www.siemens.com/protection

SIPROTEC 5 Applikationsbeschreibung SIP5-APN-001-de: Eigenschaften und Funktionsstruktur

Answers for infrastructure and cities.

SIPROTEC 5 Applikation SIPROTEC 5 Eigenschaften

SIP5-APN-001-de 2

SIPROTEC 5 - Applikation: SIP5-APN-001-de Eigenschaften und Funktionsstruktur Inhalt 1 SIPROTEC 5 Eigenschaften 3

1.1 Allgemeine Eigenschaften 3

1.2 Modulares Konzept 3

1.3 Redundante Kommunikation 4

2 Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage 5

2.1 Zusammenfassung 5

2.2 Funktionsstruktur 5

2.3 Funktionsgruppen (FG) 5

2.4 Funktionsgruppen (FG) 6

2.5 Schnittstelle zwischen Funktionsgruppe und Messstelle 8

2.6 Funktionsgruppe Leistungsschalter 12

2.7 Rangiermatrix 12

2.8 Funktionen, Stufen-/Funktionsblöcke 13

SIPROTEC 5 Applikation SIPROTEC 5 Eigenschaften

3 SIP5-APN-001-de

1 SIPROTEC 5 Eigenschaften Die SIPROTEC 5 Geräte auf Feldebene sind kompakt und können direkt in Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen installiert werden. Die Geräte zeichnen sich durch die umfassende Integration von Schutz- und Steuerfunktionen aus.

1.1 Allgemeine Eigenschaften Leistungsstarker Multiprozessor

Voll digitale Messwertverarbeitung und -steuerung, von der Abtastung und Digitalisierung der Messgrößen bis hin zu Einschalt- und Auslöseentscheidungen für Leistungsschalter

Vollständige galvanische und störsichere Trennung der internen Verarbeitungsschalter von den Mess-, Steuer- und Versorgungskreisen des Systems durch Messwertübertrager, binäre Ein- und Ausgabemodule und Gleich- bzw. Wechselspannungsumrichter

Einfache Bedienung über integriertes Bedien- und Anzeigenfeld oder mittels angeschlossenem Personal Computer mit Benutzeroberfläche

Ständige Anzeige von Mess- und Zählwerten auf der Gerätefront

Speicherung von Min/Max-Messwerten (Schleppzeigerfunktion) und Speicherung von Langzeit-Mittelwerten

Speicherung der Fehlermeldungen für Netzstörungen (Fehler im System) mit Echtzeitzuweisung und Momentanwerten für die Störschreibung

Ständige Überwachung der Messgrößen sowie der Hardware und Software des Gerätes

Kommunikation mit zentralen Steuer- und Speichereinrichtung möglich über die Geräteschnittstelle

batteriegepufferte, synchronisierbare Uhr

1.2 Modulares Konzept Das modulare Konzept von SIPROTEC 5 stellt die Konsistenz und Integrität aller Funktionalitäten über die komplette Gerätereihe sicher. Zu den wichtigen Funktionen gehören:

modulares Systemkonzept bei Hardware, Software und Kommunikation

Integration von Funktionen verschiedener Applikationen, wie z.B. Schutz, Steuerung und Störschreiber

die gleichen Erweiterungs- und Kommunikationsmodule für alle Geräte der Familie

innovative Klemmentechnologie für leichten Zusammenbau und Austauschbarkeit sowie höchstmögliche Sicherheit

Die gleichen Funktionen können individuell über die ganze Gerätefamilie konfiguriert werden.

Upgrades mit Innovationen jederzeit über Bibliotheken möglich

offene, skalierbare Architektur für IT-Integration und neue Funktionen

mehrschichtige Sicherheitsmechanismen in allen Gliedern der Sicherheitskette

Selbstüberwachungsroutinen für die zuverlässige Lokalisierung und Meldung von Gerätefehlern

automatische Protokollierung von Zugriffversuchen und sicherheitskritischen Handlungen an Geräten und Systemen

SIPROTEC 5 Applikation SIPROTEC 5 Eigenschaften

SIP5-APN-001-de 4

1.3 Redundante Kommunikation SIPROTEC 5 Geräte erhalten die komplette Kommunikationsredundanz:

mehrfach redundante Kommunikationsschnittstellen

redundante und unabhängige Protokolle zu Netzleitstellen möglich (wie z.B. IEC 60870-5-103 und IEC 61850, einfach oder redundant)

redundante Zeitsynchronisation (wie z.B. IRIG-B und SNTP)

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

5 SIP5-APN-001-de

2 Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

2.1 Zusammenfassung Dieses Kapitel beschreibt die Funktionsstruktur von SIPROTEC 5. Es wird erklärt, wie Funktionen gruppiert und verschaltet werden.

2.2 Funktionsstruktur SIPROTEC 5 Geräte bieten eine größere Flexibilität beim Umgang mit Funktionen. Funktionen können einzeln in das Gerät geladen werden. Zudem ist es möglich, Funktionen innerhalb eines Gerätes oder zwischen Geräten zu kopieren.

Es gibt für jede Gerätefamilie verschiedene vordefinierte Funktionspakete, die auf die jeweiligen Applikationen zugeschnitten sind. Ein vordefinierter Funktionsumfang wird als Applikationsvorlage bezeichnet. Beim Anlegen eines neuen Gerätes in DIGSI 5 werden die vorhandenen Applikationsvorlagen automatisch zur Auswahl angeboten.

2.3 Funktionsgruppen (FG) Funktionen werden in Funktionsgruppen angeordnet. Das vereinfacht das Arbeiten mit Funktionen (Hinzufügen und Kopieren). Die Funktionsgruppen sind Primärobjekte, wie Leitungen, Transformatoren oder Leistungsschalter.

Die Funktionsgruppen kombinieren Funktionen für die folgenden wichtigen Aufgaben:

Zuweisung von Funktionen zu Stromwandlern und/oder Spannungswandlern (Zuweisung von Funktionen zu den Messpunkten und somit zum Schutzobjekt)

Informationsaustausch zwischen Funktionsgruppen

Wenn eine Funktion in eine Funktionsgruppe kopiert wird, so arbeitet sie automatisch mit den der FG zugewiesenen Messstellen. Deren Ausgangssignale werden ebenfalls automatisch in die konfigurierten Schnittstellen der FG einbezogen.

Die notwendige Integration der Funktionen in das Gerät wird anhand des folgenden Beispiels gezeigt.

______________________________________________________________________________________________

BEISPIEL

Eine Eineinhalb-Leistungsschalteranwendung des 7SA86 Distanzschutzgeräts dient als Beispiel. Die folgenden Schutzfunktionen werden für die Umsetzung benötigt (vereinfacht und verkleinert):

Distanzschutz (21)

Überstromzeitschutz, Phasen (51)

Leistungsschalterversagerschutz (50BF), für Leistungsschalter 1 und 2

Grundfunktionalität (behandelt die Aktivierung)

Es gibt für jede Gerätefamilie verschiedene vordefinierte Funktionspakete, die auf die jeweiligen Applikationen zugeschnitten sind. Ein vordefinierter Funktionsumfang wird als Applikationsvorlage bezeichnet. Beim Anlegen eines neuen Gerätes in DIGSI 5 werden die vorhandenen Applikationsvorlagen automatisch zur Auswahl angeboten.

______________________________________________________________________________________________

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

SIP5-APN-001-de 6

BEISPIEL

Sie müssen bei der Installation eines Geräts in DIGSI 5 die richtige Applikationsvorlage des 7SA86 auswählen. In dem Beispiel würden Sie die Applikationsvorlage DIS Freileitung, geerdete Netze, 1,5 LS auswählen. Diese Applikationsvorlage deckt den erforderlichen Funktionsbereich ab. Die Auswahl dieser Applikationsvorlage legt den vorkonfigurierten Funktionsbereich fest. Dies kann nach Bedarf angepasst werden.

2.4 Funktionsgruppen (FG) Funktionen werden in Funktionsgruppen angeordnet. Das vereinfacht das Arbeiten mit Funktionen (Hinzufügen und Kopieren). Die Funktionsgruppen sind Primärobjekte, wie Leitungen, Transformatoren oder Leistungsschalter. Die Funktionsgruppen kombinieren Funktionen für die folgenden wichtigen Aufgaben:

Zuweisung von Funktionen zu Stromwandlern und/oder Spannungswandlern (Zuweisung von Funktionen zu den Messpunkten und somit zum Schutzobjekt)

Informationsaustausch zwischen Funktionsgruppen

Wenn eine Funktion in eine Funktionsgruppe kopiert wird, so arbeitet sie automatisch mit den der FG zugewiesenen Messstellen. Deren Ausgangssignale werden ebenfalls automatisch in die konfigurierten Schnittstellen der FG einbezogen.

_______________________________________________________________________________________________

BEISPIEL

Die ausgewählte Applikationsvorlage DIS Freileitung, geerdete Netze, 1,5 LS beinhaltet 3 Funktionsgruppen:

Schutz-Funktionsgruppe Leitung 1

Leistungsschalter-Funktionsgruppe QA 1

Leistungsschalter-Funktionsgruppe QA 2

Die folgende Abbildung zeigt das Einbetten von Funktionen über Funktionsgruppen.

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

7 SIP5-APN-001-de

Abbildung 1: Einbetten von Funktionen in Funktionsgruppen

_______________________________________________________________________________________________

Es gibt je nach Gerätetyp verschieden Funktionsgruppen:

Schutz-Funktionsgruppen

Schalter-Funktionsgruppen

Schutz-Funktionsgruppen bündeln Funktionen, die einem Schutzobjekt, z.B. der Leitung, zugewiesen sind. Je nach Art und Beschaffenheit des Schutzobjekts gibt es verschiedene Arten von Schutz-Funktionsgruppen (Leitung, Abzweig, Transformator, Motor usw.).

Schalter-Funktionsgruppen bündeln Funktionen, die den lokalen Schaltern (z.B. Leistungsschalter und Trennschalter) zugewiesen sind (wie z.B. Auslöseverarbeitung, Leistungsschalterversagerschutz und automatische Wiedereinschaltung).

Je nach Gerätetyp und Anwendung unterscheiden sich Anzahl und Typen der Funktionsgruppen in den jeweiligen Applikationsvorlagen. Sie können anwendungsspezifisch Funktionsgruppen ergänzen, kopieren oder auch löschen. Ebenso können Sie den Funktionsumfang innerhalb einer Funktionsgruppe an den konkreten Anwendungsfall anpassen. Ausführliche Informationen dazu finden Sie in der Online-Hilfe DIGSI 5.

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

SIP5-APN-001-de 8

2.5 Schnittstelle zwischen Funktionsgruppe und Messstelle Die Funktionsgruppen erhalten die Messgrößen der Strom- und Spannungswandler von Messstellen. Hierzu sind die Funktionsgruppen mit einer oder mehreren Messstellen verbunden.

Die Anzahl der Messstellen sowie die Zuordnung der Funktionsgruppen an die Messstellen sind durch die gewählte Applikationsvorlage für die spezifische Anwendung passend vorgegeben. Damit ist für alle Funktionen innerhalb der Funktionsgruppe festgelegt, mit welcher/welchen Messstelle(n) und den darüber ableitbaren Messgrößen sie arbeiten.

______________________________________________________________________________________________

BEISPIEL

In der Applikationsvorlage in Abbildung 1 sind die Messstellen den Funktionsgruppen wie folgt zugeordnet:

Die Schutz-Funktionsgruppe Leitung ist den Messstellen I-3ph 1, I-3ph 2 und U-3ph 1 zugeordnet. Damit erhält die FG die Messwerte der Stromwandler 1 und 2 sowie des Spannungswandlers 1. Für eine abgangsbezogene Weiterverarbeitung werden die Ströme der Messstellen I-3ph 1 und I-3ph 2 geometrisch addiert.

Die Leistungsschalter-Funktionsgruppe QA1 ist der Messstelle I-3ph 1 zugeordnet und erhält die Messwerte von Stromwandler 1.

Die Leistungsschalter-Funktionsgruppe QA2 ist der Messstelle I-3ph 2 zugeordnet und erhält die Messwerte von Stromwandler 2.

_____________________________________________________________________________________________

Der Benutzer kann die Zuordnung bei Bedarf ändern, d.h. Funktionsgruppen lassen sich zu den im Gerät verfügbaren Messstellen frei zuordnen.

Wenn Sie die Zuordnung der Messstellen zu den Funktionsgruppen prüfen oder ändern wollen, doppelklicken Sie in der DIGSI 5 Projektnavigation auf Funktionsgruppenverbindungen (siehe folgendes Bild).

Abbildung 2: Projektnavigation in DIGSI 5 (Ausschnitt)

Im Arbeitsbereich öffnet sich das Fenster zur Rangierung der Messstellen (siehe folgendes Bild, nicht zum Beispiel passend).

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

9 SIP5-APN-001-de

Abbildung 3 Verbindung von Messstellen und Funktionsgruppen

Schnittstelle zwischen Schutz- und Leistungsschalter-Funktionsgruppen

Die Schutz-Funktionsgruppe(n) ist/sind mit einer oder mehreren Leistungsschalter-Funktionsgruppen verbunden. Diese Verbindung legt allgemein fest:

Welcher/welche Leistungsschalter wird/werden durch die Schutzfunktionen der Schutz-FG betätigt

Start der Funktion Leistungsschalter-Versagerschutz (sofern in der Leistungsschalter-Funktionsgruppe vorhanden) durch die Schutzfunktionen der verbundenen Schutz-Funktionsgruppe

Start der Funktion Wiedereinschaltautomatik (AWE, sofern in der Leistungsschalter-Funktionsgruppe vorhanden) durch die Schutzfunktionen der verbundenen Schutz-Funktionsgruppe.

Neben der allgemeinen Zuweisung der Schutzfunktionsgruppe(n) zu den Leistungsschalterfunktionsgruppen können Sie auch die Schnittstelle zu den speziellen Funktionalitäten im Detail festlegen. Weitere Informationen dazu finden Sie im folgenden Abschnitt. Abbildung 6 zeigt, wie man zur detaillierten Konfiguration gelangt. Abbildung 7 zeigt die möglichen Zuweisungen im Detail.

Auch diese Festlegungen sind durch die gewählte Applikationsvorlage für die spezifische Anwendung passend vorgegeben.

_______________________________________________________________________________________________

BEISPIEL

In dem in Abbildung 1 dargestellten Beispiel besteht folgende Verknüpfung der FG:

Die Schutz-Funktionsgruppe Leitung ist mit den beiden Leistungsschalter-Funktionsgruppen QA1 und QA2 verknüpft.

Das bedeutet, dass eine Auslösemeldung der Funktion Distanzschutz in beiden Leistungsschalter-Funktionsgruppen einen Auslösebefehl erzeugt und somit beide Leistungsschalter angesteuert werden. Ebenso wird in beiden Leistungsschalter-Funktionsgruppen QA1 und QA2 die Funktion Leistungsschalter-Versagerschutz gestartet, wenn diese konfiguriert sind.

Der Benutzer kann diese Verknüpfung bei Bedarf ändern. D.h. Schutz-Funktionsgruppen können den Leistungsschalter- Funktionsgruppen frei zugeordnet werden.

Wenn Sie die Zuordnung der Schutz-Funktionsgruppen zu den Leistungsschalter-Funktionsgruppen prüfen oder ändern wollen, doppelklicken Sie in der DIGSI 5-Projektnavigation � 7SL86 (Name des Gerätes) auf Funktionsgruppenverbindungen.

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

SIP5-APN-001-de 10

Abbildung 4: Projektnavigation in DIGSI 5 (Ausschnitt)

Im Arbeitsbereich öffnet sich das Fenster zur allgemeinen Rangierung der Funktionsgruppen (siehe folgendes Bild).

Abbildung 5: Verbindung von Schutz-Funktionsgruppe mit Leistungsschalter-Funktionsgruppe

Neben der allgemeinen Zuordnung der Schutzfunktionsgruppe/Schutzfunktionsgruppen zu den Leistungsschalter- Funktionsgruppen können Sie die Schnittstelle für bestimmte Funktionalitäten im Detail konfigurieren. Gehen Sie dabei wie folgt vor:

Öffnen Sie in der DIGSI 5-Projektnavigation den Ordner des SIPROTEC 5-Gerätes.

Öffnen Sie in der DIGSI 5-Projektnavigation den Ordner Funktionseinstellungen.

Öffnen Sie in der DIGSI 5-Projektnavigation die entsprechende Schutz-Funktionsgruppe, z.B. Leitung 1 (see Abbildung 6).

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

11 SIP5-APN-001-de

Abbildung 6: Projektnavigation in DIGSI 5 (Ausschnitt)

Doppelklicken Sie auf Leistungsschalterinteraktion (siehe Abbildung 6).

Im Arbeitsbereich öffnet sich das Fenster zur Detailkonfiguration der Schnittstelle zwischen der Schutz- Funktionsgruppe und der Leistungsschalter-Funktionsgruppe/den Leistungsschalter-Funktionsgruppen.

Konfigurieren Sie die Schnittstelle in dieser Ansicht über das Kontextmenü (rechte Maustaste), siehe Abbildung 7.

Abbildung 7: Detailkonfiguration der Schnittstelle zwischen den Schutz-Funktionsgruppen und den Leistungsschalter-Funktionsgruppen

In der Detailkonfiguration legen Sie fest:

Welche Auslösemeldungen der Schutzfunktionen in die Bildung des Auslösebefehls eingehen

Welche Schutzfunktionen die Funktion Wiedereinschaltautomatik starten

Welche Schutzfunktionen die Funktion Wiedereinschaltautomatik blockieren

welche Schutzfunktionen die Funktion Leistungsschalterversagerschutz anwerfen

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

SIP5-APN-001-de 12

2.6 Funktionsgruppe Leistungsschalter Mindestens eine Funktionsgruppe Leistungsschalter muss angewendet werden. In der Eineinhalb-Leistungsschalter-Konfiguration sind zwei Leistungsschalterfunktionsgruppen erforderlich. Die typischen Funktionen in der FG Leistungsschalter sind:

Abbildung 8: Funktion Leistungsschalter

Die meisten der gezeigten Funktionen können eingefügt oder gelöscht werden, aber die Funktionen „Allgemein“ (General), „Auslöselogik“ (Trip logic), „Leistungsschalter“ (Circuit-breaker) und „Hand-EIN“ (Manual close) sind immer vorhanden.

2.7 Rangiermatrix Die Signale zu (EIN und AUS) und von (Hilfskontakte) den Leistungsschaltern werden in der Rangiermatrix rangiert:

Abbildung 9: Rangieren von Auslösesignalen

Wenn einpolige Auslösung erforderlich ist, müssen die phasenselektiven Auslösesignal parallel zur dreipoligen Auslösung rangiert werden. Im Beispiel oben die Binärausgänge 1 bis 3.

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

13 SIP5-APN-001-de

Die Stellung der Hilfskontakte wird mit den Signalen „Position“ verknüpft. Diese sind vom Typ DPC (Controllable Double Point). Am Binäreingang wird der Hilfskontakt als Rückmeldung betrachtet mit einem von vier möglichen Zuständen:

CH Close High

CL Close Low

OH Open High

OL Open Low

Die dargestellte Zuweisung: Die Stellung 3-polig - OH (Position 3-pole – OH) und die 3-poligen Stellungen 1-polig - CH (1-pole – CH) stellt die phasenselektive Hilfskontaktstellung sicher sowie die sichere Erfassung nicht plausibler Stellungen, z.B. bei einem Fehler der auf die Kontakte rangierten Hilfsversorgung.

2.8 Funktionen, Stufen-/Funktionsblöcke Wie bereits in Abbildung 1 dargestellt, werden Funktionen den Schutzobjekten oder anderen Primärobjekten über Funktionsgruppen zugewiesen.

Funktionen können weiter unterteilt werden. Zum Beispiel bestehen Schutzfunktionen häufig aus Schutzstufen (z.B. die Überstromzeitschutzfunktion). Andere Funktionen können einen oder mehrere Funktionsblöcke enthalten. So bietet der Distanzschutz zum Beispiel verschiedene Zonentypen und eine Pendelsperre.

______________________________________________________________________________________________

BEISPIEL

In Abbildung 1 erkennen Sie, dass die Funktion Überstromzeitschutz Phasen (51) 3 Stufen umfasst. Die Anzahl der Zonen der Distanzschutzfunktion ist nicht gezeigt.

Jede Stufe, jeder Funktionsblock und jede Funktion (ohne Stufen/Funktionsblöcke) kann einzeln in bestimmte Betriebsarten geschaltet werden (zum Beispiel Ein- oder Ausschalten).

Um die Funktionalität an die jeweilige Anwendung anzupassen, können Funktionen, Auslösestufen und Funktionsblöcke hinzugefügt, kopiert und gelöscht werden.

SIPROTEC 5 Applikation Funktionsintegration - Funktionsgruppen, Applikationsvorlage

Herausgeber und Copyright © 2013:

Siemens AG

Infrastructure & Cities Sector

Smart Grid Division

Humboldtstr. 59

90459 Nürnberg, Deutschland

Siemens AG

Infrastructure & Cities Sector

Smart Grid Division

Energy Automation

Humboldtstr. 59

90459 Nürnberg, Deutschland

www.siemens.com/protection

Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem Papier.

Alle Rechte vorbehalten.

Soweit nicht anders auf den einzelnen Katalogseiten angegeben, behalten

wir uns das Recht vor, Änderungen vorzunehmen insbesondere hinsichtlich

der angegebenen Werte, Maße und Gewichte. Zeichnungen sind nicht

verbindlich.

Alle verwendeten Produktbezeichnungen sind Marken oder Produktnamen

der Siemens AG oder anderen Lieferanten.

Sofern nicht anders angegeben sind alle Maße in diesem Katalog in mm

angegeben.

Änderungen vorbehalten.

Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine

Beschreibungen der technischen Möglichkeiten, welche im Einzelfall nicht

immer vorliegen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind daher im

Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: +49 180 524 8437 Fax: +49 180 524 24 71 (Gebühren je nach Anbieter) E-Mail: support.ic@siemens.com

Applikationsbeschreibung: SIP5-APN-001-de