SIPROTEC 5 Applikationsbeschreibung

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1 SIPROTEC 5 Applikationsbeschreibung SIP5-APN-001-de: Eigenschaften und Funktionsstruktur Answers for infrastructure and cities.

2 SIPROTEC 5 Eigenschaften SIPROTEC 5 - Applikation: SIP5-APN-001-de Eigenschaften und Funktionsstruktur Inhalt 1 SIPROTEC 5 Eigenschaften Allgemeine Eigenschaften Modulares Konzept Redundante Kommunikation Zusammenfassung Funktionsstruktur Funktionsgruppen (FG) Funktionsgruppen (FG) Schnittstelle zwischen Funktionsgruppe und Messstelle Funktionsgruppe Leistungsschalter Rangiermatrix Funktionen, Stufen-/Funktionsblöcke 13 SIP5-APN-001-de 2

3 1 SIPROTEC 5 Eigenschaften SIPROTEC 5 Applikation SIPROTEC 5 Eigenschaften Die SIPROTEC 5 Geräte auf Feldebene sind kompakt und können direkt in Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen installiert werden. Die Geräte zeichnen sich durch die umfassende Integration von Schutz- und Steuerfunktionen aus. 1.1 Allgemeine Eigenschaften Leistungsstarker Multiprozessor Voll digitale Messwertverarbeitung und -steuerung, von der Abtastung und Digitalisierung der Messgrößen bis hin zu Einschalt- und Auslöseentscheidungen für Leistungsschalter Vollständige galvanische und störsichere Trennung der internen Verarbeitungsschalter von den Mess-, Steuer- und Versorgungskreisen des Systems durch Messwertübertrager, binäre Ein- und Ausgabemodule und Gleich- bzw. Wechselspannungsumrichter Einfache Bedienung über integriertes Bedien- und Anzeigenfeld oder mittels angeschlossenem Personal Computer mit Benutzeroberfläche Ständige Anzeige von Mess- und Zählwerten auf der Gerätefront Speicherung von Min/Max-Messwerten (Schleppzeigerfunktion) und Speicherung von Langzeit- Mittelwerten Speicherung der Fehlermeldungen für Netzstörungen (Fehler im System) mit Echtzeitzuweisung und Momentanwerten für die Störschreibung Ständige Überwachung der Messgrößen sowie der Hardware und Software des Gerätes Kommunikation mit zentralen Steuer- und Speichereinrichtung möglich über die Geräteschnittstelle batteriegepufferte, synchronisierbare Uhr 1.2 Modulares Konzept Das modulare Konzept von SIPROTEC 5 stellt die Konsistenz und Integrität aller Funktionalitäten über die komplette Gerätereihe sicher. Zu den wichtigen Funktionen gehören: modulares Systemkonzept bei Hardware, Software und Kommunikation Integration von Funktionen verschiedener Applikationen, wie z.b. Schutz, Steuerung und Störschreiber die gleichen Erweiterungs- und Kommunikationsmodule für alle Geräte der Familie innovative Klemmentechnologie für leichten Zusammenbau und Austauschbarkeit sowie höchstmögliche Sicherheit Die gleichen Funktionen können individuell über die ganze Gerätefamilie konfiguriert werden. Upgrades mit Innovationen jederzeit über Bibliotheken möglich offene, skalierbare Architektur für IT-Integration und neue Funktionen mehrschichtige Sicherheitsmechanismen in allen Gliedern der Sicherheitskette Selbstüberwachungsroutinen für die zuverlässige Lokalisierung und Meldung von Gerätefehlern automatische Protokollierung von Zugriffversuchen und sicherheitskritischen Handlungen an Geräten und Systemen 3 SIP5-APN-001-de

4 SIPROTEC 5 Eigenschaften 1.3 Redundante Kommunikation SIPROTEC 5 Geräte erhalten die komplette Kommunikationsredundanz: mehrfach redundante Kommunikationsschnittstellen redundante und unabhängige Protokolle zu Netzleitstellen möglich (wie z.b. IEC und IEC 61850, einfach oder redundant) redundante Zeitsynchronisation (wie z.b. IRIG-B und SNTP) SIP5-APN-001-de 4

5 2 Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage 2.1 Zusammenfassung Dieses Kapitel beschreibt die Funktionsstruktur von SIPROTEC 5. Es wird erklärt, wie Funktionen gruppiert und verschaltet werden. 2.2 Funktionsstruktur SIPROTEC 5 Geräte bieten eine größere Flexibilität beim Umgang mit Funktionen. Funktionen können einzeln in das Gerät geladen werden. Zudem ist es möglich, Funktionen innerhalb eines Gerätes oder zwischen Geräten zu kopieren. Es gibt für jede Gerätefamilie verschiedene vordefinierte Funktionspakete, die auf die jeweiligen Applikationen zugeschnitten sind. Ein vordefinierter Funktionsumfang wird als Applikationsvorlage bezeichnet. Beim Anlegen eines neuen Gerätes in DIGSI 5 werden die vorhandenen Applikationsvorlagen automatisch zur Auswahl angeboten. 2.3 Funktionsgruppen (FG) Funktionen werden in Funktionsgruppen angeordnet. Das vereinfacht das Arbeiten mit Funktionen (Hinzufügen und Kopieren). Die Funktionsgruppen sind Primärobjekte, wie Leitungen, Transformatoren oder Leistungsschalter. Die Funktionsgruppen kombinieren Funktionen für die folgenden wichtigen Aufgaben: Zuweisung von Funktionen zu Stromwandlern und/oder Spannungswandlern (Zuweisung von Funktionen zu den Messpunkten und somit zum Schutzobjekt) Informationsaustausch zwischen Funktionsgruppen Wenn eine Funktion in eine Funktionsgruppe kopiert wird, so arbeitet sie automatisch mit den der FG zugewiesenen Messstellen. Deren Ausgangssignale werden ebenfalls automatisch in die konfigurierten Schnittstellen der FG einbezogen. Die notwendige Integration der Funktionen in das Gerät wird anhand des folgenden Beispiels gezeigt. BEISPIEL Eine Eineinhalb-Leistungsschalteranwendung des 7SA86 Distanzschutzgeräts dient als Beispiel. Die folgenden Schutzfunktionen werden für die Umsetzung benötigt (vereinfacht und verkleinert): Distanzschutz (21) Überstromzeitschutz, Phasen (51) Leistungsschalterversagerschutz (50BF), für Leistungsschalter 1 und 2 Grundfunktionalität (behandelt die Aktivierung) Es gibt für jede Gerätefamilie verschiedene vordefinierte Funktionspakete, die auf die jeweiligen Applikationen zugeschnitten sind. Ein vordefinierter Funktionsumfang wird als Applikationsvorlage bezeichnet. Beim Anlegen eines neuen Gerätes in DIGSI 5 werden die vorhandenen Applikationsvorlagen automatisch zur Auswahl angeboten. 5 SIP5-APN-001-de

6 BEISPIEL Sie müssen bei der Installation eines Geräts in DIGSI 5 die richtige Applikationsvorlage des 7SA86 auswählen. In dem Beispiel würden Sie die Applikationsvorlage DIS Freileitung, geerdete Netze, 1,5 LS auswählen. Diese Applikationsvorlage deckt den erforderlichen Funktionsbereich ab. Die Auswahl dieser Applikationsvorlage legt den vorkonfigurierten Funktionsbereich fest. Dies kann nach Bedarf angepasst werden. 2.4 Funktionsgruppen (FG) Funktionen werden in Funktionsgruppen angeordnet. Das vereinfacht das Arbeiten mit Funktionen (Hinzufügen und Kopieren). Die Funktionsgruppen sind Primärobjekte, wie Leitungen, Transformatoren oder Leistungsschalter. Die Funktionsgruppen kombinieren Funktionen für die folgenden wichtigen Aufgaben: Zuweisung von Funktionen zu Stromwandlern und/oder Spannungswandlern (Zuweisung von Funktionen zu den Messpunkten und somit zum Schutzobjekt) Informationsaustausch zwischen Funktionsgruppen Wenn eine Funktion in eine Funktionsgruppe kopiert wird, so arbeitet sie automatisch mit den der FG zugewiesenen Messstellen. Deren Ausgangssignale werden ebenfalls automatisch in die konfigurierten Schnittstellen der FG einbezogen. BEISPIEL Die ausgewählte Applikationsvorlage DIS Freileitung, geerdete Netze, 1,5 LS beinhaltet 3 Funktionsgruppen: Schutz-Funktionsgruppe Leitung 1 Leistungsschalter-Funktionsgruppe QA 1 Leistungsschalter-Funktionsgruppe QA 2 Die folgende Abbildung zeigt das Einbetten von Funktionen über Funktionsgruppen. SIP5-APN-001-de 6

7 Abbildung 1: Einbetten von Funktionen in Funktionsgruppen Es gibt je nach Gerätetyp verschieden Funktionsgruppen: Schutz-Funktionsgruppen Schalter-Funktionsgruppen Schutz-Funktionsgruppen bündeln Funktionen, die einem Schutzobjekt, z.b. der Leitung, zugewiesen sind. Je nach Art und Beschaffenheit des Schutzobjekts gibt es verschiedene Arten von Schutz-Funktionsgruppen (Leitung, Abzweig, Transformator, Motor usw.). Schalter-Funktionsgruppen bündeln Funktionen, die den lokalen Schaltern (z.b. Leistungsschalter und Trennschalter) zugewiesen sind (wie z.b. Auslöseverarbeitung, Leistungsschalterversagerschutz und automatische Wiedereinschaltung). Je nach Gerätetyp und Anwendung unterscheiden sich Anzahl und Typen der Funktionsgruppen in den jeweiligen Applikationsvorlagen. Sie können anwendungsspezifisch Funktionsgruppen ergänzen, kopieren oder auch löschen. Ebenso können Sie den Funktionsumfang innerhalb einer Funktionsgruppe an den konkreten Anwendungsfall anpassen. Ausführliche Informationen dazu finden Sie in der Online-Hilfe DIGSI 5. 7 SIP5-APN-001-de

8 2.5 Schnittstelle zwischen Funktionsgruppe und Messstelle Die Funktionsgruppen erhalten die Messgrößen der Strom- und Spannungswandler von Messstellen. Hierzu sind die Funktionsgruppen mit einer oder mehreren Messstellen verbunden. Die Anzahl der Messstellen sowie die Zuordnung der Funktionsgruppen an die Messstellen sind durch die gewählte Applikationsvorlage für die spezifische Anwendung passend vorgegeben. Damit ist für alle Funktionen innerhalb der Funktionsgruppe festgelegt, mit welcher/welchen Messstelle(n) und den darüber ableitbaren Messgrößen sie arbeiten. BEISPIEL In der Applikationsvorlage in Abbildung 1 sind die Messstellen den Funktionsgruppen wie folgt zugeordnet: Die Schutz-Funktionsgruppe Leitung ist den Messstellen I-3ph 1, I-3ph 2 und U-3ph 1 zugeordnet. Damit erhält die FG die Messwerte der Stromwandler 1 und 2 sowie des Spannungswandlers 1. Für eine abgangsbezogene Weiterverarbeitung werden die Ströme der Messstellen I-3ph 1 und I-3ph 2 geometrisch addiert. Die Leistungsschalter-Funktionsgruppe QA1 ist der Messstelle I-3ph 1 zugeordnet und erhält die Messwerte von Stromwandler 1. Die Leistungsschalter-Funktionsgruppe QA2 ist der Messstelle I-3ph 2 zugeordnet und erhält die Messwerte von Stromwandler 2. Der Benutzer kann die Zuordnung bei Bedarf ändern, d.h. Funktionsgruppen lassen sich zu den im Gerät verfügbaren Messstellen frei zuordnen. Wenn Sie die Zuordnung der Messstellen zu den Funktionsgruppen prüfen oder ändern wollen, doppelklicken Sie in der DIGSI 5 Projektnavigation auf Funktionsgruppenverbindungen (siehe folgendes Bild). Abbildung 2: Projektnavigation in DIGSI 5 (Ausschnitt) Im Arbeitsbereich öffnet sich das Fenster zur Rangierung der Messstellen (siehe folgendes Bild, nicht zum Beispiel passend). SIP5-APN-001-de 8

9 Abbildung 3 Verbindung von Messstellen und Funktionsgruppen Schnittstelle zwischen Schutz- und Leistungsschalter-Funktionsgruppen Die Schutz-Funktionsgruppe(n) ist/sind mit einer oder mehreren Leistungsschalter-Funktionsgruppen verbunden. Diese Verbindung legt allgemein fest: Welcher/welche Leistungsschalter wird/werden durch die Schutzfunktionen der Schutz-FG betätigt Start der Funktion Leistungsschalter-Versagerschutz (sofern in der Leistungsschalter-Funktionsgruppe vorhanden) durch die Schutzfunktionen der verbundenen Schutz-Funktionsgruppe Start der Funktion Wiedereinschaltautomatik (AWE, sofern in der Leistungsschalter-Funktionsgruppe vorhanden) durch die Schutzfunktionen der verbundenen Schutz-Funktionsgruppe. Neben der allgemeinen Zuweisung der Schutzfunktionsgruppe(n) zu den Leistungsschalterfunktionsgruppen können Sie auch die Schnittstelle zu den speziellen Funktionalitäten im Detail festlegen. Weitere Informationen dazu finden Sie im folgenden Abschnitt. Abbildung 6 zeigt, wie man zur detaillierten Konfiguration gelangt. Abbildung 7 zeigt die möglichen Zuweisungen im Detail. Auch diese Festlegungen sind durch die gewählte Applikationsvorlage für die spezifische Anwendung passend vorgegeben. BEISPIEL In dem in Abbildung 1 dargestellten Beispiel besteht folgende Verknüpfung der FG: Die Schutz-Funktionsgruppe Leitung ist mit den beiden Leistungsschalter-Funktionsgruppen QA1 und QA2 verknüpft. Das bedeutet, dass eine Auslösemeldung der Funktion Distanzschutz in beiden Leistungsschalter- Funktionsgruppen einen Auslösebefehl erzeugt und somit beide Leistungsschalter angesteuert werden. Ebenso wird in beiden Leistungsschalter-Funktionsgruppen QA1 und QA2 die Funktion Leistungsschalter- Versagerschutz gestartet, wenn diese konfiguriert sind. Der Benutzer kann diese Verknüpfung bei Bedarf ändern. D.h. Schutz-Funktionsgruppen können den Leistungsschalter- Funktionsgruppen frei zugeordnet werden. Wenn Sie die Zuordnung der Schutz-Funktionsgruppen zu den Leistungsschalter-Funktionsgruppen prüfen oder ändern wollen, doppelklicken Sie in der DIGSI 5-Projektnavigation 7SL86 (Name des Gerätes) auf Funktionsgruppenverbindungen. 9 SIP5-APN-001-de

10 Abbildung 4: Projektnavigation in DIGSI 5 (Ausschnitt) Im Arbeitsbereich öffnet sich das Fenster zur allgemeinen Rangierung der Funktionsgruppen (siehe folgendes Bild). Abbildung 5: Verbindung von Schutz-Funktionsgruppe mit Leistungsschalter-Funktionsgruppe Neben der allgemeinen Zuordnung der Schutzfunktionsgruppe/Schutzfunktionsgruppen zu den Leistungsschalter- Funktionsgruppen können Sie die Schnittstelle für bestimmte Funktionalitäten im Detail konfigurieren. Gehen Sie dabei wie folgt vor: Öffnen Sie in der DIGSI 5-Projektnavigation den Ordner des SIPROTEC 5-Gerätes. Öffnen Sie in der DIGSI 5-Projektnavigation den Ordner Funktionseinstellungen. Öffnen Sie in der DIGSI 5-Projektnavigation die entsprechende Schutz-Funktionsgruppe, z.b. Leitung 1 (see Abbildung 6). SIP5-APN-001-de 10

11 Abbildung 6: Projektnavigation in DIGSI 5 (Ausschnitt) Doppelklicken Sie auf Leistungsschalterinteraktion (siehe Abbildung 6). Im Arbeitsbereich öffnet sich das Fenster zur Detailkonfiguration der Schnittstelle zwischen der Schutz- Funktionsgruppe und der Leistungsschalter-Funktionsgruppe/den Leistungsschalter-Funktionsgruppen. Konfigurieren Sie die Schnittstelle in dieser Ansicht über das Kontextmenü (rechte Maustaste), siehe Abbildung 7. Abbildung 7: Detailkonfiguration der Schnittstelle zwischen den Schutz-Funktionsgruppen und den Leistungsschalter-Funktionsgruppen In der Detailkonfiguration legen Sie fest: Welche Auslösemeldungen der Schutzfunktionen in die Bildung des Auslösebefehls eingehen Welche Schutzfunktionen die Funktion Wiedereinschaltautomatik starten Welche Schutzfunktionen die Funktion Wiedereinschaltautomatik blockieren welche Schutzfunktionen die Funktion Leistungsschalterversagerschutz anwerfen 11 SIP5-APN-001-de

12 2.6 Funktionsgruppe Leistungsschalter Mindestens eine Funktionsgruppe Leistungsschalter muss angewendet werden. In der Eineinhalb- Leistungsschalter-Konfiguration sind zwei Leistungsschalterfunktionsgruppen erforderlich. Die typischen Funktionen in der FG Leistungsschalter sind: Abbildung 8: Funktion Leistungsschalter Die meisten der gezeigten Funktionen können eingefügt oder gelöscht werden, aber die Funktionen Allgemein (General), Auslöselogik (Trip logic), Leistungsschalter (Circuit-breaker) und Hand- EIN (Manual close) sind immer vorhanden. 2.7 Rangiermatrix Die Signale zu (EIN und AUS) und von (Hilfskontakte) den Leistungsschaltern werden in der Rangiermatrix rangiert: Abbildung 9: Rangieren von Auslösesignalen Wenn einpolige Auslösung erforderlich ist, müssen die phasenselektiven Auslösesignal parallel zur dreipoligen Auslösung rangiert werden. Im Beispiel oben die Binärausgänge 1 bis 3. SIP5-APN-001-de 12

13 Die Stellung der Hilfskontakte wird mit den Signalen Position verknüpft. Diese sind vom Typ DPC (Controllable Double Point). Am Binäreingang wird der Hilfskontakt als Rückmeldung betrachtet mit einem von vier möglichen Zuständen: CH CL OH OL Close High Close Low Open High Open Low Die dargestellte Zuweisung: Die Stellung 3-polig - OH (Position 3-pole OH) und die 3-poligen Stellungen 1- polig - CH (1-pole CH) stellt die phasenselektive Hilfskontaktstellung sicher sowie die sichere Erfassung nicht plausibler Stellungen, z.b. bei einem Fehler der auf die Kontakte rangierten Hilfsversorgung. 2.8 Funktionen, Stufen-/Funktionsblöcke Wie bereits in Abbildung 1 dargestellt, werden Funktionen den Schutzobjekten oder anderen Primärobjekten über Funktionsgruppen zugewiesen. Funktionen können weiter unterteilt werden. Zum Beispiel bestehen Schutzfunktionen häufig aus Schutzstufen (z.b. die Überstromzeitschutzfunktion). Andere Funktionen können einen oder mehrere Funktionsblöcke enthalten. So bietet der Distanzschutz zum Beispiel verschiedene Zonentypen und eine Pendelsperre. BEISPIEL In Abbildung 1 erkennen Sie, dass die Funktion Überstromzeitschutz Phasen (51) 3 Stufen umfasst. Die Anzahl der Zonen der Distanzschutzfunktion ist nicht gezeigt. Jede Stufe, jeder Funktionsblock und jede Funktion (ohne Stufen/Funktionsblöcke) kann einzeln in bestimmte Betriebsarten geschaltet werden (zum Beispiel Ein- oder Ausschalten). Um die Funktionalität an die jeweilige Anwendung anzupassen, können Funktionen, Auslösestufen und Funktionsblöcke hinzugefügt, kopiert und gelöscht werden. 13 SIP5-APN-001-de

14 Herausgeber und Copyright 2013: Siemens AG Infrastructure & Cities Sector Smart Grid Division Humboldtstr Nürnberg, Deutschland Siemens AG Infrastructure & Cities Sector Smart Grid Division Energy Automation Humboldtstr Nürnberg, Deutschland Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem Papier. Alle Rechte vorbehalten. Soweit nicht anders auf den einzelnen Katalogseiten angegeben, behalten wir uns das Recht vor, Änderungen vorzunehmen insbesondere hinsichtlich der angegebenen Werte, Maße und Gewichte. Zeichnungen sind nicht verbindlich. Alle verwendeten Produktbezeichnungen sind Marken oder Produktnamen der Siemens AG oder anderen Lieferanten. Sofern nicht anders angegeben sind alle Maße in diesem Katalog in mm angegeben. Änderungen vorbehalten. Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine Beschreibungen der technischen Möglichkeiten, welche im Einzelfall nicht immer vorliegen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind daher im Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: Fax: (Gebühren je nach Anbieter) Applikationsbeschreibung: SIP5-APN-001-de