Chap6_Protection de Distance 7SA612_fr

SIEMENS

ELECTRE 2006

Formation 7SA612

©

Siemens AG 2007

SIPROTEC 7SA612 –Protection de distance Protection de distance § caractéristique polygonale § déclenchement mono- et triphasé § 5 zones indépendantes plus une zone de téléaction § chaque zone réglable "amont / aval" ou non directionnelle § avec ou sans compensation ligne parallèle § filtrage spécifique des transitoires (TP capacitifs) § algorithme particulier pour la détection et la compensation des phénomènes de saturation des TCs

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17.10.97 en513all7

Power Transmission and Distribution

SIPROTEC 7SA612 Liste des fonctions (2)

Antipompage Localisateur de défaut avec/sans comp. ligne parallèle Principes de télé-action (POTT, PUTT...) Protection homopolaire complémentaire (réseau avec neutre à la terre) § directionnel et/ou non-directionnel § 4 fonctions dont protection à critère de puissance homopolaire § Téléaction pour protection homopolaire (Comp.directionnelle, verrouillage, accélération)

Page 3

17.10.97 en513all8

Power Transmission and Distribution

SIPROTEC 7SA612 Liste des fonctions (3) Protection source faible Protection à maximum de courant (en parallèle ou en secours de F21) Protection à maximum de tension/ fréquence Déclenchement rapide sur défaut suite à enclenchement manuel (SOTF) Réenclencheur mono- et triphasé § Synchro-check Protection contre les défaillances disjoncteur (PDD)

Page 4

17.10.97 en513all8

Power Transmission and Distribution

SIPROTEC 7SA612 Liste des fonctions (4) Supervision du circuit de déclenchement Lock Out (automaintien de commande) Perturbographie Vérification de l‘ordre des phases Surveillance des mesures (dont détection fusion fusibles)

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Power Transmission and Distribution

Principe de mesure de distance (1) IL1 ZL Résistance de défaut négligée dans l’exemple pour la simplification du calcul

IL2

Z L = RL + j X L

IL3

ZT = RT +j XT

IT

ZT

UL1 UL2 UL3 Tension mesurée

Boucle phase-phase L1L2:

Courants mesurés

UL1-L2 = ZL ( IL1 - IL2) ZL = UL1-L2 / ( IL1 - IL2)

Approximation raisonnable: sur défaut biphasé L1-L2 , IL1 = - IL2 (effectuée pour la compréhension)

Idem pour les autres boucles phase-phase Page 6

6 boucles: • 3 boucles phase- phase et • 3 boucles phase-terre

ZL = UL1-L2 / ( 2.IL1) ZL =1/2 . UL1-L2 / (IL1) Ohms/phase

Ohms/boucle

Power Transmission and Distribution 06.08.97 dtgerdis3

Principe de mesure de distance (2)

IL1 ZL Résistance de défaut négligée dans l’exemple pour la simplification du calcul

IL2

Z L = RL + j X L

IL3

ZT = RT +j XT ZT

IT UL1 UL2 UL3 Tension mesurée

Boucle phase-terre L1-T:

6 boucles: • 3 boucles phase- phase et • 3 boucles phase-terre

Courants mesurés

UL1 = ZL.IL1 - ZT.IT UL1 = ZL.(IL1 - ZT/ ZL.IT)

Approximation raisonnable: sur défaut monophasé L1-T , IL1 = - IT (effectuée pour la compréhension)

UL1 = ZL.IL1 (1 + ZT/ ZL) ZL =1/ (1 + ZT/ ZL) . (UL1 / IL1) Ohms/phase

Idem pour les autres boucles phase-terre Page 7

connu grâce au k0

Ohms/boucle

Power Transmission and Distribution 06.08.97 dtgerdis3

Compensation impédance de terre (k0)- calcul (1)

IL1

RL + j XL

IL2 IL3

V L1 = I L1 × Z L - I E × Z E V L1 = I L1 × Z L - I E × Z E ×

ZL ZL

VL1 VL2 VL3 IE

RE + j XE

æ ö ZE V L1 = Z L × çç I L1 × I E ÷÷ ZL è ø V L1 = Z L × (I L1 - K 0 × I E )

Facteur de compensation résiduel K0 (constante)

K0 =

ZE ZL

ö 1 æ Z0 K 0 = × çç - 1÷÷ 3 è Z1 ø Page 8

Power Transmission and Distribution

Impédances de défaut et de transit ZL

Caractéristique de fonctionnement

ZLF1 ZLF2 Domaine du défaut

X Z

Z

L

D

LF2 R

Z R R

LF1

R Z

RF F2

ZLoad

Défaut Phase-Phase RR » RF / 2

F2 Z

Z

RF F1

Transit Défaut Phase-Terre RR » RF /(1 + RT/RL)

F1 j

j Défaut amont

j

L SC2

Transit maximum: Tension min 0,9 Un Courant max 1,1 In Angle nominal ± 30°

R

SC1 Transit

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Power Transmission and Distribution

SIPROTEC 7SA612 Réglages de caractéristique (1) Données de configuration de mise en route: • cône de transit • angle de ligne • reconnaissance de défaut terre pour autorisation de prise en compte des boucles monophasées • mode de lancement des temporisations • courant minimum de défaut

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Power Transmission and Distribution

SIPROTEC 7SA612 Réglages de caractéristique (2)

Page 11

Power Transmission and Distribution

SIPROTEC 7SA612 Réglages de caractéristique (3)

Indiqués dans note de réglage -portée en X -portée en R -direction -temporisation -angle de ligne -facteur d’adaptation Autres réglages selon config -pas d’utilisation du cône de transit -pas d’utilisation de l’angle α

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Power Transmission and Distribution

SIPROTEC 7SA612 Réglages de caractéristique (4)

Page 13

Power Transmission and Distribution

Protection de distance – Réglage en Ohm HT et BT

Réglage/affichage en Ohm primaire ou secondaire

Changement primaire-secondaire

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XBT = kI/kU . XHT

Power Transmission and Distribution

Mesure d’impédance et détermination directionnelle

A

B

X

Caractéristique de ligne Défaut aval avec résistance d’arc Défaut aval Défaut proche

R Défaut amont

Tensions des phases en défaut inexploitables sur défaut proche

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Power Transmission and Distribution

Détermination directionnelle - variantes VL1 VN VL3 réseau sain

VL2

~

~

~

~

~

~

~

~

~

Zréseau

Défaut L1-T

protection Zligne

Vf VL3

If

VL2 Tension de phase en défaut VL1

Vf VN

If VL3

Vdi Tensions saines

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VL2

VL3

If VL2

Mémorisation de tension 15.10.97 engerdis8

Power Transmission and Distribution

Processus de sélection de phase

Défaut

n = nombre de boucles concernées par le défaut Impédances de boucles comparaison d’impédance Composantes symétriques Comparaison I2 / I0 Compensation de charge Comparaison de courant

n=1

N

n=1

N

n=1

N

n=1

Y

Y

Y

Y

N Déclenchement triphasé

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Déclenchement mono.

Power Transmission and Distribution

Résistance d’arc

X

RF

IB ×R IA F

A EA

ZL

R

UA

D

IA

RF

IB

EB

U A = I A × ZL + (I A + IB ) × RF

U A = I A × (ZL + RF ) + IB × RF ZA =

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B

ZL

UA IB = ZL + RF + × RF IA IA

Power Transmission and Distribution

Influence du transit (double source) et de la résistance de défaut ILoad

U1

I1

U1

ZL2

ZL1 RF

I2

U2 JL

U2

jSC2 X

RF

X

jSC1

RF

× RF

I2 ZL2

ZL1

ZSC2

ZSC1

jSC2

jSC1 R

Page 19

I1

R

Power Transmission and Distribution

Téléaction: portée réduite à accélération de stade

•zone Z1 Zone 1

•zone Z1B = zone Z2

Zone 2

D

C

•temporisation T1=T1B Zone 2

Zone 1

•temporisation T2 •Z1: envoi de signal de télé-action •Z1B: déclenchement sur réception de signal de télé-action

Page 20

Power Transmission and Distribution

Téléaction: portée étendue et à autorisation

•zone Z1 Zone 1

•zone Z1B = zone Z2

Zone 2

D

C

•temporisation T1=T1B Zone 2

Zone 1

•temporisation T2 •Z1B: envoi de signal de télé-action •Z1B: déclenchement sur réception de signal de télé-action

Page 21

Power Transmission and Distribution

Téléaction: portée étendue et à verrouillage

•zone Z1 Zone A

•zone Z1B = zone Z2

D

C

•temporisation T1=T1B •temporisation T2

Zone A

•Z3 (amont): envoi de signal de télé-action •Z1B:

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déclenchement après délai d’attente si non réception de signal de blocage

Power Transmission and Distribution

Source Impedance Ratio SIR (Source Impedance Ratio) est le rapport entre l’impédance de source et l’impédance de ligne

If ZL

ZQ

G

E

VF

distance relay

SIR =

ZQ ZL

E Vf = 1 + SIR

SIR élevé = faible tension V F pour un défaut à l’autre bout de la ligne Page 23

Power Transmission and Distribution

Ligne courte-moyenne-longue

Le SIR donne des informations à propos de la puissance et de la longueur de la ligne (impédance de source/impédance de ligne) SIR > 4 SIR < 4 and >0.5 SIR < 0.5

Ligne courte* Ligne moyenne* Ligne longue*

Pour une protection de distance il est plus difficile à être précis (localisation) pour une ligne courte (fort SIR) *Classification selon IEEE-Guide

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Power Transmission and Distribution

Schéma de téléprotection

PUTT

POTT

Blocking

Unblocking

Ligne Moyenne/Longue

Ligne courte

Toute ligne

CPL ou FO

Ligne parallèle

Amplitude modulée

Plutôt ligne longue avec atténuation du signal

CPL ou FO Zone étendue en aval

Défaut Amont Envoi signal blocage Z1B

Si déclenchement temporisé non permis pour défaut en bout de ligne

Surveillance défaut en amont (reversal guard

Ne pas utiliser avec source faible.

Echo-source faible

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Ligne parallèle)

Pas de surveillance de la télécom.

Fréquence de blocage Fréquence de déverouillage Z1B Pas de reversal guard nécessaire

Ne pas utiliser avec source faible

Power Transmission and Distribution

Antipompage (1)

~

A

ZA ~

a

Zl ~

b

ZB ~

B

~

·

Angles rotor des 2 sources évoluent pendant défaut

·

Oscillations de puissance possibles après déclenchement défaut Z pompage

jX Exemple: i/kA 6 3 -3

f pompage 500

t/ms

Z1

u/kV 200 500

Page 26

t/ms

R

Power Transmission and Distribution

Antipompage (2)

Principe de fonctionnement de la fonction « antipompage »

Paramètres de réglage

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Power Transmission and Distribution

Antipompage (3)

•Si un déclenchement par perte de synchronisme est souhaité, il est préférable de régler le blocage par antipompage sur Prog.antipomp. = Toutes bloquées pour que la protection de distance ne puisse pas déclencher préalablement. Si le déclenchement en cas de pompage instable est souhaité, il faut régler le paramètre Décl.Pompage sur Oui.

•L'effet du dispositif antipompage sur la protection de distance est prolongé d'un temps réglable (adresse 2007 T DECL ANTIPOMP). Cela permet de s'affranchir des phénomènes transitoires (par ex. sur manoeuvres) présents lors d'un pompage et ayant pour effet une chute abrupte des grandeurs de mesure.

Page 28

Power Transmission and Distribution

7SA612 - Fonctions de supervision (1) Supervisions matérielles et

Contrôles de plausibilité des mesures

logicielles

Somme des courants

perte alimentation auxiliaire

Symétrie des courants

détection mesures

Conducteur coupé

pile-batterie

Fusion fusible

Watchdog Hardware

Somme des tensions

Watchdog Software

Symétrie de tension

Mémoire RAM

Ordre des phases

Mémoire de programme Mémoire des paramètres Fréquence d’échantillonnage Réglage 1/5 A Données de calibration Courant homopolaire Modules (E/S)

Page 29

Power Transmission and Distribution

Fonctions de supervision (3) - fusion fusible (1p)

Page 30

Power Transmission and Distribution

Fonctions de supervision (4) - fusion fusible (3p)

Page 31

Power Transmission and Distribution

Protection homopolaire complémentaire

Page 32

Power Transmission and Distribution

Protection Homopolaire (2): Données de configuration

Page 33

Power Transmission and Distribution

Source faible– Weak Infeed

ZL1 U1

I1

ZL2

source faible

U2 Rdéf

téléaction

Problème

Solution

Page 34

Pas ou peu de courant mesuré côté source faible en cas de défaut ! Logique de source faible

Power Transmission and Distribution

Perturbographie (EP)

Constitution de l’enregistrement de perturbographie

Page 35

Power Transmission and Distribution

Accès aux données sous Digsi

Données de perturbographie accessibles sur PP1 (DIGSI) Page 36

Power Transmission and Distribution

COMPLEMENT: Facteur de compensation résiduel: K0 et RE/RL , XE/XL

©

Siemens AG 2007

Calcul de l‘impédance de terre(ZE)- défaut monophasé

Positive sequence UL3

UL1=U1

RL + j XL

IL2

UL2

RL + jXL = U1/I1= RL1 + jXL1

RL0 + jXL0 = U0/I0 UL1=UL2=UL3=U0 Zero sequence U0=I0*(RL1 + jXL1)+3I0*(RE+jXE) RL0 + jXL0 = RL1 + jXL1 + 3*(RE + jXE)

Page 38

I1=IL1

IL3 IE

RE + j XE

I0=IL1

RL + j XL

IL2 IL3

IE=-3I0 IE

RE + j XE

Power Transmission and Distribution

Calcul de RE/RL et XE/XL

On a vu que: RL0 + jXL0 = RL1 + jXL1 + 3*(RE + jXE) Impédance homopolaire

Impédance de terre

En séparant la partie imaginaire de la partie réelle: RL0 = RL1 + 3* RE

RE =1/3 *(RL0 – RL1)

XL0 = XL1 + 3*XE

XE =1/3 *(XL0 – XL1)

Comme RL1= RL= R1 et XL1 = XL= X1 RE/RL = 1/3 * (RL0/RL1 – 1) XE/XL = 1/3 * (XL0/XL1 – 1) Page 39

Power Transmission and Distribution

Exemple Boucle phase - Terre

IL1

RL + j XL

Avec K0 = ZE/ZL

IL2 IL3

K0 =1/3*(Z0/Z1-1)

VL1 VL2 VL3 IE

RE + j XE

V L1 = I L1 × (RL + jX L ) - I E × (RE + jX E )

V L1 = I L1 × Z L - I E × Z E

V L1 = ( I L1 × RL - I E × RE ) + j ( I L1 × X L - I E × X E )

V L1 = I L1 × Z L - I E × Z E ×

V L1 = ( I L1 × RL - I E × RE ×

RL X ) + j ( I L1 × X L - I E × X E × L ) RL XL

æ ö æ ö R X V L1 = RL × çç I L1 - E × I E ÷÷ + jX L çç I L1 - E × I E ÷÷ RL XL è ø è ø

Page 40

ZL ZL

æ ö ZE V L1 = Z L × çç I L1 × I E ÷÷ ZL è ø

Power Transmission and Distribution

Conversion de RE/RL et XE/XL vers K0

Données RE/RL, XE/XL et angle de la ligne: 1 Z K 0 = × ( 0 - 1) 3 Z1 R X æ ö ç (3 × E + 1) × R1 + j (3 × E + 1) × X 1 ÷ 1 RL XL K0 = ×ç - 1÷ ÷ 3 ç R1 + jX 1 ç ÷ è ø R R X X æ ö ç (3 × E + 1) × 1 + j (3 × E + 1) × 1 ÷ 1 ç RL R1 XL R1 K0 = × - 1÷ R1 X1 ÷ 3 ç + j ç ÷ R1 R1 è ø

Page 41

R0 = (3 ×

RE + 1) × R1 RL

X 0 = (3 ×

XE + 1) × X 1 XL

j = angle de la ligne X1 = tan(j ) R1

RE X + j × E × tan(j ) R XL K0 = L 1 + j tan(j )

Power Transmission and Distribution

Conversion de K0 vers RE/RL and XE/XL

En utilisant les résultats du transparent précédant: RE X + j × E × tan(j ) R XL K0 = L 1 + j tan(j ) RE X + j × E × tan(j ) = K 0 × (1 + j tan(j )) RL XL

RE = re(K 0 ) - tan(j ) × im(K 0 ) RL Page 42

X E im(K 0 ) = + ×re(K 0 ) X L tan(j ) Power Transmission and Distribution