CZAZ-U Uniwersalny Cyfrowy Zespół Automatyki

U PRODUCENTÓW
CZAZ-U
Uniwersalny Cyfrowy Zespół
Automatyki Zabezpieczeniowej
i Sterowniczej
dla rozdzielni średniego napięcia
Opisany w artykule zespół CZAZ-U zapewnia kompleksową obsługę pola
rozdzielni średniego napięcia, zarówno z punktu widzenia selektywnego
oraz niezawodnego zabezpieczenia, jak również sterowania polem,
z uwzględnieniem konfiguracji łączników, wszystkich niezbędnych blokad
i automatyki. Bogata biblioteka funkcji zabezpieczeniowych umożliwia wykorzystanie różnorodnych kryteriów pomiarowych do wykrycia nieprawidłowego stanu pracy zabezpieczanego pola rozdzielni średniego napięcia.
Wstęp
Zespół automatyki zabezpieczeniowej i sterowniczej typu
CZAZ-U, to najnowszy produkt w ofercie ZEG-ENERGETYKA, przeznaczony dla sieci rozdzielczej średnich napięć.
W konstrukcji zespołu zachowano sprawdzone oraz cenione przez użytkowników cechy i parametry zespołów CZAZ
w dotychczasowych wykonaniach, wprowadzając jednocześnie istotne modyfikacje wynikające z postępu technicznego
i zmieniających się wymagań dla elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej.
Mgr inż.
Michał Krzęcio
ZEG-ENERGETYKA Sp.
z o.o.
CZAZ-U – Uniwersal
Protection and Control Relay
for MV power substation
The article presents equipment for
MV bay – CZAZ-U.
The CZAZ-U-type multifunction relay
ensures complex service of MV bay,
considering both selective and reliable protection of and control over
the bay with regard to configuration
of switching devices, all necessary
interlocks and automation system.
A library of protective functions
makes it possible to utilize various
measuring criteria for detecting incorrect operation status of the protect-
Zespół CZAZ-U
zapewnia kompleksową obsługę pól
rozdzielni średnich
napięć, takich jak
pole zasilające,
odpływowe (liniowe, transformatorowe), łącznika szyn
i pomiaru napięcia, zarówno z punktu widzenia selektywnego i niezawodnego zabezpieczenia, jaki również w zakresie sterowania polem, z uwzględnieniem konfiguracji łączników oraz wszystkich niezbędnych blokad i automatyki.
W konstrukcji zespołu postawiono na wyrafinowane i wszechstronne rozwiązania funkcjonalne, ukryte pod prostą i przyjazną obsługą
oraz czytelną graficzną konfiguracją. Wyzwania stawiane producentom przez użytkowników automatyki zabezpieczeniowej i sterowniczej pól średnich napięć sprawiły, że powstało
urządzenie łączące cechy sterownika specjalizowanego oraz programowalnego.
Wszystko, co z punktu widzenia optymalFot.1. Uniwersalny cyfrowy zespół automatyki zabezpieczeniowej CZAZ – U.
nej i bezpiecznej obsługi pola jest konieczne,
W artykule przedstawiono wybrane funkcje i atuty ze- zostało zdefiniowane w sterowniku specjalizowanym. To,
społu oraz pokazano przykłady optymalnego wykorzysta- co wykracza poza standardowe i powszechne zastosowanie,
nia dostępnych opcji.
może być konfigurowane w sterowniku programowalnym.
Automatyka Elektroenergetyczna Nr 2/2007
59
U PRODUCENTÓW
Urządzenie posiada 28 wejść dwustanowych (w tym 21
programowalnych) i 21 przekaźników wykonawczych (w tym
14 programowalnych) oraz bogate wyposażenie sterownika
programowalnego. Umożliwiają one realizację dowolnych
zależności logiczno-czasowych, sygnalizację stanów pracy
pola oraz współpracę z innymi urządzeniami.
CZAZ-U dostępny jest w wykonaniu natablicowym oraz
zatablicowym. Do użytkownika należy również wybór zespołu wyposażonego w wyświetlacz graficzny czy alfanumeryczny.
60


ni przed pracą w warunkach obniżonego wzgl. podwyższonego napięcia lub jako dodatkowe kryterium działania
zabezpieczenia łukochronnego VAMP,
Zabezpieczenie nadnapięciowe zwłoczne, niezależne 59N
do sygnalizacji wystąpienia zwarcia doziemnego w sieci,
Zabezpieczenie częstotliwościowe zwłoczne, niezależne 81.
Cztery zabezpieczenia, działające jako nad- lub podczęstotliwościowe, umożliwiające m.in. realizację czterostopniowej automatyki SCO, przy czym automatyka SPZ
po SCO posiada własny człon pomiaru częstotliwości.
Zabezpieczenie łukochronne VAMP do ochrony przed
skutkami działania łuku elektrycznego, przy współpracy
z czujnikiem błysku,
Sygnalizator uszkodzenia izolacji kabli sygnalizuje uszkodzenia kabli, w oparciu o występowanie krótkotrwałych
impulsów w prądzie zerowym,
Zabezpieczenia zewnętrzne obejmują cztery zabezpieczenia, które można zrealizować w oparciu o dowolnie wybrane programowalne wejścia dwustanowe.
Współpraca z zabezpieczeniem szyn zbiorczych – ZS oraz
układem lokalnego rezerwowania wyłączników – LRW.
Zapraszamy na stronę internetową firmy, gdzie dostępna jest pełna informacja na temat zespołu CZAZ-U, zawarta w opisie technicznym, instrukcji obsługi i przykładowych aplikacjach.

Zabezpieczenia
Istotną cechą urządzenia CZAZ-U jest bogaty zestaw
zabezpieczeń, który umożliwia kompleksową ochronę pola
średniego napięcia, wykorzystując różne kryteria identyfikacji zakłócenia.

Zestaw zabezpieczeń:
Zestaw ten stanowią ponizsze zabezpieczenia.
 Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne, niezależne 50/51.
Trzy zabezpieczenia od zwarć międzyfazowych wewnętrznych lub zewnętrznych,
 Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne, niezależne lub z charakterystyką czasową zależną 50/51 od przeciążeń ruchowych,
 Funkcje nadprądowe bezzwłoczne 50/51 obejmują dwa dodatkowe kryteria prądowe, np. dla automatyki LRW, zabezpieczenia szyn ZS lub inne niestandardowe wykorzystanie kryterium prądowego w logice programowalnej,
 Zabezpieczenie ziemnozwarciowe nadprądowe zwłoczne,
niezależne, dwustopniowe 51N od zwarć doziemnych,
 Zabezpieczenie ziemnozwarciowe nadprądowe zwłoczne,
z charakterystyką czasową zależną 51N od zwarć doziemnych,
 Zabezpieczenie ziemnozwarciowe kierunkowe zwłoczne,
niezależne 67N od zwarć doziemnych, gdy pomiar prądu
zerowego nie jest wystarczającym kryterium do prawidłowej identyfikacji zwarcia,
 Zabezpieczenie admitancyjne zwłoczne, niezależne 21N
od zwarć doziemnych, gdy pomiar prądu zerowego nie
jest wystarczającym kryterium do prawidłowej identyfikacji zwarcia, z możliwością nastawienia charakteru konduktancyjnego lub susceptancyjnego,
 Zabezpieczenie podnapięciowe wzgl. nadnapięciowe zwłoczne, niezależne 27/59. Dwa zabezpieczenia, każde nastawialne jako pod- lub nadnapięciowe, do ochrony rozdziel-
Funkcje dodatkowe
Zabezpieczenia uzupełniają nastawialne kryteria ich działania, do których należą:
 możliwość wyboru w zabezpieczeniach nadprądowych
wielkości kryterialnej, jako wartości skutecznej składowej podstawowej prądu lub wartości skutecznej prądu,
 zadziałanie zabezpieczenia na wyłączenie wyłącznika w polu lub na pobudzenie sygnalizacji „uszkodzenie
w polu” – UP,
 funkcja PDZ – przyspieszonego działania zabezpieczeń
nadprądowych po załączeniu wyłącznika na zwarcie,
 blokada BLZ załączenia wyłącznika po zadziałaniu zabezpieczenia,
 blokada działania zabezpieczeń nadprądowych w zależności od kierunku przepływu mocy zwarciowej, z ukła-
Nr 2/2007 Automatyka Elektroenergetyczna


Rys.1. Wybór układu pola z dostępnej biblioteki
U PRODUCENTÓW
dem tzw. pamięci napięciowej,
Zależności te tworzą podstawowy trzon działania zabezblokada działania zabezpieczeń nadprądowych pieczenia i użytkownik nie ma możliwości bezpośredniej inod udaru prądów magnesowania, występujących gerencji. Grupa sygnałów skierowanych ze sterownika programowalnego do specjalizowanego umożliwia
przy załączeniu tr ansfor matorów,
 programowe blokady działania zabezpiedostosowanie pracy urządzenia do wymagań użytNa życzenie klienta urzączeń konfigurowane w sterowniku prograkownika.
dzenie może być skonfimowalnym.
gurowane zgodnie z wy- Sterownik programowalny
tycznymi projektanta lub
Synoptyka pola
Niejednokrotnie pojawia się konieczność reZespół CZAZ-U zostaje przystosowany do użytkownika.
alizacji specyficznych zależności logiczno-czasowych, które umożliwią optymalizację sposopracy w polu o określonym układzie łączników poprzez wybór odpowiedniego schematu pola z boga- bu pracy sterownika pola.
tej biblioteki układów synoptyki pola. Prezentacja graficzZależności te w bardzo łatwy sposób można utworzyć
na podczas przeglądania układów ułatwia wybór użytkow- w sterowniku programowalnym, poprzez wykorzystanie tynikowi. W przypadku pola nietypowego, można zbudować powych bramek logicznych: iloczyn (AND), suma (OR), neukład w pełni odpowiadający wymaganiom klienta, poprzez gacja (NOT), różnica symetryczna (XOR).
modyfikację jednego ze standardowych układów.
Ze względu na graficzną interpretację zależności logiczWybór określonego schematu pola (rys.1) powoduje auto- no-czasowych, sposób działania jest czytelny i łatwy do anamatyczne zaprogramowanie zespołu do kontroli stanu wszyst- lizy. Istnieje możliwość dodawania opisów na rysunku, testokich łączników oraz realizacji funkcji zapewniających bez- wania działania utworzonych bloków logiki, poprzez symulapieczną obsługę pola przy sterowaniu lokalnym i zdalnym, cję stanów i obserwację zachowania wszystkich sygnałów.
Testowanie utworzonych zależności logicznych obejmudo których należą:
 komunikaty i rejestracja położenia łączników oraz stanu je nastawione opóźnienia czasowe, co powoduje, że analiza
działania uwzględnia ewentualne sekwencje czasowe.
awaryjnego niezgodności położenia styków,
 właściwe blokady sterowania na załączenie operacyjne
Przykład realizacji zależności logiczno-czasowych w stei remontowe wyłącznika,
rowniku programowalnym przedstawiono na rys. 2.
 sygnały gotowości operacyjnej pola do załączenia i wyłąEtykiety sygnałów, oznaczone symbolem, ułatwiają idenczenia,
 sygnał „uszkodzenie w polu” – UP w stanie
niezgodności położenia styków łączników.

Sterownik specjalizowany
Zdefiniowane funkcje logiczne sterownika zapewniają:
 kompletną obsługę wszystkich łączników
w polu w zakresie kontroli i sygnalizacji
stanu styków głównych oraz niezgodności
położenia styków,
 kontrolę ciągłości dwóch obwodów wyłączających, stanu zazbrojenia napędu wyłącznika oraz blokady załączenia operacyjnego i remontowego wyłącznika,
 formowanie sygnału gotowości operacyjnej
pola zarówno dla wyłącznika załączonego,
jak i wyłączonego,
 współpracę z układami sygnalizacji akustycznej stacji AW / UP / AL,
 automatykę poawaryjną SPZ (do 5 cykli łączeniowych),
 automatykę poawaryjną SCO (do czterech
stopni) i SPZ po SCO.
Rys.2. Przykład realizacji zależności logiczno-czasowych w sterowniku programowalnym
Wybór określonego schematu pola (rys.1) powoduje automatyczne zaprogramowanie zespołu do kontroli stanu wszystkich łączników oraz realizacji funkcji
zapewniających bezpieczną obsługę pola przy sterowaniu lokalnym i zdalnym
tyfikację typu sygnału, np. I – wejście, S – sygnały ze sterownika specjalizowanego, O – wyjścia, T – sygnalizacja tekstowa pojawiająca się
na wyświetlaczu, w powyższym przykładzie
podtrzymywana do czasu naciśnięcia przycisku KAS.WWZ.
Element czasowy t07 jest oznaczony symbolem graficznym, definiującym sposób działania (w tym przypadku impuls przy zboczu
narastającym).
Podczas wyboru sygnału na wejście lub
wyjście bramki logicznej, dostępne sygnały
Automatyka Elektroenergetyczna Nr 2/2007
61
U PRODUCENTÓW
Rejestrator zdarzeń
Wszystkie zmiany stanu pracy pola są zapisywane w rejestratorze zdarzeń. Rozdzielczość zapisu to 1 ms, pojemność 500
zapisów. Rejestrowanych
jest około 200 rozróżnialnych zdarzeń, opisujących
pobudzenia oraz działania zabezpieczeń, działanie automatyki, zmiany
stanu położenia styków
Rys.3. Przykład testu zależności logiczno-czasowych w sterowniku programowalnym
łączników oraz wyłącznimają znacznik informujący, czy zostały już wcześniej wy- ka, zmiany nastawień czy też zanik napięcia zasilającego.
korzystane w logice.
Szereg sygnałów, posegregowanych w grupy, umożliwia Rejestrator zakłóceń
realizację najbardziej wymagających zależności logicznych.
Rejestracja 8 przebiegów analoEdycja nazw takich sygnałów, jak komunikaty tekstowe, wej- gowych oraz 16 sygnałów dwustano- Zespół CZAZ-U, jako
ścia dwustanowe, programowalne sygnały do rejestratora zda- wych z częstotliwością próbkowania sterownik polowy,
umożliwia sterowanie
rzeń i zakłóceń oraz liczniki sprawiają, że obsługa urządze- 1000 Hz.
Rejestrator zakłóceń umożliwia załączeniem i wyłąnia jest wygodna oraz intuicyjna.
Na życzenie klienta urządzenie może być skonfigurowa- zapis sygnałów w plikach o określo- czeniem wyłącznika
nych wielkościach. Minimalnie 1 plik oraz sterowanie odne zgodnie z wytycznymi projektanta lub użytkownika.
Na rys.3 znajduje się przykład testu utworzonych zależ- 8s, maksymalnie 32 pliki 0,5s.
łącznikami i uziemniności logiczno-czasowych. Możliwość wstawiania komentakami wyposażonymi
rzy tekstowych znacznie ułatwia uporządkowanie schema- Liczniki
w napęd elektryczny
Diagnostyka pracy pola jest uzutów i analizę działania.
pełniona o szereg liczników, m.in. zadziałań poszczególnych zabezpieczeń, zadziałań automatyDiagnostyka pracy pola
Kolejnym istotnym wymaganiem stawianym urządzeniom ki poawaryjnej, wystąpienia nieciągłości w obwodach wyłąautomatyki zabezpieczeniowej, jest diagnostyka pracy pola, czających oraz operacji łączeniowych.
zarówno w stanie normalnego działania, jak i w stanach zaPięć liczników umożliwia diagnostykę pracy wyłącznika:
 liczniki prądów kumulowanych wyłącznika w poszczególkłóceniowych.
nych fazach, z dokładnością zliczania 0,1In w trakcie wyłączeń operacyjnych i awaryjnych,
Pomiary
Platforma sprzęto licznik zliczający wyłączenia w wyniku sterowania awaPodstawową funkcją są pomiary wa i oprogramowawielkości elektrycznych. Do dyspo- nie zespołu zapewryjnego i operacyjnego,
zycji jest 17 pomiarów. Są to: prądy niają elastyczną i nie licznik zliczający wyłączenia w wyniku sterowania awaryjnego.
i napięcia międzyfazowe, prąd i na- zawodną realizację
Dostępne są również liczniki programowalne, które możpięcie zerowe, moce czynne, bierne funkcji zabezpieczena wykorzystać w sterowniku programowalnym. Istnieje możchwilowe oraz z ostatnich 15 minut;
niowych, sterowniliwość importu jak i eksportu oraz edycji liczników przy użyenergia czynna, współczynnik mocy
czych, pomiarowych
tudzież kierunki przepływu mocy.
ciu oprogramowania dedykowanego do obsługi urządzenia
oraz kontrolnych.
Wykorzystując aplikację Systemu
CZAZ-U.
Monitoringu i Sterowania SMiS, dedykowaną do obsługi urządzeń firmy ZEG-ENERGETY- Sterowanie łącznikami
KA Sp. z o. o. pomiary można zapisywać tabelarycznie lub
Zespół CZAZ-U, jako sterownik polowy, umożliwia stena wykresie w określonych odstępach czasu. Istnieje moż- rowanie załączeniem i wyłączeniem wyłącznika oraz steroliwość wydruku zapisanych pomiarów lub eksportu do pli- wanie odłącznikami i uziemnikami wyposażonymi w napęd
elektryczny. W przypadku wyłącznika, blokady załączenia
ku tekstowego.
62
Nr 2/2007 Automatyka Elektroenergetyczna
U PRODUCENTÓW
są automatycznie dopasowane do ustawień konfiguracyjnych
(układ pola) i wynikają z bieżącego stanu pracy pola (blokady od zabezpieczeń, zewnętrzne, technologiczne, itp.).
W przypadku sterowania łącznikami, blokady sterowania realizuje się w sterowniku programowalnym.
Dedykowana klawiatura sterownicza umożliwia lokalne
sterowanie łącznikami.
Sterowanie takie możliwe jest również zdalnie, poprzez
system nadrzędny lub aplikację SMiS.
Komunikacja
Odczyt wszystkich parametrów stanu pracy pola możliwy jest przez system nadrzędny. Podobnie jak operacje łączeniowe i zmiany konfiguracji. Wykorzystując 16 wejść logicznych zdalnych można zrealizować w sterowniku programowalnym dodatkowe zależności logiczno-czasowe. Pobudzenie takiego wejścia następuje poprzez wysłanie rozkazu
łączem komunikacyjnym.
Zespół CZAZ-U posiada dwa porty komunikacyjne RS485 / światłowód oraz interfejs do komunikacji lokalnej RS232 umieszczony na panelu operatora. Wybór typów portów komunikacyjnych następuje przy składaniu zamówienia zespołu.
Zespół pracuje w oparciu o dostępne protokoły komunikacyjne: MODBUS-ASCII, MODBUS-RTU, MODICONRTU, IEC 60870-5-103.
Podsumowanie
Połączenie funkcjonalne sterownika programowalnego i specjalizowanego w postaci jednolitego, uniwersalne-
go sprzętu oraz prosta i przyjazna obsługa sprawiają, że zespół CZAZ-U jest w stanie spełnić zróżnicowane wymagania
użytkowników.
Platforma sprzętowa i oprogramowanie zespołu zapewniają elastyczną i niezawodną realizację funkcji zabezpieczeniowych, sterowniczych, pomiarowych oraz kontrolnych.
Cztery zestawy nastaw umożliwiają szybkie dostosowanie charakterystyk rozruchowych zabezpieczeń do różnych
konfiguracji pracy pola.
Bezpieczna obsługa pola, zarówno przy sterowaniu lokalnym, jak i zdalnym, jest zapewniona dzięki wewnętrznym
blokadom załączenia wyłącznika oraz programowalnym blokadom sterowania łącznikami.
Pierwsze opinie projektantów potwierdziły zalety połączenia sterownika specjalizowanego oraz programowalnego w jednym urządzeniu, co umożliwiło spełnienie wymagań
obecnie stosowanych rozdzielnic średniego napięcia.
Kompletną informację na temat Cyfrowego Zespołu Automatyki Zabezpieczeniowej typu CZAZ-U, przeznaczonego
dla pól średnich napięć można uzyskać na stronie producenta:
www.zeg-energetyka.com.pl.
 Mgr inż. Michał Krzęcio, absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Śląskiej w Gliwicach w specjalności: elektroenergetyka. Od 2003 r.
zatrudniony w firmie ZEG-ENERGETYKA Sp. z o.o. Zajmuje się konstrukcją urządzeń automatyki zabezpieczeniowej dla pól średnich napięć,
generatorów oraz bloków generator-transformator.
w w w . z e g – e n e r g e t y k a . c o m . p l
ZEG–ENERGETYKA Sp. z o.o., 43-100 TYCHY, ul. Biskupa Burschego 7
tel.: / fax 0-32 327 00 32, marketing: 0-32 786 98 09, 0-32 786 98 69
Doskonałą okazją do zapoznania się
z naszą najnowszą ofertą produkcyjną
będzie odwiedzenie naszego stoiska nr 26 w pawilonie – J
podczas tegorocznych
20. Miedzynarodowych Energetycznych
Targach Bielskich
ENERGETAB 2007
od 11 do 13 września 2007 r.
w ZIAD Bielsko-Biała S.A.
Automatyka Elektroenergetyczna Nr 2/2007
63