Хабрахабр

Система дуговой защиты с возможностью срабатывания по токовому сигналу

image

В классическом понимании дуговая защита в России – это быстродействующая защита от коротких замыканий, основанная на регистрации спектра света открытой электрической дуги в КРУ, наиболее распространён метод регистрации спектра света посредством волоконно-оптических датчиков, применяется в основном в промышленном секторе, но с появлением новых продуктов в области дуговой защиты в жилом секторе, а именно модульных AFDD, работающих по токовому сигналу, позволяющих установить дуговую защиту на отходящих линиях, включая распределительные коробки, кабели, соединения, розетки и т.д., интерес к этой теме возрастает.
image

Однако про подробное и детальное устройство модульных изделий производители не очень-то распространяются (если же кто-то обладает такой информацией, буду только рад ссылкам на источники такой информации), другое дело системы дуговой защиты для промышленного сектора, с детальным руководством пользователя на 122 страницы, где подробнейшим образом излагается принцип действия.

Рассмотрим для примера систему дуговой защиты VAMP 321 от Schneider Electric, которая включает в себя все функции защиты от дуги, такие как токовая перегрузка и контроль наличия дуги.

image

Функционал

  • Контроль тока в трёх фазах.
  • Ток нулевой последовательности.
  • Журналы событий, запись аварийных режимов.
  • Срабатывание либо одновременно по току и свету, либо только по свету, либо только по току.
  • Время срабатывания выхода с механическим реле менее 7 мс, с опциональной IGBT картой время срабатывания сокращается до 1 мс.
  • Настраиваемые зоны срабатывания.
  • Непрерывная система самоконтроля.
  • Устройство может быть использовано в различных системах дуговой защиты распределительных сетей низкого и среднего напряжения.
  • Система обнаружения вспышек дуги и дуговой защиты измеряет ток короткого замыкания и сигнал через каналы датчика дуги и в случае возникновения замыкания минимизирует время горения, быстро отключая подачу тока, питающего дугу.

Принцип корреляции матриц

При задании условий активации конкретной ступени дуговой защиты, к выходам матриц света и тока применяется логическое суммирование.

Если ступень защиты выбрана только в одной матрице, она работает либо по токовому условию, либо по световому, таким образом можно настроить систему на работу только по токовому сигналу.

Сигналы, доступные для контроля при программировании ступеней защиты:

  • Токи в фазах.
  • Ток нулевой последовательности.
  • Линейные напряжения.
  • Фазные напряжения.
  • Напряжение нулевой последовательности.
  • Частота.
  • Сумма фазных токов.
  • Ток прямой последовательности.
  • Ток обратной последовательности.
  • Относительное значение тока обратной последовательности.
  • Отношение токов обратной и нулевой последовательностей.
  • Напряжение прямой последовательности.
  • Напряжение обратной последовательности.
  • Относительное значение напряжения обратной последовательности.
  • Среднее значение тока в фазах (IL1+IL2+IL3)/3.
  • Среднее значение напряжения UL1,UL2,UL3.
  • Среднее значение напряжения U12,U23,U32.
  • Коэффициент нелинейных искажений IL1.
  • Коэффициент нелинейных искажений IL2.
  • Коэффициент нелинейных искажений IL3.
  • Коэффициент нелинейных искажений Ua.
  • Среднеквадратичное значение IL1.
  • Среднеквадратичное значение IL2.
  • Среднеквадратичное значение IL3.
  • Минимальное значение IL1,IL2,IL3.
  • Максимальное значение IL1,IL2,IL3.
  • Минимальное значение U12,U23,U32.
  • Максимальное значение U12,U23,U32.
  • Минимальное значение UL1,UL2,UL3.
  • Максимальное значение UL1,UL2,UL3.
  • Фоновое значение Uo.
  • Среднеквадратичное значение Iо.

Запись аварийных режимов

Запись аварийных режимов может быть использована для сохранения всех сигналов измерения (токи, напряжения, информация о состояниях цифровых входов и выходов). Цифровые входы также включают в себя сигналы дуговой защиты.

Запуск записи

Запись может быть запущена запуском или срабатыванием любой ступени защиты или любым цифровым входом. Сигнал запуска выбирается в матрице выходных сигналов (вертикальный сигнал DR). Также запись может быть запущена вручную.

Самоконтроль

Энергонезависимая память устройства реализована с использованием конденсатора большой ёмкости и оперативной памяти с низким энергопотреблением.

Когда источник питания отключен, оперативная память начинает получать питание от конденсатора. Когда дополнительный источник питания включён, конденсатор и оперативная память питаются от внутреннего источника. Для помещения с температурой +25С время работы составит 7 дней (высокая влажность снижает этот параметр). Она будет сохранять информацию до тех пор, пока конденсатор способен поддерживать допустимное напряжение.

Энергонезависимая оперативная память служит для хранения записей об аварийных режимах и журнала событий.

Кроме контроля, данная сеть пробует перезагрузить микроконтроллер в случае неисправности. Функции микроконтроллера и целостность связанных с ним проводов на ряду с исправностью программного обеспечения, контролируются отдельной сетью самоконтроля. Если перезагрузка не удалась, устройство самоконтроля подаёт сигнал на начало индикации о постоянном внутреннем повреждении.

В случае, если устройство самоконтроля обнаруживает постоянное повреждение, оно блокирует другие выходные реле (кроме выходного реле функции самоконтроля и выходных реле, используемых дуговой защитой).

В случае отсутствия дополнительного питания, автоматически поступает сигнал о тревоге. Также контролируется внутренний источник питания. Это означает, что выходное реле внутреннего повреждения находится под напряжением, если дополнительный источник питания включен и не обнаружено внутренних повреждений.

Осуществляется контроль центрального блока, устройств ввода/вывода и датчиков.

Измерения, используемые функцией дуговой защиты

Измерения тока в трёх фазах и тока замыкания на землю для дуговой защиты осуществляется электроникой. Электроника сравнивает уровни тока со значениями уставок срабатывания и выдаёт двоичные сигналы “I>>” или “Io>>” для функции дуговой защиты в случае превышения предела. В расчёт принимаются все составляющие токов.

Точность измерения для дуговой защиты составляет ± 15% на 50Гц. Сигналы “I>>” и “Io>>” связаны с чипом FPGA, который осуществляет функцию дуговой защиты.

Гармоники и общая несинусоидальность (THD)

Устройство вычисляет THD как процент от токов и напряжений на основной частоте.

(17я гармоника будет частично учтена в значении 15ой гармоники. Учитываются гармоники от 2ой до 15ой для фазных токов и напряжений. Это происходит из-за принципов цифрового измерения.)

Режимы измерения напряжения

В зависимости от типа применения и имеющихся трансформаторов тока, устройство может быть подключено либо к напряжению нулевой последовательности, линейному или фазному напряжению. Настраиваемый параметр “Режим измерения напряжения” должен быть установлен в соответствии с используемым соединением.

Доступные режимы:

“U0”

Устройство подключено к напряжению нулевой последовательности. Доступна направленная защита от замыкания на землю. Измерение линейного напряжения, измерение энергии и защиты по повышению и понижению напряжения не доступны.

image

“1LL”

Устройство подключено к линейному напряжению. Доступно измерение напряжения в одной фазе и защиты по понижению и повышению напряжения. Направленная защита от замыкания на землю не доступна.

image

“1LN”

Устройство подключено к одному фазному напряжению. Доступно измерения напряжения в одной фазе. В сетях с глухозаземлённой и компенсированной нейтралью доступны защиты по понижению и повышению напряжения. Направленная защита от замыкания на землю не доступна.

image

Симметричные составляющие

В трёхфазной системе, напряжения и токи могут быть разложены на симметричные состовляющие, согласно Фортескью.

Симметричными составляющими являются:

  • Прямая последовательность.
  • Обратная последовательность.
  • Нулевая последовательность.

Контролируемые объекты

Данное устройство позволяет контролировать до шести объектов, таких как выключатель, разъединитель или заземляющий нож. Контроль может осуществляться по принципу “выбор-действие” или “прямой контроль”.

Логические функции

Устройство поддерживает программную логику пользователя для логических выражений сигналов.

Доступными функциями являются:

  • И.
  • ИЛИ.
  • Исключающее ИЛИ.
  • НЕ.
  • COUNTERs.
  • RS & D flip-flops.
Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть