Systém chránění s využitím výstupu z elektronického senzorického systému měření proudu a napětí

Abstract

V súčasnosti dochádza k rozšírenému použitiu alternatívnych technológií merania v elektrických sieťach, medzi ktoré je možné zaradiť prúdové a napäťové senzory. S ich použitím úzko súvisí využitie štandardu IEC 61850-9-2 z dôvodu prenášania meraných hodnôt v rámci rozvodne pre účely ochranných funkcií a merania. Použitie senzorov a využitie komunikačného štandardu IEC 61850 spolu s vysokorýchlostným Ethernetom umožní zjednodušenie koncepcie usporiadania ochranných terminálov v rozvodných zariadeniach a umožňuje rozvíjať nový systém chránenia založený na centrálnej ochrane. Dizertačná práca je zameraná na ochranné algoritmy, ktoré využívajú SV podľa IEC 61850-9-2 a ich implementáciu do modelu centrálnej ochrany. V úvode je rozpracovaný doterajší vývoj v oblasti chránenia rozvodných zariadení a súčasne dostupné riešenie využívajúce IEC 61850-9-2 a princíp centrálnej ochrany. Práca obsahuje popis algoritmov pre vybrané ochranné funkcie – nadprúdová ochrana, ochrana pri nesymetrii, logická ochrana prípojníc a diferenciálna ochrana. Následne sa práca venuje programovaniu algoritmov ochranných funkcií vo vývojovom prostredí LabView vo forme modelu centrálnej ochrany. Model spracováva dáta z procesnej zbernice podľa štandardu IEC 61850-9-2 a v prípade poruchy posiela GOOSE správu prostredníctvom Ethernetu výkonovému vypínaču. Pre overenie správnej funkcie naprogramovaných ochranných algoritmov bol navrhnutý postup testovania v spolupráci s využitím testovacieho zariadenia OMICRON 256plus, prúdového senzora a merging unit. Výsledky testovania modelu centrálnej ochrany a navrhnutých algoritmov boli porovnané s výsledkami testovania súčasne používaných ochrán. V závere sa práca zaoberá zhodnotením prínosu centrálnej ochrany pre chránenie rozvodných zariadení a možnosťami ďalšieho využitia vytvoreného modelu centrálnej ochrany. Práca poukazuje na nový spôsob chránenia elektrizačnej sústavy využívajúc digitálne dáta z MU prostredníctvom procesnej zbernice popísanej v IEC 61850-9-2.

At present, there is a widespread use of alternative measurement technologies in electrical networks that include current and voltage sensors. Their use is closely related to the use of IEC 61850-9-2 for data transfer of measured values within the substation for the purpose of protection and measurement. The use of sensors and communication standard IEC 61850 together with high-speed Ethernet will simplify the concept of the arrangement of protection terminals in substations and enable the development of a new protection system based on central protection. The dissertation is focused on protection algorithms, which use the SV according to IEC 61850-9-2, and their implementation into the central protection model. Thesis describes development in the field of protection of substations and the currently available solutions using IEC 61850-9-2 and the principle of central protection. Thesis explains algorithms for selected protection functions - overcurrent protection, negative sequence overcurrent protection, logic busbar protection and differential protection. Further, thesis deals with the programming of protection function algorithms in LabView development environment in the form of a central protection model. The model processes data from a process bus according to IEC 61850-9-2 and sends a GOOSE message over Ethernet in the event of a failure. To verify the correct function of the programmed protection algorithms, a testing procedure was developed using OMICRON 256plus, the current sensor and the merging unit. The results of the testing of the central protection model and the proposed algorithms were compared with the results of testing the currently used protections. At the end, the thesis deals with the assessment of the benefits of central protection for protecting substations and the possibility of further utilization of the central protection model. The thesis highlights a new way of protecting the electrification system using digital data from MU transferred via the process bus described in IEC 61850-9-2.