Nowoczesne testy zabezpieczeń linii trójstronnych

W jaki sposób Grupa Illwerke VKW weryfikuje swoje zabezpieczenia

Testowanie rozproszonych zabezpieczeń odległościowych z telezabezpieczeniami było dość czasochłonne, ponieważ plany testów, które należało wykonać równocześnie na obu końcach linii, musiały być precyzyjnie skoordynowane. Testowanie zabezpieczeń linii trójstronnych jest jeszcze bardziej skomplikowane i kosztowne niż zabezpieczanie prostych linii napowietrznych, które mają jedynie dwa końce. Wielostronne systemy zabezpieczeń można testować przy zastosowaniu podejścia systemowego, więc testy te są również stosunkowo łatwe do przeprowadzenia. Można przygotować testy, a następnie sterować nimi za pomocą jednego laptopa. Fakt, że ta metoda działa bardzo dobrze również na obiektach pozbawionych dostępu do Internetu, został zademonstrowany podczas ostatniego testu przeprowadzonego w zakładzie Grupy Illwerke VKW, w którym równolegle ze sterowaniem wyposażeniem testującym odbyła się sesja Teams, za pośrednictwem której polecenia od nadrzędnego urządzenia z oprogramowaniem RelaySimTest były transmitowane przez hotspoty telefonów komórkowych, tak aby każdy krok testowy mógł być dokładnie realizowany na pozostałych końcach linii.

W celu fizycznego zbudowania linii trójstronnej na czas trwania prac serwisowych wzniesiono tymczasowy dodatkowy słup obok słupa głównego linii napowietrznej. Dodatkowy słup jest widoczny na zdjęciu po prawej stronie słupa głównego.

Uzasadnienie testu

Grupa Illwerke VKW obsługuje elektrownie wodne w alpejskiej dolinie Montafon w Vorarlbergu, zaspokajające zapotrzebowanie na elektryczność w godzinach szczytu. Pozyskana energia elektryczna jest przekazywana do międzynarodowej europejskiej sieci energetycznej. Elektrownie te są połączone kilkoma liniami wysokiego napięcia. Wzdłuż jednej z tych linii, napowietrznej linii 220 kV, podłączona jest elektrownia, w której jedno z pól, pole doprowadzające do stacji A, musiało być poddane renowacji. Na czas prac remontowych zostało zdemontowane pole dopływowe stacji A, więc wspomniana linia napowietrzna w elektrowni została podłączona do linii z trzema końcami za pomocą tymczasowego słupa energetycznego.

Konfiguracja zabezpieczeń

W tym celu trzy z początkowych czterech przekaźników, które uprzednio chroniły odpowiednie odcinki linii zabezpieczeniami odległościowymi z telezabezpieczeniem, zostały skonfigurowane do układu zabezpieczeń z zabezpieczeniem odległościowym z telezabezpieczeniem dla linii trójstronnej. Wymagało to zmiany parametrów tych trzech przekaźników i wykonania testu zabezpieczenia rozproszonego przed przekazaniem do eksploatacji.

Komunikacja, logika i zasięgi

Dla uzyskania pełnej komunikacji ze wszystkimi punktami, można było wykorzystać dwa istniejące tory telekomunikacyjne. Oprócz tego konieczne było zbudowanie od podstaw trzeciego toru komunikacyjnego. W zabezpieczeniach dostosowano odpowiednio logikę telezabezpieczenia, a także zakresy stref funkcji odległościowej. Strefa 1 przekaźnika w elektrowni została dostosowana dla obu kierunków w taki sposób, że na żadnym z dwóch końców nie występowało przekroczenie zasięgu. Zakresy stref wydłużonych zostały nieznacznie zwiększone, tak aby nowe źródło pośrednie nie powodowało skracania zasięgu.

Przygotowanie testu

Na potrzeby testu, do odpowiednich stacji wysłano trzy zespoły z testerami CMC. Test był sterowany centralnie za pomocą laptopa z zainstalowanym oprogramowaniem RelaySimTest znajdującego się w elektrowni, na którym modelowano linię trójstronną wraz z linią równoległą biegnącą na tych samych słupach. Testery były podłączone do sygnałów wyłącz i pobudzenie z zabezpieczeń, jak również do sygnałów binarnych telezabezpieczenia. Testery były zsynchronizowane ze sobą za pomocą zegara CMGPS 588. Za pomocą telefonów komórkowych nawiązano połączenie z Internetem, aby sterować testerami we wszystkich trzech lokalizacjach.

Komunikacja podczas testu

Używając wspomnianego połączenia z Internetem nawiązanego za pośrednictwem hotspotów telefonów komórkowych, najpierw rozpoczęto wspólną konferencję online za pomocą usługi Microsoft Teams – w każdej stacji znajdowała się kamera internetowa, mikrofon oraz głośnik, dzięki czemu inżynierowie przeprowadzający test mogli stale komunikować się ze sobą. Następnie konferencja online posłużyła do współdzielenia ekranu z uruchomioną aplikacją RelaySimTest, dzięki czemu we wszystkich obiektach były stale widoczne postępy i wyniki testu.

Sterowanie testerami CMC w trzech stacjach

Za pomocą nawiązanego połączenia z Internetem testery w dwóch stacjach zdalnych były sterowane za pośrednictwem połączenia z chmurą, przy użyciu programu OMICRON Device Remote Agent, po tym, jak przyznano dostęp do obu testerów inżynierowi pracującemu na urządzeniu nadrzędnym z zainstalowanym oprogramowaniem RelaySimTest. Dwa zdalne urządzenia CMC mogły być zatem używane w ten sam sposób, co tester CMC bezpośrednio podłączony do laptopa w elektrowni, a podczas testu było możliwe zweryfikowanie poprawnego zachowania całego systemu zabezpieczeń.

Które scenariusze testowe zrealizowano?

Najpierw przetestowano stabilność systemu zabezpieczeń. W tym celu przeprowadzono symulację stabilnego przepływu obciążenia, a następnie symulację zwarć zewnętrznych. W tym drugim przypadku przekaźnik nie powinien zadziałać, jeśli zwarcie zostało usunięte przez właściwe zabezpieczenie zewnętrzne. Po zweryfikowaniu stabilności systemu zabezpieczeń symulowano zwarcia wewnętrzne różnego rodzaju. Zaczęto od zwarć z działaniem bezzwłocznym dla różnych lokalizacji zwarcia. Następnie przetestowano działanie zabezpieczeń w scenariuszach ze słabym zasilaniem na każdym z końców, gdzie przekaźniki musiały zadziałać za sprawą funkcji echa telezabezpieczenia. Następnie przeprowadzono testy dla przypadku zakłóconych połączeń sygnałowych, wymagające reakcji systemu zabezpieczeń w postaci zwłocznego działania w Strefie 2. Na koniec przetestowano wyłączenia rezerwowe w Strefach 2 i 3, w przypadku zwarć zewnętrznych i awarii odpowiedzialnego zabezpieczenia zewnętrznego.

Tak wyglądał przetestowany system zabezpieczeń linii trójstronnej w programie RelaySimTest.

Testowanie zabezpieczeń linii trójstronnej było niemal tak wygodne, jakby wszystkie trzy testery CMC stały tuż obok siebie. Dzięki konferencji online koordynacja była łatwa. Urządzenia współdzieliły również oprogramowanie parametryzujące i dzienniki zdarzeń przekaźników. Po udanym przetestowaniu rozpoczęto użytkowanie systemu zabezpieczeń.

Gdy remont pola w elektrowni dobiegnie końca, zabezpieczenia zostaną na powrót przestawione w swój oryginalny tryb pracy dla prostego zabezpieczenia dwustronnego, które zostanie ponownie zweryfikowane na drodze dwóch krótkich testów, każdy z jednym urządzeniem zdalnym.