Ciągłość dostaw energii elektrycznej to jeden z podstawowych kryteriów jakości energii. W realizację poprawy parametrów pracy sieci SN idealnie wpisuje się skalowalny system telemechaniki WAGO dedykowany projektom automatyzacji złącz kablowych SN.
Skalowalny system telemechanika WAGO oparty jest na modularnej platformie WAGO I/O, której jednostkę centralną stanowi sterownik PFC200 XTR. Modułowa budowa zespołu zapewnia elastyczność rozbudowy w przyszłości zarówno w zakresie doposażenia w kolejne detektory zwarć, jak również w zakresie rozbudowy liczby wejść, wyjść, portów szeregowych i zmiany funkcjonalności w zakresie sterowania napędami łączników SN.
Sterownik telemechaniki realizuje poniższe funkcje:
- umożliwia zdalne sterowanie wszystkimi łącznikami w rozdzielnicy SN wyposażonymi w napędy elektryczne
- pełni funkcję elementu współpracującego z systemem SCADA w zakresie sygnalizacji: stanów położenia wszystkich łączników rozdzielnicy SN, stanów awaryjnych i przesyłania sygnałów ostrzegawczych i pomiarów
- umożliwia wymianę informacji z systemem SCADA z wykorzystaniem komunikacji NetMan/TETRA/GPRS z wykorzystaniem zewnętrznych modemów w protokołach DNP3.0, IEC60870-5-104
- zapewnia równoległą komunikację z systemem SCADA, np. poprzez łącze GPRS pełniąc funkcję kanału inżynierskiego
- łącza komunikacyjne: Ethernet/RJ45, RS-232/485
- możliwość rozbudowy w przyszłości
- praca w temperaturze: –40°C…+70°C
Rys. 1. Sterownik telemechaniki PFC200 XTR TeleControl
Detektor zwarć w sieci SN
Automatyka detekcji zwarć, bazująca na detektorze WAGO WE SG 750, zapewnia prawidłowe wykrywanie wszystkich rodzajów zwarć międzyfazowych i doziemnych
w sieciach:
- kompensowanych z automatyką wymuszania składowej czynnej,
- z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor,
- z punktem neutralnym izolowanym.
Sygnalizacja wykrycia zwarcia i/lub zadziałanie automatyki następuje po przekroczeniu ustawionej wartości progowej wybranego kryterium zabezpieczeniowego i nastawionej zwłoki czasowej.
Detekcja zwarć odbywa się:
- w sieci kompensowanej, na podstawie pomiaru trzech prądów pozyskanych z cewek Rogowskiego i trzech napięć pozyskanych
z sensorów napięciowych - w sieci uziemionej przez rezystor, na podstawie pomiaru trzech prądów pozyskanych z cewek Rogowskiego,
- w sieci izolowanej, na podstawie pomiaru trzech prądów pozyskanych cewek Rogowskiego i trzech napięć pozyskanych z sensorów napięciowych.
Pomiar napięć fazowych jest realizowany za pomocą sensorów napięcia zabudowanych w głowicy konektorowej, w polu liniowym. Sygnalizacja detekcji zwarcia następuje dla wszystkich rodzajów zwarć w sieci SN z uwzględnieniem specyfiki pracy punktu gwiazdowego sieci SN, gdy pole wyposażone jest
w rozłącznik (możliwa sygnalizacja optyczna na zewnątrz obudowy ZK),
Detektor WAGO WE SG 750 umożliwia zdalną parametryzacja poprzez webserver sterownika telemechaniki wraz z możliwością zdalnej konfiguracji 4 banków nastaw dla każdego pola SN (brak konieczności posiadania dodatkowego programu komputerowego do parametryzacji detektora zwarć). Dziennik zdarzeń dostępny on-line zapewnia funkcjonalność nadpisywania najstarszej operacji z możliwością zdalnego odczytu. Dodatkowo istnieje możliwość zdalnego/lokalnego testu detektora zwarć oraz lokalnej diagnostyki poprzez sygnalizację LED na panelu detektora zwarć (zab. nadprądowe, doziemienie, komunikacja ze sterownikiem, zbiorczy alarm)
Poza tym urządzenie zapewnia funkcję zdalnego kasowania, wyzwalania zabezpieczenia i zmiany nastaw. Komunikacja detektora zwarć ze sterownikiem telemechaniki WAGO PFC200 wykorzystuje protokół MODBUS (Ethernet, RS-485) Realizowane funkcje zabezpieczeniowe:
- zabezpieczenia nadprądowe I>>, I>
- zabezpieczenia ziemnozwarciowe Io>, Io>d
- zabezpieczenie admitancyjne Yo>, Yo>d
- zabezpieczenie nadnapięciowe Uo>
Kryterium kierunkowe realizowane są na podstawie wyliczonych I0 oraz U0 z mierzonych trzech prądów i trzech napięć fazowych.
Warunki temperaturowe dla detektora zwarć wynoszą: –40°C…+70°C.
Rys. 2. Skalowalny system telemechaniki dla złącz kablowych SN
Układ zasilania
Sterownik telemechaniki współpracuje z układem zasilania bezprzerwowego UPS EPSITRON® wraz z akumulatorami o napięciu 24 V DC (2 x 12 V DC). Układ zapewnia bezprzerwowe przejście do pracy bateryjnej po zaniku napięcia 230 V AC. Moduł zasilający posiada zabezpieczenie zapewniające prawidłową eksploatację współpracujących akumulatorów:
- nastawialny prąd ładowania (zgodny z wymaganiami producenta baterii)
- zabezpieczenie przed głębokim rozładowaniem akumulatorów (układ wyświetla i wysyła informację dotyczącą stanu akumulatorów).
Funkcji „Battery Control” umożliwia automatyczne testowania akumulatorów, w celu sprawdzenia:
- ciągłości obwodu dołączonej baterii
- uszkodzenia baterii
- stopnia rozładowania oraz zużycia baterii.
Zasilacz ma oddzielne wyjście na zasilanie aparatury oraz do podłączeni baterii akumulatorów, co daje dokładniejszą kontrolę prądów i napięć wydłużając czas eksploatacji baterii (dokładne dopasowanie kompensacji termicznej napięcie ładowania baterii). Dodatkowo zasilacz posiada podłączenie zasilania oraz baterii akumulatorów poprzez moduły wtykowe z zaciskiem sprężynowym CAGE CLAMP® umożliwiającym szybką i bezpieczną wymianę, bez ryzyka zwarcia obwodów AC
i DC.
Rys. 3. System telemechaniki dla obiektów SN
Skalowalność rozwiązania
Skalowalny system telemechaniki WAGO w każdym momencie można rozbudować dokładając odpowiednie moduły wejść/wyjść, detektory zwarć czy moduły komunikacyjne (rys. 2). Zastosowanie jednostek centralnych w wykonaniu telecontrol daje możliwość komunikacji z systemem nadrzędnym, natomiast szeroka gama dostępnym modułów I/O, detekcji zwarć oraz osprzętu dodatkowego (przekładniki prądowe, cewki Rogowskiego, sensory napięciowe, układ zasilania gwarantowanego) umożliwiają obsługę obiektu w zakresie pomiarów i sterowania. Atutami takiego układu są: wspólna, jednolita platforma sprzętowa dla dowolnej aplikacji, pełna skalowalność rozwiązania, ale przede wszystkim otwartość na współpracę z dowolnym osprzętem oraz dowolnym systemem, z wykorzystaniem preferowanych przez użytkownika form łączności.
Cyberbezpieczeństwo
Zaimplementowane w sterownikach standardy bezpieczeństwa teleinformatycznego (szyfryzacja danych AES128, IPSec, OpenVPN) pozwalają na stosowanie tych rozwiązań w najbardziej odpowiedzialnych i newralgicznych punktach sieciowych. Sterownik WAGO umożliwia zdalny dostęp do oddalonych stacji oraz przesyłanie wszystkich istotnych parametrów pracy równolegle do kilku systemów za pośrednictwem protokołów telecontrol. Rozwiązania WAGO wprowadzają również możliwość autentykacji oraz uwierzytelniania, jak również wprowadzenie logowani wielopoziomowego oraz parametryzacji poziomów dostępu
Zewnętrzne warunki pracy
Istotnym czynnikiem są również warunki zewnętrzne, w których układ będzie pracował. Do wymagających aplikacji energetycznych przeznaczona jest wersja XTR. Zakres temperatur pracy od -40 do +70°C pozwala na rezygnację z klimatyzacji i zwiększenie efektywności energetycznej. Kompaktowe gabaryty dają możliwość zabudowy w ograniczonych przestrzeniach, np. przedziałach rozdzielni nN stacji transformatorowych lub w małogabarytowych szafkach instalacyjnych.
Rys. 4. Wizualizacja pracy obiektu SN
Adrian Dałek, WAGO.PL