Схемы реле защиты и управления

Эта техническая статья объясняет схематическое представление AC / DC систем защиты и управления, используемых в электрических сетях. Это включает в себя схемы переменного тока и схемы постоянного тока, а также диаграммы, которые заметно показывают ретрансляцию.

Существуют и другие не менее важные типы чертежей, которые не являются предметом данной статьи, включая логические схемы, таблицы данных и однолинейные схемы, электрические схемы, схемы передачи данных, а также те однолинейные схемы, которые не имеют существенного отношения к ретрансляции.

Содержание:

1. AC схема
   1. Инструментальные трансформаторы
      1. Трансформаторы напряжения (VT) или потенциальные трансформаторы (PT)
      2. Трансформаторы тока (ТТ)
   2. Защитные реле
   3. Функции измерения
2. DC схемы
   1. 1. Общая практика
      2. уникальных стандартов
      Схема
      3. постоянного тока и микропроцессорное реле
      Схема постоянного тока
      4. и станция МЭК 61850

1.Схема переменного тока

переменного тока, которые также называются элементарными схемами переменного тока или трехлинейными схемами , будут показывать все три фазы первичной системы по отдельности.

Примеры этого можно увидеть на рисунках 1, 2 и 3. Как и в одной строке, будет показано расположение всего значимого оборудования. Втулки обозначены на автоматических выключателях и силовых трансформаторах.

Также будут показаны подробные подключения ко всему оборудованию, использующему входы переменного тока . Эти подробные подключения часто включают номера клемм. Приведенные в качестве примера цифры не включают все номера клемм для удобства чтения.

Пример A — Схема AC

Пример B — Схема AC

Пример B — продолжение схемы AC

Вернуться к содержанию ↑

1.Инструментальные трансформаторы

трансформаторы напряжения (VT) или потенциальные трансформаторы (PT)

Схема переменного тока покажет точку в высоковольтной системе, к которой подключен каждый VT, и предоставит подробную информацию о первичном и вторичном соединении для каждой из фаз.

Подробности обычно включают в себя отношения обмоток, количество первичных и вторичных отводов, метки полярности, номинальные напряжения и конфигурацию обмоток (например, треугольник, заземленный контакт). Если используются вторичные предохранители, их расположение и размер также будут показаны.

Также распространенной практикой является включение имен вторичных проводов, например, P1, P2, P3 и P0 для трех вторичных напряжений и нейтрали заземленного источника Wye , как показано на рисунке 1. Это может использоваться в качестве источника для поставка защитного релейно-измерительного оборудования.

Вернуться к содержанию ↑

Трансформаторы тока (CT)

Трансформаторы тока с большим соотношением обычно используются для защитных реле. Расположение КТ, полное и подключенное соотношение, полярность и конфигурация обмотки (например,грамм. дельта или уай) будет указан на чертеже.

Номинальный номинальный ток вторичной обмотки (обычно 1A или 5A) также будет показан вместе с названиями вторичных проводов, например, C1, C2, C3 и C0 для набора трансформаторов тока, подключенных в конфигурации Wye на рисунке 1.

Вернуться к содержанию ↑

2. Защитные реле

Защитные реле, которые применяются для контроля изменений в системе переменного тока, будут показаны на схеме переменного тока, подключенной к вторичным выходам трансформатора тока и напряжения.На диаграммах должна быть показана подробная информация о подключении, соответствующая рекомендациям производителя, для обеспечения правильной работы.

Если цепь защищена несколькими однофункциональными устройствами (обычно это электромеханические реле), важно показать подключения тока и напряжения к каждому из элементов, которые составляют эти реле.

Это соединение с отдельными элементами тока можно увидеть на рисунке 3 между катушками 50 / 51TBU и 51 / 87TP в элементарных элементах переменного тока .Эта деталь должна включать номера клемм, метки полярности и любую другую важную информацию, которая относится к входам переменного тока. Это обеспечит ценную информацию относительно входных величин, конкретно используемых элементами реле, а также информацию о направленной чувствительности (если применимо).

При использовании микропроцессорных реле параметры программы внутреннего реле будут определять способ измерения вторичных входных величин, а также чувствительность по направлению конкретных элементов.На этом чертеже потребуется дополнительная информация, если необходимо подробно описать используемые функции.

Другая важная функция схемы переменного тока — показать , как цепи переменного тока и напряжения могут быть изолированы для тестирования . Подробная информация о подключении и работе этих тестовых переключателей включена в эти схемы, и пример можно увидеть в левом нижнем углу рисунка 1.

Здесь текущий тестовый переключатель 6 TC четко показывает номер клеммы и то, что каждый тестовый переключатель делает при работе.Например, тестовый выключатель 1-2 при размыкании замыкает цепь от точки 2 к точке 4.

Этот уровень детализации необходим , чтобы обеспечить простоту тестирования и избежать ошибок при тестировании .

Вернуться к содержанию ↑

3. Функции учета

Измерительная информация, обычно требуемая для коммунальных операций, может включать напряжение, ток, мощность (в ваттах и ​​ВАР), а также другие значения. Современные микропроцессорные реле часто способны предоставлять эту информацию с приемлемой точностью.

Дискретные измерительные устройства, включая щитовые измерительные приборы и преобразователи, часто более не требуются.

Если функции измерения должны быть включены в микропроцессорное реле, эти функции могут быть указаны на схематическом чертеже переменного тока или даже однолинейной схеме. Это то место, где можно увидеть влияние микропроцессорных реле на схематическое изображение.

При использовании этих реле для выполнения функций измерения больше нет необходимости тщательно детализировать все датчики, необходимые для выполнения тех же функций.

Вернуться к содержанию ↑

2. Схемы постоянного тока

постоянного тока, часто называемые элементарными электрическими схемами , являются конкретными схемами, которые изображают систему постоянного тока и обычно показывают функции защиты и управления оборудованием на подстанции. Следует отметить, что иногда функции управления обеспечиваются переменным током и включены в элементарную диаграмму (см. Рисунки 6 и 8).

Одним из примеров схемы постоянного тока является схема управления автоматическим выключателем , которая показывает отключение и замыкание автоматического выключателя как от органов управления или защитных устройств, так и от аварийных сигналов для автоматического выключателя.

Примеры типичных элементарных диаграмм показаны на рисунках 4, 5, 6, 7 и 8.

Электроэнергетические компании использовали элементарные электрические схемы для демонстрации своих конструкций в течение многих лет. По мере роста опыта использования этих чертежей возникли общие для отрасли практики, в то же время коммунальные службы разработали множество стандартов, касающихся деталей элементарной схемы соединений, которая лучше всего подходит для них.

Поскольку детали в этих стандартах часто немного, но значительно различаются в зависимости от полезности, важно понимать стандарты при рассмотрении чертежей этих типов .

За последние годы коммунальные услуги претерпели некоторые корпоративные изменения, такие как слияние различных компаний, поэтому выбор общего стандарта часто может быть сложным процессом.

Вернуться к содержанию ↑

Общая практика

Существует ряд распространенных практик, которые можно увидеть в схемах постоянного тока. Если сложность системы требует этого, устройства, управляющие оборудованием, , подобно двум реле, показанным на фиг.4, могут быть показаны на одном чертеже .

Управляемое оборудование будет показано на другом чертеже, например, переключатель на рисунке 5 ниже.

Цепь постоянного тока обычно отображается с положительной шиной ближе к верхней части страницы и отрицательной шиной ближе к нижней части. Общая схема этих чертежей такова, что источник постоянного тока обычно показан на левом конце чертежа, а инициирующие контакты показаны над рабочими элементами.

Например, на рис. 5, , когда контакты с маркировкой 51 / 87TP замыкаются, а контакты 89 / a замыкаются, тогда положительный постоянный ток в верхней части подключается «вниз» к катушке отключения (TC), и переключатель работает.

Существуют также функциональные сходства со схемами переменного тока. Подобно схемам переменного тока, схемы постоянного тока будут включать номинальные параметры для элементов схемы, таких как предохранители, нагреватели и резисторы.

Например, на рисунке 6 мы видим, что FU-1 рассчитан на 20 А, что HTR2 рассчитан на 300 Вт при 240 В и что резистор 7500 Ом необходим при подключении к 250 В постоянного тока .

И точно так же, как на схеме переменного тока, расположение тестовых переключателей показано подробно, поэтому выходы и входы могут быть изолированы для тестирования.

Обратитесь к рисункам 5 и тестовых переключателей для выходов реле 87TP и 50 / 51TBU .

На рисунке 6 приведены примеры перехода между функциональным дизайном и физическим дизайном. Рядом с центром рисунка находится число 13 прямо над текстом «79« NLR21U ».

Обратите внимание, что 13 повторяется справа рядом с контактом, помеченным R2, и слева рядом с контактом, помеченным C1. Повторение 13 на этой схеме не требуется для сообщения о том, что все эти точки электрически одинаковы, этот факт можно легко увидеть на чертеже.

Однако 13 также используется в физической конструкции, показанной на электрических схемах.

Клеммные блоки будут отмечены этим номером, и в этом приложении это означает, что все точки электрически одинаковы и могут быть идентифицированы одинаковыми 13 на этой схеме.

Вернуться к содержанию ↑

Уникальные Стандарты

На рисунке 6 приведены примеры стандартов, которые были разработаны в отношении деталей проекта. Например, черные треугольники и ромбы на всем чертеже имеют конкретные значения, касающиеся расположения проводов.

Они символизируют переходы из одного места в другое. Необходимо позаботиться о том, чтобы оценить разницу между символом черного треугольника, используемым для обозначения переходов, и символом черного треугольника, используемым в правом нижнем углу для обозначения диода.

Другие примеры из рисунка 6 уникальных стандартов включают в себя использование символа ~ для омов и использование круга с линией через него для конечных точек . Хотя эти символы можно объяснить ключом где-то на чертеже, это не всегда так.

Вернуться к содержанию ↑

Схема постоянного тока и микропроцессорное реле

Сегодня возникает новая проблема, поскольку коммунальные предприятия перешли от своих традиционных конструкций с использованием электромеханических реле к конструкциям с использованием микропроцессорных реле и современных систем связи.

Основой проблемы является то, что проект системы защиты переместился на из аппаратной системы в систему, основанную на программном обеспечении, с небольшим опытом в лучших методах документирования этих конструкций .

Документирование логики в микропроцессорных реле добавляет один уровень проблем, а появление схем, использующих реле для ретрансляции соединений и протоколов, таких как МЭК 61850, добавляет еще один уровень проблем.

Как и в традиционных проектах, утилиты будут продолжать документировать аппаратное соединение на элементарной электрической схеме.Поскольку микропроцессорные реле настолько мощные и гибкие, возникает новый акцент на том, чтобы показать не только то, что такое конструкция защиты, но и то, чем она не является.

Другими словами, документация должна охватывать ресурсы IED, доступные, если проект когда-либо изменяется и требуются новые ресурсы (входы и выходы IED).

Реле ввода / вывода

Одна полезная таблица, обычно включаемая в схему постоянного тока или однострочную, была бы таблицей входов и выходов микропроцессорного реле, указывающей, какие из них использовались (помечены соответствующей функцией) и какие были доступны.Эта таблица удобна для привязки требуемой функциональности настроек и логики к физической проводке и настройкам реле.

Эта таблица показана справа на рисунке 7. Другой подход, показанный на рисунке 8, состоит в том, чтобы показать все доступные релейные входы и выходы в графической форме на одном чертеже.

Соединения, показывающие выходные и входные контакты, будут показаны на принципиальных схемах, но проблема остается , как один документирует, что происходит в программировании .Будут представлены несколько альтернатив, которые сработали для других утилит.

Одна из этих альтернатив может показаться лучшим выбором, или может подойти комбинация подходов. Также отмечается, что эти альтернативы не являются всеобъемлющими, и может быть разработана лучшая идея. Альтернативы, которые будут кратко обсуждены, включают только документацию по аппаратному обеспечению, программное обеспечение, показанное как часть традиционной элементарной диаграммы, и показ логической схемы по элементарному элементу.

Первый подход — это для документирования только оборудования, которое подключено к реле .В дополнение к показу конкретных контактов, которые используются в конструкции, можно использовать метки, которые могут показывать небольшие детали относительно контакта, такого как «51» для контакта реле максимального тока.

Основная проблема с этим подходом — — возможное отсутствие достаточной информации относительно дизайна . Для простых конструкций может быть достаточно ярлыка контакта, но если этот подход выбран для сложных конструкций, то необходимо будет предоставить дополнительную документацию.

Одним из вариантов будет включение дополнительной информации в лист настройки реле или другой тип документации, прилагаемой к реле.

Дополнительный документ может включать в себя словесное описание логики реле, которое позволяет понять, когда сработает контакт. Логические диаграммы также могут быть использованы в качестве дополнительной документации, чтобы показать, как разрабатывается дизайн.

Одним из преимуществ этого подхода является то, что упрощает простую схему соединений для тех, кому не нужны детали . Для тех, кому нужны подробности, они могут получить его из дополнительной документации.

Еще одним преимуществом этого подхода является повышение гибкости для большинства организаций. Изменения элементарных электрических схем часто требуют получения одобрений, что часто затрудняет внесение изменений.

Одним из преимуществ использования микропроцессорных реле является то, что облегчает изменение конструкции, если можно улучшить . Если никаких изменений в проводке не производится, то использование дополнительной документации или таблиц настройки для документирования изменений часто менее трудоемко, чем изменение элементарных схем соединений.

Второй вариант — показать детали логики в виде элементарной схемы соединений. Таким образом, аналогично схеме соединений, если логика использует функцию «ИЛИ», переменные отображаются параллельно. Если используется функция «И», то переменные отображаются последовательно.

Сложность в этой альтернативе состоит в том, что проводит различие между аппаратными соединениями , которые имеют физические контакты, и логикой, которая изображает логические выходы в виде контактов.Поэтому может быть полезно использовать разные цвета или типы линий для программной логики.

Еще одной альтернативой является для использования логических схем на элементарной электрической схеме . Логические диаграммы представляют собой графический дисплей, который показывает, что происходит в логике реле или системы связи.

Вернуться к содержанию ↑

и станция МЭК 61850

Ранние применения протоколов ретрансляции предоставляли инженерам основные инструменты для автоматизации подстанций, но они часто были ограничены в функциональности.Некоторые из них являются собственностью, и по этой причине необходимо обратиться к руководствам реле производителя производителя для схематического представления методов.

МЭК 61850 отличается от других стандартов / протоколов тем, что содержит несколько стандартов, описывающих клиент / сервер и одноранговую связь, проектирование и настройку подстанции, а также тестирование .

МЭК 61850 предоставляет метод межоператорной совместимости между устройствами IED разных производителей. Благодаря открытой архитектуре он свободно поддерживает выделение C37.2 функции устройства.

Благодаря этой функции она исключает большинство выделенных управляющих проводов, которые обычно подключаются от реле к реле (то есть выходной контакт отключения от одного реле к входной катушке другого реле).

Из-за этой цифровой связи между реле одна типичная схема постоянного тока не является адекватным методом для описания системы.