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基于微处理器技术的继电器为集成商带来更高价值

www.cechina.cn2015.07.30阅读 1836

 当故障发生时,继电器可以保护电气系统、设备和人员免遭严重损坏和损伤。公用设施和工业设备都不断增加对基于微处理器技术的继电器或者智能化电子装置(IEDs)的投资CONTROL ENGINEERING China版权所有,用于取代那些提供上述保护功能可是已经老化或有缺陷的机电装置。然而,IED的逻辑编程工作几乎都是由缺乏甚至没有集成工程经验的人员完成的。
  有一些工程师对于系统定制及制定保护方案有比较深的研究,与他们一起工作能够让用户充分利用IED所具备的特性功能从而让用户获得如下运行方面的好处:
  1.减少潜在的故障点;
  2.实时的自监控、自检测和自维护;
  3.改善通讯及控制。
  减少潜在故障点
  IED除了提供主要的保护功能以外,还被设计为可以在很广的领域内完成各种辅助功能,包括自动化、计量以及远程控制。通过程序设定IED可以使电气系统的可靠性和灵活性得到极大的提升,可以省去配电盘上的一些多余组件,包括中间继电器、接线、计时器、开关、线圈跳闸监控器以及86种停工设备。这种设计非常有效的延长了故障间的平均运行时间(MTBF)。
  工程师采用并实施该设计之后,每一台IED就会通过其内部的自检测特性持续不断的既进行监控自身,又监控所有其包含的输入、输出及逻辑。系统可靠性提升的原因是个性化的逻辑程序设计可以在配电盘上隐藏的弱点出现的那一刻将其识别,并且可以采取立即的补救措施。万一IED自己发生故障,它可以通过其故障安全功能立刻通知系统管理员进而可以采取保护系统的措施。
  若要完全发挥IED的多功能特性所带来的优势,公用设施和设备都应该与保护与控制系统的设计师密切合作,确定哪些部件和设备可以加入到继电器的程序设计中,从而将其从配电盘中移除。接下来,集成工程师会在继电器内对这些功能进行编程和配置,并确保所有功能都会持续不断的进行自我检查。
  检测与维护功能
  当自动化、远程控制功能以及其他系统功能都集成到IED上,其保护范围可以进一步扩大到电气控制系统。除了提升系统稳定性和提高MTBF, 自检测功能使得设施在符合北美电气可靠性公司 (NERC) 的PRC-005保护系统维护方案要求方面变得更简单。
  为了确保一个设施的关键保护系统的组件按照设计方式运行,NERC要求满足一定的维护检测步骤、检测时间间隔以及记录检测结果。如果一个牢记NERC各项要求的保护工程师想要对继电器应用进行设计时,IED的自检测特性能够发挥作用并可以自动满足很多上述的要求。
  例如,IED可以通过编程来监控譬如直流回路和线圈跳闸回路这些组件。它们也可以用来验证信号状态、模拟量输入、输出回路及通讯链接等的有效性。不仅如此,它们还可以监控断路器损耗、变压器辅助设备的状态以及周围环境状态。系统设计师可以使满足NERC要求进一步简化,即将IED配置成与通讯处理器、报告软件及SCADA系统串联起来,即可实现自检测结果的自动通讯并生成NERC报告所需要的文档。
  公用设施和工业设备持续发生的维护问题会影响IED应用的设计,自检测特性可以用来缓解这种困难局面。 一个传统的系统装备有多个机电式配电盘组件,要求经常定期校准、维护和维修才能保证它正常工作。
  当一些分散组件被移除并且它们的功能通过编程集成到一台IED中,需要测试和维护的设备就会减少。除此以外,IED可以在系统正常运行时自动执行很多检查和测试程序,如果程序设计合理控制工程网版权所有,它们可以减少手动检测工作以及漫长的停机时间。
  以往可能要花费数周完成的过程包括拆除老的继电器及接线、建立一套电压及电流注入继电器测试组、实施测试过程、校准、清洁以及更换每一个设备,现在这一切都会变得简单得多。
  使用了IED之后,通过与其他的IED对比分析来验证继电器是否正确的接入输入信号,以及在运行的同时跟踪记录所有的输出信号控制工程网版权所有,这个过程得到缩减。即便没有通过实时文档记录来全面缩短所花费的时间,完成所有测试所需的时间也会减少到几天,这大大的减少了总体维护成本。
  通过编程设计的IED具备多个维护功能包括监控、检测、校准和验证。经过一位技术娴熟的集成工程师的编程设计,IED可以自动报告所有连接的输入、输出、仪表变压器、传感器、设备的占空比/损耗以及通讯等的状态。


IED可以在系统正常运行时自动执行很多检查和测试程序,如果程序设计合理控制工程网版权所有,它们可以减少手动检测工作以及漫长的停机时间。文中图片来源:艾默生网络能源

 通讯处理器优化控制效果
  一些设备利用了譬如SEL的实时自动化控制器(RTAC)的通讯处理器CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以通过该强大的自动化平台完成复杂的通讯和数据处理工作。
  由此集成工程师可以对自动化控制器进行编程设计,使其可以对保护继电器和其他IED进行轮询,并获得这些设备的大量实时数据。经过翻译,这些数据可以指导操作并且操作人员可以通过基于网络的HMI显示屏看到这些数据。以可用的格式便捷的获取数据有利于远程监控、提高控制水平、更好的决策,以及在系统问题真实发生的情况下可以更快更安全的进行故障排查。
  通过一定配置,自动化控制器也可以通过HMI进行断路器远程自动或手动的开关控制。这项功能加强了系统保护并且进一步减少了操作员在设备运行期间的操作。
  一台自动化控制器可以将保护和通讯功能集成到一台设备上,从而适用于全自动化的环境。然而,与本身已经有一定逻辑的基于微处理器技术的继电器不同,交货的自动化处理器一般都不提供内部程序。因此需要一位具备高级程序设计经验的集成工程师来创建用户定制逻辑以及处理器内部的逻辑驱动所需的方案。
  工程师们还要编写程序来完成采集所连接的继电器和IED的事件数据、建立与其他设备的通讯、以及为实时控制执行输出逻辑。最后,工程师们可以辅助完成方便系统监控所需的定制的HMI显示画面。通过与经验丰富的集成工程师一起工作以及系统设计方面的考虑,公用设施和工业设备可以将它们的保护系统建造成为充分发挥其自身功能并且利用基于微处理器技术的继电器和IED所带来的好处。包括自动化、计量、远程控制功能、自检测特性以及加强的通讯与控制功能在内的这些好处都确保了对这些保护设备的投资会充分利用并且在未来会为投资者带来红利。

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