740- Контроль цепей тока При фиксации обрыва токовых цепей определяется несбалансированная зона. После прохождения времени срабатывания элемента I D >1 несбалансированная зона блокируется.

19 > P740 Start - 02/08/ Ec19 MiCOM P740-Контроль цепей тока 3Io-расчет и контроль В периферийном модуле имеется 4 входных ТТ i a, i b, i c и i n i = мнгновенное значение (не векторное) Расчётная величина 3Iо 3 x i o = i A + i B + i C Измеренное значение 3Io в четвёртом ТТ сравнивается с расчётным значением |3 x i 0 - i N | > 0,05 I ном + K CE *{|i A | +|i B |+|i C | +|i N |} (где K CE (current error) –коэффициент погрешности тока, устанавливается между , а I N – измеренный ток 3Iо) Если эти условия выполняются, то дифференциальный элемент, с которым связан данный ПМ незамедлительно блокируется. Предупредительный сигнал выдаётся с выдержкой времени

20 > P740 Start - 02/08/ Ec20 MiCOM P740-Контроль цепей тока 3Io-расчет и контроль Контроль цепей тока: контроль составляющей нулевой последовательности

21 > P740 Start - 02/08/ Ec21 MiCOM P740 Общая зона

22 > P740 Start - 02/08/ Ec22 MiCOM P740- Общая зона I диф,суммарный = i диф.зон Для разрешения выдачи КО должна сработать общая зона I диф,суммарный = i диф.зон i диф (t) ОЗ = i диф = ( i) i диф (t) ОЗ = i диф = ( i) I диф Любое КЗ в одной из зон защиты фиксируется как I диф соответствующей зоны I диф Любое КЗ в одной из зон защиты фиксируется также как I диф общей зоны

23 > P740 Start - 02/08/ Ec23 MiCOM P740 Согласованность величин срабатывания

24 > P740 Start - 02/08/ Ec24 MiCOM P740- Согласованность величин срабатывания I D >1 ISIS I D > отн. 0.1 отн. 0.5 отн. 1 отн. 4 отн. I баз.перв (I BP )

25 > P740 Start - 02/08/ Ec25 MiCOM P740 Критерии отключения

26 > P740 Start - 02/08/ Ec26 MiCOM P740- Критерии отключения Периферийный модуль (ПМ) Центральный модуль (87 BB) Согласованность (I D >1) 2) & Подтверждение сраб. I > или I N >(опционально) Не зафиксирован обрыв ТТ i diff (t) > I S + k. i bias (t ) I D >2 87 CZ = подтверждение ОЗ Не зафиксировано насыщение ТТ & 1 5

27 > P740 Start - 02/08/ Ec27 MiCOM S1 Settings Подтверждение отключения в периферийном модуле I>BB or IN>BB MiCOM P740- Критерии отключения

28 > P740 Start - 02/08/ Ec28 MiCOM P740- Структурная схема дифференциального элемента Диф.элемент фазы «А» & & & I диф A i торм A I S + k.I bias ph I D >2 a I D >1 a I bias > a i bias 1 200ms 2 точки опроса Подтверждение Фиксация неопределённого сраб. Неисправность цепей тока I D >1 Опред.отключенной шины (Dead Bus) I bias >phA Idiff>phA Idiff>phB Idiff>phC >1 I bias >ph Блок.диф. элем.ЗЗ >1 Диф.элемент фазы «В» Диф.элемент фазы «С» I diff x1,05 Блокирование от периферийного модуля Сигнал неисправн. (напр.насыщ. ТТ) i diff phA, i bias phA КО от ДЗШ 0 tCF Блокирование зоны Фиксация 1 точки опроса 500ms ibp.-basis primary

29 > P740 Start - 02/08/ Ec29 MiCOM P740- Время действия 0.42мс ПМ: фиксация тока 1.68мс ПМ: время действия копроцессора (0.84 мс / 1 out 2 samples), ПМ/ЦМ время передачи по оптоволокну (0.42 мс) ЦМ передача от модуля коммуникации к копрцессору (0.42 мс) 3.36мс ДЗШ + время действия алгоритма ОЗ 0.833мс 2-й опрос, т.е.подтверждение через 0.84 мс 1.26мс Передача от копроцессора к модулю коммуникации (0.42 мс) Задержка в модуле коммуникации (0.42 мс) ЦМ/ПМ время передачи (0.42 мс) 0.42мс ПМ: время действия копроцессора 5мс Выходное реле КО ПМЦМ Hz Hz каждые 0.42мс каждые 0.84мс Мин.время действия 13мс 2400 Гц: 48 точек опроса/цикл при 50Гц 40 точек опроса/цикл при 60Гц

30 > P740 Start - 02/08/ Ec30 MiCOM P740 Определение насыщения ТТ

31 > P740 Start - 02/08/ Ec31 MiCOM P740- Д ифференциальный элемент (насыщение ТТ) Внешнее КЗ с насыщением ТТ Внутреннее КЗ I диф.

32 > P740 Start - 02/08/ Ec32 MiCOM P740- Определение насыщения ТТ Алгоритмы определения насыщения ТТ выполняются в ПМ (1-й -определение изменения тока, 2-й –моделированное отображение магнитного потока в ТТ) Запуск алгоритма определения насыщения ТТ Расчитывается изменении тока между двумя точками опроса и предсказывается максимально возможное значение тока в третьей точке опроса, а затем сравнивается предсказанное значение с измеренным Останов алгоритма определения насыщения ТТ Если нет изменения тока в течении более 100мс Через 1.6 мс после первого изменения тока и до тех пор пока ток растет определяется, что ТТ не насыщен (амплитудный критерий). Дифференциальный элемент заблокирован, если зафиксировано насыщение ТТ: чрезмерное изменение тока (расчётный критерий) И магнитный поток достиг 20% от максимального значения

33 > P740 Start - 02/08/ Ec33 MiCOM P740- Определение насыщения ТТ –расчётный критерий При частоте опроса 2400Гц максимальное изменение синусоидального тока между 2 опросами не может быть более 14%. 14% oт Max Max Амплитудное значение в последний период должно быть не менее 0.5 In Чрезмерное изменение тока определяется: I k - I k-1 > 0.2 амплитудного значения 0.5 In

34 > P740 Start - 02/08/ Ec34 MiCOM P740- Определение насыщения ТТ –амплитудный критерий При частоте опроса 2400Гц измеряется изменение 3 последовательных точек. Если ток возрастает, то нет насыщения. Амплитудный критерий : насыщения нет, если | I k | > | I k-1 | > | I k-2 | Sample > Magnitude Sample < Magnitude

35 > P740 Start - 02/08/ Ec35 MiCOM P740- Определение насыщения ТТ Изменение магнитного потока: Запуск расчёта магнитного потока происходит при запуске алгоритма определения насыщения ТТ, т.е. при первом чрезмерном изменении тока Если расчитанный магнитный поток достигает 20% максимального потока, логический критерий определяет насыщение ТТ При фиксации насыщения ТТ блокирующий сигнал посылается к ЦМ, если оба критерия - изменеия тока и изменения потока проверены

36 > P740 Start - 02/08/ Ec36 Расчёт магнитного потока e (t) = мгновенная ЭДС = K. (t)= магнитный поток = где R –остаточный поток Индуктированное напряжение e (t) : e (t)= (R CT + R BPh ). i Ph (t) + R BN. i N (t) + L S. Отображение магнитного потока: (t)=

37 > P740 Start - 02/08/ Ec37 Расчёт магнитного потока Отображение магнитного потока: при малой L S Расчёт дискретных значений магнитного потока:

38 > P740 Start - 02/08/ Ec38 I k-1 IkIk k MiCOM P740- Определение насыщения ТТ -расчёт отображения магнитного потока R CT = Current Transformer Resistance (R вторичной обмотки) R BPh = Phase Burden Resistance (R нагрузки) R BPh /R BN = Ratio Phase / Neutral Resistance (отношение R нагрузки)

39 > P740 Start - 02/08/ Ec39 MiCOM P740 УРОВ

40 > P740 Start - 02/08/ Ec40 ЦМ 87BB Отказ выкл.(3) MiCOM P740- УРОВ (50BF) Резервное откл..(4) (Backtrip) Защита присоед. Ком.откл. (1) Отказ выкл.(2) ПМ 50BF СШ2 СШ1 ПМ 50BF ПМ 50BF Retrip Резервное откл. (Backtrip)

41 > P740 Start - 02/08/ Ec41 MiCOM P740- Внешнее УРОВ Защита присоединения с функцией УРОВ производит 1ф.действие на «себя» (retrip) P742/P743: ВХОД резервное отключение (Backtrip) от внешнего УРОВ (50BF), ВЫХОД команда отключения 3-х фаз Внешнее УРОВ P742/3 Действие: Ком.отключения 3-х фаз через ПМ (50/51) или через ЦМ (50BF/87BB) Резервное откл. (Backtrip) 1ф.действие на «себя» (1 pole retrip)

42 > P740 Start - 02/08/ Ec42 MiCOM P740- Внутреннее УРОВ P742/P743: ВХОД откл.полож.выкл. (52a position), ВХОД 1/3-фазная КО от защиты линии или встроенной резервной защиты (I>), ВЫХОД 1ф. действие на «себя» Защита линии (21/87L) P742/3 52a Запуск от внешних устройств (защита линии или I> ПМ) 1ф.действие на «себя» от внутреннего УРОВ (50BF) + Ком.отключения 3-х фаз через ПМ (50/51) или через ЦМ (50BF/87BB) 1ф.действие на «себя» (1 pole retrip) P742/P743: ВХОД откл.полож.выкл. (52a position), ВХОД 1/3-фазная КО от ДЗШ (87BB) или УРОВ (50BF), ВЫХОД 1ф. действие на «себя» Запуск от ДЗШ или УРОВ (87BB/50BF)

43 > P740 Start - 02/08/ Ec43 I < фиксация отключения фазы I >BB локальное подтверждение отключения от ЦМ (87BB confirmation) I >токовый элемент для сигнала подтверждения к ЦМ (CBF confirmation) & tBF1& tBF2-tBF1 & & Сигнал к ЦМ на рез.отключение MiCOM P740- Логическая схема элемента УРОВ Действие на «себя» (Retrip) Tpabc: КО от ДЗШ (87BB) Circuit Breaker I>I> КО от ЦМ IBB опционально

44 > P740 Start - 02/08/ Ec44 CB Fail Element Logic - Principle of reset time control a I1 & & PL Pl(t) tBF2-30ms tFB4-30ms Pulse Tn1 =(T)+3ms Pulse Tn1 =(T/2)+3ms Trip External A Trip Internal ABC Internal three pole tripping signal from 87BB DETAILS OF TN1 CONTROL Tn1 pl (t) PL Tn1 pl (t) PL PL 1) Excitation with zero crossing signal= 2) Excitation without zero crossing signal=

45 > P740 Start - 02/08/ Ec45 MiCOM P740 Конструктивное исполнение

46 > P740 Start - 02/08/ Ec46 8 оптовходов 8 выходных реле 8 коммуникационных карт 4 модуля на одну коммуникационную карту 1 осн.процессор - 1 P DSP-TMS320C 1 вспом.процессор - 1 P DSP-TMS320C жидкокристаллический дисплей 12 светодиодов Центральный модуль MiCOM P740- Центральный модуль Размеры HE

47 > P740 Start - 02/08/ Ec47 оптовходы: 16 (P742) или 24 (P743) выходные реле : 8 (P742) или 24 (P743) входные ТТ: 3 фазы + 1 для 3I 0 номинальный ток 1А или 5A 1 осн.процессор - 1 P DSP-TMS320C 1 вспом.процессор - 1 P DSP-TMS320C жидкокристаллический дисплей 12 светодиодов память положения разъединителей (вн.батарея) MiCOM P740- Периферийные модули Размеры 8 или HE

48 > P740 Start - 02/08/ Ec48 MiCOM P740- С хема соединения модулей Каждый периферийный модуль имеет два разъёма для подключения оптокабеля (Transmit - Receive). Каждый центральный модуль имеет разъмы для подключения до 28 пар оптокабеля от периферийных модулей. Используемый оптокабель должен быть (Duplex Multimode 850nm, ST connectors) с максимальным затуханием 7dB/km. Расстояние между центральным модулем и периферийными не должно превышать 1км. P742 Фидер 1 P743 Фидер n P741 Периферийные модули Связь модулей по оптоволокну

49 > P740 Start - 02/08/ Ec49 MiCOM P740 Настройки в программе MiCOM S1

50 MiCOM P740- С хема соединения модулей Конфигурация в центральном модуле

51 MiCOM P740- Уставки ДЗШ-110кВ ПС «Радуга» Уставки в центральном модуле

52 MiCOM P740- Уставки ДЗШ-110кВ ПС «Радуга» Уставки конфигурации в периферийном модуле

53 MiCOM P740- Уставки ДЗШ-110кВ ПС «Радуга» Уставки ТТ в периферийном модуле

54 MiCOM P740- Уставки ДЗШ-110кВ ПС «Радуга» Уставки УРОВ в периферийном модуле

55 > P740 Start - 02/08/ Ec55 Запись событий, протоколирование и осциллографирование Параметрируемая логика PSL & 1 & t 0 До 4 блоков параметров MiCOM P740 Дополнительные функции УРОВ