1. No category

S
T
Ä
L
L
V
E
R
K
S
S
T
Y
R
T
E
K
N
I
K
De binära ingångarna ansluts till ställ-
Ställverksteknik
verksutrustningen via givare [2]. Indukti-
Dagens ställverk är långtgående au-
Kontroll- och skyddsenheter för mel-
tar läget hos fackets olika kopplings-
tomatiserade och har hög tillförlitlig-
lanspänningsställverk är oftast an-
apparater. Då givarna är relativt små kan
het. Utvecklingen av avancerade gi-
passade för att möta lokala mark-
de placeras optimalt i förhållande till de
vare har, sammantagna med digital
nadskrav. Därför har ABB ett flertal
komponenter de ska övervaka, för säker
styrteknik och omfattande styrpro-
produkter
motsvarande
och direkt indikering. Då givarna är be-
gramvara, gett helt nya möjligheter
funktioner som den produkt som be-
röringsfria och saknar rörliga kontakter
att styra ställverk, och medför stora
skrivs i följande artikel. Motsvarande
har de hög tillförlitlighet och livslängd.
fördelar
kontroll- och skyddsenheter till SCU
för
användarna.
Digitala
som
har
va beröringsfria positionsgivare uppfat-
Externa signaler kan anslutas till styr-
styr- och skyddsenheter på facknivå
är SPAC, REF och DPU.
och skyddsenheten i varje fack, i den ut-
i mellanspänningsställverk och enk-
Genom alla dessa produkter kan vi
sträckning det behövs för processtyr-
lare
ningen.
ökar
erbjuda en flexibilitet som motsvarar
funktionaliteten och tillförlitligheten
högspänningsställverk
eventuella olikheter inom normerna
i primärsystemet.
DIN, IEC och ANSI.
Styr- och signalutgångarna är utförda
i form av effekthalvledare med kapacitet
Fred Carlsson, VD ABB Kraft AB
att manövrera kopplingsapparaterna di-
D
et digitala styrsystemet PYRAMID
krav, eftersom parametrarna definieras
Därmed elimineras en stor del av kabla-
för ställverk [1] arbetar med styrning,
och aktiveras i enlighet med varje en-
get som krävs vid konventionell styr- och
rekt, utan mellanliggande kontaktorer.
övervakning, mätning, fjärrmanövrering,
skild kunds krav och i enlighet med de
skyddsteknik för ställverksfack. SCU
förregling och skydd i ställverk på alla
betingelser som gäller för det aktuella
kan styra, övervaka och indikera tillstånd
spänningsnivåer. Systemet bygger på
ställverksfacket.
visar ett mellan-
hos såväl det egna fackets kopplings-
programmerbara processenheter som
spänningsställverk med SCU-enheter för
apparater (vakuumeffektbrytare, frånskil-
förbinds med fiberoptiska ledare och da-
de styr- och skyddsfunktioner som be-
jare och jordare) som kopplingsappara-
tabussteknik och ingår i en enkel logisk
hövs i varje fack. Vidare är ställverks-
terna i t ex ett underordnat lågspän-
struktur. 1 visar strukturen hos PYRA-
facken i bild 3 utrustade med ström- och
ningsställverk.
MID för mellanspänningsställverk och
spänningsgivare 4 liksom med indukti-
enkla högspänningsställverk. På sta-
va positionsgivare [2].
tionsnivån
erbjuder
3
Ström-
och
spänningssignalerna
kommer från strömgivare (Rogowskispolar) och spänningsgivare (ohmska
driftledningssys-
För att helt kunna uppfylla använda-
temet MicroSCADA en översikt över
rens kravprofil har utvecklarna fördelat
spänningsdelare), se
processer och tillstånd som svårligen
maskinvarans uppgifter på flera mikro-
vänds som kombinerade mättransfor-
kan uppnås med konventionell teknik.
processorer. 5 visar maskinvarans prin-
matorer i facket och utmärks av hög
Samtidigt tillåts säker menystyrd manö-
cipiella struktur, med funktionernas för-
noggrannhet, linjärt överföringsförhållan-
vrering. På facknivån används styr- och
delning på de olika processorerna.
de och bred dynamik. Signalerna ligger
till grund för interna beräkningar av fre-
skyddsenheter av typ SCU för skydd,
styrning,
mätning,
övervakning
och
kommunikation.
4 . Givarna an-
Ny givarteknik för
kvens, strömmarnas medel- och max-
gränssnittet mot processen
värden, skenbar effekt, reaktiv effekt och
SCU ansluts till ställverksfacket via gal-
överförd energimängd.
Noggrann anpassning
vaniskt isolerade in- och utgångar för
till uppgifterna
överföring av mätvärden och styrsigna-
Lokal display med
Styr- och skyddsenheten SCU 2 är ba-
ler.
grafisk indikering
serad på högintegrerad mikroprocessor-
Styr- och skyddsenheterna SCU är ut-
teknik. Den programvarubaserade pro-
rustade med varsin enhetlig grafisk
cesstyrningen utnyttjar till fullo maskin-
Dr. Volker Biewendt
LCD-display för manövrering av fackets
varans möjligheter, och SCU kan därför
Dr. Werner Ebbinghaus
utrustning.
erbjuda en bred funktionsuppsättning.
Rudolf Wiegand
schema över ställverksfacket
Apparaterna kan kostnadseffektivt an-
ABB Calor Emag Schaltanlagen AG
lysdioder i två färger, tillhörande fritt
passas till i stort sett alla anläggnings-
18
ABB
Tidning
3/1996
Ett
fritt
programmerbart
6
med
programmerbara meddelanden, varning-
S
T
Ä
L
L
V
E
R
K
S
S
T
Y
R
T
E
K
N
I
K
täcker behovet för mellanspänningsanläggningar och enklare högspännings4
anläggningar, som t ex flerstegs överströmsskydd (oriktat och riktat), fler-
1
stegs jordfelsskydd (oriktat och riktat),
flerstegs
över-
och
underspännings-
skydd, distansskydd osv. De enskilda
skyddsfunktionerna kan kombineras på
2
olika sätt, så att ställverksfacket blir optimalt anpassat till de anläggningsspeci5
fika skyddskraven.
Samtliga skyddsfunktioner kan programmeras så att de öppnar effektbryta-
3
ren då de löser ut. Användaren kan
ABB
SCU
ABB
SCU
ABB
SCU
emellertid även välja att utnyttja skyddsREADY
READY
READY
SET
OPERATIONAL
OPERATIONAL
LOCAL
?
REMOTE
LOCAL
?
REMOTE
OPEN CB
ningsfunktioner, utan att effektbrytaren
SET
OPERATIONAL
LOCAL
?
funktionerna som meddelande- eller var-
SET
påverkas. Kombinationer av båda kan
REMOTE
OPEN CB
OPEN CB
väljas.
Förregling av enskilda fack
och hela ställverket
För att undvika driftstörningar på grund
av felaktiga kopplingsmanövrer fordras
1
Funktionell uppbyggnad hos styrsystemet PYRAMID
för mellanspänningsställverk och enklare högspänningsställverk
Blå
Stationsnivå
Gul
Kommunikationsnivå
Grön Facknivå
1
2
3
4
5
Lokal styrning
Modulär stationsenhet
Styr- och skyddsenhet för fack, SCU
Nätkontrollrum
Sidoanläggningar, samlingsskeneskydd
ar och larm i klartext informerar direkt
Operatören kan hämta information i
användaren om ställverksfackets till-
form av grafiska staplar och numeriska
stånd 7 .
värden för uppmätta strömmar och
Via displayens schema över ställ-
spänningar, beräknad aktiv effekt, be-
verksfacket kan de olika funktionerna
räknad reaktiv effekt och överförd ener-
styras
gimängd.
med
funktionstangenter
och
till/från-omkopplare. Olika behörighets-
Genom användarspecifik programme-
nivåer (lokal styrning och fjärrstyrning)
ring kan funktionsomfattningen i den lo-
kan definieras via nyckelomkopplare. I
kala SCU-displayen anpassas exakt till
inmatningsläget kan parametrarna hos
anläggningens behov.
förreglingsfunktioner
mellan
de
olika
2
SCU – styr- och skyddsenhet
för ställverksfack. Många funktioner
och hög tillförlitlighet
den aktiverade skyddsfunktionen i apparaten ändras, återinkopplingsfunktionen aktiveras eller desaktiveras samt
Skyddsfunktioner
lagrade
ackumulerade
Givarnas ström- och spänningssignaler
energivärden och effektbrytardata åter-
ligger till grund för de i systemet ingåen-
ställas.
de
maxvärden,
skyddsfunktionerna.
Funktionerna
ABB
Tidning
3/1996
19
S
T
Ä
L
L
V
E
R
K
S
S
T
Y
R
T
E
K
N
I
K
Mellanspänningsställverk med en styr- och skyddsenhet för varje fack
3
Kombinerad ström- och
spänningsgivare
5
4
Processorerna i en styr- och skyddsenhet (SCU) och deras uppgifter
CP
A/D
DSP
Kommunikationsprocessor
Analog/digital-omvandlare
Signalbehandling
för skydd och mätning
MC
SP
I/O
Huvudprocessor
för styrning och indikering
Givarprocessor
Gränssnitt
CP
A/D
DSP
MC
SP
20
ABB
Tidning
3/1996
I/O
S
T
Ä
L
L
V
E
R
K
Funktionsschema för ett enkelt
ledningsfack
S
6
S
T
Y
R
T
E
K
N
I
K
7
Meddelanden i klartext på displayen
om ställverksfackets tillstånd
kopplingsapparaterna, såväl internt i
sigt. Övergripande förreglingsfunktioner
anropas från ett kontrollrum och vida-
varje fack som på ställverksövergripan-
löses med hjälp av en databuss, vilken
rebearbetas, i syfte att kunna utföra
de nivå. Frånskiljare, effektbrytare och
programvarumässigt
underhållsåtgärder där och när de be-
jordare måste vara förreglade gentemot
fackspecifika styrenheterna.
integreras
i
de
varandra inom varje fack. De övergripan-
Denna typ av förregling för ställverk
hövs, i stället för med regelbundna intervall.
•
de förreglingsfunktionerna tar hänsyn till
kan redan före installation provas i detalj
samlingsskenornas sektionerings- och
i simulatorer, en metod som förkortar
na och uppladdningstiden för manö-
kopplingsbrytare.
driftsättningstiden avsevärt.
verdonen mäts och jämförs med för-
Ovanstående
uppräkning
Manövertiden för kopplingsapparater-
illustrerar
programmerade börvärden. Skulle en
att det i varje enskild anläggning finns en
avvikelse från det normala avslöjas ges
mängd förreglingsvillkor för de olika in-
Fackövervakning
gående
SCU erbjuder en mängd övervaknings-
kopplingsapparaterna.
Med
meddelande eller larm från apparaten.
•
Den kontinuerliga självövervakningen
konventionell ställverksstyrteknik brukar
funktioner:
av maskin- och programvara hos
dessa funktioner lösas med hjälp av
•
Effektbrytarnas utlösningskretsar över-
fackets elektroniska styr- och skydds-
hjälpkontakter,
ställ-
vakas kontinuerligt. Varje defekt i en
enhet säkerställer att eventuella fel
verksfacken samt kontaktorer. Detta or-
ledningar
inom
sådan krets detekteras omedelbart
detekteras omgående. Den felbehäf-
sakar kostnader för kabeldragning och
och indikeras, innan en felfunktion hin-
tade apparaten ger larm (lokalt) eller
apparater, samtidigt som risken för fel är
ner uppträda.
utlöser watchdog-funktionen (grupp-
betydande.
•
Brytartid och kopplade strömmar i ef-
meddelande). Därmed kan den defek-
Med hjälp av styr- och skyddsenheten
fektbrytarna mäts. Resultatet ger in-
ta enheten omedelbart bytas ut, innan
SCU kan alla förreglingsfunktioner i ett
formation om avbränningen av kon-
en felfunktion uppträder, som t ex
ställverksfack lösas programvarumäs-
taktstyckena. Denna information kan
utebliven utlösning av ett skydd vid
ABB
Tidning
3/1996
21
S
T
Ä
L
L
V
E
R
K
S
S
T
Y
R
T
E
K
N
I
K
fel, som skulle kunna leda till utrust-
lägen. I det sammanhanget saknar det
Enkla högspänningsfack
ningsskador. Den kontinuerliga själv-
betydelse om det rör sig om en ny eller
Styr- och skyddsenheten SCU kan med
övervakningen ersätter till stor del de
en moderniserad anläggning.
fördel användas även i högspännings-
regelbundna funktionskontroller som
Även för dessa tillämpningsalternativ
fack av enklare typ. Skyddsfunktionerna
erbjuds användaren särskilda fördelar
kan på denna nivå utnyttjas som reserv-
genom att de kompakta apparaterna
skydd. Facket betjänas på exakt samma
kan installeras på ett enkelt och över-
sätt, oberoende av om det rör sig om
Användning i konventionella
siktligt sätt i facket, genom apparater-
hög- eller mellanspänningsställverk – yt-
mellanspänningsfack
nas breda funktionsomfång och genom
terligare ett steg mot enhetlighet i hante-
SCU kan via ett extra mättransformator-
att de är utpräglat användarvänliga och
ringen.
paket användas även i ställverksfack
tillåter användaren att välja vilken infor-
med konventionella ström- och spän-
mation som ska visas om fackets till-
ett
ningsmättransformatorer och kontakter
stånd. Sammantaget erbjuder systemet
visar samma skåp med öppen dörr. Den
som meddelar kopplingsapparaternas
ett mycket brett tillämpningsområde.
storlek som valts för skåpet illustrerar
annars måste göras på apparaterna.
Kompakt fackstyrskåp för ett enkelt
högspänningsfack med SCU för styrning och
reservskydd samt ett separat huvudskydd
22
ABB
Tidning
3/1996
8
8 visar ett kompakt fackstyrskåp för
enkelt
högspänningsställverk.
Samma fackstyrskåp med öppen dörr
9
9
S
T
Ä
L
L
V
E
R
K
S
S
T
Y
R
T
E
K
N
I
K
hur den nya principen med SCU som
Översiktlig och
tillgänglighet (livslängd och driftsäkerhet)
styr- och reservskyddsapparat och med
enkel hantering
och förbättrar kvaliteten hos insignaler-
separat huvudskydd innebär betydligt
På stationsnivån erbjuder PYRAMID an-
na.
enklare, översiktligare och kostnads-
vändaren driftledningssystemet Micro-
Genom att alla de olika funktionerna
effektivare sekundärtekniklösningar även
SCADA för lokal styrning. Systemet har
är sammanförda i en och samma enhet
inom högspänningsområdet.
ett grafiskt användargränssnitt i 3D
erbjuds användare och operatörer ett
(OSF-Motif) och körs på en vanlig per-
enhetligt och lätthanterligt gränssnitt på
sondator. Beroende på den projektspe-
alla spänningsnivåer, upp till enklare
Anslutning av
cifika anläggningsstorleken och de krav
högspänningsfack, något som innebär
ställverksfack med SCU till
som ställs kan flera operatörsstationer
fördelar redan i ställverk som i övrigt är
stationsnivån
inrättas. Kommunikationen inom det dis-
utrustade med konventionell styrutrust-
tribuerade systemet går via en Ethernet-
ning.
Fack med SCU i för övrigt
buss som förbinder operatörsstationer-
Om fackstyrtekniken integreras i det
konventionella ställverk
na med varandra och som tillåter utbyte
överordnade stationsstyrsystemet PY-
Fackets styr- och skyddsenhet löser på
av processdata och fullständiga grafiska
RAMID kan fördelarna med SCU utnytt-
facknivån de uppgifter som annars ford-
bilder.
jas till fullo. Detta tillåter samtidigt att
rat konventionella lösningar i reläteknik.
Anläggningsrelaterade uppgifter, som
hela ställverket på ett enkelt sätt integre-
På den nedersta utbyggnadsnivån kan
bildning av gruppmeddelanden, integre-
ras med ett driftledningssystem eller ett
sammankopplingen mellan olika fack
ring av sidoanläggningar, överordnad
godtyckligt överordnat processtyrsys-
och mellan fack och stationsnivå lösas
styrning av transformatorstationer etc
tem.
på konventionellt sätt med kablage. På
sköts också på stationsnivån.
denna utbyggnadsnivå kan de digitala
Referenser
apparaternas fördelar alltså endast utModulär stationsenhet
[1] Systemübersicht – PYRAMID Leit-
som förbindelselänk
technik in Schaltanlagen. Druckschrif-
De seriella länkarna mellan de enskilda
tenbestellnummer der ABB Calor Emag
Fack med SCU som
facken och stationsnivån administreras i
Schaltanlagen AG: DEACE 1007 94.
komponenter i ett
en modulärt uppbyggd stationsenhet.
[2] Dullni, E.; Fink, H.; Hörner, G.:
PYRAMID-system
Stationsenheten har ett antal gränssnitt
Steuerung moderner Leistungsschalter.
SCU-enheterna är utrustade med seriel-
som gör det möjligt att ansluta facknivån
etz (1995) 11, 8–14.
la gränssnitt som gör det enkelt att an-
och hela stationsstyrsystemet till ett eller
sluta dem till stationsnivån via fiberoptis-
flera kontrollrum, eller till ett valfritt pro-
ka ledare. Denna seriella förbindelselänk
cesstyrsystem, t ex inom ett kraftverk
innebär en kraftigt minskad kabeldrag-
eller en industri. Även datakommunika-
ningskostnad. Via länken kan alla upp-
tionen för synkronisering av de olika sys-
mätta och beräknade analoga värden
temkomponenterna hanteras av den
överföras, som t ex U, I, P, Q, effektfak-
stationsenheten.
nyttjas på facknivå.
Författarnas adresser
tor, frekvens, brytartid, kopplade ström-
Dr. Ing. Volker Biewendt
mar etc. Likaså överförs alla binära vär-
Dr. Ing. Werner Ebbinghaus
den med tidsmärkning (händelser, appa-
Mångsidig men
ABB Calor Emag Schaltanlagen AG
ratlägen och larm), samt parametrar för
enhetlig
Bahnhofstr. 39–47
skyddsinställning. I framtiden kommer
Styr- och skyddsenheten SCU erbjuder
D-40878 Ratingen
även
ett stort antal mät-, styr-, skydds- och
Fax: +49 (0) 2102/12-1713
störningsinformation
att
kunna
överföras till stationsnivån.
övervakningsfunktioner inom en kom-
På denna utbyggnadsnivå utgör SCU
pakt enhet. SCU gör det enkelt att an-
Rudolf Wiegand
integrerade komponenter i ABBs ställ-
passa ställverksfacket till den överord-
ABB Calor Emag Schaltanlagen AG
verksstyrsystem PYRAMID. Tillsammans
nade processen. Moderna givare för
Käfertaler Straße 250
kan de olika digitala funktionerna utnytt-
mätning av spänningar och strömmar
D-68167 Mannheim
jas mycket effektivt inom detta system.
och för indikering av brytarlägen har hög
Fax: +49 (0) 621 382-2815
ABB Tidning
3/1996
23