[ ]Introducere Transportul energiei electrice de la centrale i staii electrice este strns legat cu apariia dereglrilor de scurt durat n alimentarea consumatorilor. n urma acestor dereglri pot fi: defectate instalaiile de distribuie, liniile electrice de transport i scoi din funciune consumatorii de energie electric. Pentru a asigura o fiabilitate nalt de lucru a sistemului electroenergetic i a consumatorilor, este necesar de a determina ntr-un timp scurt i cu o precizie nalt sectorul defectat de cel nedefectat, n aa mod fiind prezente ci de alimentare a consumatorilor ct mai raionale. Din aceste considerente este necesar ca n sistemul electroenergetic s fie prezente protecii i automatizri a fiecrei instalaii electrice. Odat cu modernizarea tehnologiilor de lucru n industrie, au aprut consumatori cu cerine nalte fa de calitatea energiei electrice. Deconectarea scurtcircuitelor n liniile electrice se face n 0,12-0,13 sec, ns n acest timp apar dereglri n sistem, cum ar fi: ieirea din funciune a motoarelor electrice i altele ce duc la oprirea anumitor procese tehnologice. Protecia prin relee este un ansamblu de dispozitive i instalaii destinate pentru protejarea circuitelor electrice mpotriva defectelor i regimurilor anormale, asigurnd n acelai timp continuitatea n alimentare a consumatorilor. n protecia prin relee este inclus automatizarea, ce are ca scop: reglarea frecvenei, tensiunii, puterii reactive i active, automatizarea lucrrilor operative de conectare sau deconectare a ID i sistemelor antiincendiare. Timpul proteciei clasice, principiul de lucru a crei este bazat pe aparate electromagnetice treptat expir sau n multe cazuri sunt combinate cu protecii n baza microprocesoarelor. Protecia clasic necesit o surs continu de aparate de schimb, construcia circuitelor logice este complicat i necesit un numr mare de aparate, spaiile de montare a crora sunt considerabil mari. De aceea protecia prin relee i automatizarea n baza microprocesoarelor, a crei principiu de lucru sunt algoritmii logici cu pai mari, nlocuiesc protecia clasic. Reieind din parametrii tehnici i o rscumprare a preului de cost rapid, releele n baza microprocesoarelor pot fi utilizate n reelele cu tensiune joas (dac este prezent comunicarea) i nalt, cum i-n scopurile modernizrii, nlocuirii proteciei clasice prezente, principiul de lucru a crora sunt releele electromecanice. Microprocesorul este un dispozitiv de comand electronic, destinat prelucrrii informaiei digitale i totodat dirijrii cu procesul tehnologic, ce este analizat n unu sau mai multe scheme integrale, care au o precizie nalt la integrarea elementelor electronice. De aceea este necesar un program de calcul cu o exactitate nalt a proceselor tranzitorii i electromecanice aprute n sistemul electroenergetic ( SEE ). Ca program de calcul este utilizat programul TKZ-3000 sau RTKZ-3000( calculul curenilor de scurtcircuit), ce permite determinarea valorii curentului aperiodic n regimurile de scurtcircuit trifazat, monofazat i dintre dou faze. Integrnd

8

[ ]ntr-un sistem, protecia n baza microprocesorului i programul de calcul TKZ-3000 se poate obine o durat lung n alimentare a consumatorilor i o exploatare ct mai raional a echipamentului electric. Lucrarea dat trateaz aspectele tehnice, legate de modernizarea sistemelor de protecie i automatizare clasice -2802, cu proteciile moderne n baza microprocesorului SEL-421. Protecia clasic -2802 este o protecie de distan,bazat pe transmiterea i primirea semnalelor de frecven nalt. Este utilizat la protecia liniei electrice aeriene de 110-330 kV. Protecia poate fi montat la amndou capete a liniei comunecnd prin amplificatoare de frecven nalt ANKA-ABA, ns nu are funcia de reanclanare automat (RA) pentru fiecare faz. Panoul proteciei clasice este compus din relee electromecanice i microprocesoare integrale. Proteciile -2802, -2802.01 sunt destinate pentru deconectarea ntreruptoarelor de tensiune nalt pentru orice tip de scurtcircuit ct i pentru transmiterea semnalelor de frecven nalt pentru blocarea proteciilor de la liniile protejate ce sunt ndeprtate de punctul de scurtcircuit. Panoul de protecie este utilizat paralel cu dispozitivul de tip ABZK-80,ce aprovizioneaz transmiterea semnalelor de blocare a proteciilor, ce pot fi montate att pe panourile de comand ct n locurile de montaj a proteciei. Odat cu exploatare utilajului electric are loc imbatrnirea lui, iat de ce dup o perioad anumit se cere revizia tehnic a utilajului sau schimbarea lui cu unul nou. Conform datelor obinute din curbele de sarcin n proiect v-om reconstrui elementele electrice a circuitului de for a staiei electric de transformare Streni

9

1. Descrierea staiei electrice de transformare 330/110/10 Streni Generaliti Staia electric de transformare Streni a fost construit in anul 1960. Ea este proprietatea companiei de stat Moldelectrica i face parte din reelele de tensiune nalt din zona de centru a Republicii Moldova. Staia este situat la periferia oraului Streni. Procesul tehnologic al staiei const n primirea, transformarea i distribuia energiei electrice. Pe teritoriul staiei sunt n funcionare dou autotransformatoare fiecare cu puterea nominal de 200 MVA. Aceste autotransformatoare sunt ncrcate n regim de sarcin maxim la 93 MVA, gradul de ncrcare constituie aproximativ 21 % din puterea total a autotransformatoarelor i exist o rezerv foarte mare de putere. Subncrcarea autotransformatoarelor la momentul actual se datoreaz declinului economic din ar, totodat n anul construciei staiei erau n activitate mai muli consumatori industriali cum ar fi uzina de frigidere ,,Holodma , astfel autotransformatoarele respective erau ncrcate aproximativ la 70-80 % . La barele de tensiune 330 kV sunt racordate dou fidere, unul dintre care pleac la staia electrica de transformare Bli, iar al doilea - spre staia electric de transformare Brila. La barele de tensiune 110 kV sunt racordate 10 fidere care duc spre: Bucov, Peresecina, Dcova, VITIM, CET2, Sculeni, CET, Compex, Hnceti, Bobeica. Tensiunea 10 kV se folosete doar pentru serviciile proprii care sunt alimentate de la dou transformatoare 1TSN i 2TSN. ntreruptoarele la treapta de tensiune 330 kV cele cu aer comprimat de tip VV-500, la treapta de tensiune 110 kV sunt folosite ntruptoarele cu ulei mult de tip MKPU-1000, doar la linia 110 kV ce pleac spre Bobeica a fost nlocuit cu un ntreruptor GL-311 (hexaflorur), iar la treapta de tensiune 10 kV sunt folosite ntreruptoarele cu ulei puin de tip VMP. Pentru reducerea curenilor de scurtcircuit n incinta staiei sunt amplasate dou reactoare de tip RGB la tensiunea 10 kV. 1.1. Schema electric de principiu a staiei de transformare. Schema electric de principiu a unei staii prezint un ansamblu de aparate electrice i conductoare (transformatoare, LEA, bare colectoare, ntreruptoare i altele) folosite n circuitul de for al staiei. Schema electric a staiei Streni este una tipic, care este folosit la nivelele de tensiune mai mari de 110 kV. n partea de 110 kV a acesteia este un sistem din dou bare colectoare i o bar de ocolire. Bara de ocolire este folosita pentru asigurarea unui nivel sporit de fiabilitate n funcionarea staiei. Odat cu scoaterea unui aparat electric n reparaie ea permite ocolirea aparatului electric defectat, asigurnd totodat alimentarea continu a consumatorilor. n regim normal de funcionare bara de ocolire nu este sub tensiune. Din cauza sarcinii prea mari, care poate fi acumulat pe barele

10

colectoare, se folosesc dou bare colectoare pe care sarcina este distribuit uniform. Acest lucru mai contribuie i la reducerea curenilor de scurtcircuit i asigura o funcionare mai sigur a staiei. Barele colectoare sunt secionate avnd un ntreruptor BO n circuitul de secionare ceea ce mrete rezerva de fiabilitate n funcionarea staiei.110-3 -1 2 1103- 1103 2 110 1 -2 15 -110 110 16 110 110- 110 110 110--1 110--2 110-2 1102- 110-1 1101- 110-1 110- 110 110 110-2 110--1 110--2 1101-

1 110

3 1101 110

4

5 110

6 110

7

8 110

9 1102

10

11

12 110

13 110

14

110- 110 110 110--1 110--2 110 110

110- 110 110--1 110--2 110

110- 1101 110--1 110--2 1101 1101-2

1101- 110 1101--1 1101--2 110

110- 110 110--1 110--2 110

110- 110 110--1 110--2

110- 1102 110--1 110--2

1102- 110 110 110-1 110-2 110O 110

110- 110 110 110--1 110--2

110- 110--1 110--2

1102--1 1102--2

1101102-

110

1102 1102-2

110-2

110-2

110-2

110-2

110-2

110-2

110-2

110-2

1102- II -110 1101-

1102-

1102-

11012-

1102-

1102-

1102-

110-2

11022-

1102-

1102-

110-2

1102-

1102-

1101-1

1102-1

1101-

110-1

110-1

110-1

110-1

110-1

110-1

110-1

I -110

1102- 1102

1101

1 101 1102- 101

2

I -10

3

4

5 102

6

II -10

7

8 110-1 102

1101- 1101-

110-2

104

10-1

105

101-

102- 10-2

110-2 110-1 1 200 000 350/1005/4400

110-1 110-2 2 200 000 350/1000/4250

1 105- 101- 104- 102-

2

10-1

10-2

330-1

1

10-1

-4 / 35

2

10-2

330-2

3301- 330-1 3301 I -330 3302

3302-

II -330 3301--1 3302--1

3301-

3302-

3301-

3301

3301--2 3302 3301

3302--2

3301--2 3302

3302-

3301--1

3302--1

3302--2

3301-

3302-

3301-

III -330

3301--1

3302--1

IV -330

3301--1

3302-

3301--2

3302--2

3301--2

3302--2

3302--1

330-4 330-3 330 330-1 330 330-1

Figura1.1-Schema electric monofilar a staiei de transformare Streni La partea de 330 kV la fel se folosete un sistem din dou bare colectoare fr bar de ocolire. Fiecare bar colectoare este conectat unul din cele dou autotransformatoare. Astfel, in caz de scoatere n reparaie a unui autotransformator toata sarcina trece printr-un singur autotransformator, care in acest caz va duce o sarcin dubl. La partea de 10 kV sunt dou bare colectoare de la care se alimenteaz transformatoarele serviciilor proprii (TSN1 i TSN2) i totodat la aceste bare sunt conectate transformatoarele de tensiune destinaia crora este de a alimenta circuitele proteciei prin relee i aparatele de msur i eviden a energiei electrice. 1.2. Elementele de for ale staiei n staia electric de transformare sunt amplasate i funcioneaz dou autotransformatoare cu puterea nominal de 200 MVA de tip T 330/110/10-autotransformator cu circulaia forat a uleiului i cu reglarea tensiunii sub sarcin. Autotransformatorul este protejat de dou protecii: protectia

11

110-1

11021-

110-1

1101-

1101-

11011-

1101-

1101-

1101-

110-1

1101-

1101-

1101-

de gaze i protecia difereniala a transformatorului. Protecia difereniala se utilizeaz n mod prioritar pentru ptotecia racordurilor transformatorului.

Figura 1.2-Autototrasnsformator 330/110/10 Date de catalog ale autotransformatorului T 330/110/10 sunt prezentate n tabelul 1.1 Tabelul 1.1. Datele de catalog a autotransformatorului de tip T 330/110/10 Puterea nominal Tensiunea nominal superioar Tensiunea nominal medie Tensiunea nominal inferioar Curentul nominal n nfurarea superioar Curentul nominal n nfurarea medie Curentul nominal n nfurarea inferioar Frecvena nominal Pierderile la mers n gol, P0 200MVA 330 kV 110 kV 10 kV 350 A 1005 A 4400 A 50 Hz 133 kW

12

Pierderile la scurtcircuit, Psc SJ-MJ SJ-JJ MJ-JJ Greutatea total Greutatea uleiului Greutatea prii active 548 kW 247 kW 212 kW 280,5 tone 80,5 tone 139 tone

La staie pentru alimentarea proteciilor prin relee se folosesc dou transformatoare ale serviciilor proprii 1TSN si 2TSN, care sunt de tip TM-630 10/0,4. Transformatoarele menionate au rcirea cu ulei i puterea nominal 630 kVA. Deoarece puterea nominal a transformatoarelor depete valoarea de 100 kVA acestea sunt dotate cu radiatoare care asigur o rcire mai intensiv a uleiului (fig1.3)

Fig.1.3 Transformatorul TM-630 serviciilor proprii a staiei electrice de transformare Streni 1.2.1. ntreruptoare i separatoare ntreruptorul este destinat pentru a nchide i a deschide un circuit electric n orice regim de funcionare: mers n gol, sarcin, scurtcircuit, suprasarcin. Necesitatea de declanare rapid a circuitelor n scurtcircuit este determin n cea mai mare msur construcia i dimensiunile ntreruptorului. Pe teritoriul staiei de transformare Streni la treapta de tensiune 330 kV sunt instalate ntreruptoarele cu aer comprimat de tip VV-550. ntreruptoarele cu aer comprimat de tip exterior pot s funcioneze la altitudinea marii i la o nlime nu mai mare de 1000 m peste nivelul mrii, la temperaturi ce variaz de la -40 grade Celsius pn la +40grade Celsius. Aceste ntreruptoare au urmtoarele date de catalog (tabelul 1.2):

13

Tabelul 1.2- Datele de catalog ale ntreruptorului de tip VV-500 Tensiunea nominal Tensiunea maxim de funcionare Curentul nominal Presiunea nominal a aerului comprimat Curentul de rupere Presiunea minim la care funcioneaz ntreruptorul 19 bar Mrimile de gabarit ale ntreruptorului 6,7x3,2x8,2 m La treapta de tensiune 110 kV sunt instalate ntreruptoarele cu ulei mult de tip MKP-U. ntreruptorul este de instalaie n exterior i are datele tehnice: Tabel 1.3 Datele de catalog a ntreruptorului MKP_U 110/2000 Tensiunea nominal Tensiunea maxim de funcionare Curentul nominal Curentul de rupere Curentul electrodinamic Impulsul termic Timpul de deconsectare Greutatea uleiului 110 kV 115 kV 2000 A 40 kA 80 kA 73 kA2s 8s 8 tone 330 kV 363 kV 2000 A 20 bar 20 kA

La tensiunea 10 kV sunt folosite ntreruptoarele cu ulei puin de tip VMP care se afl n interiorul unei instalaii de distribuie capsulate de tip KRU. 1.2.2 Argumentarea necesitii reutilrii circuitelor de protecie i automatizare a staiei si a liniilor aferente Staia electric de transformare 330/110/10 din oraul Streni a fost construit n anul 1960. Aparatele electrice de comutaie din staie sunt uzate att fizic ct i moral, la unele din ele a expirat chiar i durata normal de serviciu. Odat cu nvechirea acestea pot cauza apariia incendiilor, refuzu de acionare, sau electrocutarea personalului de serviciu, ceea ce poate duce la cazuri de deces sau la deteriorarea instalaiilor electrice. Pe de alt parte odat cu nvechirea aparatelor electrice are loc majorarea pierderilor de energie i totodat ntreinerea lor este din ce n ce mai costisitoare. n mod deosebit cresc cerinele fa de calitatea energiei electrice i fiabilitatea alimentrii consumatorilor. n sistemul energetic n rezultatul diferitor perturbri pot aprea diferite de tipuri de armonici care pot condiiona apariia unor regimuri anormale.

14

Proteciile clasice utilizate pn n prezent, nu mai satisfac pe deplin cerinele actuale fa de protecii n general. Din aceste considerente se cere o modernizare a proteciei prin relee i la staia de transformare Streni. 1.3 Sisteme de protecie i automatizare a staiei i a liniilor electrice aferente La staia electric de transformare Streni ca protecie de baz este instalat protecia clasic -2802 care este o protecie de distan, bazat pe transmiterea i primirea semnalelor de frecven nalt. Protecia menionat este utilizat pentru protecia liniei electrice aeriene 110-330 kV. Protecia poate fi montat la amndou capete a liniei comunicnd prin amplificatoare de frecven nalt ANKA-ABA, ns nu are funcia de reanclanare automat rapid (RAR) pentru fiecare faz. Panoul proteciei clasice este compus din relee electromecanice i microprocesoare integrale. Proteciile -2802, -2802.01 sunt destinate pentru protecia liniilor de tensiune nalt n cazul oricrui tip de scurtcircuit ct i pentru transmiterea semnalelor de frecven nalt pentru blocarea acestor protecii n caz de scurtcircuit n liniile ndeprtate. Panoul de protecie este utilizat n comun cu dispozitivul de tip ABZK-80, ce asigur transmiterea semnalelor de blocare a proteciilor, care pot fi montate att pe panourile de comand ct i n locurile de montaj a proteciei. 2. Sisteme moderne de protecie i automatizare bazate pe utilizarea microprocesoarelor 2.1. Caracteristicile de baz a microprocesoarelor Microprocesorul - este un dispozitiv electronico-digital programat, destinat pentru prelucrarea informaiei digitale i dirijare. n anul 1970 Marshan Edvard Xoff din organizaia Intel a construit o schem integral ce era anologic dup funciile sale procesorului de baz a ABM. Primul procesor a fost de marca Intel-4004, care n anul 1971 a fost scos la vnzare. Majoritatea organizaiilor preocupate de producerea i dezvoltarea unor noi tehnologii n domeniul proteciei prin relee i automatizare (PRA), ntr-o mare msur reduc producerea releelor electromagnetice dar produc relee bazate pe algoritmi logici. De menionat c trecerea la un alt tip de protecie nu duce la schimbarea principiului de lucru, dar lrgete domeniul de utilizare al proteciilor prin relee bazate pe microprocesoare n mai multe ramuri. Din aceste considerente releele bazate pe microprocesoare ocup locul proteciei clasice i microelectronicii care este n dezavantaj fa de proteciile moderne. Arhitectura tipic a unui microprocesor este prezentat n (figura 2.1). Microprocesorul prezentat conine cele cinci blocuri digitale: dispozitivul de introducere a informaiei, dispozitivul de dirijare, dispozitivul aritmetico-logic, dispozitivul de memorizare i de transmitere a informaiei.

15

De la dispo zitivele exterioarePorturile

Bara de comand Bara de adrese

Intrrile

Microprocesor

Bara de dateMemoria programelor

Memoria datelor

Ieirile Porturile

Figura 2.1-Schema tipic a microprocesorului Programul de lucru a acestei diagrame conine urmtorul lan de comenzi: introducerea datelor din port n intrarea 1; memorizarea datelor n celulele corespunztoare; transmiterea datelor n portul de ieire.

Caracteristicile de baz ale proteciilor n baza microprocesoarelor sunt cu mult mai performante fa de cele ale proteciilor clasice. De exemplu daca sunt analizai parametrii tehnici: puterea de consum preluat de la transformatoarele de curent i de tensiune constituie doar 0,1-0,5VA, eroarea aparatului se afl ntre limitele 2-5%, coeficientul de revenire a aparatelor de msur constitue 0,96-0,97.Drept cei mai mari producatori n domeniul PRA sunt cunoscui: Alstom, ABB, Siemens. Toate aceste corporaii au trecut complet la tehnica digital. Proteciile produse de aceste organizaii au un cost nalt, dar i-i recupereaz preul de cost prin caracteristicile tehnice nalte i prin diversitatea de funcii.Microprocesoarele utilizate n PRA sunt integrate ntr-un ciclu nchis cu sistemul electroenergetic (SEE), deoarece ndeplinesc toate funciile necesare pentru a putea dirija i proteja instalaiile electrice de regimurile anormale care apar n SEE. Metoda de integrare unic a proteciei prin relee i automatizarii a condus la apariia unor noi amplificatoare de tensiune i curent, principiul de lucru al crora const n transmiterea informaiei prin fibrele optice. Un aa tip de microprocesoare se caracterizeaz printr-o precizie nalt, fiabilitate i prin faptul c elementele de protecie sunt realizate n baza algoritmilor logici. Datorit algoritmilor logici personalul de deservire poate ajusta protecia i verifica schemele de dirijare de la monitor. Din toate caracteristicile prezente ale microprocesorului se pot evidenia urmtoarele funcii de baz: alegerea comenzii programului din memoria de baz; descifrarea comenzilor; ndeplinirea aritmeticii, logicii i altor operaii, ce sunt codate n comenzi;

16

-

dirijarea cu retransmiterea informaiei ntre registre i memoria de baz, din dispozitivul prelucrarea semnalelor de la dispozitivul intrare/ieire, n acelai timp realiznd

intrare/ieire; ntreruperile de la aceste dispozitive; Pentru a supraveghea o reea electric prin intermediul microprocesoarelor se utilizeaz un sistem vast de elemente. Acest sistem mai poate fi numit ca : Sistem de Achiziii de date (SAD), prezentat n urmtoarea figur (figura 2.2).

Figura 2.2 - Structura unui Sistem de Achiziii de Date (SAD), n timp real, pentru supravegherea unei reele electrice. Aspecte ale supravegherii n timp real a proceselor. SAD asociate cu microsistemele de calcul, n timp real au ca principale avantaje : flexibilitatea i adaptibilitatea la o mare varietate de situaii; creterea gradului de automatizare a unor operaiuni; mrirea precizia msurtorilor; fiabilitate bun (numr redus de componente, posibilitate de autotestare datorit programelor ncorporate); miniaturizarea echipamentelor; posibilitatea prelucrrii complexe a datelor din proces; simplificarea proiectrii electrice i tehnologice datorit existenei famililor de componente cu interconectri standart. Etapele principale ale procesului de prelucrare a informaiilor primare sunt : achiziia semnalelor din reea electric;

17

adaptarea nivelului semnalului la valorile de intrare ale echipamentului de calcul; conversia analog-digital a semnalelor (precum i eantionarea / memorarea semnalului); procesarea eantioanelor;

1.

nregistrarea i afiarea (opional) a semnalelor achiziionate. Achiziia semnalelor din reea electric : Pentru obinerea unor informaii corecte privind indicatorii de calitate a energiei electrice, mijloacele de msurare trebuie, n primul rnd, s asigure determinarea frecvenei tensiunii de pe barele de alimentare, cu o precizie ridicat i ajustarea corespunztoare a intervalelor de eantionare a curbelor de tensiune i de curent electric.

2.

Adaptarea nivelului semnalului la valorile de intrare ale echipamentului de calcul : Achiziia datelor din procesele electroenergetice se face prin intermediul transformatoarelor de msurare de tensiune i a transformatoarelor de msurare de curent. Utilizarea acestor transformatoare de msurare, drept convertoare de intrare (traductoare de semnal), prezint un dezavantaj esenial, acela al determinrii unui transfer deformat al datelor, de la nivelul de tensiune nalt spre bornele de intrare ale echipamentului de msurare.

3.

Procesarea eantioanelor :

Eantionarea semnalului trebuie fcut avnd n vedere teorema lui Shannon (teorema eantionrii), iar semnalul eantionat trebuie memorat i meninut constant pe durata conversiei, pentru a asigura un numr suficient de eantioane pe o perioad a curbelor de tensiune sau de curent electric.Sistemele de achiziie i analiz (prelucrare) a semnalelor necesit respectarea urmtoarelor condiii principale: eantionate; memorarea rezultatelor conversiei ntr-o form optim; validarea datelor obinute din conversia analog-digital i eventual estimri n cazul datelor nevalidate. Funciile Sistemului de achiziii de date :

utilizarea circuitelor de msurare i adaptare a semnalului, avnd caracteristica liniar; izolarea galvanic a sistemului fa de proces; utilizarea, pe durata conversiei analog-digitale, a circuitelor de memorare a semnalelor

18

intrare analogic (msurarea unui semnal, sub forma unei tensiuni electrice, provenit dela un senzor / traductor aflat n sistemul studiat);

ieire analogic (generarea unui semnal, sub forma unei tensiuni electrice care s

comande un element de acionare din sistemul monitorizat); comunicaii digitale (primirea i emiterea de valori n form binar,

reprezentnd date sau coduri ale unor comenzi, transmise sub forma unor impulsuri TTL ntre placa de achiziie de date i alte componente ale sistemului computerizat). Comunicaiile digitale pot fi utilizate i pentru msurri sau generri de semnale n cazul n care traductorul sau elementul de acionare au o funcionare descris de o stare logic binar (comutatoare cu dou poziii, ntreruptoare, relee, diode electroluminiscente etc);

numrare / cronometrare (primirea i emiterea de semnale sub form

de serii de impulsuri TTL n care informaia este coninut n numrul de impulsuri din serie sau n frecvena acestora).

Figura 2.3 Schema de principiu a unui Sistem de Achiziii de Date (SAD) Vom enumera i caracteriza elementele principale din cadrul Sistemului de Achiziii de Date:

a) EA Element de adaptare (sezor, traductor, circuite de cuantizare, amplificatoare, filtre,taransformatoare de curenr sau tensiune, etc) Semnalul electric obinut direct sau prin intermediul traductoarelor (sezorilor) are caracteristici particulare variate :

Amplitudinea tensiunei ( V ...V );

19

Forma curbei de variaie; Frecvena semnalului; Tipul semnalului (sarcina electric, curent electric, tensiunea electric)Circuitele de cuantizare a semnalelor electrice ndeplinesc urmatoarele funcii :

Conversia semnalului de ieire al unui traductor (sezor) n tensiune electric; Adaptarea de nivel a acestei tensiuni; Separarea galvanic a SAD fa de sursa de semnal (dac este necesar); Rejecia zgomotelor de nalt i joas frecven (filtrarea semnalului); Preprocesarea analogic a semnalului (liniarizarea, derivarea, integrarea, multiplicarea).Nivelul (valorile) tensiunilor electrice obinute la ieirea traductoarelor sau a circuitelor de conversie este de obicei scazut este necesar amplificarea acestora pentru a putea fi utilizate n lanul de msurare. Alegerea tipului de amplificator depinde de :

natura (tipul) aplicaiei; caracterul semnalului; forma i nivelul perturbaiilor.Deoarece condiiilor impuse amplificatoarelor de msurare sunt (de regul) mai severe dect cele impuse altor amplificatoare pentru amplificarea tensiunilor de nivel redus se folosete pe scar larg amplificatoarele operaionale.R2 R2

R1

R1 + R

+ R4

u0

u1 u2

R3

u0

a) amplificator inversor

b) amplificator neinversor Figura 2.4 - Amplificatoare operaionale

20

n practic, peste semnalul util furnizate de traductoare se suprapun semnalele perturbatoare generate prin influena electromagnetic a mediului nconjurtor, precum i zgomotelor instrumentale produse de componentele utilizate (amplificatoare, convertoare etc). Filtrarea unui semnal const n separarea componentelor semnalului n funcie de frecvena acestora. Filtrele se clasific dup intervalul de trecere n :

filtre trece jos; filtre trece band; filtre trece sus.

Figura 2.5 - Filtre pentru filtrarea semnalelor analogice

b) MUX Multiplexor analogic, este ansamblul de comutatoare analogice cu ,,n intrri i o ieire,comandat de un sistem logic care permite cuplarea uneia din intrri la ieire.

Figura 2.6 - Organizarea unui multiplexor analogic

21

c) CEM Circuit de eantionare i memorare realizeaz prelevarea la intervale de timp egale saualeatoare a unor eantioane de amplitudine din semnalul analogic aplicat la intrare i memorarea acestora pe durata conversiei analog-digitale.

Figura 2.7 - Schema mbuntit a unui circui de eantionare memorare, utilizat pentru reducerea influenei curentului de polarizare

d) CA/D Convertor analog digital

Figura 2.8 Schema unui CA/D Convertor analog digital 3. Funciile de baz ale microprocesoarelor SEL Releul SEL-421 are ase trepte de distan, opt trepte cu temporizare, dou dintre care vor fi treptele maxime de temporizare. Unele funcii ale releului SEL sunt enumerate mai jos: - activarea odat cu creterea curentului i cu micorarea tensiunii;

22

- activarea la micorarea rezistenei, cu ajustarea sarcinii dup regimul de lucru; - memorizarea valorii tensiunii pentru a determina direcia scurtcircuitelor din apropiere; - blocajul la apariia oscilaiilor n sistem; - controlul circuitelor de msur; - protecia maximal de curent, ea fiind n mod automat inclus n locul proteciei de distan n caz de defeciune; - compararea semnalelor de acionare a proteciilor de la capetele liniilor; - reanclanarea automat (RA) mono sau trifazat; - conectarea automat, cu verificarea sincronizrii acionrii ntreruptoarelor i separatoarelor; - protecia maximal de curent cu patru trepte independente de temporizare ; - protecia maximal de curent cu o treapt, avnd o caracteristec invers de protecie; - protecia la creterea/micorarea tensiunii cu temporizare; - protecia la creterea/micorarea frecvenei; - protecia la supranclzire; - protecia la scurtcircuit monofazat; - protecia la scurtcircuit monofazat, cu compararea semnalelor de la capetele liniei; - controlul prezenei valorilor maximale; - prezena logicii de control.

Figura 3.1-Modul de conectare a releului SEL i enumerarea unor tipuri de protecii

23

21 Protecia de distan; 67 Protecia direcional de curent; 68 Protecia la pierderea sincronizmului; 50BF Protecia contra scurtcircuitelor duble; 50 Protecia de curent; 51 - Protecia maximal de curent; 79 Reanclanarea automat rapid; 25 Verificarea sincroinizmului. Oricare din funcile de baz poate fi activat sau dezactivat, ceea ce permite, cu ajutorul unei configuraii simple, de a ajusta protecia necesar. Prezena logicii simple de control permite realizarea unor comenzi speciale. Protecia: Releele utilizate vor proteja orice linie electric i autotransformator utiliznd cinci zone de protecie inclusiv protecia de distan i diferenial. Proteciile date folosesc nu numai elemente rapide de protecie dar i algoritmi logici de prelucrare a informaiei, ceea ce duce la optimizarea proteciei. Utiliznd module ACSELERATOR SEL5030 i PC cu programe speciale de comand se poate uor de dirijat i ajustat releele. Automatizarea: Automatizarea include 32 elemente programate, destinate efecturii manevrelor la distan i blocarea automaticii. Datorit prezenei ecranelor, ce ajut la citirea informaiei, dispare necesitatea instalrii altor aparate de nregistrare. Utilizarea reelei de internet pentru transmiterea informaiilorcheie, incluznd i valorile mrimilor msurate, duce la o calitate i la o precizie nalt. Utilizarea programului SELOGIC pentru compararea ecuailor matematice obinute cu cele etalon, de la semnalele de intrare i ieire, duce la combinarea simpl a proceselor cu alte sisteme. Se pot include 1000 linii logice de automatizare ce vor duce la mrirea i mbuntirea vitezei de control i comand. Comunicarea digital releureleu: Este folosit dispozitivul MIRRORED pentru comunicarea parial, ce ajut la controlul elementelor interioare i asigur condiiile de comunicare ntre relee n interiorul unei staii sau ntre staii, folosind ca fibre de conexiune fibrele optice.Legturile primare ale releelor: Numrul considerabil de intrri n relee aprovizioneaz ndeajuns intrrile primare n releu, adic interfeele sunt alese dup numrul necesar de intrri/ieiri. n momentul depistrii pierderilor de potenial, releul poate folosi intrri de la surse echivalente de energie ce sunt legate cu acest releu. Accesul la reeaua de internet:

24

Accesul la reeaua de internet se efectuiaz conectnd releul la automatizarea sistemului i utiliznd reelele IEC 61850 sau DNP3 prin procesorul de comunicaie. protocoalele internetului TCP sau UDP. Controlul: Este o funcie destinat verificrii ntreruptoarelor, n momentul procesului de conectare sau deconectare, artnd procesul de lucru a fiecrui pol. Timpul operaiilor electrice i mecanice este nregistrat de la un ciclu trecut i de la cel prezent. Contactele de semnalizare asigur semnalizarea cderii de tensiune, chiar i n momentul unor procese tehnologice cunoscute. Pentru transmiterea sincronfazorului IEEE cu formatul C37,118-2005 este necesar conectarea la staia electric, utiliznd

Figura 3.2 - Releul Sel - 421 3.1 Amplificatoare de intrare Amplificatoarele asigur legtura galvanic ntre circuitele exterioare i interioare ale aparatelor. Amplificatoarele de intrare transform automat semnalele primite ntr-o form unic i stabilizeaz oscilaiile. n amplificatoare se face filtrarea frecvenial a semnalelor discrete nainte de a fi transmise microprocesoarelor, i n acelai moment de timp se iau msuri de protecie a elementelor interne ale aparatului electric mpotriva apariiei supratensiunii sau dezechilibrului. n figura 3.1 sunt reprezentate amplificatoarele analogice (U3,U4) i logice (U1,U2) a semnalelor de intrare.

25

Figura 3.3 - Schema structural a proteciei prin relee SEL Amplificatoarele analogice sunt destinate meninerii i transmiterii informaiei liniare n ntreg diapazonul de msurare. Spre deosebire de ele, amplificatoarele semnalelor logice funcioneaz n regim de sensibilizare doar a acelei pri a semnalului care poate fi controlat. Amplificatoarele releelor de ieire acioneaz asupra instalaiei protejate n urma primirii semnalelor discrete de comand. De aceea canalele de ieire pentru protecie se fac n aa mod, ca s fie pstrat legtura galvanic a circuitelor de comutaie, ct ntre ele att i ntre circuitele interne a proteciei prin relee. Amplificatoarele de ieire trebuie s corespund anumitor condiii de comutaie, cum ar fi ntreruperea circuitului sub form de vizualizare liber. Tractul amplificatorului analogic include n sine multiplicatorul U6 i amplificatorul analogic U7(AAD). Utilizarea multiplexorului permite folosirea unui singur amplificator analogic digital pentru mai multe canale. Amplificatorul analogic digital compar automat valoarea semnalului de intrare cu valoarea etalon stabilit. Blocul de alimentare U5 este destinat reglrii i alimentrii fiecrui nod a circuitului, indiferent de valoarea i abaterile tensiunii de alimentare, de obicei sunt utilizate blocuri de alimentare de impuls de curent continuu. Principiul de lucru al acestor blocuri de alimentare const n utilizarea convertoarelor de frecven. De obicei amplificatoarele de intrare sunt confecionate n baza transformatorului cu miez fieromagnetic. Din datele tehnice este cunoscut c un aa tip de transformatoare au o curb de magnetizare nelinear, o instabilitate n momentul schimbrii temperaturii, dar totui sunt utilizate n protecii prin relee i automatizare, deoarece eroarea de funcionare este 2-5%. Un astfel de amplificator este prezentat n figura 3.3.

26

Uies

Uintr

Uies

Figura 3.4 - Amplificatoare de intrare cu miez fiero- magnetic Mai performante sunt schemele amplificatoarelor prezenate n figura 3.3 care sunt cu mult mai simplificate fa de cele integrate ntr-un proces de lucru. Timpul exact de comutaie al optronului este de zecimi de microsecunde. Pentru diodul fotometric este caracteristic capacitatea de trecere mic, ce nu duce la perturbaii n canalele de lucru. Tensiunea de lucru ntre circuitele de dirijare i elementele dirijate atinge valori de civa kV, iar curentul de lucru a fotodiodei VD este 3-5mA.

Uie

Uie

a) 3.2 Datele analogice a semnalelor de ieire

b) Figura 3.5-Scheme de intrare a semnalelor digitale Dispozitivele cu semnalele discrete fa de dispozitivele cu semnale analogice pot primi i

analiza orice valori primite. Procesul de trecere de la semnal analogic la semnal discret se numete discretizare sau semnal cuantic, iar aparatul ce ndeplinete comanda n baza acestui semnal se numete amplificator analogico-digital (AAD). Datele analogice a semnalelor de ieire sunt transmise prin dou canale. Din datele msurate de microprocesor pot fi alese dou mrimi, care vor fi luate ca mrimi de baz ale curentului continuu. Cu scopul de a ndeplini cerinele impuse, pentru fiecare canal vor fi luate trei puncte de referin. Mrimile de baz ale curentului continuu se analizeaz ca mrimi msurate a regimului operativ. Mrimea aleas pentru msurare se poate obine n dependen de timpul stabilit pentru transmiterea informaiei. Dac n ciclu pornit pentru analiza mrimilor alese nu s-au obinut datele necesare, atunci ele nu vor fi artate. Dac n timpul transmiterii mrimea msurat se renoiete, atunci datele mrimii precedente se anuleaz i se ncepe un nou ciclu de prelucrare i transmitere a informaiei, adic valoarea obinut nou este artat imediat. Dac pentru timpul de transmitere este activat regimul

27

de blocaj, atunci informaia precedent a regimului operativ este pstrat pn la momentul cnd nu se va face anularea mrimilor msurate. Principiul de acionare: Diapazoanele stabilite pentru mrimile maxime i minime sunt destinate pentru transmiterea valorii alese i pentru transmiterea ntregului diapazon de informaie, n caz de apariie a unelor valori de dezechilibru. Stabilirea valorilor maxime i minime se poate analiza grafic reieind: Msur: Diapazon min. mrime. Ax Msur: Diapazon. spargere. Ax Msur: Diapaz maxim mrime. Ax Msur: Val min. mrim. ieire. Ax Msur: Mrim ieire. zon. sparger Ax Msur: Val max. mrim. ieire. Ax Tabelul 3.1 - Calculul de ajustare a diapazoanelor proteciei Comentarii la formule: M x.deap : valoarea msurate final mrimei n calitate de mrime msurat i destinat transmiterii se utilizeaz tensiunea U ab . Diapazonul de msurare este 0. . . 1, 5 U nom .

Mrimile de ajustare a diapazoanelor se calculeaz cu ajutorul relaiilor prezentate n tabelul 3.1:

M x.min : valoarea minimal stabilit n Avnd U nom =100 V valoarea final a diapazonului va fi 150 V. urma msurrilor destinate pentru transmitere Diapazonul de transmitere: aleas n urma 0, 02. . . 1 U nom =2. . . 100 V msurrilor n punctul de spargere, destinat pentru transmitere Valoarea nominal a spargerii: M x.max : valoarea maximal stabilit n urma msurrilor, destinate pentru 0, 1 U nom =10 V transmitere M x. propo.min : proporia valorii minimale M 2V M x. propo.min = x.min M x. propo.min = = 0, 013 M x.deap 150 V M x. propo.sp arg = M x.spar M x.deap M x. propo.sp arg = M x. propo.max = 10 V = 0.067 150 V M x.sp arg : valoarea

100 V = 0.67 150 V

28

Ajustarea proteciei la valorile Msur: Min. val. Mrimi ieire. Mrimea Ax se determin dup valoarea final a curentului de ieire, care n caz de valori minimale sau egale se transmite ca o valoare msurat minimal. Ajustarea proteciei la valorile Msur:Max. val. mrim. ieire. Mrimea Ax determin valoarea curentului de ieire, care este transmis ca valoare maximal din valorile msurate. Prin determinarea punctelor de spargere se poate de format dou zone a caracteristicilor cu diferite puncte de cretere. Dac n timpul ajustrii este aleas o valoare neprevzut va aprea semnalul SACON: Inaccesi. deapa. Ax.

Val.max.

Valoarea de pornire a protec iei

Val.min

Deap.Mx

Figura 3.6 - Caracteristica-tip a datelor analogice a valorilor de ieire 3.3 Transmiterea semnalelor digitale microprocesorului Practic, n toat electronica de putere pentru transmiterea semnalelor digitale sunt utilizate modemurile. Modemurile sunt nite microprocesoare destinate acumulrii informaiei i distribuirii ei. Ele asigur transformarea semnalelor digitale n analogice i analogice n digitale, determin numrul de impulsuri, msoar frecvena etc.- funcii destinate parcurgerii procesului de lucru normal n orice condiie. Modemurile pot fi conectate ntre ele sau cu calculatorul de baz utiliznd reeaua local de conexiune ce are ca baz interfaa RS 485. Dirijarea cu modemurile se poate face prin portul RS 485 activnd comanda ASCII. Ele pot fi utilizate pentru strngerea informaiei, n sistemele de protecie, n laboratoare pentru automatizare, testarea produciei, automatizarea ncperilor. Modemurile nu posed butoane mecanice de comand, toate setrile sunt fcute cu ajutorul programelor din calculatorul principal. Cu ajutorul programelor pot fi ajustate urmtoarele comenzi: diapazonul de msurare;

29

formatul datelor; adresa modemului; viteza de schimb a informaiei.

Parametrii ajustai sunt memorai n i se pstreaz chiar i n momentul lipsei de tensiune. Unele tipuri de modeme au ecran ce permit controlul proceselor tehnologice chiar n locul montrii modemului i nu la calculatorul general de comand. Numrul de comenzi a fiecrui modem constituie aproximativ 20-50 comenzi. Comenzile sunt emise n standardul ASCII, ceea ce permite programarea modemului practic n orice limbaj. Modemurile sunt testate la condiii de lucru n care temperatura mediului poate varia ntre 40 +70C, ele au dubl izolare galvanic cu tensiunea de verificare 2,5kV. 3.4 Citirea informaiei, comenzile efectuate cu releele SEL-421 Pentru redarea informaiei n releele SEL-421 sunt folosite ca indicatoare fotodiodele-tablouri i ecranul pentru vizualizare. Aceti indicatori luai mpreun formeaz meniul principal. n meniul principal se stocheaz informaia privind circuitul secundar i controlul sistemului. Folosind meniul principal se pot uor verifica operaile efectuate, nlocuirea unor protecii i controlul asupra aparatelor de comutaie din circuitul de for. Pe ecran se poate vedea schema de lucru i manevrele efectuate n momentul dat. Datorit meniului se regsesc uor funciile precedente, care pot fi reutilizate. Toate aceste exploatarea releului de la ecranul LCD cu urmtoarele comenzi: b) c) d) e) msurare i citirea; vizualizarea circuitelor; apelarea execuiei comenzii; dirijarea la distan cu releul. avantaje permit

Prezentarea prii frontale a releului SEL 421 este realizat n figura 3.6Portul EIA 232 Monitorl LCD Ac iunea i supravegherea comenzii Aciunia direct i indicaile

Figura 3.7 - Aspect frontal a releului SEL-421 Sunt prezente ase butoane de lucru cu monitorul LCD, cu meniul i informaiile primite pe ecran. Odat cu deschiderea consecutiv a diferitor comenzi se poate uor de revenit la comanda precedent pentru a putea efectua comanda necesar. Scopul acestui meniu este dirijarea cu releul dat de

30

la partea frontal a lui. Utiliznd funcia SELOGIC se poate de dirijat cu ecuaii fr utilizarea direct a butoanelor, pentru a putea adapta uor comanda efectuat la condiile necesare de lucru. n partea frontal a releului SEL 421 este accesibil portul EIA 232, destinat pentru conexiunea firelor de comunicaie sau pentru folosirea ASCELERATOR-ului SEL 5030. Folosind portul EIA232, este deschis tipul de protocol ASCII destinat legturii de comunicare cu releul prin partea frontal a lui PORT F. Alte protocoale de comunicaie sunt accesibile prin portul frontal de comunicare MIRRORED i porturile DNP3. Funciile ecranului LCD al releului SEL 421 sunt artate n figura 3.7: regiunea denumirii; regiunea principal; regiunea de informare;

Direjarea cu butoanele

Denumirea

Regiunea principal Barele de iluminare

Regiunea de informare

Figura 3.8 -Funciile ecranului releului SEL 421 3.5 Alegerea protocoalelor de redare a informaiei a releelor SEL 421 Pentru formarea comenzilor pentru unu sau mai multe relee ca SEL-421 este utilizat programul ACSELERATOR. Utiliznd ACSELERATOR-ul se poate forma comanda releului totodat formnd i o bibliotec de comenzi. ACSELERATOR-ul ajut la ajustarea releului utiliznd metode mai simple de comand, totodat, prezentnd cile cele mai favorabile de lucru pentru operator. Toate categoriile de comenzi sunt prezentate pe monitor. Cnd sunt luate ci greite de lucru cu Fiierele programului, ele n mod categoric nu sunt acceptate, din momentul activrii comenzii corecte programul accept comanda. ACSELERATOR folosete porturi de comunicaie pentru a face legtura cu releul SEL 421. Operatorul poate folosi oricare din ferestrile disponibele, care corespund comenzilor de dirijare cu ACSELERATOR. Parametrii de legtur Se utilizaz cutia de dialog n configuraia releului destinat cominicrii. Se alege legtura parametrilor, de la tabloul ACSELERATOR-ului pentru deschiderea acestei cutii.

31

Reglarea succesiv Se poate utiliza legtura succesiv prin porturile PORT 1, PORT 2, PORT 3, PORT F. Dac este ales dispozitivul din cutia cu texte, care este un telefon cu modem, trebuie de activat fiierul cu numere a telefonului. Reglarea FTP Se activeaz controlul cutiei a reelei utilizate pentru accesul la parametrii reelei. Se reprezint parametrii reelei prin urmtorul fiier. Pentru FTP (este un fail al protocolului de transmitere) se utilizeaz Telnet cu numrul portului 23. n momentul legturii cu releul SEL 421, pentru a putea utiliza FTP, este necesar de apreciat nivelul de acces. Se activeaz comanda nivelului de acces (exemplu, ACC, 2AC) la utilizarea textului ID din fiier i accesul la manevrarea cu releul la un nivel stabilit va fi disponibil dup introducerea parolei. Reglarea Telnet Se activeaz Telnet-ul cu butonul de activare n fiierul de dialoguri a parametrilor reelei, n aa mod este luat legtura cu releul. Introducerea parametrilor n fiier pentru utilizarea Telnet-ului este la fel , numrul portului pentru activarea releului este T1PNUM:=23. Numrul portului pentru informaie a Telnetului direct cu SEL 2701, ce este un procesor de legtur cu internetul, este-T2PNUM:=1024. Pregtirea maximal a meniului Atunci cnd se verifec ieirele, nregistrate n meniul de legtur, ACSELERATOR-ul face nregistrri a momentelor i greelilor de comunicare n meniu. Pentru citirea legturilor se activeaz Bara de legtur, pentru tergerea barei, se alege funcia tergerea barei de legtur. Exemplu aplicat Exemplu prezentat va arta funciile necesare pentru SEL 421, pentru a putea primi i trimite semnale intrate n SEL 421. Aplicarea SEL 421 (este releul P1) primete 2 semnale de la releele P2 i P3 i formeaz temporizare mic, fa de semnalele primite de la protecia de distan comandate prin prile ndeprtate 1i 2. Releul 1, reciproc, trimite mesaje cu semnale de ieire, bazate pe statutul circulaiei nchise a releului IN101-IN104.

32

Centrul de comunecare

Releul 1

Releul 2

Releul 3

Releul 10

SEL - 2030

Interfata 1

Interfata 2

Interfata 3

Figura 3.9 - Structura reelei de primire i transmitere a semnalelor Descrierea metodelor de comunicare a releului P633 Pentru schimbul de informaie dintre instalaie i om n disponibilitate sunt prezente urmtoarele protocoale: f) integrarea meniului principal de comand g) protocolul PC h) protocolul de legtur Toate ajustrile i semnalele, mrimile msurate i ecuaile de dirijare sunt incluse ntr-o form unic, n diferite mpi a meniului de arbitrare. Sunt prezente urmtoarele mpi principale: Mapa Parametrii n aceast map sunt unificai toi parametrii de acordare. ndeosebi, aici, sunt prezeni parametrii tehnici, pentru identificarea dispozitivului, parametrii de configuraie, pentru protocoalele de conexiune cu dispozitivele primare i parametrii funcionali, pentru acordarea funcilor dispozitivelor ce sunt n baza microprocesoarelor. Toi parametrii acestor grupuri au o independen de alimentare, adic n caz de dispariie a alimentrii parametrii stabilii anterior sunt aceiai. Mapa Exploatare n aceast map se gsete toat informaia necesar pentru exploatare, de exemplu, parametrii msurai a valorilor exploatate. ndeosebi aici sunt inclui diferii parametri de dirijare, ce asigur nregistrarea parametrilor contoarelor, dispozitivelor de memorare i indicatorilor. Mapa Evenimentelor Mapa treia este destinat doar pentru nregistrarea evenimentelor, adic n ea este salvat toat informaia acestei grupe. n primul rnd aici sunt reinute semnalele start/sfrit obinute n urma unor regimuri anormale care mai apoi pot fi utilizate. Ajustarea proteciei i semnalelor poate fi artat la alegere, sau sub form de text, sau sub form de adrese codificate. Lista adreselor este complet i conine toate proteciile ajustate pentru P63x, semnalele i mrimile msurate. n dependen de regimul de lucru n reea sunt conectate diferite tablouri cu mrimi msurate. Lund n consideraie aceste lucruri, se deosebesc regimuri de diferite feluri: de exploatare, de suprancrcare,

33

aprute dup deconectarea scurtcircuitelor n reea. Datorit acestora dispozitivul P63x red n fiecare regim informaia necesar despre valorile mrimilor msurate. Tabloul operativ Datele tabloului operativ sunt scoase pe display dup trecerea temporizrii stabilite revenirii automate, dac este ndeplinit configuraia mcar a unei mrimi msurate a regimului operativ. Din mrimile msurate regimului operativ se poate de configurat cu ajutorul funciilor p i t, alegnd valorile necesare, care sunt scoase pe ecranul dispozitivului de comand. Dac din mrimile msurate sunt alese mai multe date dect pot s fie artate pe ecran, atunci trecerea la indicaia altei mrimi va fi fcut dup o temporizare anumit. Tabloul regimurilor anormale n cazul apariiei regimurilor anormale n timpul analizei tablourilor mrimilor msurate este afiat automat tabloul regimurilor anormale, dac este ndeplinit condiia mcar a unei mrimi msurate a acestui regim. Tabloul regimurilor anormale rmne activat, pn n acel moment de timp, cnd va fi ndeplinit regimul de revenire a indicatoarelor fotodiodice sau se va apela la fiierul de reinere a regimurilor anormale. Panoul de suprancrcare n caz de apariie a suprancrcrii n loc de tabloul regimurilor operative automat se conecteaza tabloul suprancrcrilor, dac este ndeplinit condiia mcar a unei mrimi msurate din tabloul suprasarcinilor. Tabloul suprasarcinilor rmne afiat pn la sfiritul regimului de suprasarcin, dac nu apar regimuri anormale. n acest caz se ndeplinete condiia de trecere la tabloul regimurilor anormale. Din mrimile msurate a regimului de suprancrcare se poate de stabilit cu ajutorul funciilor p i t, alegnd volumul necesar de mrimi care vor fi afiate pe ecranul de comand a dispozitivului. Dac aceste mrimi sunt alese mai multe dect pot fi afiate pe ecran, atunci trecerea la urmtoarea valoare msurat se va face cu o temporizare, determinat de ajustarea PUU: Timp. indic. tab. Protocolul CP Prin protocolul PC se face legtura cu calculatorul personal(CP). Pentru ca schimbul de date dintre P63x i CP s funcioneze normal, P63x este necesar de a-l ajusta la standardele protocolului PC:

i) IEC 60760-5-103, Protocolului de transmitere a informaiei- - Companion standard for theinformative interface of protection equipment" j) IEC 870-5-101 101, "Telecontrol equipment and systems - Part 5: Transmission protocols -Section 101 Companion standard for basic telecontrol tasks" k) ILS-C, protocolul intern al firmei ALSTOM l) MODBUS m) DNP 3.0

34

3.6 Instalarea releului SEL 421 3.6.1 Configuraia general a microprocesorului SEL 421 Exist pri sau atribute comune printre multe configuraii posibile a releului SEL 421. n acest paragraf voi analiza caracteristicile principale ale releului. Mrimile releului Releul SEL 421 este produs, conform standardelor de montare vertical sau orizontal cu grupare de montare. Mrimea releului este direct proporinal nlimii U, unde U este aproximativ 44, 5mm.Pentru SEL 421 sunt caracteristice mrimile 3U, 4U, i 5U. Panoul dorsal Are aceeai configuraie ca i partea frontal a releului.Spre exemplu, partea din spate a releului cu mrimea 3U arat numrul maxim de intrri a semnalelor analogice.

Figura 3.10 - Vederea din spate 5U, cu intrrile INT4, INT1/INT6 bornele de conexiune intrare/ieire, SEL 421 Tipurile de conexiune Releul i monitorul pot fi conectate prin intermediul bornei de intrare a panoului din spate cu ajutorul firelor speciale de conexiune. Este posibil sustragerea blocului de alimentare a releului fr demontarea complet a schemei, doar deurubnd capetele firelor de conexiune de la bornele de intrare.

Vederea lateral

Vederea frontal [

Figura 3.11 - Blocul cu bornele de conexiune Blocul cu borne este foarte disponibil i uor montabil, de aceea este necesar scoaterea i punerea corect la borna corespunztore a firului de conexiune corespunztor.

35

Baza Terminalul de conexiune (*Z31) cu eticheta GND, prezent pe partea din spate, destinat conexiunilor la pmnt sau la staia telefonic prezint sigurana i realizrile comenzilor fr pericol. Terminalul de conexiune pentru protecie se afl n partea dreapt de jos a prii din spate a releului (figura 3.13). Pentru conexiune este folosit firul de conexiune de marca 12AWG (4mm2) cu lungimea 2m. Terminalul dat se conecteaz nemijlocit cu corpul panoului de instalare. Conexiunile secundare Conectnd intrrile PT i CT la blocurile necesare a prii din spate, nu este posibil nlturarea acestor blocuri din locurile lor de conexiune. Terminale PT/CT asigur o conexiune cu o securitate nalt . Circuitele secundare Intrrile PT/CT funcioneaz la frecvena de 40-65Hz. Releul primete dou surse de informaie cu trei stadii de la sistemele de transmitere a informaiei, CT cu intrrile: IAW, IBW, ICW

IAX, IBX, ICXPentru releul 5 curentul nominal de intrare este 5A. Pentru releul 1 curentul nominal de intrare este 1A. Curentul de intrare pentru ambele tipuri de relee poate ajunge la valoarea 20 I nom . CT petru fiecare releu:

releul 5: 0,27VA-5A i 2,51VA-15A releul 1: 0,13VA1A i 1,31VA3A Releul, de asemenea, accept dou seturi a cte trei faze cu patru unghiuri de ntoarcere, primind potenialul de la SEE prin PT sau CCVT (cuplnd transformatorul de tensiune, bateriile cu condensatoare speciale)secundare: UAY, UBYi UCY UAZ, UBZ i UCZ

Intrrile de control (manipulare) Intrrile de control i ieirile, de pe orice plac a interfeei de intrare-ieire, sunt in total opt intrri (INT1, INT5, i INT6 ), care sunt conectate direct i au o imedan nalt a canalelor de intrare. Aceste intrri se pot folosi pentru controlul conectat/deconectat i contolul logic nlocuirea, starea al condiiilor de lucru ale sistemului. Aceste intrri de control sunt sensibile la polariti. De aceea nu este posibil nlocuirea polaritilor, deoarece releul nu va simi schimbarea polaritii. Intrrile pot fi independente sau dependente. Intrrile independente au dou canale izolate de legtur cu sistemul ADC. Intrrile dependente se deosebesc printr-un canal de susinere (lucru). Fiecare grup de intrri este izolat de celelalte grupuri.

36

Curentul nominal pentru aa intrri este foarte mic 4mA cu diapazonul de intrare a tensiunii 15V la 265V. Se pot regla mrimile de intrare, folosind funcia G ce este comanda de control ncrcare-intrare, GINP, i o funcie avansat, InnnnP, unde nprezint cifra de intrare. Pentru a avea garania total a ndeplinirii funciei de intrare i control, se activeaz funcia de control a intrrilor, nivelul de ncrcare stabilindu-se dup nivelul tensiunii bateriilor de condensare. n tabelul 3.2 sunt prezentate cteva date din tensiunele DC ce sunt stabilite n dependen de mrimile necesare.

Tabelul 3.2 - Intrrile mrimilor recomandate de ncrcare Nivelul tensiunii de reglaj DC 24 48 110 125 220 250 Mrimile recomandate ncrcarea: GINP a 18 V 36 V 88 V 100 V 176 V 200 V Lichidarea (drpout):GINDF 85% 85% 80% 80% 80% 80%

Exactitatea intrrilor de control e de 5%, iar a semnalului stabilit e de 3V. Intrarea tensiunii maxime 300V i are exemple de relee de control cu 16 cicluri. Tipurile de controluri Produciile de control a intrrii/ieirii din releu includ produciile standarde, hibrid (highcurrent ntrerupere), i hibrid rapid (ntreruperea momentan a fluxului de curent). Hibridurile rapide sunt disponibile pentru INT4 i INT5 de comand cu interfaa de intrare/ieire. Fieare producie este izolat individual, iar contactele firelor de conexiune sunt fcute din metale inoxidabile. Produciile de control standard Controlul rezultatelor standarde sunt uscate, cu contacte Form A evaluate pentru deplasarea uoar. Standardele contactelor produse au tensiunea maxim de control de 250V/330V. Timpul maximal de ntrerupere 6ms cu o sarcin corespunztoare. n (figura 3.11) este prezentat o form a produciilor standarde.

37

Figura 3.12 - Conexiunele standarde de control Tipul dat de contact pentru intrri/ieiri, are o stabilitate nalt la solicitri termice, ce sunt cauzate de supracureni i suprasarcine prezente n circuit. Principalele intrri-ieiri SEL-421 se bazeaz pe modelul 3U cu interfaa intrri-ieiri pe panoul principal de conexiuni.

Figura 3.13 - Partea principal de conexiuni 3U Fiecare microprocesor SEL-421 include n configuraia sa prinipalele dirijri cu intrri-ieiri, care sunt artate n dependen de: Trei forme hibridice rezisten nalt la ntreruperea fluxurilor de cureni Dou standarde de ieiri de forma A Trei standarte de ieiri de forma C

Interfeele de comunicare SEL-421 are cteva interfee de comunicare care pot fi utilizate pentru conexiunea cu alt IEDS (aparate electronice intelectuale) prin EIA-232. Sunt prezente urmtoarele porturi: PORT1, PORT2, PORT3 i PORTF. Pentru comunicarea prin internet nu este necesar instalarea unui driver(carte) de comunicare special. Este prezent cartea de cominicaii de tip SEL-2701, care prezint un microprocesor i permite conexiunea/comanda a releelor din sistem prin intermediul internetului, inclunzind n sine TCP/IP, FTP, Telnet, DNP3 i UCA2 pentru reelele locale i exterioare. 3.6.2 Descrierea plcilor cu canalele de intrare-ieire Dirijarea cu interfeele de intrare-ieire

38

Este posibil de ales din cele patru interfee de intrare/ieire plcile 4U i 5U. Bornele interfeelor intrare-ieire sunt prezentate n (fig. 3.14, 3.15, 3.16) cu interfeele corespunztoare: INT1, INT4, INT5 i INT6.

Figura 3.14 Interfaa intrri-ieiri INT1 i INT6

Figura 3.15 Interfaa intrri-ieiri INT4

Figura 3.16 Interfaa intrri-ieiri INT5 Intrrile de lucru a interfeelor Interfeele INT1, INT5 i INT6 au opt intrri independente. Toate intrrile independente sunt izolate de alte intrri. Interfaa intrare-ieire INT4, are dou grupuri de contacte (18 n total), nou contacte simple, ase intrri independente pentru control. Manipularea cu interfeele se poate schimba, schimbnd tipul i numrul funciilor de la productor. n (tab. 3.3)este prezentat lista producilor adugtoare de comand cu interfeele. Tabelul 3.3 - Lista interfeelor Numrul Standardele Hybrid a Hybrid b Forma C

rapide Forma Forma Forma A Forma INT1 INT4 INT5 INT6 Main Board Instalarea interfeelor de I/E Se pot ndeplini urmtorii pai pentru lrgirea diapazonului de funcii al SEL -421: 2 3 A 1, 3 2 C 2 6 8 13 3 A

2

Pasul 1. Se ndeplinesc cerinele de scoatere a echipamentului(releului) din funcie. Pasul 2. Se ntrerupe alimentarea microprocesorului SEL-421.

39

Pasul 3. Se pastreaz legtura GND, dac e posibil, i se conecteaz utilajul la ESD. Pasul 4. Se nltur cablul de comunicare, care/dac este conectat din portul frontal a releului. Pasul 5. Se slbesc cele patru buloane din fa n aa fel,nct pot fi scoase din funcie anumite relee. Pasul 6. Se ntrerupe alimentarea interfeelor i a intrrilor analogice. Pasul 7. Se confirm instalarea corespunztoare a elementelor de legtur de pe bordul de interfee. Pasul 8. Se ntoarce cheia din poziia draw out la poziia corect, scond cheia din panou i introducnd-o din nou n poziia necesar. Aceasta se face pentru ambele chei. Pasul 9. Se ajusteaz draw out ce comand cu interfeele I/E, urmrind urmtoarele avertismente: a. Se poziioneaz draw out(caseta) trefelirii metalului n partea stng i partea corect s fie nuntru ca s formeze o deschidere. b. Se mic interfaa I/E n SEL 421, n aa fel, nct s mping din faa sa caseta de blocaj. c. Se aplic o for maximal posibil pentru amplasarea interfeei n SEL-421. i cnd se simte o for de rezisten asupra interfeei, se oprete scond interfaa, se verific dac ezist defecte i se repet pasul 9 de la nceput. Pasul 10. Se concretizeaz conexiunea bulonului terminal keying. SEL-421 are n construcia sa trei terminale de alimentare a interfeelor de I/E. 1. Se verific capetele terminalelor de conexiune a interfeelor. 2. Poziionarea cheii se verific dup figurile prezentate n datele tehnice. 3. Dac poziia cheii n interiorul corpului de lucru cu interfeele de I/E nu se afl n poziia cerut conform desenului din datele tehnice ale SEL-421, se ia cheia pentru scoaterea din poziia iniial i se amplaseaz corect. Pasul 11. Se fixeaz conductorul terminal la buloanele de fixare a. Se monteaz conductorul terminal la panoul frontal al SEL-421. Sunt urmrite desenele tehnice. b. Fora aplicat pentru nurubare este de (0,8Nm1,4Nm). Pasul 12. Se monteaz cablul de alimentare a SEL-421, se alimenteaz interfeele, se monteaz cablul de intrare a semnalelor analogice. Pasul 13. Sunt montate firele de conexiune nlturate de la portul EIA-232. Pasul 14. Se conecteaz alimentarea releului SEL-421. Pasul 15. Se ajusteaz releul la parametrii de lucru. Pasul 16. Se pornete comanda STA, de comand, Y .

40

Pasul 17. Se verific meniul principal de lucru, pentru a concretiza faptul c releul citete valorile introduse a interfeelor de I/E. Se pot vedea intrrile noi de control, utiliznd terminalul programului ACSELERATOR SEL-5030. Pasul 18. Se folosete terminalul de comunicaie, pentru comanda TAR IN201 . Pasul 19. Este necesar urmrirea consecutiv a pasurilor pentru nlturarea regimului avariat de lucru a releului SEL-421. Cardul de comunicare Se pot aduga i alte protocoale de comunicare la releul SEL-421, montnd cardul de comunicare n PORT5. Comunicarea prin intermediul internetului este posibil, adugnd microprocesorul de comunicare SEL-2701. SEL-2701 este dispozitivul destinat pentru exploatare n scopuri industriale, el face legtura de date ntre SEL-421 i LAN (reeaua local de comunicare). Montarea cardului de comunicare Sunt urmrii un set de pai pentru instalarea cardului de comunicare n releul SEL-421. Dac cardul de comunicare este de acum instalat n releul SEL-421, atunci aceti pai nu se urmresc, dar se verific doar corectitudinea montrii cardului pentru scopul propus. 3.6.3. Amplasarea releului SEL-421 Amplasarea corect a releului duce la o fiabilitate nalt a regimului de lucru. Se urmresc urmtoarele momente de montaj a releului SEL-421. Amplasarea fizic a releului Releul SEL-421 se poate de amplasat n ncperile, unde nu se va depi cerinele tehnice, cum sunt : temperatura, umeditatea,etc.. Releul IEC EN61010-1 e nominal, categoria de instalare e a doua, gradul condiiilor nefavorabile este doi. Acest grad permite montarea releului n ncperi nchise i deschise. Temperatura de lucru a releului este -40 +85C, funcioneaz n intervalul de umiditate 5-95%. Fixarea corect n momentul amplasrii releului, este necesar folosirea tijelor de fixare de la productor. 3.6.4 Conectarea releului SEL-421 Releul SEL-421 este accesibil n mai multe configuraii, este important marca SEL-ului i intrrile analogice. n acest punct voi descrie accesul la prile din spatele releului. Numai placa orizontal va fi artat; plcile din spate i mrimile sunt analogice la toate mrcile de relee 3U, 4U i 5U. n momentul nceperii conexiunii releului SEL-421 este necesar de a concretiza corectitudinea cablului de conexiune i tipul izolaiei,cel mai accesibil este 90EC. Prezentarea panoului din spate n figura 2. 11 sunt prezentate accesul i modelul de construcie i amplasare blocurilo din spate a releului SEL-421. Toate tipurile de relee au terminale de conexiune intrare-ieire, baterii de

41

condensatoare i ecran de vizualizare. Numrul blocurilor necesare este determinat de utilizator, n dependen de numrul necesar de intrri i ieiri. Montarea blocurilor poate fi fcut de productor, dar i de ctre utilizator. n (figura 2.11) este artat releul SEL-421 de tip 3U de configuraie orizontal. Pentru claritate n desen nu este artat cardul de comunicare montat n PORT5. Legturile conexiunelor terminalelor de I/E, pentru interfeele INT1 i INT6 sunt aceleai. Interfaa INT5 are terminalele de control grupate a cte trei, cu patru terminale adugtoare (terminalele 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, i 32). Pentru o cantitate mare de informaie ctre meniul principal de comand se comand cu intrrile i funcile de control.

Figura 3.17 - Panoul din spate 5U, cu interfeele INT4 i INT1/INT6 de I/E a releului SEL-421 Conexiunea sursei de alimentare Cablurile de alimentare a releului sunt marcate (*Z29, i *Z30), ce sunt introduse n panoul din spate locurile de amplasare fiind nsemnate cu aceste numere. Aceste cabluri sunt izolate pe panoul de montare a releului, i sunt montate prin ntreruptorul automat, ce are funcia de deconectare a releului n orice regim aprut n sistem. Curenii maximali de trecere prin ntreruptor nu trebuie s depeasc 20A. nainte de conectarea releului la sursa de curent este necesar de a verifica siguranele fuzibile. Se poate cere de la productor unul din cele trei diapazoane de alimentare a releului. n (tabelul 4.2) sunt prezentate rezervele de tensiuni de lucru. Se pote observa c fiecare nivel de tensiune poate nchide dou tensiuni nominale de intrare. Frecvena de lucru a releului este de la 30Hz pn 120Hz. Tabelul 3.4 - Cerinele alegerii siguranei fuzibile pentru alimentarea SEL-421 Tensiunea nominal de alimentare Alimentarea diapazoanelor de tensiune Sigurana fuzibil F1 Model de numere

42

24/48V 48/125V

18-60V 38-140V sau 85-140 (30-120Hz)

T6. 3A H250V T3. 15A H250V T3. 15A H250V

042102 042112 042104 042114 042106 042116

sau sau

125/250V

85-300V 85-264V (30-120Hz)

sau

Alimentarea monitorului SEL-421 funcioneaz cu dou sisteme de baterii de condensatoare. Conectarea polului pozitiv a sistemului 1 de baterii se face cu cablul *Z25, i polului negativ cu cablul *Z26. Pentru sistemul doi de condensatoare polul pozitiv se conecteaz cu cablul *Z27 i cel negativ cu *Z28. Alegerea corespunztoare a cablurilor Folosirea cablurilor de conexiune necorespunztoare poate duce la o serie de probleme sau ieirea din funciune a releului SEL-421. Deaceea este necesar de verificat corectitudinea cablurilor de conexiune. Mai jos vor fi descrise regulile de alegere a cablurilor de conexiune cu microprocesorul de comunicare EIA-232: Dac cablul de conexiune nu este ales n dependen de nivelul de tensiune, atunci n timpul transmiterii informaiei, schimbrii frecvenei vor aprea diferite dezichilibrri n primirea i transmiterea informaiei. Se recomand minimizarea lungimii cablului de conexiune dintre EIA-232 i SEL-421. Se recomand minimizarea lungimii cablului de conexiune dintre EIA-232 i SEL-421.

4. Calculul sistemelor de protecie prin relee i automatizarea a liniei electrice 330kV Streni-Bli 4.1 Defectele i regimurile anormale a liniilor electrice de nalt tensiune i cerinele fa de sistemele de protecie ale acestora La funcionarea n cadrul sistemului electroenergetic pot aprea regimuri anormale datorit unor factori de origine natural sau datorit manevrelor greite n exploatare a personalului. Aceste regimuri anormale pot duce la defeciunea instalaiilor electrice de for, la ieirea din sincronism a generatoarelor de la centralele electrice. Linia analizat este linie de tensiune nalt 330kV, alimentat din dou capete, cu firul neutru legat la pmnt.

43

Pentru funcionarea fiabil urmtoarele cerine:

a unei linii electrice protecia prin relee trebuie s satisfac

a. Pentru astfel de linii curenii de scurtcircuit monofazat sunt de valori mari, ntrecnd uneori valorile curenilor de scurtcircuit trifazai. Timpul de deconectare la aa tipuri de scurtcircuite trebuie sa fie minime. b. Liniile aeriene trebuie echipate cu protecia de reanclanare automat (RA). n cazurile cnd ntreruptorul utilizat este ajustat cu comanda pe fiecare faz aparte, deconectarea i RA se fac pentru fiecare faz aparte. La liniile n cablu nu se practic RA. c. Linile de tensiune nalt funcioneaz cu cureni mari de sarcin, ceea ce necesit utilizarea proteciilor cu caracteristici speciale. Liniile de transport a energiei electrice, ce pot fi suprancrcate, de regul sunt echipate cu protecii de distan, care protejeaz instalaiile electrice de curenii de suprasarcin. d. Linile de tensiune nalt, de regul, au lungimi mari, ceea ce face dificil de determinat locul avariei. De aceea aceste linii trebuie s fie echipate cu aparate, ce pot determina distana locurilor avariate fa de locul de control. e. Temporizarea deconectrii scurtcicuitului poate duce la scoaterea din sincronism a dou centrale paralele, deoarece are loc micorarea la zero a tensiunii, ceea ce provoac defunciuni i chiar, uneori, poate dezactiva sau deteriora instalaiile electrice a centralelor. La un aa tip de linii, deseori, sunt folosite protecii care deconecteaz scurtcircuitul, fr temporizare. Un exemplu de protecii utilizate poate fi protecia diferenial, ce este montata la capetele liniilor i proteciile sunt legate ntre ele cu fibre optice i modemuri de frecven nalt. f. Proteciile de curent i de distan, de regul, sunt ajustate pe zone; zone pot fi minimum 3, n cazuri particulare 45. g. n multe cazuri, toate cerinele, naintate proteciei liniei, pot fi ndeplinite utiliznd doar un dispozitiv de protecie. ns este practicat posibilitatea de a utiliza i dou sau mai multe dispozitive de protecie din considerente ale fiabilitii prii de protecie. De aceea protecia liniei este dublat de o protecie de rezerv, protecia de rezerv fiind simplificat, adic nu are RA i are mai puine zone de ajustare. Protecia de rezerv trebuie s fie alimentat de la alt surs de curent operativ i de la alte transformatoare de curent. n aa caz, ea se poate alimenta de la baterii de condensatoare i de la transformatorul de tensiune, pentru ca s acioneze la deconectarea ntreruptorului. h. Protecia prin relee a liniei trebuie s aib n posesie scheme de reanclaare automat a ntreruptorului, n caz de nendeplinire a primei comenzi. i. Pentru a analiza avariile aprute n linie i eficiena proteciei prin relee implimentate, este necesar nregistrarea mrimilor analogice i a semnalelor discrete aprute n avarii.

44

Pentru ajustarea proteciei prin relee este necesar de a cunoate valorile curenilor de scurtcircuit. Astfel n funcie de tipul proteciei sun folosii diferii cureni de scurtcircuit. La ajustarea proteciei maximale de curent se folosete curentul de scurtcircuit trifazat, iar la protecia contra punerilor la pmnt se alege valoarea maxim dintre curentul de scurtcircuit monofazai i bifazat cu punere la pmnt. 4.2 Calculul curenilor de scurtcircuit Calculul curenilor de scurtcircuit n lucrarea dat s-a realizat cu ajutorul programei TKZ-300, program ce permite de a calcula scurtcircuitele simetrice i nesimetrice la diferite nivele de tensiune. Totodat programa calculeaz ajustrile diferitor tipuri de protecie prin relee. Programa permite calculul scurtcircuitelor pentru scheme cu urmtorii parametri: n) Numrul de noduri 3000, laturi 7500.

o) Numrul total de laturi legate ntre ele 2500.p) Numrul laturilor legate ntr-un grup 20. Cu ajutorul programului se pot obine valorile curenilor, tensiunilor, raportul tensiunii la curent, att n form de valori simetrice pentru fiecare faz, ct i pentru suma celor trei faze i chiar pentru faze diferite. Pentru proteciile de curent cu legare la pmnt se face nlturarea punctului de scurtcircuit i sarcin, n corespundere cu una sau mai multe protecii, verificarea sensibilitii. Programul permite schimbarea numerotaiei nodurilor reelei, construcia altei reelei, comparaia a dou reele cunoscute deja. Programul permite ntoarcerea reelei analizate la oricare numr a nodurilor cunoscute precedent, precum i construirea alteia n baza parametrilor prelucrai precedent. Datele obinute din programul TKZ- 3000 la efectuarea unui scurtcircuit artificial trifazat i bifazat cu punere la pamnt pe barele colectoare la cele 3 nivele de tensiune 330/110/10 la staia electric de transformare Streni sunt introduse in tabelul 4.1. Rezultatele calculelor : Denumirea reelei: MLD08 Noduri cu S.C: 7 Comutri: 0

Tabelul 4.1-Valorile curenilor supratranzitorii, a rezistenilor si reactanelor la barele de tensiune 330/110/10 a staiei de transformare Streni

45

.. IA() .. IA() . . 901 902 U= 127.9 3.250 = -0 0.584R0= 0.278 1_110_IA= 21.94 = -80 U= 127.9 3.315X0= 3.250 = -0 0.584R0= 0.278 2_110_IA= 21.94 = -80 3.315X0= X1= R1= 3.315X2= 0.584R2= IA= = X1= R1= 3.315X2= 0.584R2= IA= = 22.18 -82 22.18 -82

Continuarea tabelului 4.2 241 244 U= 366.2 X1= 20.502X2= 20.502X0= 32.325 = -0 R1= 2.622R2= 2.622R0= 3.205 _330IA= 10.23 IA= 8.59 = -83 = -84 U= 11.7 X1= 0.172X2= 0.172 = -0 R1= 0.005R2= 0.005 1_-10IA= 39.23 IA= 0.00 = -88 = 0

46

263

246 264

U= 11.7 X1= 0.622X2= 0.622 = -0 R1= 0.005R2= 0.005 1_-10IA= 10.85 IA= 0.00 = -90 = 0 U= 11.7 X1= 0.170X2= 0.170 = -0 R1= 0.005R2= 0.005 2_-10IA= 39.59 IA= 0.00 = -88 = 0 U= 11.7 X1= 0.620X2= 0.620 = -0 R1= 0.005R2= 0.005 2_-10IA= 10.87 IA= 0.00 = -90 = 0

4.3 Determinarea valorii curentului de soc utiliznd relaia (4.1):

is = 2 I p.o. k s ,

(4.1)

unde is este curentul de oc (cea mai mare valoare a curentului de scurtcircuit care apare la momentul t = 0,01 s) ; k s - coeficientul de oc care depinde de constanta de timp Ta i se determin cu relaia:

ks = 1 + e

0.01 Ta

.

(4.2)

Valorile Ta pot fi determinate conform datelor din tabelul 2,1 . Alegem valorile Ta=0,15s. k s = 1 + e 0.15 = 1.935 . Astfel determinm valoarea curentului de oc la barele de tensiune nalt a staiei (4.3): i s = 2 10.23 1.935 = 27.994 kA. (4.3)0.01

47

4.4 Determinarea valorii eficace a componentei periodice a curentului total de s.c. la momentul separrii contactelor ( ), I p. (4.4): = t p. pr . + t pr .d .i. = 0, 01 + 0, 04 = 0, 05 s, (4.4) unde t p. pr . este timpul minim de pornire a protectiei, t p. pr . =0,01 s; t pr .d .i. este timpul propriu de declanare al ntreruptorului, t pr .d .i. =0,04 s. Deoarece sistemul este considerat ca surs de putere infinit atunci putem deduce c: (4.5) 4.5 Determinarea valorii instantanee a componentei aperiodice a curentului de s.c. la momentul separrii contactelor ntreruptorului ( ), ia. - conform relaiei (4.6): I p.t = I po = I = 10, 23 kA .

ia. = 2 I p .o. e

Ta

= 2 10.23 e

0.05 0.15

=10.366 kA.

(4.6)

Pentru celelalte nivele de tensiune datele corespunztore sunt prezentate n tabelul 4.2: Tabelul 4.2 - Valorile curenilor de scurtcircuit la toate nivele de tensiune Locul de s.c. 330 kV 110 kV 10 kV

I p.0 , kA10,23 21,94 39,59

is , kA27,994 60,04 108.338

I p. , kA10,23 21,94 39,59

i a. , kA10,366 22,232 40.208

4.6 Limitarea curenilor de s.c. Pentru limitarea curenilor de scurtcircuit la staia electric de transformare Streni se utilizeaz dou bobine de reactan fiecare amplasat la o bar colectore 10 kV. Bobinele sunt de tipul -351000-0,45 1. Datele nominale ale bobinei sunt prezentate n tabelul 4.3 Tabelul 4.3 - Datele nominale ale bobinei de reactan -35-1000-0,45 1 U nom , kV 10 I nom , A 1000 X BR , 0,45 P, kW 7,2 I ld , kA 29 I t ,kA 11,4 tt , s 8

Ea nu va fi nlocuit din motiv c a fost calculat pentru o sarcin mai mare n circuitul serviciilor proprii i va fi doar verificat la condiiile de stabilitate n funcionare. Pentru a verifica bobina de reactan este necesar de precizat valoarea curentului supratranzitoriu dup reactor. Cu acest scop vom determina reactana rezultant a circuitului n regim de scurtcircuit cu considerarea bobinei de reactan, conform relaiei (4.7): X rez = X rez + X BR = 0.163 + 0.45 = 0.613 , (4.7)

48

unde

X BR este reactana bobinei;X rez = U mnom 10.5 = = 0.153 . 3 I p.0 3 39.59 (4.8)

Astfel valoarea curentului supratranzitoriu la un scurtcircuit dup bobin va fi: I .0 = p U mnom 10.5 = = 9.889 kA. 3 X rez 3 0.613 (4.9)

Reactorul se verific la urmtoarele condiii:

1) dupa tensiune: U nom , BR = 10 U retea = 10 kV ; 2) dupa curent:

I nom ,BR I nom.s . p .1000 A >62,756 A;

I max. s. p. se determin conform relaiei (4.9)3) verificarea la stabilitatea electrodinamic: il .d = 29 kA is = 27.061 kA, is = 2 I .0 ks = 2 9.889 1.935 = 27.061 kA; p 4) verificarea la stabilitatea termic: Bs .c. = IT2 tT Bs.c.calc ; Bs .c = IT2 tT = 11.42 8 = 1039.68 kA2 s;2 Bs .c.calc = I p.0 ( tdec + Ta ) = 9.8892 ( 0, 05 + 0.15 ) = 19.558 kA2 s.

unde tt .dec = 0, 06 s , Ta = 0,15 s Se observ c condiia de stabilitate termic se respect Bs .c = 1039.68 kA2 s > Bs.c.calc = 19.558 kA2 s. 5) verificarea dup valoarea tensiunii remanente n regim de s.c.: U rem.% 65 70, %; U rem = xn. B 3 I p.0 U m.nom = 0, 45 3 39.59 = 0.293. 10.5

4.7 Determinarea curenilor de lucru n regim normal i n regimuri maximale 4.7.1 Determinarea curenilor de lucru n regim normal i maximal de funcionare n circuitele liniilor 330 kV: La barele 330 kV sunt conectate dou linii: La determinarea curentului n regim normal de funcionare a reelei se va utiliza expresia de determinare a seciunii economice a conductoarelor conform relaiei (4.10):

I norm . = n Fec jec = 300 = 600A , 2 1

(4.10)

49

unde

Fec

este seciunea economic a conductorului liniei de plecare, se folosesc 2 conductoare

de marca AC-300/48;

jec densitatea economic de curent, se admite jec = 1

A ; mm2(4.11)

I max = 2 Iadm = 2 690 =1380 A,unde conductoarele liniilor de plecare sunt de marca AC-300/48, curentul I adm = 690 A .

Circuitele liniilor 110 kV:

I norm . = Fec jec = 185 1 185 A , =

(4.12) (4.13)

I max = 2 I norm = 2 185 = 370 A,unde conductoarele liniilor de plecare sunt de marca AC-185/29, curentul I adm = 510 A . Circuitele transformatoarelor: Curentul n circuitul transformatoarelor se va determina rezultnd din

puterea

autotransformatorului de tipul 200000/330/110.

I norm = 0.7 I max = 1, 4

S nom ,t 3 U nom S nom ,t 3 U nom

200 103 = 0.7 = 244.936 A; 3 330 = 1, 4 200 10 3 = 489.873 A. 3 330

(4.14)

(4.15)

Partea de 110 kV, circuitul ntreruptorului de secionare a barelor colectoare i celui de ocolire:

I norm = 0.7

Snom ,t 3 U nom

200 10 3 = 0.7 = 734.809 A; 3 110

(4.16)

I max

200 10 3 = 1.4 = 1.4 = 1469.61 A. 3 U nom 3 110 S nom ,t

(4.17)

Partea de 10 kV: La partea de tensiune 10 kV sunt conectate doar serviciile proprii, puterea carora este de 500 kW, astfel curentul n regim normal de funcionare va fi determinat reieind din aceast putere:

I nom =

Pnom.s . p . 3 U nom cos

=

500 = 31.377 A . 3 10 0.92

(4.18)

50

unde cos este factorul de putere n circuitul serviciilor proprii, se admite cos = 0,92.

I max.s . p . = 2 I nom = 2 31.377 = 62.755 A4.7.2 Calculul proteciilor prin relee

(4.19)

Calculul proteciei i ajustarea ei se relizeaz n baza schemei staiei de transformare dup care datele i parametrii instalaiilor electrice ale creia se introduc n memoria releului SEL sub form de baz de date.Dcova 935

Streni 330/110/10 kVPVI 1150 Cricova 1162

CET-2 1171

Sculeanca 1172 CET-1 1142 Cotovsc 953 N-401-1 N-503-1 N-504-1 N-501-1 N-406-1 Peresecina 903 N-402-1 N-409-2 Clra 937

Nisporeni 943

N-404-1

N-505-1

N-502-1

N-442

263 244 243 N-66 241 245 N-67 246 264

BC 330 kV

Braila 330/110

BC 330 kV

235

100 m

Balti242 236

LEA-330 kV

Z L=13.26

Figura 4.1- Schema simplificat n baza creia au fost determinai curenii de scurtcircuit i s-a relizat ajustarea proteciei. Valorile curenilor de scurtcircuit sunt prezentate n tabelul 4.4 pentru ajustarea corect a proteciei scurtcircuitul a fost simulat cu ajutorul programei TKZ-3000 la linia de 330 kV Streni-Bli n trei locuri (la nceputul liniei, la mijlocul liniei i lasfritul liniei). Tabelul 4.4-Valorile curenilor de scurtcircuit monofazat, bifazat, trifazat i bifazat cu punere la pmnt n linia 330 kV Streni-Bli La nceputul liniei 330 kV Streni- Bli: 1 1

51

241-236 U 366.21 0 Z1 (2.624 20.501) Z2 (2.624 20.501) Z0 (3.206 32.328) I1 2864 -84 I2 2864 -84 3I0 8593 -84 241-236 IA 4249 -84 IB 592 -79 IC 620 -99 3I0 5437 -85 IAB 3659 -84 IBC 212 8 ICA 3656 99 I2 1280 -83 I1 1157 -83 20.501) I1 97 241-236 -171 IC 11 IBC 5 I2 -82 3 241-236 U 366.21 0 Z1 (2.624 20.501) I1 10230 -83 IA 4448 -82 IB IC -52 IBC 68 I1 4448 -82 1,1 241-236 U 366.21 0 Z1 (2.624 20.501) Z2 (2.624 20.501) Z0 (3.206 32.328) 7704 -172 ICA 7704 4448 38 IAB 2285 98 I1 2163 7704 -172 ICA 3856 3853 7 IAB 3857 IA 122 98 IB 3853 5115 -83 I2 5115 2 241-236 U 366.21 0 Z1 (2.624 20.501) Z2 (2.624

241-236 158

4448 7704

52

I1 96 159

6349 241-236

-83

I2

3881

98

3I0 IB 3I0 IBC I2

7407 4268 4687 7704 1734

IA 583 91 IC 4459 4090 4157 35 -13 29 -82

95 IAB -172 ICA 98 I1 2714 Scurtcircuitul la mijlocul LEA 330 kV Streni- Bli:

1 236-235 U 367.47 0 Z1 (2.270 19.050) Z2 (2.270 19.050) Z0 (3.920 33.519) I1 2942 -83 I2 2942 -83 3I0 8826 -83 241-236 IA 3163 -83 IB 408 -74 IC 434 -103 3I0 3974 -84 IAB 2761 -84 IBC 212 8 ICA 2760 100 I2 981 -82 I1 858 -82 19.050) I1 97 241-236 -171 IC 11 IBC 5 I2 -82 3 236-235 U 367.47 0 Z1 (2.270 19.050) I1 11059 -83 1843 98 I1 1721 6173 -172 ICA 3092 3087 7 IAB 3092 IA 122 98 IB 3087 5529 -83 I2 5529 2 236-235 U 367.47 0 Z1 (2.270 19.050) Z2 (2.270

53

241-236 158 -52

IA 3564 -82 IC IBC 3564 38

IB IAB ICA

3564 6173 6173

6173 -172 3564 -82

68 I1 1,1 236-235 U 367.47 0 Z1 (2.270 19.050) Z2 (2.270 19.050) Z0 (3.920 33.519) I1 6753 -83 I2 4305 97 3I0 7343 97 241-236 IA 410 92 IB 3369 163 IC 3450 33 3I0 3307 96 IAB 3255 -11 IBC 6173 -172 ICA 3259 27 I2 1435 98 I1 2129 -82 Scurtcircuit la sfritul liniei 330 kV Streni- Bli: 235 1 U 368.68 0 Z1 (1.661 16.175) Z2 (1.661 16.175) Z0 (2.795 26.699) I1 3586 -84 I2 3586 -84 3I0 10757 -84 241-236 IA 2427 -82 IB 234 -63 IC 258 -113 3I0 2869 -83 IAB 2208 -84 IBC 212 8 ICA 2209 101 I2 797 -82 I1 674 -82 16.175) 235 2 U 368.68 0 Z1 (1.661 16.175) Z2 (1.661

54

I1 96 241-236 -170 IC 13 IBC 4 I2 -82

6545

-84

I2 IB IAB ICA I1

6545 2413 2420 2419 1332

IA 122 98 2413 7

4825 -172 1454 98 3

235

241-236 158 -52

U 368.68 0 Z1 (1.661 16.175) I1 13091 -84 IA 2786 -82 IB IC IBC 2786 38 IAB ICA

2786 4825 4825

4825 -172 2786 -82 1,1

68 I1 235

U 368.68 0 Z1 (1.661 16.175) Z2 (1.661 16.175) Z0 (2.795 26.699) I1 8067 -84 I2 5024 96 3I0 9129 96 241-236 IA 259 93 IB 2626 164 IC 2667 32 3I0 2434 97 IAB 2553 -11 IBC 4825 -172 ICA 2550 27 I2 1116 98 I1 1670 -82

4.8 Calculul i ajustarea proteciei maximale de curent Conform datelor de scurtcircuit s-a obinut valoarea curentului de scurtcircuit la sfritul liniei3 trifazat I sc = 2786 A. Deci curentul de scurtcircuit in nfurarea primar a transformatorului de curent se

va determina:

55

(3) I F = I sc K S ,

Unde: IF este curentul de scurtcircuit in nfurarea primar a transformatorului de curent. KS- coeficient de siguran; Pentru o ajustare corect a proteciei curentul dup care se va ajuta protecia se determin cu relaia: I '' = IF , Kt

unde: I este curentul de faz n circuitul secundar al transformatorului de curent. Kt- coeficientul de transformare a transformatorului de curent, Kt=1000. Pentru protecia maximal de curent temporizarea nu se face deoarece ea se face dup valoarea Timpul total de acionare a proteciei prin relee este egal cu timpul de deconectare a ntreruptorului. t dec = t decQ ; Curentul n nfurarea primar a transformatorului de curent n cazul unui scurtcircuit la nceputul LEA Streni- Bli (punctul 241-236).(3) I F = I sc K S = 4448 1.25 = 5585 A.

curentului de scurcircuit n diferite poriuni a liniei.

(4.20)

Curentul n nfurarea secundar a transformatorului de curent. I '' = I F 5585 = = 5.585 A. K t 1000 (4.21)

Curentul n nfurarea primar a transformatorului de curent n cazul unui scurtcircuit la mijlocul LEA Streni- Bli.3 I F = I sc K S = 3564 1.25 = 4455 A.

(4.22)

Curentul n nfurarea secundar a transformatorului de curent. I '' = I F 4455 = = 4.455 A. K t 1000 (4.23)

Curentul n nfurarea primar a transformatorului de curent n cazul unui scurtcircuit la sfritul LEA 330 kV:(3) I F = I sc K S = 2786 1.25 = 3482.5 A.

(4.24)

Curentul n nfurarea secundar a transformatorului de curent. I '' = I F 3482.5 = = 3.482 A. Kt 1000 (4.25)

Deci valoarea de ajustare a proteciei maximale de curent la nceputul liniei va fi 5,585 A. La rubrica 50P1 a programei acselerator (program de ajustare a proteciei prin relee), se va introduce valoarea curentului egal cu 5,585A.

56

50P1- aici 50 este codul proteciei de curent, litera P(phase short circuit), iar 1- indic prima treapta de protecie. Pentru prima treapt de protecie temporizarea este egal cu zero, pentru a doua treapt de protecie se ia temporizarea egal cu 0,5 secunde, iar pentru treapta a treia treapt de protecie temporizarea va fi egal cu 1,2 secunde.

4.8.1 Calculul i ajustarea proteciei contra punerilor la pmnt Pentru reelele cu neutrul legat la pmnt scurtcircuitele monofazate sau bifazate cu punere la pmnt, sunt foarte periculoase deoarece curentul de scurtcircuit poate atinge valori foarte mari, uneori ele depesc valoarea curentului de scurtcircuit trifazat (atunci cnd sunt multe transformatoare sau autotransformatoare cu neutrele legate la pmnt). Pentru reelele cu firul neutru izolat 6-35 kV punerea simpl la pmnt nu se consider regim anormal deoarece consumatorii nu simt punerea la pmnt, n acest caz tensiunea de faz se mrete cu radical din 3, avnd valoarea tensiunii de linie. Pentru ajustarea proteciei cu punere la pmnt se alege valoarea maxim din valorile curenilor de scurtcircuit monofazat i bifazat cu punere la pmnt. n cazul analizat valoarea curentului monofazat(1.1) i bifazat cu punere la pmnt la nceputul liniei electrice 330 kV Chiinu-Bli sunt: 3I 0 sc = 4687 A, (1) 3I 0 sc = 5437 A. Valoarea curentului monofazat de punere la pmnt este mai mare deci protecia se va

ajusta cu aceast valoare.(1) I1TT = 3I 0 K s = 5437 1.25 = 6797 A.

(4.26)

Valoarea curentului n nfurarea secundar a transformatorului de curent: I '' = I1TC 6797 = = 6.797 A. K t 1000 (4.27)

La mijlocul liniei electrice 330 kV Streni- Bli valorile curenilor pentru cele dou tipuri(1.1) (1) de scurtcircuit cu punere la pmnt sunt: 3I 0 sc = 3307 A, 3I 0 sc = 3794 A.

Valoarea curentului monofazat de punere la pmnt este mai mare deci protecia se va ajusta cu aceast valoare.(1) I1TT = 3I 0 K s = 3794 1.25 = 4742 A.

(4.28)

Valoarea curentului n nfurarea secundar a transformatorului de curent: I ''= I 1TC 4742 = = 4.742 A; Kt 1000 (4.29)

La sfritul liniei electrice 330 kV Streni- Bli valorile pentru cele dou dou tipuri de(1.1) (1) scurtcircuit cu punere la pmnt sunt: 3I 0 sc = 2434 A, 3I 0 sc = 2869 A.

57

Valoarea curentului monofazat de punere la pmnt este mai mare deci protecia se va ajusta cu aceast valoare. (1) I1TT = 3I 0 K s = 2869 1.25 = 3585 A. (4.30) Valoarea curentului n nfurarea secundar a transformatorului de curent: I '' = I1TC 3585 = = 3.585 A. K t 1000 (4.31)

La rubrica 50G1 a programei acselerator se vor introduce valorile obinute. 50G1-50 codul proteciei de curent G-ground short circuit, iar 1-prima treapta de protecie. 4.8.2 Protecia de distan Protecia de distan spre deosebire de proteciile precedente, se ajusteaz si se calculeaz n funcie de valoarea impedanei liniei. Conform valorilor calculate ale tensiunilor n locul de scurtcircuit i valorilor curenilor impedana n linie se determin cu relaia:3 U sc ZL = 3 . I sc

Valoarea impedanei se va nmuli cu coeficientul de siguran Ks=0,8. Valoarea de ajustare a impedanei a proteciei n circuitul secundar al transformatorului de curent i tensiune se va determina cu relaia: Zn = ZL unde n este zona de protecie a proteciei de distan. n tabelul 4.5 sunt indicate tensiunile la scurtcircuitul trifazat, bifazat, monofazat i bifazat cu punere la pmnt. Tabelul 4.5-Valorile tensiunilor la s.c bifazat, monofazat, trifazat i bifazat cu punere la pmnt La nceputul LEA 330 kV Streni- Bli 1 1 241-236 L 0.000 U 366.21 0 Z1 (2.624 20.501) Z2 (2.624 20.501) Z0 (3.206 32.328) I1 2864 -84 I2 2864 -84 I0 2864 -84 241-236 UA 0.00 0 UB 232.00 -127 UC 228.46 127 3U0 279.15 -179 UAB 232.00 53 UBC 366.21 -90 K TT . K TC

58

UCA 179 U1 20.501) I1 97 241-236 180 UC 0 UBC 180 U2 0

228.46 152.24

127 0

U2

59.20

2 241-236 L 0.000 U 366.21 0 Z1 (2.624 20.501) Z2 (2.624 5115 -83 I2 UB UAB UCA U1 5115 105.71 317.14 317.14 105.71

UA 211.43 0 105.71 0.00 105.71 180 0 0

241-236 0 0

3 241-236 L 0.000 U 366.21 0 Z1 (2.624 20.501) I1 10230 -83 UA 0.00 0 UB UC UBC 0.00 0.00 0.00 0 0 0 UAB UCA

0.00 0.00 0.00

0 U1 1,1 241-236 L 0.000 U 366.21 0 Z1 (2.624 20.501) Z2 (2.624 20.501) Z0 (3.206 32.328) I1 6349 -83 I2 3881 98 I0 2469 96 241-236 UA 240.62 0 UB 0.00 0 UC 0.00 0 3U0 240.62 0 UAB 240.62 0 UBC 0.00 0 UCA 240.62 -180 U2 80.21 0 U1 80.21 0

59

Mijlocul LEA 330 kV Streni-Bli 4 1 236-235 L 0.460 U 367.47 0 Z2 I2 (2.270 19.050) 2942 -83 Z0 I0 UB 3U0 UBC U2 (3.920 2942 222.53 202.66 366.21 49.90

Z1 (2.270 19.050) 33.519) I1 2942 -83 -83 241-236 -124 -178

UA 44.19 -3 UC UAB 219.01 247.91 248.36 161.53 124 47 132 0

-90 UCA 180 U1 19.050) I1 97 241-236 -169 UC 4 UBC 176 U2 0 3 236-235 L 0.460 U 367.47 0 Z1 (2.270 19.050) I1 11059 -83 UA 23.88 -2 UB UC 28 UBC 148 U1 23.88 -2 41.36 -92 UCA 41.36 23.88 118 UAB 93.78 0 U1 117.65 41.36 -92 UCA 317.33 107.23 169 UAB 318.31 UA 211.43 0 UB 108.20 5529 -83 I2 5529 2 236-235 L 0.460 U 367.47 0 Z1 (2.270 19.050) Z2 (2.270

241-236 -122

23.88 41.36

60

1,1 236-235 L 0.460 U 367.47 0 Z1 (2.270 19.050) Z2 (2.270 19.050) Z0 (3.920 33.519) I1 6753 -83 I2 4305 97 I0 2448 97 241-236 UA 226.10 0 UB 34.81 -147 UC 36.15 141 3U0 168.61 2 UAB 256.20 4 UBC 41.36 -92 UCA 255.23 175 U2 73.02 0 U1 96.89 0 Sfritul LEA 330 kV Streni-Bli 7 1 235 U 368.68 0 Z1 (1.661 16.175) Z2 (1.661 16.175) Z0 (2.795 26.699) I1 3586 -84 I2 3586 -84 I0 3586 -84 241-236 UA 65.71 -3 UB 214.50 -120 UC 210.81 121 3U0 150.82 -177 UA