Bu teknik makale, güç şebekelerinde kullanılan koruma ve kontrol sistemlerinin AC/DC şematik gösterimini açıklamaktadır. Bu makale, AC ve DC şemalarını ve belirgin bir şekilde geçiş (#relaying) özelliğine sahip şemaları içermektedir.
Mantık şemaları, veri tabloları ve tek hat şemaları, bağlantı şemaları, veri iletişim şemaları ve ayrıca geçişi (relöleri) önemli ölçüde ele almayan tek hat şemaları dahil olmak üzere bu makalenin konusu olmayan eşit derecede önemli başka çizim-şema türleri de vardır.
İçindekiler Tablosu:
1. AC Şemaları
2. DC Şemaları
1| AC Şemaları
AC Temel Diyagramları veya Üç Hat Diyagramları olarak da adlandırılan AC Şemaları, primer sistemin üç fazını ayrı ayrı gösterir..
Bunun örnekleri Şekil 1, 2 ve 3'te görülebilir. Tek hatta benzer şekilde, tüm önemli ekipmanların yerleri gösterilir. Devre kesicilerde ve güç trafolarında buşingler tanımlanmıştır.
Şema ayrıca ekipmanın sürekli termal derecelendirmelerini, amper cinsinden devre kesicileri, MVA'daki trafoları da içerir. Bu trafo bilgilerinin bir örneği Şekil 2'de görülebilir.
AC girişlerini kullanan tüm ekipmanlara ayrıntılı bağlantılar da gösterilir. Bu ayrıntılı bağlantılar genellikle terminal numaralarını içerir. Örnek rakamlar, okunabilirlik açısından tüm terminal numaralarını içermemektedir.
Örnek A: AC Şeması
Örnek B: AC Şeması
Örnek C: Yukarıdaki AC Şemanın devamı
1.1| Ölçüm Trafoları
1.1.1| Gerilim Trafoları (VT) yada Potansiyel Ölçüm Trafoları (PT)
AC şeması, her VT'nin bağlı olduğu yüksek voltaj sistemindeki noktayı gösterecek ve her bir faz için hem birincil hem de ikincil bağlantı ayrıntılarını sağlayacaktır.
Ayrıntılar tipik olarak sargı oranlarını, birincil ve ikincil kademelerin sayısını, polarite işaretlerini, nominal voltaj derecelerini ve sargı konfigürasyonunu (örneğin delta, topraklanmış wye) içerecektir. İkincil sigortalar kullanılıyorsa, yerleri ve boyutları da gösterilecektir.Şekil 1'de gösterildiği gibi topraklanmış bir wye kaynağının üç ikincil voltajı ve nötrü için P1, P2, P3 ve P0 gibi ikincil kablo adlarını eklemek de yaygın bir uygulamadır.
Bu, koruyucu röle ve ölçüm ekipmanı sağlamak için bir kaynak olarak kullanılabilir.
1.1.2| Akım Trafoları (CT)
Koruyucu röle uygulamaları için çok oranlı akım trafoları yaygın olarak kullanılmaktadır. CT konumu, tam ve bağlı oranlar, polarite ve sargı konfigürasyonu (örn. delta veya wye) çizimde belirtilecektir.
Nominal ikincil akım derecesi (genellikle 1A veya 5A), ikincil kablo adlarıyla birlikte gösterilecektir, örneğin Şekil 1'de bir wye konfigürasyonunda bağlanan CT'ler için C1, C2, C3 ve C0.
1.2| Koruma Röleleri
AC sistemdeki değişiklikleri izlemek için uygulanan koruyucu röleler, akım ve gerilim trafosu sekonder çıkışlarına bağlı AC şeması üzerinde gösterilecektir. Şemalar, doğru çalışmayı sağlamak için üretici tavsiyelerini izleyen ayrıntılı bağlantı bilgilerini göstermelidir.
Bir devre bir dizi tek işlevli cihazla korunuyorsa (bunlar tipik olarak elektromekanik rölelerdir), bu röleleri oluşturan öğelerin her birine akım ve gerilim bağlantılarını göstermek önemlidir.
Bireysel akım elemanlarına bu bağlantı, Şekil 3'te AC Akım Elemanlarında 50/51TBU ve 51/87TP bobinleri arasında görülebilir. Bu ayrıntı, terminal numaralarını, kutup işaretlerini ve AC girişleriyle ilgili diğer önemli bilgileri içermelidir. Bu, röle elemanları tarafından özel olarak kullanılan girdi miktarları ile ilgili değerli bilgilerin yanı sıra yön hassasiyeti (varsa) hakkında bilgiler sağlayacaktır.Mikroişlemci röleleri kullanıldığında, dahili röle program parametreleri, ikincil giriş miktarlarının nasıl ölçüleceğini ve belirli elemanların yön hassasiyetini belirleyecektir. Kullanımda olan işlevlerin tam olarak detaylandırılması gerekiyorsa, bu çizimde ek bilgiler gerekecektir.
AC şemasının bir diğer hayati işlevi, AC akım ve voltaj devrelerinin test için nasıl izole edilebileceğini göstermektir. Bu test anahtarlarının kablolaması ve çalışması ile ilgili ayrıntılı bilgiler bu şemalarda yer almaktadır ve Şekil 1'in sol alt köşesinde bir örnek görülebilir.
Burada mevcut test anahtarı 6 TC, terminal noktası numarasını ve her bir test anahtarının operasyonda ne yaptığını açıkça gösterir. Örneğin, test anahtarları 1-2, açıldığında devreyi 2 noktasından 4 noktasına kısa devre yapacaktır.
Bu ayrıntı düzeyi, testin kolayca yapılabilmesini ve test sırasında hataların önlenmesini sağlamak için gereklidir.
1.3| Ölçüm Fonksiyonları
Genel olarak şebeke işlemleri için gerekli olan ölçüm bilgileri, diğer değerlerin yanı sıra voltaj, akım, güç (hem Watt hem de Vars) içerebilir. Mevcut mikroişlemci röleleri genellikle bu bilgiyi kabul edilebilir doğrulukta sağlama yeteneğine sahiptir.
Panel metreler ve dönüştürücüler dahil olmak üzere gizli ölçüm cihazlarına artık gerek yoktur.
Bir mikroişlemci rölesine ölçüm fonksiyonları dahil edilecekse, bu fonksiyonlar AC şematik çiziminde veya hatta tek hatlı diyagramda gösterilebilir. Bu, mikroişlemci rölelerinin şematik gösterim üzerindeki etkisinin görülebildiği yerlerden biridir.Ölçüm işlevlerini gerçekleştirmek için bu rölelerin kullanılmasıyla, aynı işlevleri gerçekleştirmek için gereken tüm dönüştürücüleri dikkatli bir şekilde detaylandırmak artık gerekli değildir.
2| DC Şemaları
Genellikle temel kablolama şemaları olarak adlandırılan DC şemaları, DC sistemini betimleyen ve genellikle trafo merkezindeki ekipmanın koruma ve kontrol fonksiyonlarını gösteren özel şemalardır. Bazen kontrol fonksiyonlarının AC tarafından sağlandığı ve temel diyagrama dahil edildiği not edilmelidir (bkz. Şekil 6 ve 8).
DC şemasına bir örnek, devre kesicinin kontrollerden veya koruyucu cihazlardan açılmasını ve kapanmasını ve ayrıca devre kesici için alarmları gösteren bir devre kesici kontrol şemasıdır.
Tipik temel diyagram örnekleri Şekil 4, 5, 6, 7 ve 8'de gösterilmiştir.
Elektrik şirketleri, tasarımlarını uzun yıllardır göstermek için temel kablolama şemalarını kullandılar. Bu çizimleri kullanma deneyimi arttıkça, endüstri genelinde yaygın uygulamalar ortaya çıktı ve aynı zamanda kamu hizmetleri, kendileri için en uygun olan temel kablolama şemasının ayrıntılarıyla ilgili birçok standart geliştirdi.
Röle Çalıştıran Anahtarlayıcının DC Şeması:
Bu standartlardaki ayrıntılar genellikle bir kullanımdan diğerine önemli ölçüde farklılık gösterdiğinden, bu tür çizimleri incelerken standartları anlamak önemlidir.
Kamu hizmetleri, çeşitli şirketlerin birleştirilmesi gibi yıllar boyunca bazı kurumsal değişikliklerden geçtiğinden, ortak bir standart seçimi genellikle zorlu bir süreç olabilir.
2.1| Ortak Uygulamalar
DC şemalarında görülen bir dizi yaygın uygulama vardır. Sistemin karmaşıklığı gerektiriyorsa, ekipmanı kontrol eden cihazlar, .
Kontrol edilen ekipman, aşağıdaki Şekil 5'teki anahtarlayıcı gibi başka bir çizimde gösterilecektir.
DC devresi genellikle pozitif bara sayfanın üst kısmına ve negatif bara alta yakın olacak şekilde gösterilir. Bu çizimlerin genel düzeni, DC kaynağının genellikle çizimin sol ucunda gösterilmesi ve başlatma kontaklarının çalıştırma elemanlarının üzerinde gösterilmesi şeklindedir.
Örneğin Şekil 5'te 51/87TP etiketli kontaklar kapandığında ve 89/a kontakları kapatıldığında üstteki pozitif DC açma bobinine (TC) "aşağı" bağlanır ve anahtarlayıcı çalıştırılır.AC şemaları ile işlevsel benzerlikler de vardır. AC şemalarına benzer şekilde, DC şemaları sigortalar, ısıtıcılar ve dirençler gibi devre elemanlarının derecesini içerecektir.
Örneğin, Şekil 6'da FU-1'in 20A olarak derecelendirildiğini, HTR2'nin 240V'da 300W olarak derecelendirildiğini ve 250VDC'ye bağlandığında 7500Ω direnç gerektiğini görüyoruz.
Ve tıpkı AC şeması gibi, test anahtarlarının konumu ayrıntılı olarak gösterilir, böylece çıkışlar ve girişler test için izole edilebilir.
87TP ve 50/51TBU rölelerinin çıkışları için Şekil 5'e ve test anahtarlarına bakın.
Şekil 6, şemaların işlevsel tasarım ile fiziksel tasarım arasında yaptığı geçişin örneklerini sağlar.
13'ün sağda R2 etiketli kontağın yanında ve solda C1 etiketli kontağın yanında tekrarlandığını unutmayın. Tüm bu noktaların elektriksel olarak aynı olduğunu iletmek için bu şemada 13'ün tekrarına gerek yoktur, bu gerçek çizimde kolayca görülebilir.
Ancak kablolama şemalarında gösterilen fiziksel tasarımda 13 de kullanılmaktadır.
Klemensler bu numara ile işaretlenecektir ve bu uygulamada tüm noktaların elektriksel olarak aynı olduğunun ve bu şema üzerinde aynı 13 ile tanımlanabileceğinin bir göstergesidir.
2.2| Benzersiz Standartlar
Şekil 6, tasarımın detayları ile ilgili olarak geliştirilmiş standartların örneklerini vermektedir. Örneğin, çizimdeki siyah üçgenler ve elmaslar, tellerin yerleşimi ile ilgili özel anlamlara sahiptir.
Bir konumdan diğerine geçişleri sembolize ederler. Geçişleri belirtmek için kullanılan siyah üçgen sembolü ile bir diyotu belirtmek için sağ altta kullanılan siyah üçgen sembolü arasındaki farkı anlamaya özen gösterilmelidir.
Benzersiz standartların Şekil 6'daki diğer örnekleri, ohm için ~ sembolünün kullanımını ve terminal noktaları için içinden bir çizgi geçen dairenin kullanımını içerir. Bu semboller çizimde bir yerde bir anahtarla açıklanabilse de, bu her zaman böyle değildir.
2.3| DC Şemaları ve Mikroişlemci Rölesi
Bugün, kamu hizmetleri, elektro-mekanik röleler kullanan geleneksel tasarımlarından mikroişlemci röleleri ve gelişmiş iletişim sistemleri kullanan tasarımlara geçerken yeni bir zorluk ortaya çıkıyor.
Sorunun temeli, koruma sisteminin tasarımının, bu tasarımları belgelemek için en iyi yöntemlerde çok az deneyime sahip donanım tabanlı bir sistemden yazılım tabanlı bir sisteme geçmiş olmasıdır.
Mikroişlemci rölelerindeki mantığın belgelenmesi, bir zorluk seviyesi ekler ve IEC 61850 gibi iletişim bağlantılarını ve protokolleri iletmek için bir röle kullanan şemaların ortaya çıkışı, başka bir zorluk seviyesi ekler.
Geleneksel tasarımlarda olduğu gibi, yardımcı programlar donanım bağlantısını temel kablolama şemasında belgelemeye devam edecek. Mikroişlemci röleleri çok güçlü ve esnek olduğundan, yalnızca koruma tasarımının ne olduğunu değil, ne olmadığını da göstermek için yeni bir vurgu ortaya çıkıyor.
Başka bir deyişle, tasarım değişirse ve yeni kaynaklara (EED girdileri ve çıktıları) ihtiyaç duyulursa, belgelerin mevcut IED kaynaklarını yakalaması gerekir.
Röle I/O
Genellikle bir DC şemasına veya tek hatta dahil edilen kullanışlı bir tablo, hangilerinin kullanıldığını (ilgili işlevle etiketlenmiş) ve hangilerinin mevcut olduğunu gösteren bir mikroişlemci rölesindeki giriş ve çıkışların bir tablosu olabilir. Bu tablo, ayarların ve mantığın gerekli işlevselliğini, rölenin fiziksel kablolama ve ayarlarına bağlamak için kullanışlıdır.Bu tablo Şekil 7'nin sağında gösterilmektedir. Şekil 8'de gösterilen diğer bir yaklaşım, mevcut tüm röle giriş ve çıkışlarını tek bir çizim üzerinde grafiksel olarak göstermektir.
Çıkış ve giriş kontaklarını gösteren bağlantılar şematik diyagramlarda gösterilecektir, ancak sorun programlama içinde neler olup bittiğini nasıl belgeleyeceğidir. Diğer yardımcı programlar için işe yarayan çeşitli alternatifler sunulacaktır.
Bu alternatiflerden biri en iyi seçim gibi görünebilir veya yaklaşımların bir kombinasyonu işe yarayabilir. Bu alternatiflerin her şeyi kapsayıcı olmadığı ve daha iyi bir fikir geliştirilebileceği de belirtilmelidir. Kısaca tartışılacak alternatifler arasında yalnızca donanım dokümantasyonu, geleneksel temel diyagramın parçası olarak gösterilen yazılım ve temel üzerinde bir mantık diyagramı gösteren seçenekler yer alır.
İlk yaklaşım, yalnızca röleye bağlı donanımı belgelemektir. Tasarımda kullanılan belirli kontakları göstermenin yanı sıra aşırı akım röle kontağı için '51' gibi kontağa ilişkin küçük detayları gösterebilecek etiketler kullanılabilir.
Bu yaklaşımla ilgili en büyük sorun, tasarımla ilgili olası yeterli bilgi eksikliğidir. Basit tasarımlar için bağlantının etiketi yeterli olabilir, ancak karmaşık tasarımlar için bu yaklaşım seçilirse, ek belgelerin sağlanması gerekecektir.Seçeneklerden biri, röle ayar sayfası veya röleyle birlikte gelen başka tür belgeler hakkında daha fazla bilgi eklemek olabilir.
Ek belge, kişinin kontağın ne zaman çalışacağını anlamasını sağlayan röle mantığının sözlü bir tanımını içerebilir. Mantık diyagramları, tasarımın nasıl geliştirildiğini göstermek için ek belgeler olarak da kullanılabilir.
Bu yaklaşımın bir avantajı, ayrıntılara ihtiyaç duymayanlar için temel bağlantı şemasını basit tutmasıdır. Ayrıntılara ihtiyaç duyanlar, ek belgelerden alabilirler.
Bu yaklaşımın bir başka avantajı, çoğu kuruluş için esneklik geliştirmesidir. Temel kablolama şemalarındaki değişiklikler, sıklıkla değişiklik yapmayı engelleyen bir onay alma sürecini gerektirir.
Mikroişlemci röleleri kullanmanın avantajlarından biri, iyileştirmeler yapılabilirse tasarımı değiştirme kolaylığıdır. Herhangi bir kablolama değişikliği yapılmazsa, değişiklikleri belgelemek için ek belgelerin veya ayar sayfalarının kullanılması genellikle temel kablolama şemalarının değiştirilmesinden daha az yorucu olur.İkinci alternatif, mantığın ayrıntılarını temel bağlantı şeması şeklinde göstermektir. Bu nedenle, bağlantı şemasına benzer şekilde, mantık bir “VEYA” işlevi kullanıyorsa, değişkenler paralel olarak gösterilir. Bir “VE” işlevi kullanılıyorsa, değişkenler seri olarak gösterilir.
Bu alternatifteki zorluk, fiziksel kontaklar içeren donanım bağlantıları ile mantıksal çıktıları kontaklar olarak gösteren mantık arasında ayrım yapmaktır. Bu nedenle yazılım mantığı için farklı renkler veya çizgi türleri kullanmak faydalı olabilir.
Diğer bir alternatif, temel kablolama şemasında mantık şemalarını kullanmaktır. Mantık diyagramları, röle veya iletişim sisteminin mantığında neler olduğunu gösteren grafiksel bir ekrandır.
2.4| DC Şemaları ve IEC 61850 İstasyon Veri Yolu
Röle protokollerinin ilk uygulamaları, mühendislere trafo merkezi otomasyonu için temel araçlar sağladı, ancak bunlar genellikle işlevsellik açısından sınırlıydı. Birçoğu özeldir ve bu nedenle şematik gösterim yöntemleri için satıcı üreticisinin röle kılavuzlarına başvurulmalıdır.
IEC 61850, istemci/sunucu ve eşler arası iletişimi, trafo merkezi tasarımı ve yapılandırmasını ve testini açıklayan birkaç standart içerdiğinden diğer standartlardan/protokollerden farklıdır.
IEC 61850, farklı üreticilerin IED'leri arasında röleden röleye birlikte çalışabilirlik için bir yöntem sağlar. Açık mimari ile C37.2 cihaz işlevlerinin tahsisini serbestçe destekler.
Onu benzersiz kılan şey, IEC 61850 tarafından tanımlanan istasyon veriyolunun, röleler (ve diğer IED'ler) arasında Genel Trafo Merkezi Olayları (GSE) veya Genel Nesneye Yönelik Trafo Merkezi Olayları (GOOSE) olarak adlandırılan koruyucu röle mesajları gönderen güvenli bir Ethernet tabanlı ağ üzerinden dijital olarak çalışmasıdır. o ağ.
Bu özellik nedeniyle, normalde röleden röleye bağlanacak olan özel kontrol kablolarının çoğunu ortadan kaldırır (yani bir röleden başka bir rölenin giriş bobinine bir açma çıkış kontağı).
Röleler arasındaki bu dijital iletişim nedeniyle, tipik bir DC şematik diyagramı tek başına sistemi açıklamak için yeterli bir yöntem değildir.
Bu nedenle, IEC 61850 GOOSE mesajları (sinyaller) en iyi noktadan noktaya liste veya elektronik tablo formatında temsil edilir. (örneğin, bir bara diferansiyel rölesi, o baradaki tüm ilişkili fider koruma rölelerine abone olur veya bir ana-bağ-ana röle grubu, kesici kilitleme gerçekleştirmek için birbirine abone olur.)
Bu noktadan noktaya (yayıncı/abone) listesi, Ethernet ağındaki bir bilgisayar tarafından korunmaz, bunun yerine bir koruyucu röle mühendisi, koruma şemasına bağlı olarak her IED'yi birbirine abone olacak şekilde programlamak için bir Sistem Konfigüratörü yazılım aracı kullanır.
Bir IED'nin aynı koruyucu mesajı aynı anda birkaç diğer IED'ye iletmesi mümkündür. Bir kez birbirleriyle iletişim kurmak üzere programlanan IED'ler, almak ve iletmek üzere programlandıkları mesajları yönetecektir.
Referans Kaynak: | Schematic Representation of Power System Relaying by Power System Relaying Committee IEEE Power Engineering Society |
Format: | |
Boyut: | 7.3MB |
Sayfa: | 60 |
İndirme: |
