Schematy telezabezpieczenia (ANSI 85) — permissive i blocking w zabezpieczeniu odległościowym

Przewodnik o zabezpieczeniu odległościowym (21) — zabezpieczenie impedancyjne i strefy omawia, jak pojedynczy przekaźnik odległościowy mierzy impedancję do miejsca zwarcia i na tej podstawie wyłącza w z góry ustalonych strefach z narastającą zwłoką czasową: strefa 1 zwykle obejmuje jedynie 80-90% długości linii natychmiastowo, aby uniknąć przesięgu (overreach) wynikającego z niepewności pomiaru, podczas gdy pozostała część linii jest wyłączana ze zwłoką przez strefę 2. Ten artykuł omawia, jak tę nieodłączną zwłokę na ostatnim odcinku linii eliminuje się dzięki temu, że przekaźniki na obu końcach linii „rozmawiają” ze sobą przez kanał komunikacyjny — określany w praktyce kodem ANSI 85 (przekaźnik pilotowy lub telezabezpieczenia).

Problem: strefa 1 nigdy nie obejmuje linii w pełni

Zwarcie, które znajduje się tuż poza zasięgiem strefy 1 (w ostatnich 10-20% linii), jest wyłączane przez lokalny przekaźnik dopiero po zwłoce strefy 2, mimo że przekaźnik na drugim końcu linii może mierzyć to samo zwarcie natychmiastowo we własnej strefie 1. Bez komunikacji między dwoma przekaźnikami zwarcie utrzymuje się przez cały czas strefy 2, mimo że na jednym końcu linii dostępna jest informacja przekaźnika, która pozwoliłaby na szybsze wyłączenie. Telezabezpieczenie rozwiązuje ten problem, wymieniając tę informację między dwoma przekaźnikami przez kanał komunikacyjny (światłowód, dedykowany kabel pilotowy lub sygnał po samej linii wysokiego napięcia).

Permissive overreach transfer trip (POTT)

W schemacie POTT każdy przekaźnik ustawia swoją strefę natychmiastową tak, aby sięgała poza koniec własnej linii (przesięg) — wystarczająco, by z zapasem objąć całą długość linii. Gdy tylko przekaźnik wykryje zwarcie w tej strefie przesięgu, wysyła sygnał zezwalający (permissive) do przekaźnika na drugim końcu. Dopiero gdy przekaźnik jednocześnie sam wykryje zwarcie we własnej strefie przesięgu oraz otrzyma sygnał zezwalający z drugiego końca, wyłącza natychmiastowo. Ten podwójny warunek zapobiega nieprawidłowemu wyłączeniu przekaźnika wyłącznie na podstawie jego własnego, dalej sięgającego (a więc bardziej czułego na zwarcia zewnętrzne) ustawienia strefy.

Permissive underreach transfer trip (PUTT)

W schemacie PUTT każdy przekaźnik pracuje ze swoją zwykłą, niedosięgającą strefą 1 (która celowo nie obejmuje ostatnich 10-20% linii, aby uniknąć przesięgu). Gdy tylko zadziała strefa 1 przekaźnika, przekaźnik ten wie z pewnością, że zwarcie znajduje się w obrębie własnej linii — strefa niedosięgająca z definicji nie może zadziałać przy zwarciu poza własną linią. Przekaźnik wysyła zatem sygnał zezwalający do drugiego końca, który dzięki temu otrzymuje zezwolenie na natychmiastowe wyłączenie swojej własnej, dalej sięgającej strefy 2 zamiast oczekiwania na zwykłą zwłokę strefy 2.

Uwaga: zarówno POTT, jak i PUTT wymagają, aby przekaźnik sam również wykrył zwarcie, zanim zareaguje na otrzymany sygnał — sam sygnał komunikacyjny nigdy nie wystarcza do wyłączenia. Czyni to oba schematy z natury bezpieczniejszymi wobec usterki w kanale komunikacyjnym, która bez tego wymogu mogłaby prowadzić do niepożądanego, nieuzasadnionego wyłączenia.

Schematy blocking: odwrotna logika

W schemacie blocking logika działa odwrotnie: każdy przekaźnik wykorzystuje strefę sięgającą dalej, patrzącą wstecz, poza własną linię (element „patrzący wstecz”). Jeśli przekaźnik wykryje zwarcie w tym kierunku wstecznym, wysyła sygnał blokujący do drugiego końca, który zapobiega tam natychmiastowemu wyłączeniu — zwarcie leży bowiem, patrząc z tego przekaźnika, poza własną linią. Przy braku sygnału blokującego odbierający przekaźnik ma prawo natychmiastowo wyłączyć swoją własną, sięgającą dalej, patrzącą do przodu strefę. Schemat blocking z natury jest mniej zależny od dostępności kanału komunikacyjnego niż schemat permissive: przy awarii samej komunikacji sygnał blokujący po prostu jest nieobecny, a przekaźnik i tak wyłącza — być może nieco mniej selektywnie, ale nie wolniej — podczas gdy awaria komunikacji w schemacie permissive oznacza, że szybkie wyłączenie w ogóle nie jest już możliwe.

Znaczenie praktyczne

Przy ocenie koncepcji zabezpieczenia linii wysokiego napięcia ważne jest sprawdzenie nie tylko ustawień stref poszczególnych przekaźników odległościowych, ale także zweryfikowanie, jaki schemat telezabezpieczenia (POTT, PUTT czy blocking) zastosowano, czy kanał komunikacyjny ma wystarczającą dostępność i szybkość dla wybranego schematu oraz jakie jest zachowanie zabezpieczenia przy awarii tego kanału — schemat permissive i schemat blocking reagują zasadniczo różnie na tę samą awarię komunikacji.

Typowe błędy

1. Zastosowanie schematu permissive (POTT/PUTT) na linii z niepewnym lub często zawodzącym kanałem komunikacyjnym, bez świadomości, że szybkie wyłączenie na całej długości linii wtedy przepada, a zwarcie wraca do opóźnionego czasu strefy 2.
2. Nieprawidłowe ustawienie elementu patrzącego wstecz w schemacie blocking, przez co zwarcie poza własną linią nie jest rozpoznawane jako powód do wysłania sygnału blokującego.
3. Zapominanie, że zarówno przy POTT, jak i przy PUTT przekaźnik zawsze musi również sam wykryć zwarcie przed zareagowaniem na otrzymany sygnał, i traktowanie tego jako zbędnego dodatkowego warunku zamiast istotnego marginesu bezpieczeństwa.
4. Nieuwzględnienie schematu telezabezpieczenia przy ocenie selektywności całego łańcucha zabezpieczeń, podczas gdy to właśnie schemat bezpośrednio decyduje o tym, jak szybko wyłączane jest zwarcie na całej długości linii.

Powiązane

• Zabezpieczenie odległościowe (21) — zabezpieczenie impedancyjne i strefy
• Kierunkowe zabezpieczenie nadprądowe (67)
• Automatyczne ponowne załączenie (79) — automatyka sieci napowietrznych
• Zabezpieczenie od zawieszenia wyłącznika (50BF)