МИКРОПРОЦЕСОРСКА ЗАШТИТА ДИСТРИБУТИВНИХ...

Електротехнички факултет Универзитета у Београду

Релејна заштита – лабораторијске вежбе

____________________________________________________________________________________

1

Вежба 2:

МИКРОПРОЦЕСОРСКА ЗАШТИТА ДИСТРИБУТИВНИХ ВОДОВА

Релејом RIR 2001 реализују се следеће врсте заштите: прекострујна са дефинисаним

временом реаговања или са инверзном карактеристиком од струје; краткоспојна са

дефинисаним временом реаговања и земљоспојна заштита. Релеј прикупља податке о

последњем квару, формира дневник догађаја, а има и додатну функцију аутоматског

поновног укључења (АПУ). У комбинацији са осетљивим усмереним релејом RLF 2925

може се реализовати земљоспојна усмерена заштита. Заштита се напаја из модула RNM

107E.

Модулом RNM 107E се обезбеђују помоћни напони +24V. Он се може напајати напонима

110 или 220V (једносмерним или наизменичним). Линијске струје се доводе на улазе 5-10,

хомополарна компонента струје (нулта компонента) на улазе 11-12, а трострука нулта

компонента напона и трострука нулта компонента струја на улазе 3-4 и 1-2 респектвно.

За правилно деловање АПУ-а потребни су сигнали на улазима 29-34:

1. ручно укључење прекидача – ROC VKL (29) (220V DC)

2. стање релеја за контролу синхронизма/ручно искључење прекидача снаге – ROC

IZ/SIN TEST (30)

3. статус прекидача снаге (затегнутост опруге) – PRIP ST (31)

4. директно спољашње искључење заштите, када се испитују сва кола заједно са

искључним релејом – D.TEST (33)

5. спољашње ресетовање светлећих диода – RESET (34)

Излази 13-25 обезбеђују сигнализацију и укључивање и искључивање прекидача. Деловање

прекострујне заштите и АПУ-а је сигнализирано следећим излазима за сигналне релеје:

1. деловање прекострујне заштите- I>t1 (23)

2. деловање краткоспојне заштите- I>>t2 (24)

3. деловање земљоспојна зештите- IZKLOP E (22)

4. дефинитивно искључење због неуспешног АПУ-а, или због ручног искључења-

DEF.IZKLOP (25)

5. квар на релеју RIR 2001 – NAPAKA (21)

Микрорачунарски модул је заснован на 16-битном микропроцесору који је преко

мултиплексера (MUX) и A/D конвертора повезан са колима за унос аналогних величина.

Дисплеј са течним кристалима и четири дирке (select, <, >, return) су постављени на предњој

плочи релеја и користе се за комуникацију човек – заштита. Сва подешавања, програмирање

функција и остале комуникације са заштитом (информације о историји рада заштите,



____________________________________________________________________________________

2

тренутне вредности мерених струја итд.) могу се обавити коришћењем ове четири дирке.

Постоје три нивоа комуникације. На првом нивоу (ниво избора података) је главни мени у

коме се притиском на дирке <, > бира, а притиском на select потврђује избор једне од

следећих опција:

- last trip data (подаци о последњем искључењу)

- event log (дневник догађаја)

- over c. phases (фазна прекострујна заштита)

- over c. earth (земљоспојна заштита)

- reclosing (аутоматско поновно укључење)

- trip test (тестирање излазних релеја)

Свака од опција има низ подопција у којима су дата подешења заштита (то је други ниво –

ниво приказивања података). Подешења се мењају на трећем нивоу (ниво промене

података) где се за свако подешење може бирати једна из датог скупа вредности (приступ

овом нивоу је могућ само уз препознавање лозинке).

У сваком менију опција се бира диркама < , >, а потврђује притиском на select чиме се

прелази у подопције. Дирком return потврђује се избор подешења, а такође служи и за

враћање у претходни мени. После уноса промена подешења, по повратку у главни мени,

потребно је опет притиснути return за потврду. При томе се на дисплеју јавља порука

calculating settings (учитавање подешења). Тек након нестанка поруке са дисплеја ново

подешење је прихваћено. На сл. 1 дати су први и други ниво комуникације.

Прекoструјни део заштите

Код овог дела заштите струја се доводи у два прекострујна елемента:

- прекострујни побудни (стартни) члан I>

- краткоспојнии члан I>>

Побуђивање временске функције дозвољава се само за случај ако је спољашњи критеријум

смера (негација блокаде БЛОК 1) присутан на одговарајућим стезаљкама заштите RIR 2001

(у случају да додатни релеј за ту функцију постоји, што овде није случај). Два временска

члана су укључена у струјну заштитну шему. Први одбројава тржено кашњење 𝑡1, ако је

мерена струја већа од подешене побудне вредности I>. Време 𝑡1 може бити зависно или

независно од величине мерене струје. Могу се изабрати следећи типови временских

карактеристика:

1. назависна временска карактеристика

2. зависна тип А- нормално инверзна

3. зависна тип Б- врло инверзна

4. зависна тип Ц- екстремно инверзна

5. затегнута земљоспојна



____________________________________________________________________________________

3

Наведене временски зависне карактеристике се рачунају према следећим формулама

(IEC 255-4, 1976):

𝑡 =0.14𝑘

(𝐼𝐼𝑏

⁄ )0.02−1 тип А (нормално инверзна карактеристика)

𝑡 =13.5𝑘

(𝐼𝐼𝑏

⁄ )1−1 тип Б (врло инверзна карактеристика)

𝑡 =80𝑘

(𝐼𝐼𝑏

⁄ )2−1 тип Ц (екстремно инверзна карактеристика)

𝑡 =120𝑘

(𝐼𝐼𝑏

⁄ )1−1 затегнута земљоспојна.

Други временски члан за време 𝑡2 активира затегнуто деловање краткоспојне заштите I>>.

Ова је карактеристика независна од вредности мерене струје, а вредност 𝑡2 се може

подесити на нулу, па се тако добија стандардна краткоспојна брза заштита дистрибутивних

водова. Сигнал искључења фазе L1, тј. ISKLJ.L1 је условљен спољашњим блокадама

БЛОК2 и БЛОК3, које зависе од програма рада АПУ-а.

Следећа подешења је потребно дефинисати за функцију прекострујне, краткоспојне и

земљоспојне заштите:

1. ведност струје реаговања за прекострујну и краткоспојну заштиту

2. вредност струје реаговања за земљоспојну заштиту

3. тип карактеристике

4. вреднсот константе k за зависну карактеристику, односно време кашњења за

независну карактеристику

5. избор земљоспојне (DIR E) или осетљиве усмерене земљоспојне заштите (𝐼𝑒𝑠𝑑 >)

Аутоматско поновно укључење (АПУ)

За функцију АПУ постоје различити програми рада. С обзиром на стартовање функције

АПУ-а и критеријуме дефинитивног искључења прекидача постоје следећи програми рада:

1. Програм А- свако деловање временски затегнуте прекострујне заштите I>𝑡1 или

тренутне краткоспојне заштите I≫𝑡2 побуђује функцију АПУ-а

2. Програм Б- свако деловање временски затегнуте прекострујне заштите I>𝑡1 побуђује

функцију АПУ-а, док деловање краткоспојне заштите I≫𝑡2 активира дефинитивно

искључење прекидача

3. Програм Ц- прво искључење прекидача и побуђивање АПУ-а активирано је самом

прорадом стартног члана I>𝑡1. Ако траје квар и после првог АПУ-а, друго искључење

и евентуално друго побуђивање АПУ-а може бити активирано само прорадом

временски затегнуте прекострујне заштите I>𝑡1, док прорада краткоспојне заштите

I≫𝑡2 активира дефинитивно искључење прекидача



____________________________________________________________________________________

4

4. Програм Д- прво деловање временски затегнуте прекострујне заштите I>𝑡1 или

краткоспојне заштите I≫𝑡2 искључује прекидач и побуђује АПУ. После првог

АПУ-а деловање краткоспојне заштите I≫𝑡2 је блокирано и само временски

затегнута прекострујна заштита I>𝑡1 може искључити прекидач и евентуално

активирати АПУ

5. Програм АПУ искључен- функција АПУ се не употребљава и свако деловање

прекострујне и краткоспојне заштите активира дефинитивно искључење прекидача.

На основу трајања безнапонске паузе АПУ-а могуће су две варијанте:

- безнапонска пауза првог АПУ-а је кратка (брзи АПУ), док су све остале дуже (спори

АПУ)

- сва деловања АПУ-а се врше са дужом временском паузом.

Са обзиром на начин деловања краткоспојне заштите I≫𝑡2 приликом ручног укључења

прекидача дате су две могућности:

- приликом ручног укључења прекидача деловање I≫𝑡2 блокира АПУ током

подешеног времена блокирања, па долази до дефинитивног искључења прекидача

- деловање I≫𝑡2 приликом ручног укључења прекидача не блокира АПУ.

Да би дошло до правилног деловања АПУ-а потребно је довести већ наведене сигнале

следећих напона:

- на улазе 29 (ручно укључење прекидача), 30 (контрола синхронизма/ручно

искључење) 31 (статус прекидача) доводи се напон од 220 V DC

- на улаз 33 (даљинско испитивање) и 34 (спољашње ресетовање) доводи се напона од

24 V DC.

Такође, ако се пређе подешени максимални дозвољени број искључења услед деловања

прекострујне или краткоспојне заштите, неће доћи до деловања АПУ-а.

Следећа подешења је потребно дефинисати за функцију АПУ-а у интегрисаној заштити

RIR 2001:

1. тип програма деловања АПУ-а

2. избор брзог или спорог првог АПУ-а

3. безнапонска пауза брзог АПУ-а

4. безанпонска пауза спорог АПУ-а

5. број дозвољених узастопних покушаја АПУ-а

6. време блокирања функције (reclosing time) АПУ-а после ручног укључења

7. допуштено време за прораду релеја за контролу синхронизма

8. начин рада краткоспојне заштите непосредно после ручног укључења, а током

времена блокирања

9. дозвољени укупни број искључења прекидача



____________________________________________________________________________________

5

10. дозвољени број искључења прекидача активираних деловањем краткоспојне

заштите

11. очекивано сопствено време реаговања прекидача.

За искључење прекидача предвиђа се један радни контакт (излази 13-14), а за укључење су

припремљена два радна контакта (излази 15-16, 17-18).

Сигнални релеји, који су опремљени са по једним контактом, употребљавају се за

сигнализацију следећих стања:

- опште деловање прекострујне, временски затегнуте заштите I>𝑡1 (излаз 23)

- опште деловање краткоспојне заштите I≫𝑡2 (излаз 24)

- опште деловање земљоспојне заштите IZKLOP E (излаз 22)

- дефинитивно искључење прекидача D. IZKLOP (излаз 25)

- јављање квара на релеју NAPAKA (излаз 21)

На предњој плочи заштите RIR 2001 постављене су две светлеће диоде. Зелена има

моностабилну функцију и стално сигнализира спремност релеја за рад (ознака ready).

Црвена има бистабилну функцију и сигнализира издавање команде за искључење прекидача

од стране релеја (ознака operated). Притиском на дугме return потврђује се пријем

информације о деловању релеја и гаси се црвена сијалица.

При сваком деловању заштите аутоматски се пали дисплеј при чему се дају основне

информације о деловању заштите и АПУ-а. Потпуни подаци се могу добити избором опције

“подаци о последњем искључењу” у главном менију. Избором опције “дневник догађаја”

могуће је добити информације и о свим претходним деловањима заштите, наравно од

тренутка када су били ресетовани сви бројачи и подаци о деловању заштите. Последња

опција у менију омогућава тестирање релеја.



____________________________________________________________________________________

6

ПРВИ ДЕО ВЕЖБЕ

Снимити карактеристику прекострујног члана релеја RIR 2001 и то за:

a) за нормално инверзну карактеристику, која се може израчунати према формули:

𝑡 =0.14𝑘

(𝐼𝐼𝑏

⁄ )0.02−1 ; 𝐼𝑏 = 1𝐼𝑛 ; 𝑘 = 1.1

Процедура дефинисања карактеристике је следећа:

- притиснути дугме SELECT

- притискивањем стрелица < > подесити да се на дисплеју појави порука OVER C

PHASES


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави 𝐼𝑏 = (стоји раније подешена вредност)


- унети лозинку која је неопходна да би се могли мењати раније унети параметри,

притискивањем редом сва четири дугмета

- помоћу < > подесити жељену базну струју (𝐼𝑏 = 1𝐼𝑛)

- притиском на RETURN потврдити унету вредност

- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави I>, 𝑡1


- помоћу < > изабрати тип карактеристике I>, 𝑡1 NORM INV


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави 𝑘 =


- помоћу < > подесити 𝑘 = 1.1

- притиснути три пута RETURN, чиме се у меморију релеја уписују подешене

вредности. При уписивању вредности у меморију, мора се сачекати неко време.

Овиме је подешавање релеја завршено.

Подешавање струје кроз релеј и мерење времена реаговања релеја се врши помоћу испитне

кутије TEPRI.

Резултате мерења средити у Таб. 2.1. Таб. 2.1.

𝐼(𝐴) (2) (3) (4) (5) (6)

𝑡𝑚𝑒𝑟(𝑠)

𝑡𝑟𝑎č(𝑠)

Вредности у загради су оријентационе



____________________________________________________________________________________

7

б) за врло инверзну карактеристику, која се може израчунати према формули:

𝑡 =13.5𝑘

(𝐼𝐼𝑏

⁄ )1−1 ; 𝐼𝑏 = 1𝐼𝑛 ; 𝑘 = 1.1

Подешавње врло инверзне карактеристике извршити на већ описан начин, само изабрати

тип карактеристике VERY INV.

Резултате мерења средити у Таб. 2.2. Таб. 2.2.

𝐼(𝐴) (2) (3) (4) (5) (6)




Резултате представити на графику 𝑡 = 𝑓(𝐼).

ДРУГИ ДЕО ВЕЖБЕ

Снимити карактеристику краткоспојног члана релеја RIR 2001 за временски независну

карактеристику.



- притискивањем стрелица < > подесити да се на дисплеју појави порука OVER C

PHASES


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави 𝐼𝑏 = (стоји раније подешена вредност)


- унети лозинку која је неопходна да би се могли мењати раније унети параметри,


мерено

израчунато

𝐼(𝐴)

𝑡(𝑠)



____________________________________________________________________________________

8

- помоћу < > подесити жељену базну струју (𝐼𝑏 = 1𝐼𝑛)


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави I≫, 𝑡2


- помоћу < > подесити I≫, 𝑡2= 4𝐼𝑏


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави 𝑡2


- помоћу < > подесити 𝑡2 = 0.8𝑠



Овиме је подешавање релеја завршено.

Резултате мерења средити у Таб. 2.3.

Таб. 2.3.

𝐼(𝐴) (5) (6) (7) (8)




Резултате представити на графику 𝑡 = 𝑓(𝐼).

ТРЕЋИ ДЕО ВЕЖБЕ

Снимити карактеристике усмереног релеја тип RLF2925. Овај реле као модул је повезан са

струјним релејом RIR 2001, тако да заједно чине усмерену земљоспојну заштиту. За

добијање напона и струје за побуду релеја, као и за мерење угла између напона и струје ϕ,

користити испитну кутију TEPRI. Реаговање релеја показује мала жута лед диода на самом

релеју.

Подешавање осетљивости релеја се врши помоћу бројача на предњој плочи релеја. Струјна

осетљивост се подешава као 0.5% помножено са вредношћу на бројачу од номиналне струје

релеја, у нашем случају 5А. Значи за осетљивост од 0.25А на бројачу подесити 10.

За реле RLF2925 снимити следеће карактеристике:

а) карактеристику усмерености 𝑆 = 𝑓(𝜑)

Пре почетка почетка мерења прво проверити усмереност релеја. Релеј би требало да

реагује у области угла 𝜙 = 0 − 180 степени. Ако то није случај треба обрнути смер или

струје 𝐼0 или напона 3𝑈0 (само једног). Напон 3𝑈0 подесити на вредност од 10V. За вредност



____________________________________________________________________________________

9

струја из таблице одредити граничне углове уласка у зону осетљивости, на левој (𝜑1) и

десној (𝜑2) ивици. Ово значи да при одређивању ових углова увек треба из зоне

осетљивости повећавањем, односно смањивањем угла “улазити” у зону осетљивости.

Резултате мерења средити у Таб. 2.4.

𝑈 = 𝑉 (константа) Таб. 2.4.

𝐼(𝐴) (0.26) (0.5) (0.75) (1)

𝑆(𝑉𝐴)

𝜑1

𝜑2

𝑅(𝛺)

𝑋(𝛺)

𝑅(𝛺)

𝑋(𝛺)

𝑅 =𝑈2

𝑆cos (𝜑) ; 𝑋 =

𝑈2

𝑆sin (𝜑) ;

На основу резултата мерења нацртати карактеристику реаговања као 𝑆 = 𝑓(𝜑) и 𝑋 = 𝑓(𝑅)

у комплексној равни.

б) карактеристику осетљивости 𝑈 = 𝑓(𝐼)

Подесити осетљивост релеја на 0.5А (бројач подесити на вредност 20), а угао између напона

и струје на испином коферу TEPRI подесити на угао при коме се има највећа осетљивост, у

нашем случају 90°.

За струје задате у табели одредити напон при коме реле реагује.Резултате мерења средити

у Таб. 2.5.

Таб. 2.5.

𝐼(𝐴) (0.55) (0.7) (0.8) (1)

𝑈(𝑉)

На основу резултата мерења нацртати карактеристику осетљивости 𝑈 = 𝑓(𝐼).



____________________________________________________________________________________

10

ЧЕТВРТИ ДЕО ВЕЖБЕ

Опрему повезати према шеми деловања на Сл 2.2.

Проверити деловање блока аутоматског поновног укључења (АПУ) релеја RIR 2001. За

проверу исправног функционисања АПУ блока користи се модел прекидача који је

реализован помоћу контактора К. Ручно укључивање контактора врши се притиском на

тастер S1, а искључење тастером S2. Релеј RIR 2001 врши искључивање или укључивање

прекидача. Помоћни контактор означен као Kpk служи са остваривање функције пролазног

квара. Ако се при укљученом прекидачу пристисне прстом Kpk док кроз њега протиче струја

он држи своје контакте затвореним. У тренутку када се искључи прекидач и он отвара своје

контакте. Овиме се постиже симулација пролазног квара. За симулацију трајног квара треба

котву Kpk држати стално притиснуту прстом. Сијалица служи за сигнализацију

затворености контаката прекидача.


- на раније описан начин подесити да прекострујни члан реагује на струју од 2A, са

независном временском карактеристиком (DEF TIME) за време I>𝑡1 = 2𝑠


- притискивањем стрелица < > подесити да се на дисплеју појави порука RECLOSING


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави MODE=(стоји раније подешена

вредност)


- унети лозинку која је неопходна да би се могла мењати раније унети параметри,


- помоћу < > подесити жељени програм (А)


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави FIRST REC


- помоћу < > подесити (FAST)


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави FAST REC. t


- помоћу < > подесити 𝑡 = 0.5𝑠

- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави SLOW REC. t


- помоћу < > подесити 𝑡2 = 4𝑠


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави NO REC. (број АПУ)




____________________________________________________________________________________

11

- помоћу < > подесити 3


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави RECLAIM. t


- помоћу < > подесити 𝑡 = 6𝑠


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави SINH. t


- помоћу < > подесити 𝑡 = 1𝑠


- помоћу < > подесити да се на дисплеју појави CB. t (време реаговања прекидача)


- помоћу < > подесити 𝑡 = 0.2𝑠



Овиме је подешавaње релеја завршено.

Поступак при раду је следећи:

- укључити прекидач притиском на S1

- притиснути Kpk и помоћу испитне кутије TEPRI подесити да кроз коло тече струја

од 3А. После подешеног времена релеј ће дати команду за искључење прекидача,

при томе се гаси сијалица. После подешеног времена релеј шаље команду за

укључење прекидача. Овако се добија успешан циклус АПУ.

- притиснути Kpk и држати га стално притиснутог прстом. После подешеног времена

релеј ће дати команду за искључење прекидача, при томе се гаси сијалица. После

подешеног времена релеј шаље команду за укључење прекидача. Обзиром да опет

постоји струја квара релеј ће искључити прекидач и кренути у нови циклус. После

подешеног броја неуспешних покушаја релеј ће дефинитивно искључити прекидач

и исписати поруку DEF.TRIP. Овако се добија неуспешан циклус АПУ.

У извештају описати циклусе рада блока АПУ релеја RIR2001.



____________________________________________________________________________________

12



____________________________________________________________________________________

13

Слика 2.2. Једнополна шема и шема деловања кола за анализу АПУ-а



____________________________________________________________________________________

14

На Сл. 2.3. приказана је фотографија мерне опреме која ће се користити у експерименту.

Слика 2.3. Фотографија мерне опреме

Легенда: 1- релеј RIR 2001; 2- испитна кутија TEPRI; 3- тастер S1; 4- тастер S2; 5- помоћни контактор

KPK; 6- сијалица S;

МИКРОПРОЦЕСОРСКА ЗАШТИТА ДИСТРИБУТИВНИХ...

Documents