ACOS 353 Gerichteter Überstromzeitschutz Produktbeschreibung · ACOS 353 12/2015 3 Inhalt 1 Systemdesign 6 2 Anwendung 8 3 Besondere Merkmale 9 4 Hardwarekonfiguration 10 5 Lokale

ACOS 354

ACOS 300

Digitale Netzschutztechnik für die

Mittel- und Hochspannung

ACOS 353 Gerichteter Überstromzeitschutz

Produktbeschreibung

ACOS 353

12/2015 2

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sind optional in dem Sinne, dass nur bestimmte

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können weitere, in diesem Dokument nicht beschriebene

Funktionen im System lauffähig sein, wobei kein Anspruch

auf diese Funktionen besteht.

Den Inhalt des Handbuches haben wir in Übereinstimmung

mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft.

Abweichungen können jedoch nicht ausgeschlossen werden.

Der Inhalt des Handbuches wird regelmäßig überprüft.

Notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen

enthalten.

ACOS 353

12/2015 3

Inhalt

1 Systemdesign 6

2 Anwendung 8

3 Besondere Merkmale 9

4 Hardwarekonfiguration 10

5 Lokale Steuerung, Parametrierung und Diagnose 13

5.1 Bedienelemente und Online-Daten 13

5.2 Benutzerdefinierte Seiten 14

6 Steuerung, Parametrierung und Diagnose per Webserver 16

6.1 Systemvoraussetzungen 16

6.2 Hauptseite 17

6.3 Online-Daten 18

6.4 Ereignisliste 18

6.5 Störschriebe 19

7 Engineering-Tool 20

8 Software-Funktionen 22

8.1 Parametersätze 22

8.2 Schutzfunktionen 22

8.2.1 Übersicht 22

8.2.2 Unverzögerter Überstromschutz (IOC50, I>>>) 23

8.2.3 Überstromzeitschutz (TOC51, I>>) 24

8.2.4 Spannungsabhängige Überstromschutz-Funktion (VOC51V) 28

8.2.5 Überstrom-Richtungsschutz (TOC67, I Dir>, I Dir>>) 30

8.2.6 Erdschlussschutz, ungerichtet (IOC50N , Io>>>) 31

8.2.7 Erdschlussschutz abhängig ungerichtet (TOC51N, Io>, Io>>) 32

8.2.8 Erdschlussrichtungsschutz (TOC67N, Io Dir>, Io Dir>>) 33

8.2.9 Einschaltstrom-Erkennung und -Blockierung (INR2, I2h>) 35

8.2.10 Schieflastschutz (TOC46, I2>) 36

8.2.11 Thermischer Überlastschutz (TTR49L, T>) 37

8.2.12 Nullstromdifferentialschutz (DIF87N) 38

8.2.13 Überspannungsschutz (TOV59) 40

8.2.14 Unterspannungsschutz (TUV27, U<, U<<) 41

8.2.15 Erdüberspannungsschutz (TOV59N) 42

8.2.16 Drehfeldüberwachung (TOV47) 43

8.2.17 Überfrequenzschutz (TOF81) 44

ACOS 353

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8.2.18 Unterfrequenzschutz (TUF81) 45

8.2.19 Frequenzänderungsschutz (FRC81R) 46

8.2.20 Synchrocheck-/Synchronschalt-Funktion 47

8.2.21 AWE für Mittelspannungsnetze (REC79MV) 49

8.2.22 Spannungswandler-Überwachung (VTS) 50

8.2.23 Schutz vor Stromasymmetrie (VCB60) 53

8.2.24 Schalterversager-Schutz (BRF50, CBFP) 54

8.2.25 Gerichtete Leistungsüberwachung P>, P< (DOP32, DUP32) 55

8.2.26 Wattmetrische Erdschlusserfassung (WEF32N) 57

8.2.27 Transiente Erdschlussschutz-Funktion (TransEF) 59

8.2.28 Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsschutz (QU) 60

8.2.29 Mindeststromstufe (IMin) 62

8.2.30 Automatische Frequenz Entlastung (AFE) 64

8.3 Messfunktionen 65

8.3.1 Übersicht 65

8.3.2 Messwert-Vorverarbeitung 65

8.3.3 Strommessung 66

8.3.4 Spannungsmessung 66

8.3.5 Leistungsmessung 67

8.3.6 Übertragung der Messwerte 67

8.3.7 Stromwandler-Überwachung 69

8.3.8 Überwachungsfunktion für Leistungsschalter-Verschleiß 70

8.3.9 Störschriebe 71

8.4 Steuerungsfunktionen 72

8.4.1 Übersicht 72

8.4.2 Vereinfachte Auslöselogik (TRC 94) 72

8.4.3 Funktionsbaustein zur Steuerung des Leistungsschalters (CB1Pol) bzw. eines Trennschalters

(DisConn) 73

9 Technische Daten 74

9.1 Versorgungsspannung 74

9.2 Stromeingang 75

9.3 Spannungseingang 75

9.4 Digitalausgabe (Auslösemodul) 76

9.5 Digitaleingabe 76

9.6 Digitalausgabe 77

9.7 CPU 77

9.8 Prüfungen und Zertifikate 78

9.9 Mechanische Daten 78

10 Montagearten 79

ACOS 353

12/2015 5

10.1 Rack-Montage 79

10.2 Kragen-Montage 82

10.3 Konsolen-Montage 42TE 85

10.4 IP Schutzrahmen 86

10.5 Blendrahmen 42TE 87

10.6 Wand-Montage 88

11 Schematische Anschlussbeispiele 90

11.1 Anschluss Auslöse-, Strom- und Spannungseingangsmodul 90

11.2 Stromwandleranschluss für empfindliche Erdschlusserfassung 91

11.3 Anschluss des digitalen Eingabemoduls 92

11.4 Anschluss des digitalen Ausgabemoduls R8+80 93

12 Anwendungsbeispiele 94

12.1 Zweiseitig gespeiste Leitung (Ringleitung) 94

12.2 Automatische Wiedereinschaltung 95

12.3 Erdschlusserfassung in kompensierten und isolierten Netzen 96

12.4 Schalterversager-Schutz (BRF50) 97

12.5 Überstromschutz mit rückwärtiger Verriegelung 98

13 Bestellinformationen 99

13.1 Gerätekonfiguration ACOS 353 100

ACOS 353 Systemdesign

12/2015 6

1 Systemdesign

ACOS 353 ist ein Kombischutzgerät aus der ACOS 300 Schutzgeräteserie. Basis der Schutzgeräteserie

ist eine skalierbare Hardware-Plattform, die sich an unterschiedlichste Anforderungen anpassen

lässt. Der Datenaustausch erfolgt mit Hilfe eines Baugruppenträgers über einen digitalen 16-bit

Hochgeschwindigkeits-Parallelbus ohne Multiplex. Jedes Modul ist durch seinen Steckplatz

gekennzeichnet. Zwischen den Modul-Steckplätzen gibt es keinen Unterschied im Hinblick auf ihre

Funktionalität. Die einzige Einschränkung bildet die Position der CPU-Karte, diese ist stets Slot J

zugewiesen. Die integrierte Selbstüberwachungsfunktion minimiert das Risiko von

Funktionsstörungen des Schutzgeräts.

Standardisierte Schnittstellen erlauben eine nahtlose Integration der ACOS 300 Kombischutzgeräte in

nahezu jedes Stationsautomatisierungssystem.

Das Stationsautomatisierungssystem ACOS SAS besteht aus den folgenden Grundkomponenten, die

zu beliebigen Konfigurationen zusammengestellt werden können:

• ACOS 300 Schutzgeräte

• Feldeinheiten ACOS 750 SAS zum zentralen Aufbau oder dezentralen prozessnahen Aufbau

direkt an der Primäranlage

• Feldbedieneinheit ACOS OP07A bzw. TP07A zur Vor-Ort-Steuerung

• Stationseinheit bzw. Gateway zum zentralen Aufbau

• Stationsbedieneinheit zur Nahsteuerung; Aufstellung in der Anlage oder einer örtlichen

Warte

ACOS 353 Systemdesign

12/2015 7

Abbildung 1-1: Systemdesign

Stations-

ACOS 353 Anwendung

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2 Anwendung

Der gerichtete Überstromzeitschutz ACOS 353 ist ein Kombischutzgerät und wird vor allem als

Leitungsschutz in Netzkonfigurationen benötigt, in denen das Überstromkriterium und eine

Zeitstaffelung zur Gewährleistung der Selektivität nicht ausreicht. Dies ist stets bei doppelter

Einspeisung bzw. bei Ringnetzen gegeben. ACOS 353 kann unabhängig von der

Sternpunktbehandlung und ergänzend als Reserveschutz zu einem Transformatordifferentialschutz

eingesetzt werden. Nachfolgende Abbildung zeigt einen Überblick über alle Schutzfunktionen, die in

AOCS 353 enthalten sind. Eine Erläuterung der ANSI-Codierung ist unter 8.2.1 zu finden.

Abbildung 2-1: Übersicht Schutzfunktionen

Zur Steuerung des Leistungsschalters und weiterer Schaltgeräte stehen vorgefertigte

Automatisierungsfunktionen sowie Verriegelungen zur Verfügung. Darüber hinaus besteht die

Möglichkeit über einen Funktionsplan nach IEC 61131-3 benutzerdefinierte Funktionen

hinzuzufügen.

Betriebsmesswerte, Zählwerte, digitale Zustände und Ereignisse werden erfasst und sowohl lokal am

Display als auch im Webserver als Online-Daten bzw. in einer Ereignisliste zur Anzeige gebracht.

acos 353

Schließen

Auslösung

4I

79 25

50 51 50BF

50N 51N 46

6068

Inrush49

3U

USammelschiene

67 67N 32

32N QU

27 59 59N

81 81R

AFE

ACOS 353 Besondere Merkmale

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3 Besondere Merkmale

ACOS 353-Kombischutzgeräte lassen sich wie folgt charakterisieren:

• Vollständiges Portfolio von gerichtetem Überstrom-und Erdschlussschutzfunktionen

• Verteilung der Schutz- und Steuerungsfunktionen auf zwei Prozessoren

• Umfangreiche Steuerungs- und Überwachungsfunktionen

• 3,5 Zoll großes Farb-Touch-Display (optional 5,7 Zoll)

• Integrierter Webserver

• Konfiguration über einen Funktionsplan nach IEC 61131-3

• Volle Kommunikationsfähigkeit nach IEC 61850 und IEC 60870-5-101/103/104

• Modulare Hardware

Als Reserveschutz sind ACOS 353 Kombischutzgeräte universell einsetzbar.

Die Bedienung des ACOS 353 Kombischutzgerätes erfolgt entweder lokal über das 3,5 Zoll große TFT-

Farb-Touch-Display (optional 5,7 Zoll) und Touch Keys oder von der Ferne über einen Webserver. Ein

grafisches Engineering-Tool zur Durchführung von Grundeinstellungen an System, Kommunikation,

Displayanzeige, Logik, Schutz- und Steuerungsparametern rundet das System ab.

ACOS 353 Hardwarekonfiguration

12/2015 10

4 Hardwarekonfiguration

Die Hardwarekonfiguration ist modular und umfasst hier beispielhaft folgende Module:

• Versorgungsspannung inkl. 2.fach Auslösemodul (Trip-Kontakte)

• Stromeingang

• Spannungseingang

• Digitale Ausgabe (8 Ausgänge)

• Digitale Eingabe (12 Eingänge)

• CPU

Abbildung 4-1: Standard-Bestückung ACOS 353

Folgende Optionen bzw. Varianten stehen zur Verfügung:

Versorgungsspannung:

• 24 V DC, 48 V DC, 60 V DC, 110 V DC, 220/230 V AC/DC

Stromeingang:

• Messbereich 1-3 Stromeingang 1/5 A

• Messbereich 4. Stromeingang:

o 1/5 A (Standard)

o 1/200 mA, Messbereich 5 x In (Option)

o 1/200 mA, Messbereich 50 x In (empfindlich) (Option)

PSTP+2101

12

345

678910

11

+

-

+

-

NO

NO

FAULTRELAY

DC

ACDC

CT+5151

12345678

CT

1C

T2

CT

3C

T4

R8+80

12345678910

11

12

13

14

15

16

O12+1101

12345678910

11

12

13

14

15

16

CPU+1201

MM/ST

Tx

Rx

SB

RJ-45

VT+2211

12345678

VT

1V

T2

VT

3V

T4

ACOS 353

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Spannungseingänge

• Messbereich 100/200/400 V

• Messbereich 230/400 (3

• Sensoreingänge 1-4 Spannungseingänge 3,25 V

Meldespannung:

• 24 V DC, 48 V DC, 60 V DC, 110 V DC, 110 V AC, 220 V DC, 230 V AC

Kommunikationsschnittstelle 1:

• Ethernet 100Base-FX (MM/ST), Ethernet 100Base


• Ethernet 100Base-FX (MM/ST oder SM/FC), Ethernet 100Base

RS485/422

Serviceschnittstelle:

Ethernet Over Board (EOB), RJ-45

Kommunikationsprotokolle:

• Netzwerk:

o IEC 61850

o IEC 60870-5-104

o Modbus TCP

o DNP3 TCP

• Seriell1:

o IEC 60870-5-101

o IEC 60870-5-103

o Modbus

o SPA Bus

Anzahl Auslösekontakte:

• 2 Auslösekontakte

• 4 Auslösekontakte mit separatem Trip

ANMERKUNG

Bei den Auslösemodulen und dem kombinierten

ausschließlich mit Gleichspannung. Bei Anwendung eines digitalen Ausgabemoduls kann eine Auslösung

auch mit Wechselspannung erfolgen.

1 Setzt zweite Kommunikationsschnittstelle als seriellen Port

Hardwarekonfiguration

Messbereich 100/200/400 V

Messbereich 230/400 (3~ VAC)

4 Spannungseingänge 3,25 V

24 V DC, 48 V DC, 60 V DC, 110 V DC, 110 V AC, 220 V DC, 230 V AC


(MM/ST), Ethernet 100Base-FX (SM/FC)


FX (MM/ST oder SM/FC), Ethernet 100Base –TX, seriell LWL (Glas), seriell

45

104

101

103

mit separatem Trip-Modul

Bei den Auslösemodulen und dem kombinierten Versorgungsspannungsmodul erfolgt die Auslösung


auch mit Wechselspannung erfolgen.

Setzt zweite Kommunikationsschnittstelle als seriellen Port voraus

Hardwarekonfiguration

11

TX, seriell LWL (Glas), seriell

Versorgungsspannungsmodul erfolgt die Auslösung


ACOS 353 Hardwarekonfiguration

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Zusätzliche Schnittstelle für den Signalvergleichsschutz bzw. den binären Prozessbus:

• auf CPU-Modul:

o MM/ST

o SM/FC

• separates Kommunikationsmodul2

o MM/ST

o SM/FC

2 Belegt einen Steckplatz

ACOS 353 Lokale Steuerung, Parametrierung und Diagnose

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5 Lokale Steuerung, Parametrierung und Diagnose

Über den Touchscreen auf der Vorderseite des Geräts kann der Benutzer folgende Aktionen

durchführen:

• Parametereinstellungen

• Messwerte online anzeigen

• Digitale Zustände online anzeigen

• Ereignisse online anzeigen

• Systemeinstellungen ändern

• Kommunikationseinstellungen ändern

• mehrere kundenspezifische, benutzerdefinierte Displayseiten anzeigen/bearbeiten, z. B. Single-Line-Diagramme oder Soft-Button als benutzerdefinierte Funktionstaste

5.1 Bedienelemente und Online-Daten

Abbildung 5-1: Bedienelemente

Abbildung 5-2: Online-Daten

Touchscreen

Nächste Seite

Funktionstaste 1

Funktionstaste 2


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5.2 Benutzerdefinierte Seiten

Benutzerdefinierte Seiten lassen sich in EuroCAP erstellen und hinzufügen. Darüber hinaus können

die Funktionstasten für die Ausführung bestimmter Funktionen eingestellt werden. Nachfolgend ist ein

Beispiel mit Verwendung eines Single-Line-Diagramms zu sehen:

Abbildung 5-3: Beispiel für eine benutzerdefinierte Seite

Ausgangszustand:

• Die Funktionstaste 1 hat die Bedeutung „Ein“.

• Die Funktionstaste 2 hat die Bedeutung „Aus“.

Funktionstaste 1

Funktionstaste 2


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Der Benutzer schaltet den Leistungsschalter Q0 dann folgendermaßen aus:

1. Leistungsschalter Q0 auf dem Touchscreen anwählen: Das gewählte Objekt wird durch Blinken hervorgehoben.

2. Funktionstaste „Aus“ betätigen 3. Eingabe bestätigen 4. Der Dialog „Ergebnis: Erfolgreich“ erscheint. 5. Nach Quittierung dieser Meldung wird die Anzeige entsprechend aktualisiert, wobei sich

der Q0 Leistungsschalter nun in der "Aus"-Stellung befindet.

Alle Bedienschritte müssen zeitlich direkt hintereinander ausgeführt werden, sonst wird über ein

Timeout der Vorgang abgebrochen.

Genau wie die Seiten der Online-Messwert- und Ereignisanzeige wird auch diese Seite kontinuierlich

aktualisiert, d. h. jede Zustandsänderung wird angezeigt und entsprechend aktualisiert.

Bei Auftreten eines Fehlers erscheint eine Fehlermeldung mit entsprechendem Fehlercode und der

Ursache.

ACOS 353 Steuerung, Parametrierung und Diagnose per Webserver

12/2015 16

6 Steuerung, Parametrierung und Diagnose per

Webserver

Die ACOS 300 Geräteserie bietet grundsätzlich die Möglichkeit der Gerätebedienung über einen WEB

Browser. Folgende Bedienungsmöglichkeiten werden vom Webserver der Geräte online bereit

gestellt:

• Darstellung der Gerätefront inkl. Display • Änderung der Schutzparameter • Anzeige von Messwerten • Anzeige von Ereignislisten • Anzeige der Systemeigenschaften • Anzeige und Abholung von Störschrieben (diese liegen im COMTRADE-Format bereit) • Download verschiedener Dateien (Rückdokumentation, Backup, Diagnose) • Bedienung verschiedener Gerätefunktionen (Unterstützung bei Simulation und Test) • Hinterlegen von Dokumentationen (z. B. Anschlussschema, Konfigurationsbeschreibungen,…) • Umfangreiche Statusanzeigen • Passwortverwaltung • Firmware-Update

6.1 Systemvoraussetzungen

Für den Zugriff auf den Webserver werden ein kompatibler Webbrowser und ein Ethernet-Anschluss

benötigt. Folgende Webbrowser können verwendet werden:

• Microsoft Internet Explorer Version 7.0 oder höher • Microsoft Internet Explorer 9.0 oder höher für grafische Darstellungen von Zeigerdiagrammen • Mozilla Firefox Version 7.0 oder höher

Für eine ordnungsgemäße Anzeige der Daten auf dem Bildschirm wird eine Bildschirmauflösung von

mindestens 1024 x 768 empfohlen. Innerhalb des Browsers muss JavaScript aktiviert sein. Aus

Sicherheitsgründen erlaubt das Gerät nur eine begrenzte Anzahl von gleichzeitigen

Netzwerkverbindungen.

ACOS 353 Steuerung, Parametrierung und Diagnose per Webserver

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6.2 Hauptseite

Über diese Seite lässt sich die Frontplatte des Geräts bedienen. Das angezeigte Bedienfeld verhält

sich analog zum Touchscreen. Außerdem können von dieser Seite aus Stations- und Gerätenamen

geändert werden.

Abbildung 6-1: Hauptseite

ACOS 353

12/2015

6.3 Online-Daten

6.4 Ereignisliste

Steuerung, Parametrierung und Diagnose per Webserver

Abbildung 6-2: Online-Daten

Abbildung 6-3: Ereignisliste


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ACOS 353

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6.5 Störschriebe

Abbildung

ANMERKUNG

Die angezeigten analogen und digitalen Spuren der

definiert und können durch den Nutzer individuell gestaltet werden.


Abbildung 6-4: Störschriebabholung

Abbildung 6-5: WEB- Ansicht eines Störschriebs

Die angezeigten analogen und digitalen Spuren der Aufzeichnung werden im Konfigurationstool "EuroCAP"

definiert und können durch den Nutzer individuell gestaltet werden.


19

Aufzeichnung werden im Konfigurationstool "EuroCAP"

ACOS 353 Engineering-Tool

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7 Engineering-Tool

Das Engineering-Tool ist ein offline Tool mit dem die werksseitig gelieferte Grundkonfiguration des

Schutzgerätes an die konkreten projektrelevanten Anforderungen angepasst/ projektiert werden.

Diese Projektkonfiguration wird über ein Konfigurationsfile (EPC-File) in das Gerät eingespielt.

Mit dem Engineering-Tool können folgende Einstellungen vorgenommen werden:

• Belegung/ Benennung der Ein-und Ausgänge

• Konfiguration der Schutzfunktionen/ der Gesamtschutzfunktion

• Definition der LED Anzeigen

• Erstellung/ Änderung von Offline-Parametersätzen

• Störschriebverhalten

• Kommunikationseinstellungen

Benutzerdefinierte Funktionen und Verriegelungen werden im grafischen Logikeditor realisiert.

Abbildung 7-1: Grafischer Logikeditor

ACOS 353 Engineering-Tool

12/2015 21

Benutzerdefinierte Seiten werden im grafischen LCD-Editor realisiert:

Abbildung 7-2 LCD-Editor

ACOS 353 Software-Funktionen

12/2015 22

8 Software-Funktionen

8.1 Parametersätze

Zur Anpassung der Parameter-Einstellungen an den jeweiligen Netzzustand können bis zu sieben

Parametersätze angelegt werden. Die Parametersatzumschaltung erfolgt entweder manuell oder

automatisch durch einen definierten digitalen oder virtuellen Eingang.

8.2 Schutzfunktionen

8.2.1 Übersicht

Schutzfunktion IEC ANSI unverzögerter Überstromschutz I>>> 50 Überstrom-Zeitschutz I>, I>> 51 Überstromschutz, spannungsabhängig I> 51V Überstrom-Richtungsschutz I Dir>, I Dir>> 67 Erdschlussschutz, ungerichtet Io>>> 50N Erdschlussschutz, abhängig, ungerichtet Io>, Io>> 51N Erdschlussrichtungsschutz Io Dir>, Io Dir>> 67N Einschaltstrom Erkennung und Blockierung I2h> 68 Schieflastschutz I2> 46 Thermischer Überlastschutz T> 49 Nullstrom-Differentialschutz3 REF 87N Überspannungsschutz U>, U>> 59 Unterspannungsschutz U<, U<< 27 Erdüberspannungsschutz Uo>, Uo>> 59N Drehfeldüberwachung U2> 47 Frequenzschutz f<, f<<, f>, f>> 81 Frequenzänderungsschutz df/dt 81R Synchrocheck SYNC 25 Automatische Wiedereinschaltung 0�1 79 Spannungswandlerüberwachung 60 Schutz vor Stromasymmetrie 60 Schalterversagerschutz CBFP 50BF Gerichtete Leistungsüberwachung P>, P< 32 Wattmetrische Erdschlusserfassung I0-IEF 32N (67W) Intermittierender Erdschlussschutz4 I0-IEF 67N-IEF Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsschutz QU 92 Mindeststromstufe I> Automatische Frequenz Entlastung AFE

Tabelle 8-1: Schutzfunktionen

Alle angegebenen Schutzfunktionen sind im Schutzgerät vorhanden. Bei Bedarf können nicht

benötigte Funktionen über das Engineering-Tool abgeschaltet werden.

3 ANSI 87N ist nicht in der Standardkonfiguration enthalten, ist jedoch projektspezifisch möglich

4 ANSI 67N-IEF ist nicht in der Standardkonfiguration enthalten, ist jedoch optional möglich.


12/2015 23

8.2.2 Unverzögerter Überstromschutz (IOC50, I>>>)

Der unverzögerte Überstromschutz führt ohne zusätzliche Verzögerung zu einer Auslösung.

8.2.2.1 Auslösecharakteristik

T(I)=tOP, wenn I>Is

Abbildung 8-1: Auslösecharakteristik der Funktion (IOC50)

mit

tOP (s) theoretische Verarbeitungszeit, wenn I > IGS (ohne zusätzliche Verzögerung)

I Messwert des Stromes

IS Einstellwert der Überstromanregung (IOC50_StCurr_IPar_, Anregestrom)

8.2.2.2 Technische Daten

Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit unter Verwendung der Scheitelwert-Berechnung Auslösecharakteristik unverzögert < 6 % Rückfallverhältnis 0,85 Verarbeitungszeit bei 2 x IS < 15 ms Rückfallzeit * < 40 ms transientes Übergreifen 90 % unter Verwendung der aus der Fourier-Berechnung resultierenden Grundharmonischen Auslösecharakteristik unverzögert < 2 % Rückfallverhältnis 0,85 Verarbeitungszeit bei 2 x IS < 25 ms Rückfallzeit * < 60 ms transientes Übergreifen 15 %

I IS

tOP

t(I)

2*IS


12/2015 24

8.2.3 Überstromzeitschutz (TOC51, I>>)

Die Überstromzeitschutz-Funktion realisiert auf der Grundlage der drei Phasenströme unabhängige

bzw. inverse Auslösecharakteristiken gemäß IEC- bzw. IEEE-Normen. Die Charakteristiken sind an IEC

60255-151, Ausgabe 1.0, 2009-08, angeglichen. Diese Funktion kann als Hauptschutz für

Mittelspannungsanwendungen oder als Reserve- bzw. Überlastschutz für Hochspannungs-

Betriebsmittel angewandt werden.


8.2.3.1.1 UMZ-Charakteristik

t(I)=tOP, wenn I>IS

Abbildung 8-2: Unabhängige Überstrom-Charakteristik

mit

tOP theoretische Verarbeitungszeit, wenn I > IS

I Messwert des Stroms

IS Einstellwert der Überstromanregung (TOC51_StCurr_IPar_, Anregestrom)


12/2015 25

8.2.3.1.2 AMZ-Charakteristik

�� = �� – 1 + �� > ��

mit

t(I) theoretische Verarbeitungszeit bei konstantem Strom,

k, c, α Konstanten zur Kennzeichnung der ausgewählten Kurve,

I Messwert des Stroms,

IS Einstellwert der Überstromanregung (TOC51_StCurr_IPar_, Anregestrom),

TMS Zeitfaktor (Verschiebung der Kurve auf der Zeitachse).

IEC ref Titel kr c α

1 A IEC Inv 0,14 0 0,02

2 B IEC VeryInv 13,5 0 1

3 C IEC ExtInv 80 0 2

4 IEC LongInv 120 0 1

5 ANSI Inv 0,0086 0,0185 0,02

6 D ANSI ModInv 0,0515 0,1140 0,02

7 E ANSI VeryInv 19,61 0,491 2

8 F ANSI ExtInv 28,2 0,1217 2

9 ANSI LongInv 0,086 0,185 0,02

10 ANSI LongVeryInv 28,55 0,712 2

11 ANSI LongExtInv 64,07 0,250 2

Tabelle 8-2: Konstanten der standardisierten inversen Charakteristiken

Die Grenze des wirksamen Bereichs der AMZ-Charakteristik (ID) lautet:

�� = 20 ∗ ��

Oberhalb dieses Werts erfolgt eine Auslösung gemäß UMZ-Charakteristik:

t�I� = TMS ! "#$%$&'()+ c+ wennI > I/ = 20 ∗ I0

Zusätzlich kann eine Mindestverzögerungszeit festgelegt werden. Diese Verzögerungszeit ist gültig,

wenn sie größer ist als t(I).


12/2015 26

Rückfallverhalten:

Bei Einstellung einer IEC-Charakteristik erfolgt der Rückfall nach einer fest definierten Verzögerung.

Für eine Charakteristik nach ANSI gilt hingegen nachstehende Formel:

t1�� = �� k31 − � �� α� �� < ��

mit

tr(I) theoretische Rückfallzeit bei konstantem Strom,

ky, α Konstanten zur Kennzeichnung der ausgewählten Kurve,

I Messwert des Stroms,

IS Einstellwert der Überstromanregung (TOC51_StCurr_IPar_, Anregestrom),

TMS Zeitfaktor (Verschiebung der Kurve auf der Zeitachse).

IEC ref

Titel kr α

1 A IEC Inv Rückfall nach einer fest definierten Verzögerungszeit 2 B IEC VeryInv

3 C IEC ExtInv 4 IEC LongInv 5 ANSI Inv 0,46 2 6 D ANSI ModInv 4,85 2 7 E ANSI VeryInv 21,6 2 8 F ANSI ExtInv 29,1 2 9 ANSI LongInv 4,6 2 10 ANSI LongVeryInv 13,46 2 11 ANSI LongExtInv 30 2

Tabelle 8-3: Rückfallkonstanten der normabhängigen Charakteristiken


12/2015 27


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Auslösegenauigkeit 20 ≤ IS ≤ 1000 < 2 % Verarbeitungszeit-Genauigkeit ±5 % oder ±15 ms,

höherer Wert hat Vorrang Rückfallverhältnis 0,95 Rückfallzeit * abhängige Charakteristiken unabhängige Charakteristiken

ca. 60 ms

< 2 % oder ±35 ms, höherer Wert hat Vorrang

transientes Übergreifen < 2 % Ansprechzeit * < 40 ms Nachlaufzeit abhängige Charakteristiken unabhängige Charakteristiken

30 ms 50 ms

Einfluss des Zeitänderungswerts des Eingangsstroms (IEC 60255-151)

< 4 %


12/2015 28

8.2.4 Spannungsabhängige Überstromschutz-Funktion ( VOC51V)

Wenn die Überstromschutz-Funktion angewendet wird und der Strom im normalen Betrieb bezogen

auf den niedrigsten Fehlerstrom hoch sein kann, ist die korrekte Einstellung nur auf Grundlage von

Stromwerten nicht möglich. In diesem Fall kann jedoch, falls die Spannung während des Fehlers

wesentlich unter der niedrigsten Spannung im Betrieb liegt, die Spannung verwendet werden, um

zwischen dem fehlerhaften Status und dem normalen Betriebsstatus zu unterscheiden. Dies ist der

Anwendungsbereich der spannungsabhängigen Überstromschutz-Funktion.

Die Funktion hat zwei Betriebsmodi, abhängig von der Parameter-Einstellung:

• Spannungsbegrenzt

• Spannungsgesteuert.

8.2.4.1 Struktur des Schutz-Algorithmus

Abbildung 8-3 zeigt die Struktur des Algorithmus für den spannungsabhängigen Überstromschutz

(VOC51).

Abbildung 8-3: Struktur des Algorithmus für den spannungsabhängigen Überstromschutz

Characteristics L1

Decision logic

Characteristics L2

Characteristics L3

IL1Four

UL1Four

IL2Four

UL2Four

IL3Four

Parameters

UL3Four

Status signals

Binary

outputs


12/2015 29


Funktion Wert Genauigkeit Betriebsgenauigkeit 20 ≤ GS ≤ 1000 < 2 % Arbeitszeitgenauigkeit ±5% od ±15 ms, je

nachdem, welcher Wert größer ist

Rücksetzverhältnis 0,95 Rücksetzzeit * Abhängige Zeit Bestimmte Zeit

ca. 60 ms

< 2% oder ±35 ms, je nachdem, welcher Wert größer ist

Transiente Überreichweite < 2 % Aufnahmezeit * < 40 ms Nachlauf Abhängige Zeit Bestimmte Zeit

30 ms 50 ms

Einfluss der Zeit, schwankender Wert des Eingangsstroms (IEC 60255-151)

< 4 %

* Gemessen mit Signal-Relais-Kontakt

Tabelle 8-4: Technische Daten der spannungsabhängigen Überstromschutz-Funktion


12/2015 30

8.2.5 Überstrom-Richtungsschutz (TOC67, I Dir>, I D ir>>)

8.2.5.1 Anwendung

Gerichtete Überstromzeitschutzgeräte werden vor allem in Netzkonfigurationen benötigt, in denen

das Überstromkriterium und eine Zeitstaffelung zur Gewährleistung der Selektivität nicht mehr

ausreicht. Dies ist stets bei doppelter Einspeisung (Ringleitung) gegeben.

8.2.5.2 Funktionsweise

Auf der Grundlage der gemessenen Spannungen und Ströme wählt der Block aus den sechs

möglichen Fehlerschleifen (L1L2, L2L3, L3L1, L1N, L2N, L3N) diejenige mit der kleinsten berechneten

Schleifenimpedanz aus. Auf Grundlage der Spannung und des Stroms der ausgewählten Schleife

liefert die Richtungsentscheidung eine Freigabe zur Auslösung, wenn die gemessenen Werte groß

genug für eine Richtungsentscheidung sind und der Fehler im Auslösebereich erkannt wird.

Abbildung 8-4: Richtungsentscheidung


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Auslösegenauigkeit < 2 % Verarbeitungszeit-Genauigkeit falls Zeit-Faktor > 0,1 ±5 % oder ±15 ms,

höherer Wert hat Vorrang Genauigkeit in Mindestzeitbereich ±35 ms Rückfallverhältnis 0,95 Rückfallzeit ca. 100 ms transientes Übergreifen 2 % Ansprechzeit < 100 ms Speicherungs-Zeitintervall 50 Hz 60 Hz

70 ms 60 ms

Winkelgenauigkeit <3°


12/2015 31

8.2.6 Erdschlussschutz, ungerichtet (IOC50N , Io>>> )

Die Funktion „Erdschlussschutz, ungerichtet“ bewertet den Erdstrom und spricht ohne zusätzliche

Verzögerung an.


t(G)=tOP wenn G>GS

Abbildung 8-5: Auslösecharakteristik der Funktion (IOC50N)

mit

tOP (s) theoretische Verarbeitungszeit, wenn I > IGS (ohne zusätzliche Verzögerung)

I Messwert des Stromes

IS Einstellwert der Überstromanregung (IOC50_StCurr_IPar_, Anregestrom)


Scheitelwert-Berechnung:

Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Auslösecharakteristik (I > 0,1 In) unverzögert <6% Rückfallverhältnis 0,85 Verarbeitungszeit bei 2*IS < 15 ms Rückfallzeit * < 35 ms transientes Übergreifen 85 %

Fourier-Berechnung:

Funktion Genauigkeit Auslösecharakteristik (I > 0,1 In) unverzögert <3% Rückfallverhältnis 0,85 Verarbeitungszeit bei 2*IS < 25 ms Rückfallzeit * < 60 ms transientes Übergreifen 15 %


12/2015 32

8.2.7 Erdschlussschutz abhängig ungerichtet (TOC51N , Io>, Io>>)

Für die Funktion „Erdschlussschutz, abhängig, ungerichtet“ stehen unabhängige und inverse

Auslösecharakteristiken gemäß IEC- bzw. IEEE-Normen zur Verfügung. Die Charakteristiken sind an

IEC 60255-151, Ausgabe 1.0, 2009-08 angeglichen. Die abhängige Charakteristik entspricht der des

abhängigen Überstromzeitschutzes. Als charakteristische Größe gilt jedoch die

Nullsystemkomponente des Stromes.


Funktion Wert Genauigkeit Auslösegenauigkeit * 20 ≤ IS ≤ 1000 < 3 % Verarbeitungszeit-Genauigkeit ±5 % oder ±15 ms,

höherer Wert hat Vorrang Rückfallverhältnis 0,95 Rückfallzeit * abhängige Charakteristik unabhängige Charakteristik

ca. 60 ms


transientes Übergreifen 2 % Ansprechzeit ≤ 40 ms Nachlaufzeit abhängige Charakteristik unabhängige Charakteristik

30 ms 50 ms


< 4 %

* gemessen in Version In = 200 mA

Tabelle 8-5: Technische Daten der Funktion Erdschlussschutz, abhängig, ungerichtet

ACOS 353

12/2015

8.2.8 Erdschlussrichtungsschutz (TOC67N, Io Dir>, Io Dir> >)

8.2.8.1 Anwendung

Der Hauptanwendungsbereich der Erdschlussrichtungsschutzfunktion ist der Schutz vor Erdschlüssen

inklusive Erfassung der Richtung zum Fehlerort. Gerichtete Erdschlussschutzfunktionen werden

allem in Netzkonfigurationen benötigt, in denen das Überstromkriterium und eine Zeitstaffelung zur

Gewährleistung der Selektivität nicht mehr ausreicht. Dies ist stets bei doppelter Einspeisung

(Ringleitung) gegeben.


Der Richtungsentscheid gibt die Auslösung frei, wenn Erdspannung und Erdstrom für eine

Richtungsentscheidung ausreichend sind und der Fehler im Auslösebereich erkannt wird.

HINWEIS

Die Position der Vektoren in der nachfolgenden Abbildung weist auf eine Vorwärtsstörung hin,

h. der Erdschluss befindet sich in der geschützten Leitung (die positive Richtung des Stroms

verläuft von der Sammelschiene zur Leitung).

Software

Erdschlussrichtungsschutz (TOC67N, Io Dir>, Io Dir> >)


inklusive Erfassung der Richtung zum Fehlerort. Gerichtete Erdschlussschutzfunktionen werden



id gibt die Auslösung frei, wenn Erdspannung und Erdstrom für eine


Die Position der Vektoren in der nachfolgenden Abbildung weist auf eine Vorwärtsstörung hin,


verläuft von der Sammelschiene zur Leitung).


Software-Funktionen

33

Erdschlussrichtungsschutz (TOC67N, Io Dir>, Io Dir> >)


inklusive Erfassung der Richtung zum Fehlerort. Gerichtete Erdschlussschutzfunktionen werden vor



id gibt die Auslösung frei, wenn Erdspannung und Erdstrom für eine


Die Position der Vektoren in der nachfolgenden Abbildung weist auf eine Vorwärtsstörung hin, d.



12/2015 34


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Auslösegenauigkeit < ±2 % Verarbeitungszeit-Genauigkeit ±5 % oder ±15 ms,

höherer Wert hat Vorrang Genauigkeit in Mindestzeitbereich ±35 ms Rückfallverhältnis 0,95 Rückfallzeit ca. 50 ms ±35 ms transientes Übergreifen < 2 % Ansprechzeit 25 – 30 ms Winkelgenauigkeit Io ≤ 0,1 In 0,1 In < Io ≤ 0,4 In 0,4 In < Io

< ±10 ° < ±5 ° < ±2 °

Winkel-Rückfallverhältnis vorwärts und rückwärts gesamte übrige Auswahl

10 ° 5 °


12/2015 35

8.2.9 Einschaltstrom-Erkennung und -Blockierung (IN R2, I2h>)

Bei Erregung eines induktiven Elements mit einem Eisenkern (Transformator, Drosselspule usw.),

treten hohe Stromspitzen auf. Dies ist auf die vorübergehende asymmetrische Sättigung des

Eisenkerns als nichtlineares Element im elektrischen Netz zurückzuführen. Die Größe des Eisenkerns

ist gewöhnlich ausreichend, um die Werte des eingeschwungenen magnetischen Flusses unterhalb

des Sättigungspunkts des Eisenkerns zu halten, so dass der Einschaltübergang langsam abklingt.

Diese Stromspitzen hängen außerdem von Zufallsfaktoren wie dem Phasenwinkel beim Zuschalten

des Elements ab. Je nach Form der Magnetisierungskurve des Eisenkerns können die erkannten

Spitzen um ein Vielfaches über den Bemessungsstromamplituden liegen. Darüber hinaus können die

hohen Ströme in Mittel- und Hochspannungsnetzen mit geringen Verlusten und geringer Dämpfung

über einen relativ langen Zeitraum anhalten. Nachfolgende Abbildung zeigt ein typisches Beispiel für

den zeitlichen Verlauf des Einschaltstroms in den drei Phasen eines Transformators.

Folglich können Überstromrelais, Differentialrelais oder Distanzrelais anregen und aufgrund der

andauernden hohen Stromspitzen fehlauslösen.

Abbildung 8-7: Beispiel: Typischer Einschaltstrom

Die Einschaltstrom-Erkennung und -Blockierung kann zwischen zu hohen Strömen, die durch Überlast

oder Fehler verursacht werden und den zu hohen Strömen während eines Einschaltzustands,

unterscheiden.

Mit Hilfe des grafischen Logikeditors können andere Schutzfunktionen während der Einschaltzeit

blockiert und somit Fehlauslösungen vermieden werden.

Einige Schutzfunktionen werden automatisch durch die Einschaltstrom-Erkennung und -Blockierung

blockiert, ein eigenständiger Funktionsbaustein ist jedoch zur Anwendung im grafischen Logikeditor

ebenfalls verfügbar.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Stromgenauigkeit 20 – 2000 % von In ±1 % von In


12/2015 36

8.2.10 Schieflastschutz (TOC46, I2>)

Die Funktion des Schieflastschutzes schützt die elektrischen Betriebsmittel vor zu hohen

unsymmetrischen Belastungen, hervorgerufen zum Beispiel durch ein- oder zweipolige Fehler,

Leiterbruch oder Schäden an Schalterpolen.

Der Funktionsbaustein TOC46 für Schieflastschutz spricht an, wenn die Gegensystemkomponente des

Stromes höher ist als der eingestellte Anregewert. Hierbei werden unabhängige bzw. inverse

Charakteristiken gemäß IEC- bzw. IEEE-Normen eingesetzt. Die Funktion bewertet den Effektivwert

der Grundharmonischen der Gegensystemkomponente des Stroms. Die Charakteristiken sind an IEC

60255-151, Ausgabe 1.0, 2009-08, angeglichen.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Auslösegenauigkeit 10 ≤ Gs [%] ≤ 200 < 2 % Verarbeitungszeit-Genauigkeit ±5 % oder ±15 ms,

höherer Wert hat Vorrang Rückfallverhältnis 0,95 Rückfallzeit * abhängige Charakteristik unabhängige Charakteristik

ca. 60 ms


transientes Übergreifen < 2 % Ansprechzeit bei 2 * Gs < 40 ms Nachlaufzeit abhängige Charakteristik unabhängige Charakteristik

25 ms 45 ms


< 4 %


12/2015 37

8.2.11 Thermischer Überlastschutz (TTR49L, T>)

Das Prinzip des Thermischen Überlastschutzes beruht auf der Messung der drei Phasenströme und

der Berechnung der Effektivwerte. Die anschließende Temperaturberechnung basiert auf dem

höchsten Effektivwert der Phasenströme sowie der schrittweisen Lösung der Thermischen

Differentialgleichung.

Diese Methode ergibt die "Übertemperatur", d. h. eine Temperatur über der Umgebungstemperatur.

Dementsprechend ist die Temperatur des Schutzobjekts die Summe aus der berechneten

„Übertemperatur“ und der Umgebungstemperatur. Die Umgebungstemperatur lässt sich mit Hilfe

einer Temperatursonde messen, die analoge elektrische Signale proportional zur Temperatur

erzeugt. Alternativ kann die Temperatur der Umgebung mit Hilfe eines Parameters eingestellt

werden. Liegt die berechnete Temperatur (berechnete "Übertemperatur" + Umgebungstemperatur)

oberhalb bestimmter Schwellenwerte, so werden entsprechende Zustandssignale generiert: Alarm,

Auslösung, Entriegelung.

Für eine korrekte Einstellung müssen die folgenden Werte gemessen und als Parameter eingestellt

werden:

• Bemessungslaststrom: bei der Messung kontinuierlich anstehender Strom

• Bemessungstemperatur: eingeschwungene Temperatur bei Bemessungslaststrom

• Grundtemperatur: Temperatur der Umgebung während der Messung der Bemessungswerte

• Zeitkonstante: gemessene Aufwärm-/Abkühl-Zeitkonstante der exponentiellen Temperaturfunktion

Ein Problem von Metallelementen (der geschützten Leitung), die der Sonnenstrahlung ausgesetzt

sind, besteht darin, dass sie sich im Vergleich zur Umgebungstemperatur auch ohne einen Heizstrom

erhitzen; außerdem werden sie vor allem durch den Wind abgekühlt. Dies bedeutet, dass der

Wärmedurchgangskoeffizient in hohem Maße von den Auswirkungen des Winds abhängt. Da die

Freileitungen entlang einer viele Kilometer langen Strecke in unterschiedlichen geografischen

Umgebungen angeordnet sind, können die Auswirkungen von Sonne und Wind nicht im Detail

berücksichtigt werden. Die beste Näherung besteht darin, die Temperatur eines bestimmten

stromlosen Freileitungsabschnittes zu messen, der den gleichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt

ist wie die geschützte Leitung selbst. Der Thermische Überlastschutz „erinnert“ sich an die

vorhergehenden Lastzustände der Leitung und erfordert nur eine geringe Sicherheitsmarge zwischen

dem maximal zulässigen Strom und dem zulässigen kontinuierlichen Erwärmungsstrom der Leitung.

Dies erlaubt eine bessere thermische und damit energetische Auslastung der Leitung in einem weiten

Bereich von Lastzuständen und Umgebungstemperaturen.


Funktion Genauigkeit Verarbeitungszeit bei I > 1,2 * Itrip < 3 % oder < + 20 ms


12/2015 38

8.2.12 Nullstromdifferentialschutz (DIF87N)

Grundsätzlich handelt es sich beim Nullstromdifferentialschutz um eine niederohmige

Differentialschutzfunktion, basierend auf der Nullstromkomponente. Sie kann beispielsweise zum

Schutze von Wicklungen mit geerdetem Sternpunkt vor Erdschlüssen eingesetzt werden.

Abbildung 8-8: Funktionsweise Nullstromdifferentialschutz

Der über den Sternpunkt fließende Strom wird mit der aus den Phasenströmen berechneten

Nullsystemkomponente verglichen. Liegt die Differenz der verglichenen Ströme über der

charakteristischen Kennlinie, so erfolgt eine Auslösung.

Der Stabilisierungsstrom (Bias) ergibt sich aus dem Maximum der Phasenströme und des über den

Sternpunkt fließenden Stroms.

Abbildung 8-9: Funktionsweise Nullstromdifferentialschutz

Zusätzlich kann ein Richtungsvergleich des am Sternpunkt gemessenen und des aus den

Phasenströmen berechneten Nullstroms durchgeführt werden. Bei kleinem Nullstrom trotz hohem

Fehlerstrom in den Phasen führt dies zu einer Verbesserung der Funktions-Stabilität. Ob ein

Richtungsvergleich durchgeführt werden soll, kann durch Parametereinstellung festgelegt werden.


12/2015 39

Abbildung 8-10: Funktionsweise Richtungsvergleich


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Ansprechcharakteristik 1 Haltepunkt Rückfallverhältnis 0,95 Charakteristik-Genauigkeit < 2 % Verarbeitungszeit < 35 ms Rückfallzeit < 25 ms

ACOS 353

12/2015

8.2.13 Überspannungsschutz (TOV59)


Die Überspannungsschutz-Funktion misst drei Phasenspannungen. Liegt eine von ihnen oberhalb des

eingestellten Anregewertes, so wird ein phasenselektives Anregesignal generiert.

8.2.13.2 Betriebsmodus

Das General-Anregesignal wird generiert, wenn eine der drei geme

eingestellten Anregewert liegt.

Der Auslösebefehl erfolgt erst, wenn die Verzögerungszeit verstrichen ist und die

Parametereinstellung darüber hinaus einen Auslösebefehl erfordert.


OPtGt =)( wenn SGG >

Abbildung

mit

tOP theoretische Verarbeitungszeit, wenn G > G

G Messwert der Grundharmonischen der Phasenspannungen,

GS Einstellwert der Phasenspannungen.


Funktion Ansprechgenauigkeit Sperrspannung Rückfallzeit U< → Un U< → 0 Verarbeitungszeit Minimale Verarbeitungszeit

Software

Überspannungsschutz (TOV59)

Funktion misst drei Phasenspannungen. Liegt eine von ihnen oberhalb des


Anregesignal wird generiert, wenn eine der drei gemessenen Spannungen über dem


Parametereinstellung darüber hinaus einen Auslösebefehl erfordert.

Auslösecharakteristik

Abbildung 8-11: Unabhängige Überspannungscharakteristik

theoretische Verarbeitungszeit, wenn G > GS,

Messwert der Grundharmonischen der Phasenspannungen,

Einstellwert der Phasenspannungen.

Technische Daten

Wirksamer Bereich Genauigkeit < ± 0,5 % < ± 1,5 % 60 ms 50 ms

< ± 20 ms50 ms

Software-Funktionen

40

Funktion misst drei Phasenspannungen. Liegt eine von ihnen oberhalb des


ssenen Spannungen über dem


Genauigkeit < ± 0,5 % < ± 1,5 %

< ± 20 ms


12/2015 41

8.2.14 Unterspannungsschutz (TUV27, U<, U<<)

8.2.14.1 Anwendung

Unterspannungsschutzeinrichtungen werden angewendet, wenn eine definiert verzögerte

Abschaltung eines Anlagenteils bei Unterschreiten eines eingestellten Spannungsgrenzwertes

erfolgen soll. Die Unterspannungsschutz-Funktion bewertet die drei Außenleiterspannungen. Liegt

eine von ihnen unterhalb der eingestellten Anregeschwelle (und oberhalb der festgelegten

Mindesthöhe), wird ein phasenselektives Anregesignal generiert.


Eine Generalanregung erfolgt abhängig vom eingestellten Funktionsmodus, sobald eine, zwei oder

alle drei Spannungen unterhalb des eingestellten Anregwertes (und über der festgelegten

Mindesthöhe) liegen. Der Auslösebefehl wird erteilt, nachdem die Verzögerungszeit verstrichen ist

und die Parametereinstellung darüber hinaus einen Auslösebefehl erfordert.

8.2.14.3 Auslösecharakteristiken ��6� = �78��69:; < 6 <6�

Abbildung 8-12: Auslösecharakteristik Unterspannungsschutz

mit

tOP theoretische Verarbeitungszeit, falls Umin< U < US,

U Messwert der Spannungen,

US Anregeschwelle U<


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Auslösegenauigkeit < ± 0,5 % Blockierungsspannung < ± 1,5 % Rückfallzeit U> → Un U> → 0

50 ms 40 ms

Verarbeitungszeit-Genauigkeit < ± 20 ms Minimale Verarbeitungszeit 50 ms

UUmin

tOP

t(U)

US


12/2015 42

8.2.15 Erdüberspannungsschutz (TOV59N)

Die Erdüberspannungsschutz-Funktion arbeitet gemäß unabhängiger Auslösecharakterisik.


OPtUt =)( wenn SUU >

Abbildung 8-13: Auslösecharakteristik Erdüberspannungsschutz

mit

tOP (Sekunden) theoretische Verarbeitungszeit, falls U > US, fix, entsprechend Parameter-Einstellung,

U Messwert der Grundharmonischen der Erdspannung,

US Einstellwert der Erdspannung.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Ansprechgenauigkeit 2 – 8 %

8 – 60 % < ± 2 % < ± 1.5 %

Rückfallzeit U> → Un U> → 0

60 ms 50 ms

Verarbeitungszeit 50 ms < ± 20 ms


12/2015 43

8.2.16 Drehfeldüberwachung (TOV47)

Die Drehfeldüberwachungsfunktion arbeitet auf Basis der im Gerät verfügbaren symmetrischen

Komponenten. Als Messgröße wird dabei die Spannung des Gegensystems verwendet, welche ein Indiz für ein linkes Drehfeld liefert. Durch die Wahl der Parameter kann die Funktion neben der

Ableitung des Drehfeldes (linkes Drehfeld wegen falscher Phasenfolge, Parametereinstellung: Us

>95% UN) ebenso als Phasenausfallschutz und als Schutz vor Unsymmetrie verwendet werden, da die

Spannung des Gegensystems bereits mit ansteigen der Unsymmetrie anwächst. Die

Drehfeldüberwachungsfunktion arbeitet gemäß der unabhängigen Auslösecharakterisik.


OPtUt =)( wenn SUU >

Abbildung 8-14: Auslösecharakteristik Drehfeldüberwachung

mit

tOP (Sekunden) theoretische Verarbeitungszeit, falls U > US, fix, entsprechend Parameter-Einstellung,

U Messwert des Gegensystems,

US Einstellwert der Gegensystemspannung.


Funktion Wirks amer Bereich Genauigkeit Ansprechgenauigkeit 2 – 8 %

8 – 98 % < ± 2 % < ± 1.5 %

Rückfallzeit U> → Un U> → 0

60 ms 50 ms

Verarbeitungszeit 50 ms < ± 20 ms Tabelle 8-6: Technische Daten der Drehfeldüberwachung


12/2015 44

8.2.17 Überfrequenzschutz (TOF81)

8.2.17.1 Anwendung

Eine Abweichung der Frequenz von der normalen Systemfrequenz deutet auf ein Ungleichgewicht

zwischen erzeugter Leistung und dem Lastbedarf hin. Ist die verfügbare elektrische Leistung

verglichen mit der Leistungsabnahme der angeschlossenen Verbraucher groß, liegt die

Systemfrequenz über dem normalen Wert. Die Überfrequenzschutz-Funktion wird üblicherweise

eingesetzt, um die Erzeugung herunterzufahren, und auf diese Weise die Systemfrequenz zu regeln.

Eine weitere mögliche Anwendung besteht in der Erfassung eines unbeabsichtigten Inselbetriebs der

dezentralen Erzeugung und einiger Verbraucher. Im Inselnetz ist es unwahrscheinlich, dass der

erzeugte Strom dem Verbrauch entspricht. Folglich ist die Erfassung einer hohen Frequenz ein

möglicher Hinweis auf einen Inselbetrieb.

Eine präzise Frequenzmessung ist darüber hinaus das Kriterium für die Synchrocheck- und die

Synchronschalt-Funktion.


Die präzise Frequenzmessung erfolgt durch Messung der Zeit zwischen zwei ansteigenden Flanken

am Nulldurchgang eines Spannungssignals. Für eine Akzeptanz der gemessenen Frequenz sind

mindestens vier aufeinanderfolgende identische Messungen erforderlich. Ebenso sind vier ungültige

Messungen erforderlich, um die gemessene Frequenz zu Null zurückzusetzen. Die bewertete

Spannung muss dabei über 30 % der Bemessungsspannung liegen.

Der Überfrequenzschutz generiert ein Anregesignal, wenn mindestens fünf gemessene

Frequenzwerte über der vorgegeben Höhe liegen.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Betriebsbereich 40 – 70 Hz 30 mHz Wirksamer Bereich 45 - 55 Hz / 55 - 65 Hz 2 mHz Verarbeitungszeit min 140 ms Verzögerungszeit 140 – 60000 ms ±20 ms Rückfallverhältnis 0,99


12/2015 45

8.2.18 Unterfrequenzschutz (TUF81)

8.2.18.1 Anwendung




Systemfrequenz unter dem normalen Wert. Die Unterfrequenzschutz-Funktion wird üblicherweise

eingesetzt, um die Erzeugung hochzufahren, und auf diese Weise die Systemfrequenz zu regeln.



erzeugte Strom dem Verbrauch entspricht. Folglich ist die Erfassung einer niedrigen Frequenz ein

möglicher Hinweis auf einen Inselbetrieb.

Eine präzise Frequenzmessung ist darüber hinaus das Kriterium für die Synchrocheck- und die

Synchronschalt-Funktion.







Der Unterfrequenzschutz generiert ein Anregesignal, wenn mindestens fünf gemessene

Frequenzwerte unterhalb des Einstellwerts liegen.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Betriebsbereich 40 – 70 Hz 30 mHz Wirksamer Bereich 45 - 55 Hz / 55 - 65 Hz 2 mHz Verarbeitungszeit min 140 ms Verzögerungszeit 140 – 60000 ms ±20 ms Rückfallverhältnis 0,99


12/2015 46

8.2.19 Frequenzänderungsschutz (FRC81R)

8.2.19.1 Anwendung




Systemfrequenz über dem normalen Wert, und ist sie klein, liegt die Frequenz unter dem normalen

Wert. Bei ausgeprägtem Ungleichgewicht ändert sich die Frequenz rasch. Die

Änderungsgeschwindigkeit der Frequenzschutz-Funktion wird eingesetzt, um das Gleichgewicht

zwischen Erzeugung und Verbrauch wiederherzustellen, und auf diese Weise die Systemfrequenz zu

regeln.



erzeugte Strom dem Verbrauch entspricht. Folglich ist die Erfassung einer hohen

Änderungsgeschwindigkeit der Frequenz ein möglicher Hinweis auf einen Inselbetrieb.

Eine präzise Frequenzmessung ist darüber hinaus das Kriterium für die Synchronschalt-Funktion.







Der Frequenzänderungsschutz generiert ein Anregesignal, wenn der df/dt-Wert über dem

Einstellwert liegt. Die Frequenzänderung wird als Differenz zwischen der aktuell gemessenen

Frequenz und der Frequenz drei Perioden zuvor, berechnet.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Betriebsbereich -5 - -0,05 und +0,05 - +5 Hz/sec Ansprechgenauigkeit ±20 mHz/s Verarbeitungszeit min 140 ms Verzögerungszeit 140 – 60000 ms +20 ms


12/2015 47

8.2.20 Synchrocheck-/Synchronschalt-Funktion

8.2.20.1 Anwendung

Werden im Netzbetrieb zwei asynchrone Systeme gekoppelt, so können verschiedene Probleme

auftreten. Die hohen Stromspitzen verursachen Schäden an den Verbindungselementen, die

Beschleunigungskräfte führen zu einer Überbeanspruchung der Antriebswellen rotierender

Maschinen und die vom Schutzsystem eingeleiteten Maßnahmen haben eine unerwünschte

Trennung wichtiger Netzabschnitte zur Folge.

Zur Vermeidung solcher Probleme, ist zu prüfen, ob die miteinander zu verbindenden Systeme

synchron arbeiten. Ist dies der Fall, wird der Einschaltbefehl an den Leistungsschalter übertragen. Bei

Asynchronität wird der Einschaltbefehl verzögert, um die geeignete Position der Spannungsvektoren

auf den beiden Seiten des Leistungsschalters zueinander abzuwarten. Können die Bedingungen für

einen sicheren Einschaltvorgang innerhalb einer zu erwartenden Zeit nicht erfüllt werden, wird dieser

abgewiesen.

Die Bedingungen für einen sicheren Einschaltvorgang lauten wie folgt:

• Die Differenz zwischen den Spannungsamplituden liegt unterhalb des eingestellten Grenzwertes.

• Die Differenz zwischen den Frequenzen liegt unterhalb des eingestellten Grenzwertes.

• Die Phasenverschiebung zwischen den Spannungen auf beiden Seiten des Leistungsschalters liegt innerhalb der eingestellten Grenzen.


Die Funktion verarbeitet sowohl das automatische Wiedereinschalten als auch manuelle

Einschaltbefehle.

Die Grenzwerte für das automatische Wiedereinschalten und manuelle Einschaltbefehle können

unabhängig voneinander eingestellt werden.

Die Funktion vergleicht die Leitungsspannung mit der Spannung einer der Sammelschienenabschnitte

(Sammelschiene1 bzw. Sammelschiene2). Die Auswahl der Sammelschiene erfolgt automatisch auf

der Grundlage eines vom Benutzer, unter Anwendung des grafischen Logikeditors, festgelegten

digitalen Eingangssignals.

Als Spannung kann eine „Leiter-Erde“- oder „Leiter-Leiter“-Spannung ausgewählt werden.

Die Funktion verarbeitet die Signale der Spannungswandler-Überwachung und gibt den

Einschaltbefehl nur im Fall von plausiblen Spannungen frei.


12/2015 48

Es gibt drei Betriebsmodi:

Spannungsprüfung:

o spannungslose Sammelschiene, spannungsführende Leitung, o spannungsführende Sammelschiene, spannungslose Leitung, o beliebig (einschließlich spannungslose Sammelschiene, spannungslose Leitun

Synchrocheck

o spannungsführende Leitung

o spannungsführende Sammelschiene

Synchronschaltung

o spannungsführende Leitung

o spannungsführende Sammelschiene

Werden die Bedingungen für „Spannungsprüfung“ bzw. „Synchrocheck“ erfüllt, generiert die

Funktion einen Freigabebefehl. Bei manueller oder automatischer Aufforderung zum Einschalten

wird zudem der Einschaltbefehl erteilt.

Bei Nichterfüllung der Bedingungen für spannungsführenden und synchronen Betrieb, wird innerhalb

der eingestellten Timeout-Vorgabe eine Synchronschaltung angestoßen. Innerhalb einer

vorgegebenen Wartezeit müssen die Bedingungen für ein sicheres Schalten erfüllt sein. Um ein

sicheres Einschalten zum Schließzeitpunkt der Leistungsschalterkontakte zu gewährleisten, muss die

zu erwartende Eigenzeit des Leistungsschalters als Parameterwert eingestellt werden.

Eine begonnene Synchronprüfung kann mit Hilfe einer vom Benutzer im grafischen Logikeditor

festgelegten Abbruchbedingung unterbrochen werden.

Im Betriebsmodus „Bypass“ werden die Freigabesignale durch die Funktion generiert und der

Einschaltbefehl ohne weitere Überprüfungen übertragen.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit im wirksamen Bereich Bemessungsspannung Un 100/200 V, Parameter-Einstellung Wirksamer Spannungsbereich 10 - 110 % von Un ±1 % von Un Frequenz 47,5 – 52,5 Hz ±10 mHz Phasenwinkel ±3 ° Verarbeitungszeit Einstellwert ±3 ms Rückfallzeit < 50 ms Rückfallverhältnis 0,95 Un


12/2015 49

8.2.21 AWE für Mittelspannungsnetze (REC79MV)

8.2.21.1 Anwendung

Die automatische Wiedereinschaltfunktion für Mittelspannungsnetze kann bis zu vier

Wiedereinschaltungen realisieren. Die Pausenzeit kann für jedes Wiedereinschalten individuell und

getrennt für Erdschlüsse und Fehler ohne Erdberührung eingestellt werden. Die Wiedereinschaltung

erfolgt stets dreiphasig.

Die Auslösung der automatischen Wiedereinschaltfunktion erfolgt durch Rückfall einer

Schutzfunktion und/oder durch Signalisierung des geöffneten Zustands des Leistungsschalter-

Hilfskontakts. Nach Ablauf der Pausenzeit, generiert die automatische Wiedereinschaltfunktion

einen Einschaltbefehl. Wenn die Störung nach wie vor besteht oder erneut auftritt, werden die

Schutzfunktionen innerhalb der „Sperrzeit“ (beginnend mit dem Einschaltbefehl) erneut wirksam und

der nachfolgende Zyklus beginnt. Erfolgt während dieser Zeitdauer kein erneutes Ansprechen, wird

der automatische Wiedereinschaltzyklus zurückgesetzt, bis eine neue Störung das Verfahren mit dem

ersten Zyklus wieder einleitet.


Funktion Genauigkeit Betriebsdauer ±1 % des Einstellwerts oder ±30 ms


12/2015 50

8.2.22 Spannungswandler-Überwachung (VTS)

Die Spannungswandler-Überwachung generiert eine Meldung zur Angabe eines Fehlers im

Sekundärkreis des Spannungswandlers. Die Meldung kann beispielsweise als Warnhinweis dienen,

indem sie auf Störungen bei der Messung hinweist, oder sie kann das Ansprechen der Distanzschutz-

Funktion deaktivieren, sofern geeignete gemessene Spannungswerte für eine Distanz-Entscheidung

nicht verfügbar sind.

Die Spannungswandler-Überwachung ist für die Erfassung von fehlerhaften asymmetrischen

Zuständen des Spannungswandler-Kreises ausgelegt, die beispielsweise durch einen gebrochenen

Leiter im Sekundärkreis verursacht werden.

8.2.22.1 Struktur des Algorithmus für die Spannungswandler-Überwachung

Abbildung 8-15: Struktur des Algorithmus für die Spannungswandler-Überwachung

Parameter

VTS Algorithmus

Digitale Ausgangssignale

U0

U2

VTS

Dead Line Detection

I0

I2

Digitale Eingangssignale

Logik

UL1

UL2

UL3

IL1

IL2

IL3


12/2015 51

8.2.22.2 Algorithmus der Rückspannungserfassung (DLD)

Von diesem Modul wird entschieden, ob die "Bedingung Leitung_OK" oder die "Bedingung Leitung

spannungslos" gegeben ist. Dieses Modul zählt zur Messwert-Vorverarbeitungsphase.

Abbildung 8-16: Prinzipschema der Funktion

Die Parameter für die Funktion Rückspannungserfassung sind im Folgenden aufgelistet.

8.2.22.3 Algorithmus für die Spannungswandler-Überwachung

Für die Spannungswandler-Überwachung gibt es drei verschiedene Modi:

Erfassung der Nullsystemkomponente, Erfassung der Gegensystemkomponente und

Sonderanwendung.

Das Modul Spannungswandler-Überwachung-Algorithmus (VTS Algorithm) hat die Aufgabe zu

erkennen, ob die Bedingungen für den Zustand "SPANNUNGSWANDLER-ÜBERWACHUNG-

AUSFALL" ("VTS FAIL") entsprechend der für den ausgewählten Modus festgelegten Bedingungen

gegeben sind.

UL1Four

Dead lineDetection

UL2Four

IL1Four

IL2Four

UL3Four

IL3Four

Parameter

DigitaleEingangssignale

DLD_StUL1_Grl_

DLD_StUL2_Grl_

DLD_StUL3_Grl_

DLD_StIL1_Grl_

DLD_StIL2_Grl_

DLD_StIL3_Grl_

DLD_DeadLine_Grl_

DLD_LineOK_Grl_


12/2015 52

8.2.22.4 Entscheidungslogik

Das Entscheidungslogik-Modul verknüpft die digitalen Eingangssignale mit den Parametern, um den

Auslösebefehl der Funktion zu generieren.

Abbildung 8-17: Logikschema der Entscheidungslogik


Funktion Wert Genauigkeit Anregestrom Io = 0 A I2 =0 A

<1 % <1 %

Eigenzeit < 20 ms Rückfallverhältnis 0,95

Tabelle 8-7: Technische Daten der Spannungswandler-Überwachung

DLD_StIL1_GrI

VTS_Fail_GrI_

DLD_StIL2_GrI

DLD_LineOK_GrI_

DLD_StIL3_GrI

DLD_DeadLine_GrI

DLD_StUL1_GrI

DLD_StUL2_GrI

DLD_StUL3_GrI

OR NOT

AND

t

200

R

S

ANDVTS_Fail_int_

VTS_Blk_GrO_

OR

t

100

NOT

NOT

R

S OR

AND

t

100


12/2015 53

8.2.23 Schutz vor Stromasymmetrie (VCB60)

8.2.23.1 Anwendung

Die Funktion „Schutz vor Stromasymmetrie“ erfasst eine Asymmetrie bei der Strommessung. Im

Gegensatz zur Funktion „Stromwandler-Überwachung“ ist diese Funktion in der Lage einen

Auslösebefehl zu generieren. Ansonsten sind die Funktionsweisen beider Funktionen nahezu

identisch.


Die Funktion wählt den maximalen und minimalen Phasenstrom aus. Liegt die Differenz zwischen

diesen Werten über dem eingestellten Grenzwert, generiert die Funktion ein Anregesignal. Eine

notwendige Vorbedingung für die Generierung eines Anregesignals ist, dass der Maximalwert der

Ströme zwischen 10 % und 150 % des Bemessungsstroms liegt.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Ansprechgenauigkeit bei In < 2 % Rückfallverhältnis 0,95 Verarbeitungszeit 70 ms


12/2015 54

8.2.24 Schalterversager-Schutz (BRF50, CBFP)

8.2.24.1 Anwendung

Nachdem eine Schutzfunktion einen Auslösebefehl generiert hat, wird erwartet, dass der

Leistungsschalter ausschaltet und der Fehlerstrom unter die zuvor festgelegte normale Höhe abfällt.

Erfolgt dies nicht, muss ein zusätzlicher Auslösebefehl generiert werden, damit der Fehler durch die

nachgeschalteten Leistungsschalter beseitigt wird. Gleichzeitig kann nach Bedarf ein erneuter

Auslösebefehl an den (die) Leistungsschalter generiert werden, von dem (denen) eine Abschaltung

erwartet wird.


Funktion Wirksamer Bereich Genauigkeit Strom-Ungenauigkeit <2 % Zeit bis erneute Auslösung ca. 15 ms BF Zeit-Ungenauigkeit + 5 ms Strom-Rückfallzeit 20 ms


12/2015 55

8.2.25 Gerichtete Leistungsüberwachung P>, P< (DOP3 2, DUP32)

8.2.25.1 Anwendung

Die gerichtete Leistungsüberwachung wird eingesetzt, um die im Netz befindlichen Betriebsmittel,

hauptsächlich Generatoren, vor zu hohen Wirk- und/oder Blindleistungen zu schützen.

8.2.25.2 Funktionsweise P> (DOP32)

Auf der Grundlage der gemessenen Spannungen und Ströme berechnet die Funktion die dreiphasige

Wirk- und Blindleistung (Punkt S in nachfolgender Abbildung) und vergleicht die P-Q-Koordinaten mit

den festgelegten Charakteristiken in der Leistungsebene. Die Charakteristik ist als eine auf dem Punkt

SS liegende und senkrecht zur Richtung von SS verlaufende Linie definiert. Der Punkt SS wird durch

die Amplitude der „Anregeleistung“ und den „Richtungswinkel“ definiert. Der gerichtete

Leistungsschutz P> spricht an, wenn der Winkel des Vektors S-SS bezogen auf die Richtungslinie

zwischen 90° und -90° liegt.

Bei einer Anregung wird die „Anregeleistung“ um einen bestimmten Hysterese-Betrag verringert.

Abbildung 8-18 Richtungsentscheidung der Rückleistungsschutz-Funktion

Q

P

Q

P

Richtungs-winkel

Anrege-leistung

S

α

SS

S-SS

Auslösung


12/2015 56

8.2.25.3 Funktionsweise P< (DUP32)

Auf der Grundlage der gemessenen Spannungen und Ströme berechnet die Funktion die dreiphasige

Wirk- und Blindleistung (Punkt S in nachfolgender Abbildung) und vergleicht die P-Q-Koordinaten mit

den festgelegten Charakteristiken in der Leistungsebene. Die Charakteristik ist als eine auf dem Punkt

SS liegende und senkrecht zur Richtung von SS verlaufende Linie definiert. Der Punkt SS wird durch die

Amplitude der „Anregeleistung“ und den „Richtungswinkel“ definiert. Der gerichtete Leistungsschutz

P< spricht an, wenn der Winkel des Vektors S-SS bezogen auf die Richtungslinie zwischen oberhalb

von 90° oder unterhalb von -90° liegt.

Bei einer Anregung wird die „Anregeleistung“ um einen bestimmten Hysterese-Betrag erhöht.


Funktion wirksamer Bereich Genauigkeit Messung P,Q I > 5 % In < 3 %

Q

P

Richtungs -winkel

Anrege-leistung

S

?

SS

S- SS Auslösung

Abbildung 8-19: Richtungsentscheidung der gerichteten Leistungsüb erwachung P<


12/2015 57

8.2.26 Wattmetrische Erdschlusserfassung (WEF32N)

8.2.26.1 Einsatzbereich

Die Entscheidung, die von der gerichteten wattmetrischen Erdschluss-Schutzfunktion getroffen wird,

basiert auf der berechneten Wirkleistung der Restspannung und des Reststroms. Diese Funktion

dient zur Ermittlung von Erdschlüssen vornehmlich in kompensierten Netzen, in denen die Richtung

der Blindleistung vom Kompensationsgrad abhängig ist und die Erdschlussrichtung lediglich durch die

Wirkleistungskomponente der Leistung angezeigt wird. Für diesen Anwendungsfall ist die Einstellung

für den charakteristische Winkel „0“. Wird diese Funktion z.B. in isolierten Netzen genutzt, so ist die

optimale Einstellung für den charakteristischen Winkel 90 Grad.

Diese Funktion arbeitet mit einer Konstantzeit-Kennlinie. Die Ausführung kann durch

Parametereinstellungen sowie durch externe Sperrsignale blockiert werden.


Die Eingänge der Funktion sind die Fourierschen harmonischen Basiskomponenten des Reststroms

(3lo) und der Restspannung (3Uo).

Der Funktionsblock „Richtungsentscheidung“ erzeugt ein Signal mit der Wertigkeit TRUE, wenn

die Restspannung UN=3Uo ausreichend ist für eine gerichtete Entscheidung,

der Reststrom IN=3Io ausreichend ist für eine gerichtete Entscheidung

der Vektor des Reststroms auf der komplexen Ebene innerhalb des vom charakteristischen

Winkel (RCA) und dem Betriebswinkel (ROA) festgelegten Bereichs liegt (s. Abb. 1-1), und

die berechnete Wirkleistung über dem Einstellwert liegt.

A


mit

ROA = Relais-Betriebswinkel

RCA = charakteristischer Winkel des Relais

ACOS 353

12/2015

ANMERKUNG

Die Position der Vektoren in

liegt auf der geschützten Linie (die positive Richtung des Stroms läuft von der Sammelschiene bis zur Leitung).


Funktion Betriebsgenauigkeit Genauigkeit Verarbeitungszeit

Genauigkeit innerhalb des min. Zeitraums Rückfallverhältnis Transiente ÜberempfindlichkeitAnsprechzeit Winkelgenauigkeit 3Io ≤ 0,1 In 0,1 In < 3Io ≤ 0,4 In 0,4 In < 3Io Winkel-Rückfallverhältnis Vorwärts/ rückwärts alle anderen

Software

Die Position der Vektoren in Abbildung 8-20zeigt einen Vorwärtsfehler, d.h. die Position des Erdschlusses


Technische Daten

Wirksamer Bereich Genauigkeit < ± 2%

± 5% oder ±15 ms (je nachdem, welcher Wert größer ist)

Genauigkeit innerhalb des min. ± 35ms

0,95 Transiente Überempfindlichkeit < 2% ± 35 ms

25 – 30 ms

< ± 10° < ± 5° < ± 2°

10° 5°

Software-Funktionen

58

zeigt einen Vorwärtsfehler, d.h. die Position des Erdschlusses


Genauigkeit

± 5% oder ±15 ms (je nachdem, welcher Wert größer ist)

± 35 ms


12/2015 59

8.2.27 Transiente Erdschlussschutz-Funktion (TransE F)

8.2.27.1 Anwendung

Die transiente Erdschlussschutz-Funktion kann in kompensierten oder isolierten Netzen

verwendet werden, um die fehlerhafte Stelle im Falle eines Erdschlusses zu ermitteln.


Abbildung 8-21: Fehlerstrom-Richtung

Abbildung 8-21: zeigt das vereinfachte Schema für die Erdschluss-Berechnung in

kompensierten Netzen.

Das Schema vernachlässigt die Mit- und die Nebenimpedanzen. Das Nullimpedanz-

Ersatznetz ist detailliert: Es zeigt die korrekten Stellen (Nr. 1 im Schema), die Stelle mit dem

Erdschluss (Nr. 2 im Schema) sowie die Petersen-Spule. Die gepunkteten Pfeile zeigen die

positive Richtung der Stromwandler an und die durchgehenden Pfeile zeigen den Stromfluss

im Fall eines Erdschlusses an Stelle 2.

8.2.27.3 Technische Daten Funktion Wert Genauigkeit Betriebsgenauigkeit < ±2 % Zeitgenauigkeit ±5% oder ±15 ms,

je nachdem, welcher Wert größer ist

Genauigkeit in minimaler Zeitspanne

±35 ms

Tabelle 8-8: Technische Daten der transienten Erdschlussschutz-Funktion

IC11 IC2

1 2

G U0


12/2015 60

8.2.28 Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsschutz (QU) In ihren Netzanschlussregeln fordern die Netzbetreiber von den Erzeugungsanlagen eine

Funktionalität zur Spannungsstützung im Fehlerfall, um Spannungseinbrüche im Netz verhindern zu

können. Beim konventionellen Maschinenschutz besteht diese aus Spannungs- und Frequenzrelais,

die bei Über- beziehungsweise Unterschreitung bestimmter Schwellwerte zur Trennung der

Erzeugungsanlage vom Netz führt.

Durch den steigenden Anteils erneuerbarer Energien an der Stromproduktion, allen voran

Windenergie- und Photovoltaik-Anlagen, müssen auch diese Erzeuger im Fehlerfall die Netzspannung

durch Blindleistungsabgabe (übererregter Betrieb) stabilisieren. Eine Grundlage hierfür bildet die

Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsfunktion (QU).

8.2.28.1 Anwendung Die Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsschutzfunktion muss, gemäß TransmissionCode 2007

und der technischen Richtlinie „Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz - Richtlinie für

Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz“ des BDEW, folgende

Bedingungen erfüllen:

Bei Absinken und Verbleib der Spannung am Netzanschlusspunkt auf und unter einen Wert von 85%

der Bezugsspannung (Un in Hoch- und Höchstspannungsnetzen (380/220/110kV) bzw. Uc in

Mittelspannungsnetzen) und gleichzeitigem Blindleistungsbezug am Netzanschlusspunkt

(untererregter Betrieb) muss die Erzeugungsanlage mit einer Zeitverzögerung von 0,5s vom Netz

getrennt werden. Der Spannungswert bezieht sich auf den größten Wert der verketteten

Netzspannungen, d.h. dass alle drei Spannungen den Wert von 85% Uc unterschreiten müssen. Die

Trennung hat am Generatorleistungsschalter zu erfolgen. Diese Funktion erfüllt die Überwachung der

Spannungsstützung.

8.2.28.2 Funktionsweise Die Funktionsweise des QU-Schutzes erfolgt durch Überwachung einer reinen Blindleistungsschwelle

(Variante 2 gem. FNN Lastenheft Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsschutz (Q-U-Schutz)). Die

Auslösekennlinie ergibt eine Gerade, die parallel zur Wirkleistungsachse verläuft:

Abbildung 8-22: Auslösebereich bei konstanter Blindleistungsüberwachung

Q/S

P/S0,5

0,5

Netz PNetz P

Q-Schwellwert


12/2015 61

8.2.28.3 Zusätzliche Freigabekriterien Zusätzlich zur Blindleistung ist ein Freigabestrom als Freigabekriterium einzustellen. Die logische

Verknüpfung aller Freigabekriterien ist in Abbildung 8-23 dargestellt.

Abbildung 8-23: Prinzipskizze der Blindleistungsrichtungs-Unterspannungsfunktion


Funktion Wert Genauigkeit Auslösecharakteristik Definite Time Spannungsmessung U > 10% Un < 2% Strommessung I > 10% In < 2% Messung von P, Q < 5% Verarbeitungszeit < 125 ms Rückfallverhältnis <0,99 Rückfallzeit < 100 ms Verzögerungszeit 0.1 - 2.0 s 1% or ± 25 ms

Q1

P1

Blindleistungsrichtung


12/2015 62

8.2.29 Mindeststromstufe (IMin)

Der Mindeststromstufe-Funktionsblock vergleicht die Fourier-Grundkomponenten der

Eingangsstromsignale mit dem Betriebsstrom-Parameterwert.

Falls alle drei Werte den eingestellten Wert überschreiten, schaltet sich die Funktion ein.

Wenn die Zeitverzögerung abgelaufen ist, erstellt die Funktion ein Timeout-Signal. Diese

Funktion wird zurückgesetzt, sobald einer der Phasenströme unter den eingestellten Wert

fällt.


OPtGt =)( wenn SGG >

Abbildung 8-24: Abhängige Mindeststromstufe-Charakteristiken

wobei

tOP (in Sekunden) theoretische Kommandozeit, falls G>GS, fix, entsprechend

voreingestelltem Parameter

G Messwert der charakteristischen Größe, Grundharmonische der

Phasenströme

GS voreingestellter Wert der charakteristischen Größe

G

GS

tOP

t(G)


12/2015 63


Funktion Wert Genauigkeit Auslösegenauigkeit 5 ≤ Gs ≤ 100 % < 2 % oder 5 mA,

Höherer Wert hat Vorrang Verarbeitungszeit-Genauigkeit ±5% oder ±10 ms,

Höherer Wert hat Vorrang Rückfallverhältnis (wenn G>10%) 0,95 Rückfallzeit* Abhängige Charakteristiken

Ca. 50 ms

Transientes Übergreifen < 2 % Ansprechzeit * < 40 ms Nachlaufzeit Abhängige Charakteristiken

40 ms


< 4 %

* gemessen mit Meldungsrelaiskontakt

Tabelle 8-9: Technische Daten der Mindeststromstufe-Funktion


12/2015 64

8.2.30 Automatische Frequenz Entlastung (AFE) Die Berücksichtigung der veränderten Erzeugungssituation erfordert von den Netzbetreibern

zusätzlich zu den bekannten Maßnahmen der Stabilisierung der Netzfrequenz eine erweiterte

Möglichkeit das Absinken der Netzfrequenz zu verhindern. Hierzu ist ein technischer Hinweis

„Technische Anforderungen an die automatische Frequenzentlastung“ von der FNN-Projektgruppe

Lastabwurf erarbeitet worden.

Dieser Hinweis liegt der AFE Schutzfunktion zu Grunde und ermöglicht im Rahmen der eingestellten

Parameter das Trennen von Netzteilen (Wirklasten) als integraler Bestandteil der Schutzgeräte im

Mittelspannungsfeld.

8.2.30.1 Anwendung

Im Falle eines Einbruchs der Frequenz unterhalb definierter Grenzen soll eine automatische

Lastanpassung, mit dem Ziel Wiederherstellung eines Leistungsgleichgewichtes zwischen Erzeugungs-

und Verbrauchsleistung, durchgeführt werden. Eine Grundlage hierfür bildet die Automatische

Frequenz Entlastung (AFE) die als fertiger Funktionsbaustein in der ACOS300 Geräteserie enthalten

ist.

8.2.30.2 Technische Daten Funktion Genauigkeit Auslösecharakteristik Definite Time Arbeitsbereich für Frequenz 45-55 Hz 2 mHz

Spannungscharakteristik <2%* Stromcharakteristik

- Wenn die Einstellung<10%

- Wenn die Einstellung>=10%

<5%*,** <1%*,**

Leistungscharakteristik <3%* Verarbeitungszeit 180 ms ±20ms


12/2015 65

8.3 Messfunktionen

8.3.1 Übersicht

Messfunktion Strommessung (I1, I2, I3, Io) Spannungsmessung (U1, U2, U3, U12, U23, U31, Uo, Useq), Frequenzmessung Leistung (P, Q, S, cosf) Zählung (Energie: E+, E-, Eq+, Eq-) Stromwandler-Überwachung Überwachungsfunktion für Leistungsschalter-Verschleiß Überwachung der Auslösekontakte Störschriebe

8.3.2 Messwert-Vorverarbeitung

Die Messwert-Vorverarbeitung dient der Anpassung gemessener Größen an die anschließende

Signalverarbeitung. Die meisten Schutzfunktionen verwenden die Grundharmonischen der Messwerte,

andere Funktionen benötigen darüber hinaus die zweite (z.B. Einschaltstromstabilisierung) oder die

fünfte Harmonische. Hauptaufgabe der Messwert-Vorverarbeitung ist die Berechnung der Fourier-

Komponenten. Die Zerlegung eines Systems in seine symmetrischen Komponenten gehört ebenfalls

zu den Aufgaben der Messwert-Vorverarbeitung. Die charakteristische Größe bei symmetrischen

Fehlern ist die Mitsystemkomponente eines Messsystems (z.B. Strom oder Spannung).

Unsymmetrische Fehler, wie z.B. ein zweipoliger Kurzschluss ohne Erdberührung oder auch eine

unsymmetrische Last, haben einen zunehmenden Anteil der Gegensystemkomponente eines

Messsystems zur Folge. Die Nullsystemkomponente eines Messsystems spielt erst bei Fehlern mit

Erdberührung eine Rolle und dient somit als charakteristische Größe für Erdschlussschutzfunktionen.

8.3.2.1 Fourier-Berechnung

Das Software-Modul der Fourier-Berechnung ermittelt individuell die Grundharmonischen der

Phasenspannungen und der Phasenströme.

8.3.2.2 Effektivwertberechnung (RMS)

Das Software-Modul der Effektivwertberechnung ermittelt die Effektivwerte der Phasenströme. Die

Abtastfrequenz der Berechnungen beträgt 1 kHz; theoretisch werden daher die Effektivwerte der

Frequenz-Komponenten unterhalb von 500 Hz korrekt berücksichtigt.

8.3.2.3 Berechnung der Gegensystemkomponente

Dieses Modul berechnet die Gegensystemkomponenten auf der Grundlage der Grundharmonischen

der Phasenspannungen und der Phasenströme.


12/2015 66

8.3.2.4 Berechnung der Nullsystemkomponente

Dieses Modul berechnet die Nullsystemkomponente der Spannung und des Stroms auf Basis der

Fourier-Komponenten der Phasenspannungen und Phasenströme.

8.3.3 Strommessung

Ein Stromeingabemodul ist mit vier Stromeingängen ausgerüstet. An den ersten drei Stromeingängen

gehen die drei Phasenströme (IL1, IL2, IL3) ein, der vierte Eingang ist für die Nullkomponente des

Stroms, für die Nullkomponente des Stroms der parallelen Leitung oder für einen beliebigen

zusätzlichen Strom reserviert. Dementsprechend verfügen die ersten drei Eingänge über gemeinsame

Parameter, während der vierte Stromeingang eine individuelle Einstellung erfordert.

Jedem Stromeingabemodul sind separate Funktionsbausteine zur Strommessung zugeordnet.

Aufgaben der Strommessung:

• die erforderlichen Parameter im Zusammenhang mit den Stromeingängen einstellen

• die abgetasteten Stromwerte für die Störschriebe liefern

• die folgenden grundsätzlichen Berechnungen durchführen:

Amplitude und Winkel der Grundharmonischen

wahrer Effektivwert

• die berechneten Stromwerte an die nachfolgenden Softwaremodule liefern

• die berechneten Werte für eine Online-Anzeige und die Kommunikation liefern


Funktion Bereich Genauigkeit Stromgenauigkeit 20 – 2000 % von In ±1 % von In

Tabelle 8-10: Technische Daten des Stromeingangs

8.3.4 Spannungsmessung

Ein Spannungseingabemodul ist mit vier speziellen Spannungseingängen ausgerüstet. Die ersten drei

Spannungseingänge sind die drei Phasenspannungen (UL1, UL2, UL3), der vierte Eingang ist für die

Erdspannung oder, zum Zwecke einer Synchronschaltung, für eine Spannung von der anderen Seite

des Leistungsschalters reserviert. Sämtliche Eingänge verfügen über einen gemeinsamen Parameter

für die Typauswahl: 100 V oder 200 V.

Jedem Spannungseingabemodul sind separate Funktionsbausteine der Spannungsmessung

zugeordnet.

Darüber hinaus steht ein Korrekturfaktor zur Verfügung, falls die sekundäre Bemessungsspannung

des Haupt-Spannungswandlers (z. B. 110 V) nicht mit der Bemessungsspannung der

Spannungseingänge übereinstimmt.


12/2015 67

Aufgaben der Spannungsmessung:

• die erforderlichen Parameter im Zusammenhang mit den Spannungseingängen einstellen

• die abgetasteten Spannungswerte für die Störschriebe liefern

• die folgenden grundsätzlichen Berechnungen durchführen:

Amplitude und Winkel der Grundharmonischen

wahrer Effektivwert

• die berechneten Spannungswerte an die nachfolgenden Softwaremodule liefern

• die Berechnungswerte für eine Online-Anzeige und die Kommunikation liefern


Funktion Bereich Genauigkeit Spannungsgenauigkeit 30 % … 130 % < 0.5 %

Tabelle 8-11: Technische Daten des Spannungseingangs

8.3.5 Leistungsmessung

Die Eingangswerte sind die Sekundärwerte der Spannungs- und der Stromwandler. Die

entsprechenden Signale werden von den Funktionsbausteinen der „Spannungsmessung“ und der

„Strommessung“ vorverarbeitet. Auf Grundlage der vorverarbeiteten Messwerte und der eingestellten

Wandler-Parameter berechnet der Funktionsbaustein „Leistungsmessung“, je nach Hard- und

Software-Konfiguration, die primären Effektivwerte der Spannungen und Ströme sowie einige

zusätzliche Messwerte wie Wirk- und Blindleistung und symmetrische Komponenten der Spannungen

und Ströme. Die entsprechenden Werte sind als Primärgrößen verfügbar und können in der Online-

Anzeige dargestellt bzw. der Kommunikationsschnittstelle zur Verfügung gestellt werden.


Funktion Bereich Genauigkeit Stromgenauigkeit 20 – 2000 % von In ±1 % von In Spannungsgenauigkeit 5 - 150 % von Un ±0,5 % von Un Leistungsgenauigkeit I > 5 % In ±3 % Frequenzgenauigkeit U > 3,5 % Un

45 Hz – 55 Hz 2 mHz

Tabelle 8-12: Technische Daten der Leistungsmessung

8.3.6 Übertragung der Messwerte

Mess- und Rechenwerte werden in bestimmten Zeitabständen an das SCADA-System gemeldet. Die

Übermittlung bedeutender Mess- bzw. Rechenwertänderungen kann durch die Funktion der

Leitungsmessung, gemäß Parameter-Einstellung, auf verschiedene Weise ausgelöst werden.


12/2015 68

8.3.6.1 Übertragungsmodus „Delta-Event“

Ist für den Meldevorgang der Modus „Delta-Event“ ausgewählt, wird eine Meldung generiert, wenn der

Messwert das Hystereseband um den zuvor gemeldeten Wert überschreitet. In nachfolgender

Abbildung wird gezeigt, dass der Strom einen höheren Wert erreicht als der in "report1" gemeldete

Wert PLUS der eingestellten Hysterese, dies hat "report2" zur Folge usw.

Abbildung 8-25: Meldevorgang bei Auswahl des Modus „Delta-Event“

8.3.6.2 Übertragungsmodus „Integral“

Der Modus „Integral“ generiert eine Meldung, wenn der Betrag das Zeitintegrals des Messwerts seit

der letzten Meldung in positiver oder negativer Richtung größer wird als die eingestellte Hysterese

(multipliziert mit 1 Sekunde). In folgender Abbildung wird gezeigt, dass der über die Zeit integrierte

Strom größer wird als der mit 1 s multiplizierte Hysterese-Wert, dies hat "report2" zur Folge" usw.

Abbildung 8-26: Meldevorgang bei Auswahl des Modus „Integral“

8.3.6.3 Periodische Übertragung

Das zyklische Übertragen wird unabhängig von Änderungen der Messwerte generiert, sobald die

festgelegte Periodendauer erreicht ist.

report1 report2 report3

Hystereseband

report1 report2 report3 report4

- +

+

-

Hysterese multipliziert

mit 1 s


12/2015 69

8.3.7 Stromwandler-Überwachung

8.3.7.1 Anwendung

Die Stromwandler-Überwachung erfasst Asymmetrien bei der Strommessung.


Die Funktion wählt den maximalen und minimalen Phasenstrom aus. Liegt die Differenz zwischen

diesen Werten über dem eingestellten Grenzwert, generiert die Funktion ein Anregesignal. Eine

notwendige Vorbedingung für die Generierung eines Anregesignals ist, dass der Maximalwert der

Ströme zwischen 10 % und 150 % des Bemessungsstroms liegt.

Eine Fehlermeldung wird nach der festgelegten Verzögerungszeit generiert.


Funktion Wert Genauigkeit Anlaufgenauigkeit bei In < 2 % Rückfallverhältnis 0,95 Verarbeitungszeit 70 ms

Tabelle 8-13: Technische Daten der Stromwandler-Überwachung

ACOS 353

12/2015

8.3.8 Überwachungsfunktion für

Wenn ein Leistungsschalter einen Strom unterbricht, führt der Lichtbogen zwischen den Kontakten zu

einem gewissen Metallabtrag. Ist der Metallabtrag aufgrund des Brennens des Lichtbogens

beträchtlich, müssen die Kontakte ausget

zulässigen Kurzschlüsse mit Hilfe entsprechender Formeln festgelegt, beispielsweise:

Σ N x Ik = CycNum wobei:

N = Anzahl der Kurzschlüsse, Ik

Gesamtwert der gewichteten Ausschaltströme.

In nachfolgendem Diagramm wird die Anzahl der Unterbrechungen als Funktion des

Kurzschlussstroms dargestellt, dem die Kontakte in einem Leistungs

bevor der Metallabtrag durch Abbrand so gravierend wird, dass die Kontakte ausgetauscht werden

müssen.

Abbildung 8-27: Beispiel: Anzahl Unterbrechungen als Funktion des Absch

Die abfallende Gerade wird von zwei Punkten bestimmt: Anzahl der Unterbrechungen eines Stroms

von 1 kA und Anzahl der Unterbrechungen des Auslöse

Die Überwachungsfunktion für den Verschleiß des Leistungss

Stromes jeder Unterbrechung und berechnet den dabei verursachten Verschleiß. Erreicht die

berechnete Verschleißsumme ihren Grenzwert, wird eine Warnmeldung, zur Durchführung der

erforderlichen Wartung am Leistungsschal


Funktion Stromgenauigkeit Genauigkeit bei der Verfolgung der theoretischen Verschleißmerkmale

Tabelle 8-14: Technische Daten der Leistungsschalter

Software

Überwachungsfunktion für Leistungsschalter- Verschleiß



beträchtlich, müssen die Kontakte ausgetauscht werden. Von den Herstellern wird die Anzahl der


= Kurzschlussstrom in kA (Effektivwert bei Abschaltung), CycNum =

Gesamtwert der gewichteten Ausschaltströme.


Kurzschlussstroms dargestellt, dem die Kontakte in einem Leistungsschalter standhalten können,


: Beispiel: Anzahl Unterbrechungen als Funktion des Abschaltstroms


von 1 kA und Anzahl der Unterbrechungen des Auslöse-Bemessungsstroms des Leistungsschalters.

Die Überwachungsfunktion für den Verschleiß des Leistungsschalters ermittelt den Höchstwert des



erforderlichen Wartung am Leistungsschalter, generiert.

Technische Daten

Bereich Genauigkeit 20 – 2000 % von In ±1 % von In 5%

Technische Daten der Leistungsschalter-Verschleißüberwachung

Software-Funktionen

70

Verschleiß



auscht werden. Von den Herstellern wird die Anzahl der


= Kurzschlussstrom in kA (Effektivwert bei Abschaltung), CycNum =


schalter standhalten können,


altstroms


Bemessungsstroms des Leistungsschalters.

chalters ermittelt den Höchstwert des




12/2015 71

8.3.9 Störschriebe

Die Störschrieb-Funktion zeichnet analoge und digitale Signale auf. Die Anregung erfolgt durch ein

digitales Eingangssignal, wobei die Anregebedingungen im grafischen Logikeditor definiert werden.

Die Aufzeichnungsdauer vor einem Fehler, die maximale Aufzeichnungsdauer und die

Aufzeichnugsdauer nach einem Fehler können durch Parameter festgelegt werden.

8.3.9.1 Aufzeichnungsmodus

Bei Erfüllung der Anregebedingungen, beginnt die Störschrieb-Funktion mit der Aufzeichnung der

konfigurierten analogen und digitalen Signale. Bei den analogen Signalen kann es sich um

Spannungen und Ströme handeln, die über Eingabemodule gemessen werden, oder um berechnete

Analogwerte (wie Symmetrische Komponenten usw.).

Die Anzahl der konfigurierten digitalen Signale für die Aufzeichnung ist auf 64 begrenzt und es können

bis zu 32 analoge Kanäle aufgezeichnet werden.

Erfolgt der Rückfall des Auslösesignals bereits zu einem früheren Zeitpunkt als der eingestellten

maximalen Aufzeichnungsdauer, so wird die Aufzeichnung bereits zu diesem Zeitpunkt abgebrochen.

Um einen neuen Aufzeichnungsvorgang einzuleiten, muss während oder nach der Ausführung der

Aufzeichnung die Auslösebedingung zurückgesetzt werden.

8.3.9.2 Aufzeichnungsformat

Die Aufzeichnungen werden im COMTRADE-Standardformat abgelegt.

• Die Konfiguration ist durch die Datei .cfg festgelegt

• die Daten werden in der Datei .dat gespeichert

• Klartext-Kommentare können in der Datei .inf abgelegt werden

8.3.9.3 Herunterladen und Bewerten der Störschriebe

Das Herunterladen der Datensätze wird im Kapitel „Steuerung, Parametrierung und Diagnose per

Webserver“ detailliert beschrieben. Die drei Dateien sind in einer .zip-Datei verpackt. Mit diesem

Verfahren wird sichergestellt, dass die drei zusammengehörenden Dateien (.cfg, .dat und .inf) unter

demselben Speicherpfad abgelegt werden.

Die Auswertung kann mit einer beliebigen, dem COMTRADE-Format kompatiblen, Analysesoftware

vorgenommen werden.


12/2015 72

8.4 Steuerungsfunktionen

8.4.1 Übersicht

Steuerungsfunktion Erklärung TRC94 Vereinfachte Auslöselogik CB1Pol Steuerung eines Leistungsschalters DisConn Steuerung eines Trennschalters

Tabelle 8-15: Steuerungsfunktionen

8.4.2 Vereinfachte Auslöselogik (TRC 94)

8.4.2.1 Anwendung

Die vereinfachte Auslöselogik arbeitet entsprechend der vom Standard IEC 61850 für den „logischen Knoten der Auslöselogik“ geforderten Funktionalität. Das entsprechende vereinfachte Software-Modul ist anwendbar, wenn ausschließlich dreiphasige Auslösebefehle erforderlich sind.


Die Funktion empfängt die Auslösebefehle der im Gerät implementierten Schutzfunktionen und verknüpft die digitalen Signale und Parameter mit den Ausgängen des Geräts.

Die Auslösebefehle werden vom Benutzer mit Hilfe des grafischen Logikeditors definiert. Das Ziel der Entscheidungslogik besteht darin, eine minimale Impulsdauer selbst für den Fall festzulegen, dass die Schutzfunktionen einen sehr kurzzeitigen Fehler erfassen.


Funktion Genauigkeit

Impulsdauer Einstellwert < 3 ms Tabelle 8-16: Technische Daten der vereinfachten Auslöselogik


12/2015 73

8.4.3 Funktionsbaustein zur Steuerung des Leistungs schalters

(CB1Pol) bzw. eines Trennschalters (DisConn)

8.4.3.1 Anwendung

Der Funktionsbaustein zur Steuerung des Leistungsschalters bzw. eines Trennschalters dient der Integration der Leistung- bzw. Trennschalter-Steuerung in das Stationsleitsystem. Zusätzlich wird die Leistungs- bzw. Trennschalter-Steuerung durch die Anwendung einer aktiven Seite im Touchscreen unterstützt.


Der Funktionsbaustein zur Steuerung des Leistungs- bzw. Trennschalters erhält Fernbefehle vom SCADA-System und lokale Befehle vom Touchscreen des Geräts, führt die vorgeschriebenen Prüfungen durch und sendet die Befehle an den Leistungs- bzw. Trennschalter. Er verarbeitet die vom Leistungs- bzw. Trennschalter kommenden Zustandssignale und leitet sie an die Zustandsanzeige des Touchscreens und an das SCADA-System weiter.

Hauptmerkmale:

• Die Zustandssignale und Befehle der Synchrocheckfunktion werden verarbeitet.

• Sperrfunktionen können vom Benutzer mit Hilfe des grafischen Logikeditors definiert werden.

• Mit Hilfe des grafischen Logikeditors können Blockierbedingungen definiert werden.

• Der Funktionsbaustein unterstützt IEC 61850 Steuermodelle.

• Sämtliche notwendigen Zeitvorgabe werden innerhalb des Funktionsbausteins durchgeführt:

Zeitbegrenzung für die Ausführung eines Befehls

Steuerimpuls-Dauer

Filterung der Leistungsschalter-Zwischenstellung

Prüfung der Zeiten für Synchrocheck- und Synchronschaltung

Steuerung der einzelnen Schritte bei manuellen Befehlen

• Schaltspielzähler

• Ereignis-Meldung

8.4.3.3 Technische Daten Funktion Genauigkeit Verarbeitungszeit ±5 % oder ±15 ms, es gilt der höhere Wert

Tabelle 8-17: Technische Daten der Leistungsschalter-Steuerung

ACOS 353 Technische Daten

12/2015 74

9 Technische Daten

9.1 Versorgungsspannung

Merkmal Wert Überbrückungszeit bis zu 200 ms (bei Ausfall der Versorgungsspannung:

gemessen bei Nenneingangsspannung und Nennleistungsaufnahme)

System 110V DC, 220/230V AC/DC PS+2101

Gleichspannung: 90-300V DC Wechselspannung: 80-255V AC Nennleistung: 20W

System 24V DC, 48V DC, 60V DC PS+4201

Gleichspannung: 18-72V DC Nennleistung: 20W

System 110V DC, 220/230V AC/DC inkl. 2 Auslösekontakten PSTP+2101

Gleichspannung: 90-300V DC Wechselspannung: 80-255V AC Nennleistung: 20W Bemessungsspannung Auslösekontakte: 110V DC, 220V DC oder potentialfrei Max. Schaltspannung: 242V DC Dauerbelastung: 8A Einschaltleistung: 0,5s, 30A Ausschaltleistung bei L/R=40ms: 4A DC

System 24V DC, 48V DC, 60V DC inkl. 2 Auslösekontakten PSTP+4201

Gleichspannung: 18-72V DC Nennleistung: 20W Bemessungsspannung Auslösekontakte: 24V DC, 48V DC oder potentialfrei Max. Schaltspannung: 72V DC Dauerbelastung: 8A Einschaltleistung: 0,5s, 30A Ausschaltleistung bei L/R=40ms: 4A DC

Temperatur- und Spannungsüberwachung

systemeigene Selbstüberwachungs-Schaltungen

Ausgänge mit Kurzschluss-Schutz ja Wirkungsgrad >70 % passiver Kühlkörper ja Steckverbinder (Strom) Anschlussbuchse: Weidmüller SLA90/2

Stecker: Weidmüller BLA2 Fehlerrelais-Steckverbinder Anschlussbuchse: Weidmüller SLA90/3

Stecker: Weidmüller BLA3 Auslösestromkreis-Überwachung für jeden Auslösekontakt

ja

Steckverbindertyp Auslösekontakt Anschlussbuchse: Weidmüller SLA90/12 Stecker: Weidmüller BLA12

Tabelle 9-1: technische Daten Versorgungsspannungen


12/2015 75

9.2 Stromeingang

Modul/Typ CT+5151 CT+5102 CT+5101

Kanalnummer 1 - 4 1 - 3 4 1 - 3 4 wählbarer Bemessungsstrom In [A]

1; 5 1; 5 0,2; 1 1; 5 0,2; 1

Strom-Messbereich 50 x In 50 x In 50 x In 50 x In 5 x In Relative Genauigkeit [%] ± 1 ± 1 ± 1 ± 1 ± 1 Phasenwinkel-Genauigkeit bei Ix ≥ 10%

≤ 0,5° ≤ 0,5° ≤ 0,5° ≤ 0,5° ≤ 0,5°

Leistungsaufnahme bei Bemessungsstrom [VA]

≤0,1 ≤0,1 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,5

Thermische Belastung [A] kontinuierlich 20 20 20 20 7 1 s 500 500 50 500 20 10 ms 1200 1200 100 1200 50

Tabelle 9-2: technische Daten Stromeingänge

9.3 Spannungseingang

Merkmal Wert Anzahl Spannungseingänge 4 (VT+2211) Nennfrequenz 50Hz, 60Hz Nennspannung (wählbar) 100 V/√3, 100 V, 200 V/√3, 200 V, nach

Parameter Genauigkeit +/- 0,5 % Spannungsmessbereich 0,05 Un-1,2 Un Elektronischer Eisenkern-Flussausgleich ja kontinuierliche Steh-Spannung 250 V Leistungsaufnahme des Spannungseingangs ≤1 VA bei 200 V relative Genauigkeit ±0,5 % Frequenzmessbereich ±0,01 % bei Ux ≥ 25 % der Nennspannung Messung des Phasenwinkels ≤ 0,5 º bei Ux ≥ 25 % von Un reduzierte Leistungsaufnahme 50 mW bei 100V auf VT+2215, 4. Kanal Steckverbinder 8-polig, rückseitig Steckverbindertyp Anschlussbuchse: Weidmüller SLA90/8

Stecker: Weidmüller BLA8 Tabelle 9-3: technische Daten Spanungseingänge

ACOS 353

12/2015

9.4 Digitalausgabe (Auslös

Merkmal Anzahl Ausgänge Schaltspannung

Schaltleistung Ausschaltleistung (L/R = 40 ms)Einschaltleistung Dauerbelastung Auslösestromkreis-Überwachung für jeden Auslöse-Kontakt Steckverbindertyp

Tabelle 9-4: technische Daten Digitalausgaben

ANMERKUNG

Die angegebenen Daten gelten für eigenständige Auslösemodule TRIP+... und für die Kontakte in den

kombinierten Spannungsversorgungsmodulen PSTP+...

9.5 Digitaleingabe

Merkmal Anzahl Eingänge Meldespannung Spannungsbereich (logisch 0) Spannungsbereich (logisch 1 digitale Filterung pro Kanal Stromaufnahme Steckverbinder Steckverbindertyp

Tabelle 9-5: technische Daten Digitaleingaben

Digitalausgabe (Auslös emodul)

Wert 4 (unabhängige Auslösekreise) 110V DC, 220V DC (TRIP+1101) 220V DC (TRIP+2201) 110V DC, 220V DC oder potentialfrei (TRIP+2101)24V DC, 48V DC oder potentialfrei (TRIP+4201)

Ausschaltleistung (L/R = 40 ms) bei 220 V DC: 4 A 30 A (0,5 s) 8 A

Überwachung für jeden Ja

Anschlussbuchse: Weidmüller SLA90/12Stecker: Weidmüller BLA12

: technische Daten Digitalausgaben


kombinierten Spannungsversorgungsmodulen PSTP+...

Wert 12 (4x3 gemeinsam gewurzelt) 220 V (O12+2201) 110 V (O12+1101) 60 V (O12+4801)

< 0,64 x Un > 0,8 x Un ja 2 mA/Kanal 16-polig, rückseitig Anschlussbuchse O12: Weidmüller SLA90/16Stecker O12: Weidmüller BLA16

: technische Daten Digitaleingaben

Technische Daten

76

potentialfrei (TRIP+2101) 24V DC, 48V DC oder potentialfrei (TRIP+4201)

Anschlussbuchse: Weidmüller SLA90/12


O12: Weidmüller SLA90/16


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9.6 Digitalausgabe

Merkmal Wert Anzahl Ausgänge 8 (unabhängig) (R8+00) bzw.

12 (4x3 gemeinsam gewurzelt) (R12+0000) Schaltspannung 250 V AC/DC Ausschaltleistung (L/R = 40 ms) bei 220 V DC: 0,2 A Dauerbelastung 8 A Steckverbinder 16-polig, rückseitig Steckverbindertyp R8-Anschlussbuchse: Weidmüller SLA90/16

R8-Stecker: Weidmüller BLA16 bzw. R12-Anschlussbuchse: Weidmüller SLA90/16 R12-Stecker: Weidmüller BLA16

Tabelle 9-6: technische Daten Digitalausgaben

9.7 CPU

Merkmal Wert Prozessor 2 x 500 MHz Speicher SDRAM

Flash-Speicher (Konfiguration, Parametern und Firmware)

Bedien- und Anzeigeelemente 4 Touch Keys (Ein, Aus, Blättern, LED-Bestätigung) 16 LED (frei konfigurierbar, 3-farbig) Individuell gestaltbarer LED-Beschriftungs-Einschub

Visualisierung 3.5” TFT Farb-Touch-Display; 320*240 Bildpunkte Service- Parametrierschnittstelle 1x Ethernet 10/100 Base-TX

Kombinierte Ethernet/COM-Schnittstelle (Ethernet Over Board)

Protokolle IEC 61850 (zertifiziert durch KEMA) IEC 60870-5-103 IEC 60870-5-104

Stationsbus 1 x 100Base-FX 1 x 100Base-FX oder 1 x 100Base-TX

Serielle Kommunikation 1 x RS 422/RS 485 oder 1 x LWL (Glas- oder Kunststofffaser)

Prozessbus 1 x 100Base-FX Tabelle 9-7: technische Daten CPU


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9.8 Prüfungen und Zertifikate

Kriterium Norm Isolationsfestigkeit Stoßspannung Stehwechselspannung

EN 60255-5, Klasse III EN 60255-5, Klasse III

Störfestigkeit Statische Luftentladung Elektromagnetische Felder Burst Surge Induzierte HF-Ströme Magnetfelder mit energietechnischen Frequenzen Spannungseinbrüche und Kurzzeitunterbrechungen Gedämpft schwingende Wellen

EN 61000-4-2, IEC 60255-22-2 EN 61000-4-3, IEC 60255-22-3 EN 61000-4-4, IEC 60255-22-4 EN 61000-4-5, IEC 60255-22-5 EN 61000-4-6, IEC 60255-22-6 EN 61000-4-8 EN 61000-4-11 IEC 60255-22-1, EN 61000-4-18

Störaussendung Störabstrahlung Störspannung/Störstrom

EN 55011, IEC 60255-25 EN 55011, IEC 60255-255

Kommunikationsprotokoll IEC 61850 Certificate Level A

IEC 61850-6, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4 und 8-1

Umgebungsbedingungen Temperatur Lagerung Temperatur Betrieb Luftfeuchte

-40°C … +70°C -25°C … +55°C max. 90% (nicht kondensierend)

Tabelle 9-8: Prüfungen, Zertifikate

9.9 Mechanische Daten

• Größe:

½ 19 Zoll (42TE), 3HE, 269,4 x 132,5 x 242 (B x H x T in mm)

19 Zoll (84TE), 3HE, 483 x 132,5 x 242 (B x H x T in mm)

• Verchromte Aluminium-Oberfläche

• optionaler Einbausatz mit Schutzklasse IP54 verfügbar

ACOS 353

12/2015

10 Montagearten

Die nachfolgende Aufstellung gibt einen Überblick bezüglich der vielfältigen Montagearten die die ACOS300 Geräteserie ermöglicht. Die Einbauvarianten sind mit Ausnahme der Schutzgeräteserie ACOS33x für alle Geräte identisch und werden (84TE) unterschieden.

Montageart Rack Montage Semi-Flush/ Kragenmontage Konsolen Montage IP Schutzrahmen (IP54) Blend- Abdeckrahmen/ Wand-Montage

10.1 Rack-Montage

Die Rack-Montage erlaubt den Einbau in eine Schalttafel, in die Tür eines Schaltschrankes bzw. Niederspannungsniesche aber auch in einen Schwenkrahmen (84 TE).

Abbildung

Bei dem Einbau in einem Ausschnitt erlaubt diese Einbauart eine frontseitige aber auch eine

rückseitige Montage. Die hierfür notwendigen Maße entnehmen Sie bitte der nachfolgenden

Abbildung. Die Angaben in Klammer repräsentieren die Montage hinter dem Ausschnitt (rückseitig).

ANMERKUNG

Für 42TE Geräte wird diese Montageart inkl. Zubehöroption "Blendrahmen" empfohlen. Hierüber

sind Spaltmaße bis zu 10mm zulässig.

Montagearten

Die nachfolgende Aufstellung gibt einen Überblick bezüglich der vielfältigen Montagearten die die ACOS300 Geräteserie ermöglicht. Die Einbauvarianten sind mit Ausnahme der Schutzgeräteserie ACOS33x für alle Geräte identisch und werden zusätzlich nach Rackgröße 19/2" (42TE) bzw. 19"

42TE Rahmen 84TE Rahmen Remote DisplayX X X X X X X X X X X X

Montage erlaubt den Einbau in eine Schalttafel, in die Tür eines Schaltschrankes bzw. Niederspannungsniesche aber auch in einen Schwenkrahmen (84 TE).

Abbildung 10-1: Bemaßung der Frontplatte – „Rack-Montage"



Klammer repräsentieren die Montage hinter dem Ausschnitt (rückseitig).


sind Spaltmaße bis zu 10mm zulässig.

Montagearten

79

Die nachfolgende Aufstellung gibt einen Überblick bezüglich der vielfältigen Montagearten die die ACOS300 Geräteserie ermöglicht. Die Einbauvarianten sind mit Ausnahme der Schutzgeräteserie

zusätzlich nach Rackgröße 19/2" (42TE) bzw. 19"

Remote Display

Montage erlaubt den Einbau in eine Schalttafel, in die Tür eines Schaltschrankes bzw.



Klammer repräsentieren die Montage hinter dem Ausschnitt (rückseitig).


ACOS 353 Montagearten

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Abbildung 10-3: Rack-Montage 42TE (a-frontseitig, b-rückseitig)

84 TE Gerät 1 42 TE Gerät 1

84 TE Gerät 2 42 TE Gerät 2

Abbildung 10-2: Ausschnittmaße Rackmontage

a b


12/2015 81

Abbildung 10-4: Rack-Montage 84TE (a-frontseitig, b-rückseitig)

Abbildung 10-5: 42TE Bemaßung von oben

242

a b


12/2015 82

10.2 Kragen-Montage Diese Montageart ist für 42TE und 84TE Geräte verfügbar. Über diese Montageart wird bei Tür- oder

Schrankeinbau eine Reduzierung der Einbautiefe erreicht. Die Kragen sind in verschiedenen Maßen

(Reduzierung um 30, 45 und 60 mm) und in individuellen RAL Lackierungen verfügbar und können

front-/ oder rückseitig des Ausschnittes montiert werden..

Ausschnitt

Einbaukragen


12/2015 83

Abbildung 10-6: Maße der Kragen-Montage 84TE

xxxx 0 IIII

COMCOMCOMCOM


12/2015 84

Abbildung 10-7: Kragen-Montage 42TE

Ausschnitt

Einbaukragen


12/2015 85

10.3 Konsolen-Montage 42TE Die Konsolen- Montage ist eine Sondermontageart die es ermöglich mehrere Geräte sehr dicht

nebeneinander auf einer Rückwand oder Montageplatte zu montieren. Hierzu verfügt das ACOS300

über seitlich in das Gehäuse integrierte Einpressmuttern. Das Gerät wird dann in der Konsole, welche

z.B. auf einer Rückwand montiert ist, mit vier Schrauben aufgehängt. Im gelösten Zustand der

Schrauben sind durch die in der Konsole enthaltenen Langlöcher Schwenkbewegungen des Gerätes

möglich wodurch an den rückseitigen Anschlüssen des Gerätes Montagen erfolgen können.

Abbildung 10-8: Maße der Konsole 42TE


12/2015 86

10.4 IP Schutzrahmen Über diesen Schutzrahmen, welcher frontseitig montiert wird, wird eine verbesserte IP Schutzklasse

(IP54) erreicht. Diese Option ist für 42TE und für 84 TE Geräte, welche in der Rack-Montageart

ausgeführt sein müssen, verfügbar.

Abbildung 10-9: Ansicht des IP Schutzrahmen

Abbildung 10-10: Maße 42 TEC IP Schutzrahmen


12/2015 87

10.5 Blendrahmen 42TE Der Blendrahmen ist eine optionale Erweiterung der Rack-Montageart und kann auch nachträglich

bei Geräten verwendet werden die frontseitig montiert sind. Er eignet sich insbesondere für Anlagen

in denen der Türausschnitt mechanisch nicht optimal ausgeführt ist und somit Spaltmaße existieren

(z.B. bei sekundärtechnischen Ertüchtigungen bestehender Schaltanlagen). Der Rahmen verfügt über

vier M4 Bohrungen zur rückseitigen Verschraubung. Alternativ verfügt der Rahmen über magnetische

Haltepunkte wodurch eine Installation auf Blechtüren ohne Verschraubungen erfolgen kann. Durch

die abdeckenden Flächen werden sämtliche Montageschrauben sowie die Rack-Montage Haltewinkel

des ACOS300 Gerätes verdeckt. Hierdurch wird eine einheitliche und optisch saubere

Montageansicht erreicht.

Abbildung 10-11: Blendrahmen 42TE

ACOS 353

12/2015

10.6 Wand-Montage Diese Montageart ist für den Einbau in Verteilerkästen, Schaltschränke oder auf Montageplatten

geeignet. Das Gerät wird in mit rückseitigen Befestigungswinkeln

Haltepunkten der Wand-Montageeinheit verschraubt werden kann. Die Halterung bietet zur

vereinfachten Montage der Anschaltung die Möglichkeit die Halteschrauben links

des Gerätes zu lösen, um dann das Ger

schwenken.

ANMERKUNG

Diese Montageart ist für 42TE und 84TE Geräte verfügbar. Es ist unbedingt darauf zu achten,

dass ein möglicher Schwenkbereich links oder rechts vom Gerät zur Verfügung steht.

Abbildung 10-12: Bemaßung des Wandeinbausatzes 42TE mit Schwenkrahmen

Diese Montageart ist für den Einbau in Verteilerkästen, Schaltschränke oder auf Montageplatten

geeignet. Das Gerät wird in mit rückseitigen Befestigungswinkeln geliefert mit denen es dann an den

Montageeinheit verschraubt werden kann. Die Halterung bietet zur

vereinfachten Montage der Anschaltung die Möglichkeit die Halteschrauben links

des Gerätes zu lösen, um dann das Gerät über die gegenüberliegende Seite bis zu 90 Grad zu



: Bemaßung des Wandeinbausatzes 42TE mit Schwenkrahmen – Draufsicht

Montagearten

88

Diese Montageart ist für den Einbau in Verteilerkästen, Schaltschränke oder auf Montageplatten

geliefert mit denen es dann an den

Montageeinheit verschraubt werden kann. Die Halterung bietet zur

vereinfachten Montage der Anschaltung die Möglichkeit die Halteschrauben links- oder rechtseitig

ät über die gegenüberliegende Seite bis zu 90 Grad zu



Draufsicht


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Abbildung 10-13: Bemaßung des Wandeinbausatzes 84TE mit Schwenkrahmen – Draufsicht

ACOS 353

12/2015

11 Schematische

11.1 Anschluss Auslöse

Abbildung 11

ANMERKUNG

Die Modulbestückung/ die Hardware ist bestellabhängig. Die hier

aus diesem Grund nur beispielhaft sein. Die beschaltung des vierten Eingangs des Strom bzw.

Spannungsmoduls ist optional.

Schematische Anschlussbeispiele


Anschluss Auslöse -, Strom- und Spannungseingangsmodul

11-1: Beispiel Holmgreenschaltung mit Richtungsmessung

Die Modulbestückung/ die Hardware ist bestellabhängig. Die hier gezeigten Anschlussbelegungen können


Spannungsmoduls ist optional.


90

und Spannungseingangsmodul

gezeigten Anschlussbelegungen können


ACOS 353 Schematische Anschlussbeispiele

12/2015 91

11.2 Stromwandleranschluss für empfindliche Erdschl usserfassung

Abbildung 11-2:Stromwandleranschluss

ACOS 353

12/2015

11.3 Anschluss des digitalen Eingabemoduls

Modulansicht "F"5 O12+

Nr. Name

1 BIn_F

2 BIn_F

3 BIn_F

4 Wurzel

5 BIn_F05

6 BIn_F

7 BIn_F0

8 Wurzel

9 BIn_F

10 BIn_F

11 BIn_F11

12 Wurzel

13 BIn_F13

14 BIn_F14

15 BIn_F15

16 Wurzel

ANMERKUNG

Die Modulbestückung/ die Hardware ist bestellabhängig. Die hier gezeigte Anschlussbelegung kann aus

diesem Grund nur beispielhaft sein..

5 Digitale Ein- und Ausgabemodule können jedem freien Steckplatz zugeordnet werden. Hier beispielhaft Slot

„F“

O12+2101

12345678910

11

12

13

14

15

16


Anschluss des digitalen Eingabemoduls

Name

BIn_F01

BIn_F02

BIn_F03

Wurzel

BIn_F05

BIn_F06

BIn_F07

Wurzel

BIn_F09

BIn_F10

BIn_F11

Wurzel

BIn_F13

BIn_F14

BIn_F15

Wurzel



le können jedem freien Steckplatz zugeordnet werden. Hier beispielhaft Slot


92


le können jedem freien Steckplatz zugeordnet werden. Hier beispielhaft Slot

ACOS 353

12/2015

11.4 Anschluss des digitalen

Modulansicht "G"6 R8+

Nr. Name

1 BOut_G01

2 Wurzel

3 BOut_G02

4 Wurzel

5 BOut_G03

6 Wurzel

7 BOut_G04

8 Wurzel

9 BOut_G05

10 Wurzel

11 BOut_G06

12 Wurzel

13 BOut_G07

14 Wurzel

15 BOut_G08

16 Wurzel

ANMERKUNG



6 Digitale Ein- und Ausgabemodule können jedem freien Steckplatz zugeordnet werden. Hier beispielhaft Slot

„G“

R8+80

12345678910

11

12

13

14

15

16


Anschluss des digitalen Ausgabemoduls R8+80

Name

BOut_G01

Wurzel

BOut_G02

Wurzel

BOut_G03

Wurzel

BOut_G04

Wurzel

BOut_G05

Wurzel

BOut_G06

Wurzel

BOut_G07

Wurzel

BOut_G08

Wurzel



und Ausgabemodule können jedem freien Steckplatz zugeordnet werden. Hier beispielhaft Slot


93


und Ausgabemodule können jedem freien Steckplatz zugeordnet werden. Hier beispielhaft Slot

ACOS 353 Anwendungsbeispiele

12/2015 94

12 Anwendungsbeispiele

12.1 Zweiseitig gespeiste Leitung (Ringleitung)

Zweiseitig gespeiste Leitungen stellen eine erhöhte Anforderung an die Selektivität. Bei einem Fehler

auf Leitungsabschnitt „I“ würden ungerichtete Überstromzeitschutzrelais bereits gemäß ihrer

Staffelzeiten die Leitungsabschnitte „II“und „III“ von der „rechten“ Netzeinspeisung trennen.

Leitungsabschnitt „I“ würde anschließend nach Ablauf der höchsten Staffelzeit (hier 0,9 s) vom Netz

getrennt. Das komplette Netz wird außer Betrieb gesetzt und Selektivität somit nicht gewährleistet.

Die Anwendung des gerichteten Überstromzeitschutzes (ANSI 67) bewahrt hingegen die Selektivität

durch Freischalten nur des fehlerbehafteten Leitungsabschnitts „I“. Relais „B“ löst gemäß Staffelplan

in Schnellzeit (0,3 s) aus und trennt Leitungsabschnitt „1“ von der „rechten“ Netzeinspeisung. Die

endgültige Klärung des Fehlers erfolgt durch Trennung des Leitungsabschnitts „I“ von der „linken“

Netzeinspeisung, gemäß eingestellter Auslösezeit in Relais „A“.

Abbildung 12-1: Beispiel für gerichteten Überstromzeitschutz


12/2015 95

12.2 Automatische Wiedereinschaltung

Ein Großteil der an Freileitungen auftretenden Fehler sind nicht permanenter Natur, so dass nach

einer Kurzunterbrechung der Lichtbogen erlischt und der Betrieb nach anschließender automatischer

Wiedereinschaltung fortgesetzt werden kann. Solche Fehlerursachen können beispielsweise durch

Tiere oder Geäst entstehen, die kurzzeitig das Isolationsvermögen des Freileitungssystems

herabsetzen.

Ein Fehler auf Leitungsabschnitt „II“ der zweiseitig gespeisten Leitung hat das Ansprechen der Relais

in den beiden Stationen „C“ und „D“, gemäß eingestellten Staffelzeiten, zur Folge. Nachdem der

Fehler abgeschaltet ist, erfolgt die Anregung der automatischen Wiedereinschaltung (AWE), je nach

Einstellung entweder nach Rückfall einer angeregten Schutzfunktion oder nachdem der

Leistungsschalter über Hilfskontakte den Zustand „AUS“ anzeigt. Nach Ablauf der in den Relais

eingestellten Pausenzeiten und erteilter Synchrocheck-Freigabe, erfolgt der Wiedereinschaltbefehl.

Nach Ablauf der Sperrzeit gilt der Fehler als geklärt und die AWE wird auf den ersten Zyklus

zurückgesetzt. In den meisten Fällen ist der Fehler nach einmaliger Kurzunterbrechung tatsächlich

eliminiert. Kommt es während der Sperrzeit jedoch erneut zur Auslösung einer Schutzfunktion, so

wird der zweite Zyklus vorbereitet. Insgesamt können bis zu vier Zyklen durchlaufen werden.

Die automatische Wiedereinschaltfunktion ermöglicht kurze Unterbrechungszeiten bei absoluter

Selektivität.

Abbildung 12-2: Beispiel für automatische Wiedereinschaltung

0,9s

DC

0,3s 0,6s 0,6s 0,9s0,3s

67 7967N

67 7967N

acosacosacosacos 353 acosacosacosacos 353

I II III

25 25

ACOS 353

12/2015

12.3 Erdschlusserfassung in kompensierten und isolierten Netzen

Bei Fehlern in kompensierten und isolierten Netzen treten nur relativ kleine Fehlerströme auf. Die

exakte Messung dieser Fehlerströme erfordert unter Umständen den Einsatz einer empfindlichen

Erdschlusserfassung.

Bei dem Stromeingangsmodul +CT5101 kann für den vierten Stromeingang, der für die

Erdstrommessung zuständig ist, ein kleinerer Nennstrom von 200 mA

Weise werden auch sehr kleine Fehlerströme erfasst. Die empfindliche Erdschlusserfassung erfolgt in

der Regel durch Kabelumbauwandler. Die Anschlussweise eines Kabelumbauwandlers an das

entsprechende Stromeingangsmodul ist in

Zur Gewährleistung der selektiven Erdschlusserfassung wird zusätzlich zum Erdstrom die

Nullsystemspannung U0 berechnet bzw. gemessen, um

durchzuführen.

Abbildung

HINWEIS

Erfolgt der Anschluss der Spannungen über eine V

berechnet werden!

A

0,9s

I

67 67acos 353

B

0,

Anwendungsbeispiele

Erdschlusserfassung in kompensierten und isolierten Netzen


e Messung dieser Fehlerströme erfordert unter Umständen den Einsatz einer empfindlichen


Erdstrommessung zuständig ist, ein kleinerer Nennstrom von 200 mA eingestellt werden. Auf diese



entsprechende Stromeingangsmodul ist in Kapitel 11.2 dargestellt.


berechnet bzw. gemessen, um anschließen eine Richtungsbestimmung

Abbildung 12-3: Beispiel für Erdschlusserfassung

Erfolgt der Anschluss der Spannungen über eine V-Schaltung, so kann die Nullsystem

0,6s 0,3s

IIIII

67N353

B

,3s 0,6s

Anwendungsbeispiele

96

Erdschlusserfassung in kompensierten und isolierten Netzen


e Messung dieser Fehlerströme erfordert unter Umständen den Einsatz einer empfindlichen


eingestellt werden. Auf diese




anschließen eine Richtungsbestimmung

Nullsystem-spannung nicht

0,9s


12/2015 97

12.4 Schalterversager-Schutz (BRF50)

Nachdem eine Auslösung durch eine Schutzfunktion stattgefunden hat, folgt die Freischaltung des

fehlerbehafteten Betriebsmittels. Eine erfolgreiche Fehlereliminierung ist durch den Rückgang des

Fehlerstroms und/oder die Signalisierung des ausgeschalteten Leistungsschalters über

entsprechende Leistungsschalterhilfskontakte gekennzeichnet. Je nach Parametereinstellung wird

ein Reserve-Auslösebefehl durch die Schalterversager-Schutzfunktion erteilt, sobald diese ein

Fehlverhalten des betreffenden Leistungsschalters erkennt.

Abbildung 12-4: Beispiel für Schaltversagerschutz

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BRF50

acos 353

Einspeisefeld

110/20 kV

Reserve Auslösung

20kV


12/2015 98

12.5 Überstromschutz mit rückwärtiger Verriegelung

Die rückwärtige Verriegelung ist ein Blockierverfahren und kann eingesetzt werden um z. B.

Sammelschienenfehler zu erkennen und in kurzer Zeit abzuschalten. Hierzu werden die

Anregesignale der einzelnen Abgangsrelais über eine Ringleitung abgefragt. Steht keine Anregung an,

so muss sich der Fehler auf der Sammelschiene befinden und der einspeisende Transformator kann

ohne Verzögerung von der Sammelschiene getrennt werden. Regt hingegen eines der Abgangsrelais

an, d. h. der Fehler befindet sich im entsprechenden Abgang, so wird das Anregesignal über die

Ringleitung dem Schutz des Einspeisefelds als Blockiereingang zugeführt. Somit ist gewährleistest,

dass lediglich der fehlerbetroffene Abgang abgeschaltet wird. Erst die Erkennung eines

Schalterversagens führt zur Trennung des einspeisenden Transformators (vgl. 0).

Abbildung 12-5: Beispiel für rückwärtige Verriegelung

ACOS 353 Bestellinformationen

12/2015 99

13 Bestellinformationen

Laut Bestellcode könne folgende Optionen gewählt werden:

• Versorgungsspannung

• Meldespannung

• Montagevariante

• Kommunikationsschnittstellen

• Serviceschnittstelle (Wartungsschnittstelle)

• Displaygröße (3,5" oder 5,7")

• Abgesetztes Display

• Kommunikationsprotokoll

• Enthaltene I/O Grundkonfiguration

• Zusätzliches I/O-Modul in Rack-Position „H“

• Zusätzliches I/O-Modul in Rack-Position „I“

• Anzahl der Trip Auslösekontakte

• Messbereich des vierten Stromeingangs

• Prozessbusschnittstelle (binärer Prozessbus)

• Schaltgruppenanpassung, falls die Bezugsspannung von der NS-Seite eines Transformators

bezogen wird

ACOS 353 Bestellinformationen

12/2015 100

13.1 Gerätekonfiguration ACOS 353

Allgemeine Eigenschaften:

• Umfangreiche Schutz- und Steuerungsfunktionen

• 4 kapazitive „touch keys“ (Ein, Aus, Blättern, LED-Bestätigung)

• 16 LED (frei konfigurierbar, 3-farbig)

• integrierter Webserver

• Konfiguration über einen Funktionsplan nach IEC 61131-3

Hardwareeigenschaften:

• I/O Kontakte: gemäß Modulbestückung

• Strommessung: 4 Eingänge, Kanal 1-3: 1A/5A, Kanal 4: optional 1A/5A oder 0,2A/1A (Messbereich: 50xIn) oder 0,2A/1A (Messbereich: 5xIn), jeweils einstellbar

• Spannungsmessung: 4 Eingänge, 100V, 200V einstellbar

• Gehäuse: Aluminium verchromt, 19/2"" Rack, 235 x 132,5 x 242 (BxHxT in mm)

Schutzfunktionen:

• unverzögerter Überstromschutz (ANSI 50)

• Überstrom-Zeitschutz (ANSI 51)

• Überstrom-Richtungsschutz (ANSI 67)

• Erdschlussschutz ungerichtet (ANSI 50N)

• Erdschlussschutz, abhängig, ungerichtet (ANSI 51N)

• Erdschlussrichtungsschutz (ANSI 67N)

• Wattmetrische Erdschlusserfassung (ANSI 32N)

• Einschaltstrom Erkennung und Blockierung (ANSI 68)

• Schieflastschutz (ANSI 46)

• Thermischer Überlastschutz (ANSI 49)

• Überspannungsschutz (ANSI 59)

• Unterspannungsschutz (ANSI 27)

• Überspannungsschutz (ANSI 59N)

• Drehfeldüberwachung (ANSI 47)

• Frequenzschutz (ANSI 81)

• Frequenzänderungsschutz (ANSI 81R)

• Synchrocheck (ANSI 25)

• Automatische Wiedereinschaltung (ANSI 79)

• Schalterversagerschutz (ANSI 50BF)

• QU Schutz (ANSI 92)

• Automatische Frequenz Entlastung (AFE)

Documents

ACOS 353 Gerichteter Überstromzeitschutz Produktbeschreibung · ACOS 353 12/2015 3 Inhalt 1 Systemdesign 6 2 Anwendung 8 3 Besondere Merkmale 9 4 Hardwarekonfiguration 10 5 Lokale