|
|
The Protection System Working on Output of Electronic Sensor System Measuring Current and Voltage
Bajánek, Tomáš ; Jiřičková,, Jana (oponent) ; Janíček, František (oponent) ; Orságová, Jaroslava (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Systémy ochran a vzdáleného řízení vn rozvodny s použitím ochran s komunikací Profibus a IEC61850
Tesařík, Jan ; Fazekaš, Tibor (oponent) ; Huzlík, Rostislav (vedoucí práce)
Tato Diplomová práce se zabývá systémy ochran a vzdáleného řízení VN rozvodny s použitím ochran s komunikací PROFIBUS a IEC61850. První část této práce reprezentuje teoretický úvod do problematiky. V první podkapitole se čtenář seznámí s komunikačním standardem IEC61850, dále typickou architekturou rozvodny postavené na tomto standardu. Poté je představen datový model a komunikační síť IEC61850. Druhá podkapitola je věnovaná komunikaci PROFIBUS. Zde je nejprve popis tohoto systému pomocí OSI modelu a následně je rozebrána přenosová technologie RS485 společně s komunikačními protokoly PROFIBUS-DP. Poslední část teoretického úvodu je věnována komunikačnímu protokolu MODBUS. V této podkapitole se čtenář seznámí s tímto komunikačním protokolem, získá základní pohled na jeho komunikační vrstvy, a je uveden do problematiky mapování dat v MODBUS. Druhá část se zabývá použitými ochrannými terminály od firem Siemens a ABB a převodníku od firmy HMS. Jednotlivé podkapitoly představují postupně tato zařízení. V první podkapitole je popis ochrany REM620 od firmy ABB, představení základů konfigurace a postup práce na bázi standardu IEC61850. Prostřední podkapitola je věnována HMS Anybus komunikátoru pro PROFIBUS. Po úvodu ve formě představení jsou rozebrány základní funkce tohoto zařízení, model výměny dat a popis jednotlivých komunikačních protokolů, se kterými tento převodník pracuje. V poslední podkapitole je popsán ochranný terminál od firmy Siemens SIPROTEC 7SJ64 s důrazem na jeho komunikační rozhraní. Třetí částí této diplomové práce začíná praktická část, která rozebírá dva typy systému zapojení ochranných terminálů a použité komunikační protokoly. První systém je připojení ochrany REM620 do sítě PROFIBUS pomocí převodníku od firmy HMS. Čtenář zde nalezne postup konfigurace těchto zařízení v software PCM600 a Anybus Configuration Manager a engineering testování komunikačních protokolů MODBUS v software ModScan, který je dále pomocí Anybus převodníku konvertován na protokol PROFIBUS. Pro konfiguraci sítě PROFIBUS byl použit software PROFIBUS Master Simulator. V rámci testování se pracovalo se signály na vyčítání pozic vypínače a hodnoty měření z ochrany REM620 a zpět byl poslán příkaz na reset alarmu od ochranných funkcí. Druhý systém představuje zapojení ochrany SIPROTEC 7SJ64 do ethernet switche a engineering této ochrany pro vertikální komunikaci IEC61850. V rámci testování byly nakonfigurovány dva signály, které byly ovládány pomocí tlačítek na čelním panelu ochrany a následně vyčítány pomocí software ITT600 SA Explorer. Na konec je srovnán engineering obou postupů a doporučení pro další práci s těmito zařízeními. Poslední část se zabývá práci s nástrojem LabVIEW. V rámci tohoto nástroje byla vytvořena softwarová emulace ochrany. Program nabízí uživateli zadání vstupních efektivních hodnot napětí a proudu, dále fázový posun pro jednotlivé fáze proudu a nakonec nastavení prahových hodnot ochranných funkcí. Měřené signály jsou zobrazeny graficky. Z ochranných funkcí má uživatel na výběr nadproudovou ochranu, ochranu proti přepětí a nadpětí, frekvenční ochranu a nakonec zpětnou wattovou ochranu fází proudu.
|
|
|
Distance Protection Design Using Digital Input Data
Wannous, Kinan Hasan Wafaa ; Müller,, Zdeněk (oponent) ; Braciník, Peter (oponent) ; Toman, Petr (vedoucí práce)
IEC 61850-9-2 specifies that the transmission of sampled measured values (SMVs)over an Ethernet network, using sampled values generated by merging units of IEDsor individual merging units, instrument transformers. The implementation of IEC 61850-9-2 depends on the dataset specifications such as time synchronization, sample counts, and interval time. The dissertation is focused on protection algorithms and analyses the impact of IEC61850-9-2LE on physical protections with (analog-digital) input data of voltage and current. With the increased interaction between physical devices and communication components, the test proposes a communication analysis for a substation with the conventional method (analog input) and digital method based on the IEC 61850standard. The thesis analyses the merging unit’s functions for relays using IEC61850-9-2LE. The proposed method defines the sampled measured values source and analysis of the traffic. Further, the thesis deals with the programming of protection function algorithms in Matlab. The model evaluated the harmonics impact on digital relays and the impact of current transformer saturation on distance protection. In the end, the thesis deals with the assessment of the benefits of IEC 61850-9-2LEusing a neural network. The last chapter focuses on a real-time application that subscribes the data stream coming from a substation near the protection laboratory in Brno University of Technology. IEC 61850-9-2 LE SMVs are used to transmit the traffic to a university lab-oratory with 16 km of fiber optic cable. The application built using Matlab and can read the traffic from the ethernet port, the traffic decoded and convert from ASCII to the decimal numbers then draw the current and voltage values. The application developed without using any need for additional hardware, the requirements are the ethernet port RJ45 from the station and pc that is running Matlab. The benefits and features of the application, easy to use, ability to implement all the distance protection functions, calculation of the RMS values of the voltage and current, harmonic distortion, the harmonic components with FTT analysis, distance protection characteristics and fault impedance calculation. All calculations implemented in real-time, moreover, in this chapter include sensitivity analysis of the Matlab model in previous chapters. Distance protection functions discussed in this thesis used the offline model of Matlab or captured with Comtrade format files
|
|
|
Point-on-Wave Controller PWC600 a jeho možnosti při chránění rozvodny VN
Šikula, Jiří ; Melnyk, Oleksiy (oponent) ; Polsterová, Helena (vedoucí práce)
Mechanický a elektrický stres snižuje životnost snad všech zařízení. Životnost některých zařízení je ovlivněna těmito stresovými faktory více, jiných méně. U produktů týkajících se vysokého napětí, nejde jen o životnost či cenu, ale hlavně bezpečnost, která by měla stát na prvním místě. Tato práce se zabývá chráněním prvků vysokonapěťových rozváděčů. Konkrétně se jedná o chránění pomocí Point-on-Wave Controlleru PWC600, který se snaží minimalizovat stres při připojování a odpojování zátěží či generátorů.
|
|
|
Distance Protection Design Using Digital Input Data
Wannous, Kinan Hasan Wafaa ; Müller,, Zdeněk (oponent) ; Braciník, Peter (oponent) ; Toman, Petr (vedoucí práce)
IEC 61850-9-2 specifies that the transmission of sampled measured values (SMVs)over an Ethernet network, using sampled values generated by merging units of IEDsor individual merging units, instrument transformers. The implementation of IEC 61850-9-2 depends on the dataset specifications such as time synchronization, sample counts, and interval time. The dissertation is focused on protection algorithms and analyses the impact of IEC61850-9-2LE on physical protections with (analog-digital) input data of voltage and current. With the increased interaction between physical devices and communication components, the test proposes a communication analysis for a substation with the conventional method (analog input) and digital method based on the IEC 61850standard. The thesis analyses the merging unit’s functions for relays using IEC61850-9-2LE. The proposed method defines the sampled measured values source and analysis of the traffic. Further, the thesis deals with the programming of protection function algorithms in Matlab. The model evaluated the harmonics impact on digital relays and the impact of current transformer saturation on distance protection. In the end, the thesis deals with the assessment of the benefits of IEC 61850-9-2LEusing a neural network. The last chapter focuses on a real-time application that subscribes the data stream coming from a substation near the protection laboratory in Brno University of Technology. IEC 61850-9-2 LE SMVs are used to transmit the traffic to a university lab-oratory with 16 km of fiber optic cable. The application built using Matlab and can read the traffic from the ethernet port, the traffic decoded and convert from ASCII to the decimal numbers then draw the current and voltage values. The application developed without using any need for additional hardware, the requirements are the ethernet port RJ45 from the station and pc that is running Matlab. The benefits and features of the application, easy to use, ability to implement all the distance protection functions, calculation of the RMS values of the voltage and current, harmonic distortion, the harmonic components with FTT analysis, distance protection characteristics and fault impedance calculation. All calculations implemented in real-time, moreover, in this chapter include sensitivity analysis of the Matlab model in previous chapters. Distance protection functions discussed in this thesis used the offline model of Matlab or captured with Comtrade format files
|
|
|
Point-on-Wave Controller PWC600 a jeho možnosti při chránění rozvodny VN
Šikula, Jiří ; Melnyk, Oleksiy (oponent) ; Polsterová, Helena (vedoucí práce)
Mechanický a elektrický stres snižuje životnost snad všech zařízení. Životnost některých zařízení je ovlivněna těmito stresovými faktory více, jiných méně. U produktů týkajících se vysokého napětí, nejde jen o životnost či cenu, ale hlavně bezpečnost, která by měla stát na prvním místě. Tato práce se zabývá chráněním prvků vysokonapěťových rozváděčů. Konkrétně se jedná o chránění pomocí Point-on-Wave Controlleru PWC600, který se snaží minimalizovat stres při připojování a odpojování zátěží či generátorů.
|
|
|
The Protection System Working on Output of Electronic Sensor System Measuring Current and Voltage
Bajánek, Tomáš ; Jiřičková,, Jana (oponent) ; Janíček, František (oponent) ; Orságová, Jaroslava (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Systémy ochran a vzdáleného řízení vn rozvodny s použitím ochran s komunikací Profibus a IEC61850
Tesařík, Jan ; Fazekaš, Tibor (oponent) ; Huzlík, Rostislav (vedoucí práce)
Tato Diplomová práce se zabývá systémy ochran a vzdáleného řízení VN rozvodny s použitím ochran s komunikací PROFIBUS a IEC61850. První část této práce reprezentuje teoretický úvod do problematiky. V první podkapitole se čtenář seznámí s komunikačním standardem IEC61850, dále typickou architekturou rozvodny postavené na tomto standardu. Poté je představen datový model a komunikační síť IEC61850. Druhá podkapitola je věnovaná komunikaci PROFIBUS. Zde je nejprve popis tohoto systému pomocí OSI modelu a následně je rozebrána přenosová technologie RS485 společně s komunikačními protokoly PROFIBUS-DP. Poslední část teoretického úvodu je věnována komunikačnímu protokolu MODBUS. V této podkapitole se čtenář seznámí s tímto komunikačním protokolem, získá základní pohled na jeho komunikační vrstvy, a je uveden do problematiky mapování dat v MODBUS. Druhá část se zabývá použitými ochrannými terminály od firem Siemens a ABB a převodníku od firmy HMS. Jednotlivé podkapitoly představují postupně tato zařízení. V první podkapitole je popis ochrany REM620 od firmy ABB, představení základů konfigurace a postup práce na bázi standardu IEC61850. Prostřední podkapitola je věnována HMS Anybus komunikátoru pro PROFIBUS. Po úvodu ve formě představení jsou rozebrány základní funkce tohoto zařízení, model výměny dat a popis jednotlivých komunikačních protokolů, se kterými tento převodník pracuje. V poslední podkapitole je popsán ochranný terminál od firmy Siemens SIPROTEC 7SJ64 s důrazem na jeho komunikační rozhraní. Třetí částí této diplomové práce začíná praktická část, která rozebírá dva typy systému zapojení ochranných terminálů a použité komunikační protokoly. První systém je připojení ochrany REM620 do sítě PROFIBUS pomocí převodníku od firmy HMS. Čtenář zde nalezne postup konfigurace těchto zařízení v software PCM600 a Anybus Configuration Manager a engineering testování komunikačních protokolů MODBUS v software ModScan, který je dále pomocí Anybus převodníku konvertován na protokol PROFIBUS. Pro konfiguraci sítě PROFIBUS byl použit software PROFIBUS Master Simulator. V rámci testování se pracovalo se signály na vyčítání pozic vypínače a hodnoty měření z ochrany REM620 a zpět byl poslán příkaz na reset alarmu od ochranných funkcí. Druhý systém představuje zapojení ochrany SIPROTEC 7SJ64 do ethernet switche a engineering této ochrany pro vertikální komunikaci IEC61850. V rámci testování byly nakonfigurovány dva signály, které byly ovládány pomocí tlačítek na čelním panelu ochrany a následně vyčítány pomocí software ITT600 SA Explorer. Na konec je srovnán engineering obou postupů a doporučení pro další práci s těmito zařízeními. Poslední část se zabývá práci s nástrojem LabVIEW. V rámci tohoto nástroje byla vytvořena softwarová emulace ochrany. Program nabízí uživateli zadání vstupních efektivních hodnot napětí a proudu, dále fázový posun pro jednotlivé fáze proudu a nakonec nastavení prahových hodnot ochranných funkcí. Měřené signály jsou zobrazeny graficky. Z ochranných funkcí má uživatel na výběr nadproudovou ochranu, ochranu proti přepětí a nadpětí, frekvenční ochranu a nakonec zpětnou wattovou ochranu fází proudu.
|
host ::
RSS.