MiCOM P740 микропроцессорная дифференциальная защита шин

MiCOM P740 микропроцессорная дифференциальная защита шин

V.Henkel/AFS-SYO4

20.05.2006

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec3 3

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

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec4 4

УРОВДиф.защита шин

Рез.защиты

Контроль состояниявыключателей

Измерение рабочихпараметров

Запись аварийныхпараметров

Протоколированиесобытий

Параметрируемая логика

Контроль положен.выключ.и разъедин.

Контроль цепей ТТ

MiCOM P740 Функции

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec5 5

Детекторы насыщения(в модуле присоединения)

Команда отключ.до насыщения ТТ

(3мс)

t

Характеристика срабатывания с торможением

iH

iD

Различные критерииотключения

&1

4

MiCOM P740 Стабилизация и обработка сигналовСтабилизация и обработка сигналов

Контроль цепей ТТ и коммуникации

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec6 6

MiCOM P740Структурная схема (1)

Модули Модули присоединенийприсоединений

СШ2СШ1

P742

P742 P741P742

P742P742

P742

Центральный модуль

P742

P742

P742P742

P742

P742

P742


P742 P742

P742P741

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec7 7

MiCOM P740Структурная схема (2)

Центральный модуль


P742 P743P742P742

СШ5

СШ4

СШ3

СШ2

СШ1

P742 P742 P742 P743 P741

2 P742 или 2 P743

P741

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec8 8

MiCOM P740

Дифференциальный элементДифференциальный элемент

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec9 9

Ii1S1

Ii2S2

Ii3S3

Io1

Io2

Io3

Io4

Ii = Iin

Io = Ion

Ibias = Ii + Io

Idiff = Ii - Io

Import IiS

Export Io

Iin = Ion

ДЗШ-принцип действия

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec10 10

MiCOM P740-Общие положения и обозначения

Ток фаз A, B или C в фидере номер i : iii i A, B A, B илиили C C

Ток нулевой последовательности (суммарный) в фидере номер i :

iiiiNN = 3 I= 3 I0 i0 i = i = iiiAA + i+ iiiBB ++ iiiiCC

Какой-либо ток (фазный или суммарный) в фидере номер i:

iiii

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec11 11

MiCOM P740-Алгоритм работы

Дифференциальный ток = сумма мнгновенных значений в точке:

iiдифдиф (t) = i (t) = i11 + i + i22 +...+ i +...+ inn= = I I

Дифф.ток срабатывания = абсолютное значение суммы I: iiдифдиф(t) = (t) = id(t)id(t)= = i i

Тормозной ток = сумма абсолютных значений: iiтормторм(t) (t)

== i i 11 + + i i2 2 + ... + + ... + i i nn = = i i

Минимальный ток срабатывания тормозной характеристики:IIss

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec12 12

Коэффициент торможения характеристики: kk

Область срабатывания: iiдифдиф(t) > IS + k x i(t) > IS + k x iтормторм(t) (t) ((iidiffdiff(t) > IS + k x i(t) > IS + k x ibiasbias(t)(t)))

Уставка контроля тока:IIDD >1 >1

Уставка времени контроля тока (сигнализация):ttDD>1 >1

Уставка срабатывания ДЗШ:

IIDD>2>2

MiCOM P740-Алгоритм работы

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec13 13

MiCOM P740-Характеристика срабатывания

i1

X

X

X

X

X

Дифф. ток в точке: iдиф (t) = i1 + i2 + i3 + … + inТок срабатывания: iдиф (t)= |iдиф (t)| = | in|

Тормозной ток: iторм(t) = |i1|+ |i2|+ | i3| + … + |in| = |in|

Lin

e I d

iff =

100%

I b

ias

ID>2 Торможение

ISID>1

Торможение - k

= 20 to

90%

iдиф (t)

Работа

iторм(t)

in

i2

i3

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec14 14

MiCOM P740- Уставки (базисный ток)

IBP от 1 до 10 kA

Типичная уставка IBP= 1kA илиIBP = максимальный первичный ток ТТ (например: 3000A/5A, 1000A/5A, 300A/1A, 150A/5A IBP =3 kA ),

Максимальное отношение между минимальным и максимальным током = 40 (например: 3 000A/150A = 20)

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec15 15

MiCOM P740- Уставки (ID>2 & ID>1)

(ID>2) 0.5 x I”мин ток КЗ 0.8 iнагр.мин (ID>1) 1.2 iдиф. в раб.режим

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec16 16

MiCOM P740

Контроль цепей тока

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec17 17

MiCOM P740-Контроль цепей тока

Идеальные условия работыИдеальные условия работы

iiдифдиф = 0= 0

Нормальные условия работыНормальные условия работы

iiдифдиф 0 0

1.2 x i1.2 x iдифдиф ( (норм.режимнорм.режим) ) (I(IDD>1)>1) 0.8 x I0.8 x Iфидерфидер ( (нагр.мин.нагр.мин.))

(due to standing differential current for e.g. from CT mismatch)

ВеличинаВеличина I IDD>1 >1 может быть выбранаможет быть выбрана 1% 1% от от I Iбаз.первбаз.перв ( (IIBPBP))

iiдифдиф (IIDD>1) >1) 0 0

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec18 18

MiCOM P740-Контроль цепей тока

При фиксации обрыва токовых цепей определяется несбалансированная зона.

После прохождения времени срабатывания элемента ID>1 несбалансированная зона блокируется.

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec19 19

MiCOM P740-Контроль цепей тока 3Io-расчет и контроль

В периферийном модуле имеется 4 входных ТТ ia, ib, ic и in

i = мнгновенное значение (не векторное)

Расчётная величина 3Iо 3 x io = iA + iB + iC

Измеренное значение 3Io в четвёртом ТТ сравнивается с расчётным значением

|3 x i0 - iN | > 0,05 Iном + KCE *{|iA| +|iB|+|iC| +|iN|}

(где KCE (current error) –коэффициент погрешности тока, устанавливается между 0.01-1, а IN – измеренный ток 3Iо)

Если эти условия выполняются, то дифференциальный элемент, с которым связан данный ПМ незамедлительно блокируется.

Предупредительный сигнал выдаётся с выдержкой времени

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec20 20

MiCOM P740-Контроль цепей тока 3Io-расчет и контроль

Контроль цепей тока: контроль составляющей нулевой последовательности

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec21 21

MiCOM P740

Общая зонаОбщая зона

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec22 22

MiCOM P740- Общая зона

Для разрешения выдачи КО должна сработать общая зона I Iдиф,суммарныйдиф,суммарный = = i iдиф.зондиф.зон

iiдифдиф (t) (t) ОЗОЗ = = i iдифдиф= = ( ( i) i)

Любое КЗ в одной из зон защиты фиксируется как IIдифдиф

соответствующей зоны

Любое КЗ в одной из зон защиты фиксируется также как IIдифдиф

общей зоны

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec23 23

MiCOM P740

Согласованность величин Согласованность величин срабатываниясрабатывания

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec24 24

MiCOM P740- Согласованность величин срабатывания

ID>1 ISID>2

0.01 отн. 0.01 отн.

0.1 отн.

0.5 отн.

1 отн.

4 отн.IIбаз.первбаз.перв ( (IIBPBP))

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec25 25

MiCOM P740

Критерии отключенияКритерии отключения

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec26 26

MiCOM P740-Критерии отключения

Периферийный модуль (ПМ)Центральный модуль (87 BB)

Согласованность (ID>1)<(IS)<(ID>2)

&Подтверждение

сраб.I> или IN>(опционально)

Не зафиксирован обрыв ТТ

idiff(t) > IS + k . ibias (t )

ID>2

87 CZ = подтверждение ОЗ

Не зафиксировано насыщение ТТ

2

3

4&

1

5

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec27 27

MiCOM S1 Settings

Подтверждение отключения в периферийном модуле I>BB or IN>BB

MiCOM P740-Критерии отключения

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec29 29

MiCOM P740- Время действия

0.42мсПМ: фиксация тока

1.68мсПМ: 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)

3.36мсДЗШ + время действия алгоритма ОЗ

0.833мс 2-й опрос, т.е.подтверждение через 0.84 мс

1.26мсПередача 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 копроцессора5мс

Выходное реле КО

ПМ ЦМ2 400 Hz 1 200 Hz

каждые0.42мс

каждые0.84мс

Мин.время действия

13мс

2400 Гц:

48 точек опроса/цикл при 50Гц

40 точек опроса/цикл при 60Гц

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec30 30

MiCOM P740

Определение насыщения ТТОпределение насыщения ТТ

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec31 31

MiCOM P740-Дифференциальный элемент (насыщение ТТ)

Внешнее КЗ с насыщением ТТ

Внутреннее КЗ

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Iвтор.

Iперв.

-1

-0.5

0

0.5

1

-1

-0.5

0

0.5

1

Iдиф.

Iдиф.

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec32 32

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

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec33 33

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: Ik - Ik-1 > 0.2 амплитудного значения 0.5 In

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec34 34

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 | Ik | > | Ik-1 | > | Ik-2 |

Sample > Magnitude

Sample < Magnitude

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec35 35

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

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec36 36

Расчёт магнитного потока

e (t) = мгновенная ЭДС = K .

(t) = магнитный поток = где R –остаточный поток

Индуктированное напряжение e (t) :e (t) = (RCT + RBPh) . iPh (t) + RBN . iN (t) + LS .

Отображение магнитного потока: (t) =

dtd

Rdt).t(e.K

1

dt

di

dtte .

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec37 37

Расчёт магнитного потока

Отображение магнитного потока:

при малой LS

dttiRdttiRRt

tiLdttiRdttiRRt

dttet

NBNPhBPhCT

SNBNPhBPhCT

....

.....

.

21.21. kikiRkikiRRk NNBNPhPhBPhCT

Расчёт дискретных значений магнитного потока:

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec38 38

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

time(s)

curr

ent

Ik-1

Ik

k

MiCOM P740- Определение насыщения ТТ-расчёт отображения магнитного

потока

RCT = Current Transformer Resistance (R вторичной обмотки)

RBPh = Phase Burden Resistance (R нагрузки)

RBPh/RBN = Ratio Phase / Neutral Resistance (отношение R нагрузки)

21.21. kikiRkikiRRk NNBNPhPhBPhCT

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec39 39

MiCOM P740

УРОВУРОВ

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec40 40

ЦМ87BB

Отказ выкл.(3)

MiCOM P740- УРОВ (50BF)

Резервное откл. .(4)(Backtrip)

Защитаприсоед.

Ком.откл. (1)

Отказвыкл.(2)

ПМ 50BF

СШ2СШ1

ПМ50BF

ПМ50BF

Retrip

Резервное откл.(Backtrip)

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec41 41

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

P743

Внешнее УРОВ

P742/3

P742

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)

P741

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec42 42

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»

P743

Защита линии (21/87L)

P742/3

52a

P742

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)

P741

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)

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec43 43

I< фиксация отключения фазыI>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) CircuitBreaker

I>

КО от ЦМ

I<

I>BB

опционально

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec45 45

MiCOM P740

Конструктивное исполнениеКонструктивное исполнение

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec46 46

8 оптовходов

8 выходных реле

8 коммуникационных карт

4 модуля на одну коммуникационную карту

1 осн.процессор - 1P DSP-TMS320C

1 вспом.процессор - 1P DSP-TMS320C

жидкокристаллический дисплей

12 светодиодов

MiCOM P740- Центральный модульЦентральный модуль

Размеры19“ - 4 HE

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec47 47

оптовходы: 16 (P742) или 24 (P743)

выходные реле: 8 (P742) или 24 (P743)

входные ТТ: 3 фазы + 1 для 3I0

номинальный ток 1А или 5A

1 осн.процессор - 1P DSP-TMS320C

1 вспом.процессор - 1P DSP-TMS320C

жидкокристаллический дисплей

12 светодиодов

память положения разъединителей (вн.батарея)

MiCOM P740- Периферийные модули

Размеры 8“ или 12“ - 4 HE

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec48 48

MiCOM P740-Схема 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.

P743

P742Фидер 1

P743Фидер n

P741P741

Периферийные модули

P742

Связь модулей по оптоволокну

> P740 Start - 02/08/2004 - Ec49 49

MiCOM P740

Настройки в программе Настройки в программе MiCOM S1MiCOM S1

MiCOM P740- Схема соединения модулей

Конфигурация в центральном модуле

MiCOM P740- Уставки ДЗШ-110кВ ПС «Радуга»

Уставки в центральном модуле


Уставки конфигурации в периферийном модуле


Уставки ТТ в периферийном модуле


Уставки УРОВ в периферийном модуле

Documents

MiCOM P740 микропроцессорная дифференциальная защита шин