Odd Werner- Erichsen, ABB Sverige/Tekna Forum for Koblingsanlegg 2014, Sesjon 4 - Teknologi 12.45: Optiske måletransformatorer

Transkript

1 Odd Werner- Erichsen, ABB Sverige/Tekna Forum for Koblingsanlegg 2014, Sesjon 4 - Teknologi 12.45: Optiske måletransformatorer ABB Group October 21, 2014 Slide 1

2 Optiske måletransformatorer innhold Praktisk faktisk optisk måletransformator FOCS FOCS teori Andre optiske måletransformatorer Optisk spenningsmåling FOVS FOVS teori Konvensjonelle måletransformatorer Relevern som kan bruke optiske måletransformatorer Transformatorstasjoner i framtiden med optiske måletransformatorerer Summering ABB Group 21. oktober 2014 Slide 2

3 Optiske måletransformatorer i praktisk bruk DCB integrert med FOCS (Fiber Optic Current Sensor) Elektro-optisk modul og sensor-hode Leverer samplede verdier via prosess bus ifölge IEC LE til relevern 2 helt redundante system; laserlyskilder og signal prosessorer per fase Sensor-hode2 med 2 fiberoptiske FOCS integrert per fase Redundant system tilsvarende konvensjonellt (SUB1 og SUB2) ABB Group 21. oktober 2014 Slide 3

4 Redundant konvensjonellt system (SUB1 og SUB2) SUB1 Breaker Element Breaker Mech. Trip Trip coil2 DC1 coil1 supply CT Core1 Core2 Cables1 Meas Relay1 Aux Relay1 VT W1 W2 Cables2 Meas Relay2 Aux relay2 DC2 supply SUB2 ABB Group 21. oktober 2014 Slide 4

5 Optisk måletransformator i praktisk bruk DCB integrert med FOCS (Fiber Optic Current Sensor) Elektro-optisk modul og sensor-hode Leverer samplede verdier ifölge IEC LE prosess bus interface IEC LE prosess bus L1 1 L2 1 L3 1 L1 2 L2 2 L3 2 3* 1-fas laserlyskilde og signal prosessing Redundant system tilsvarende konvensjonellt (SUB1 og SUB2) Per fase et primärt sensor-hode med redundant fiber optikk integrert 3* 1-fase redundante elektro-optiske lasermoduler ABB Group 21. oktober 2014 Slide 5

6 Detaljert struktur fra sensorenes elektroniske moduler GPS klokke PPS synk. Redundante Prosess Busser IEC LE DC1 SUB1 Prosess buss 1 DC1 Switch1 REL670 SUB2 Prosess buss 2 Switch2 DC2 DC2 DC1 9-2LE SUB1 9-2LE SUB2 DC2 L1 1 L2 1 L3 1 L1 2 L2 2 L3 2 Sensorenes elektroniske moduler ABB Group 21. oktober 2014 Slide 6

7 Detaljert bilde DCB: 1: Isolerende skive 2: FOCS ABB Group 1. oktober 2014 Slide 7

8 Strömbanen ABB Group 1. oktober 2014 Slide 8

9 FOCS i snitt: Strömbane FOCS 1 FOCS 2 ABB Group 1. oktober 2014 Slide 9

10 FOCS fiberoptisk sensor ABB Group 21. oktober 2014 Slide 10

11 Sensor og elektronisk enhet ABB Group 1. oktober 2014 Slide 11

12 IEC61850 Reduksjon av kablasje! ABB Group 21. oktober 2014 Slide 12

13 Prinsippet for strömmåling med fiber-optikk Bygger på Faraday effekten: Hvis et magnetisk felt påføres paralellt med en glass fiber som 2 lysbølger en høyre og en venstre sirkulært polariserte forplanter seg i, - går lysbølgene med forskjellige hastigheter. ABB Group 21. oktober 2014 Slide 13

14 Fraday prinsippen brukt i FOCS ABB Group 1. oktober 2014 Slide 16

15 Alstom grid COSI-CT lösning samme prinsipp ABB Group 1. oktober 2014 Slide 17

16 Data for optiske måletransformator FOCS Normalt klasses disse 0,2S for måleverdier og samtidig 5P for vern Nøyaktighet av målt verdi(1 % til 120 % av Ir) ± 0.1 % Linearitet(1 % til 120 % av Ir) ± 0.1 % Fullskala merkestrøm (Ir) 0 to ± 500 ka Ove-strømskapasitet 20 % Maks. målbar strøm (inkludert over-strøm) ± 600 ka Samplingsfrekvens 4 khz Repeterbarhet ± 0.02 % Temperatur følsomhet Omgivelsesbetingelse Sensorhodet Sensor elektronikk (med tvungen luftkjøling) Sensorelektronikken (uten tvungen luftkjøling) < ± %/ C - 40 C to + 80 C - 25 C to 65 C - 25 C to 55 C ABB Group 1. oktober 2014 Slide 18

17 Sammenligning mellom konvensjonell strömtransfomator og FOCS fra virkelig installasjon ABB Group 1. oktober 2014 Slide 19

18 Andre optiske måletransformatorer MOCT MOCT bygger også på Faraday prinsippen ABB Group 21. oktober 2014 Slide 20

19 Andre optiske måletransformatorer DOIT Polymer isolant Filter DOIT circuit PLD Fiber cable Capacitive voltage divider Intermediate level Capacitive Voltage divider DOCT - Digital Optical Current Transducer fra 1985 > 2000 enheter i drift HVDC, serie kondensator platformer DOVT - Digital Optical Voltage Transducer ABB Group 1. oktober 2014 Slide 21 DOVT på CVT

20 Måle spenning med optiske sensorer Pockels effekt ABB Group 1. oktober 2014 Slide 22

21 Konvensjonelle strömtransformatorer Mettning Klasse Klasse 0.2 Klasse 5P Remanens Formler Remanent flux i strömtransformatorer uten luftgap kan bli så höy som 80% av fluxen ved mettning ABB Group 21. oktober 2014 Slide 25

22 Relion 670 serien Kraftfull og fleksibel Klar med IEC LE interface Rask og pålitelig peer to peer kommunikasjon over IEC med GOOSE En kraftig og fleksibel plattform 6U høyde, ½, ¾, 1/1 19» rack med ulike monteringsmuligheter opp til IP54 Komplett produktserie: REB 670 Busbar IED REC 670 Control IED RED 670 Linje Differensiell IED REG 670 Generator IED REL 670 Linje distanse IED RET 670 Transformator IED 12 eller 24 analoge inganger Stor lokal HMI Vern- og kontroll funksjons bibliotek felles for alle produktene i serien. Typ testet på IED nivå. Ekstremt høy målenøyaktighet Ekstremt lavt krav på strømtransformatorer ABB Group 1. oktober 2014 Slide 26

23 Pilot installasjon 2010 Svk PPS SC1 SC2 PPS REL670 REL670 Ström Spenning FOCS til ABB REL670 via 9-2LE process bus protokoll Konvensjonell CT også kopplet til REL670 for sammenligning med FOCS Perfekt funksjon ABB Group 21. oktober 2014 Slide 27

24 Den moderne 9-2 prosess bus stasjonen sub 1 og sub 2 1 SCADA 2 SCADA redundant PRP / HSR 1 IEC IEC O/# 1 O/# 2 IEC Linje P&C 1 SSV 1 O/# 2 SSV 2 O/# 1 2 Fysisk plasering, - hva er optimalt? DCB med FOCS 2 Linje P&C Siemens og eller Areva/ ABB sensorer og releer Trip over GOOSE fra SSV og BFV. Test med 9-2 og GOOSE fra/til OMICRON. ABB Group 1. oktober 2014 Slide 28 2 O/# 1 O/#

25 Optiske måletransformatorer gir: Forbedret sikkerhet. Mindre HV stress på komponenter. Mer kompakt løsning, krever mindre plass. Mindre komplisert engineering av transformatorstasjoner Mindre behov for material IEC LE prosess buss grensesnitt. "Plug & Play" løsning. Fullt "hot swap" redundant system. Ingen spesiell dimensjonering av CT. Konvensjonell CT risikoer elimineres Standard Ethernet-kabel tilkoblinger gjør bygging og igangkjørings arbeid enklere. Enkelt å endre oppsettet. Ingen rissiko för å åpne sekundäre strömkretser => HMS! Ingen jernkjerne = ingen mettnings-effekt eller remanens Ingen ekstra isolasjon. Mindre aluminium, kobber kabler, stålarbeid og fundament ABB Group 21. oktober 2014 Slide 29

26 ABB Group October 21, 2014 Slide 30