MiCOM P9xx - Schneider Electric België

Les équipements de protection de tension et de
fréquence MiCOM P9xx offrent un fonctionnement
parfaitement fiable des réseaux électriques à travers
une solution totalement intégrée.
En raison de leur polyvalence et de l’association des
fonctions de protection avec des fonctions
d’automatisme, de contrôle-commande et de mesure,
ces équipements représentent une solution optimale
et innovante pour assurer la stabilité du réseau et
pour réduire la maintenance.
Les techniques employées, conçues pour fonctionner
dans des conditions anormales non–linéaire et sous
oscillations, éliminent le risque d’un fonctionnement
intempestif.
Jusqu’à 30 contacts de sortie permettent aux
équipements de la gamme P94x de s’adapter aussi
bien aux domaines de la gestion d’énergie qu’à la
commutation de charges multiples. Des fonctions de
rétablissement intégrées assurent rapidement la
reconnexion des charges déconnectées après le
redressement du réseau pour réduire le temps
durant lequel les utilisateurs restent déconnectés.
L’opérateur peut choisir le protocole de
communication de l'équipement ce qui facilite son
intégration dans un réseau de contrôle-commande
nouveau ou existant.
Avantages produit
• Amélioration de la
qualité de l'énergie
grâce à la préservation
de la stabilité du réseau
• Minimiser les
perturbations en
utilisant les capacités
de rétablissement
automatique
• Solutions économiques
pour correspondre aux
exigences de multiples
applications
• Mesures de fréquence
de haute précision
(< 0,01Hz)
AREVA T&D
MiCOM P9xx
Protections de tension
et de fréquence
PROTECTION

APPLICATION
Les équipements MiCOM P9xx sont adaptés à toutes
les applications nécessitant une protection de tension
et de fréquence offrant des schémas de charge et de
délestage pour assurer la stabilité du réseau.
Les éléments de protection de tension perfectionnés
détectent les conditions de déséquilibres et les défauts
qui peuvent endommager les moteurs, les générateurs
et les autres équipements sensibles à la variation de
tension.
L’intégration des différents éléments de protection de
fréquence garantit la meilleure réponse à toutes les
éventualités. Des schémas conventionnels utilisant les
éléments de mini/maxi de fréquence peuvent être
utilisés mais en cas de variation rapide de fréquence,
ils peuvent être complétés, par des éléments de
variation de fréquence.
Six niveaux de protection étant disponibles, des
schémas de délestage à niveaux multiples peuvent
être créés assurant ainsi une perturbation minimale
des abonnés.
GLOBAL FUNCTIONS
Les fonctions suivantes sont généralement disponibles
sur tous les modèles :
>Protection de minimum et maximum de tension
>Mesures
>Schémas logiques programmables
>Fonctions de communications avec un choix
de protocoles standards
D'autres fonctions de protection, de contrôle-
commande et d’enregistrement sont ajoutées aux
fonctions génériques ci-dessus selon les modèles
d'équipements. Une récapitulation des fonctions
disponibles figure dans le tableau ci-dessous.
2>3
PRÉSENTATION DES FONCTIONS
ANSI FONCTION P921 P922S P923 P941 P943
27 Protection à minimum de tension 3 3 3 2 2
59 Fonction de protection à maximum de tension 3 3 3 2 2
59N Protection à maximum de tension résiduelle 3 3 3 - -
(Déplacement du point neutre)
47 Protection de maximum de tension inverse - 2 2 - -
27D Minimum de tension directe - 2 2 - -
81U/O Minimum/Maximum de fréquence - 6 6 6 6
81R Dérivée de fréquence - - 6 6 6
81RF Dérivée de fréquence supervisée en fréquence - - - 6 6
81RAV Dérivée de fréquence moyenne - - - 6 6
Rétablissement de charge automatique - - - 6 6
basé sur la fréquence
Bloc. par mini de tension réglable par l’utilisateur - Oui Oui Oui Oui
Cycles des valeurs moyennes réglables,df/dt - - df/dt Oui Oui
uniquement pour le calcul de f et de df/dt
81AB Protect° contre le fonction.anormal du générateur - - - 4 4
Schémas logiques programmables 2 2 4 - -
(basé sur des équations logiques ET)
Schémas logiques programmables - - - Oui Oui
(basé sur des portes logiques graphiques)
86 Maintien des contacts de sortie Oui Oui Oui Oui Oui
Nombre de groupes de réglages 1 2 2 4 4
Port de comm. avant (EIA(RS)232 9-broches) Oui Oui Oui Oui Oui
Port de comm. arrière (EIA(RS)485 / K-Bus) Oui Oui Oui Oui Oui
Protocoles pris en charge par le Courier, Modbus (RTU), Courier, Modbus (RTU),
port de communication arrière CEI60870-5-103 CEI60870-5-103,
DNP3 (Niveau 2) DNP3 (Niveau 2)
Communication par fibre optique - - - Option Option
(uniquement CEI60870-5-103)
Synchronisation horaire IRIG-B - - - Option Option
Enreg. d'événements, de défauts et de perturb. - Oui Oui Oui Oui
Nombres d’entrées logiques (à optocoupleur)* 2 5 5 8 min., 16 min.,
16 max. 32 max.
Nombre des contacts * 4 8 8 7 min., 14 min.,
15 max. 30 max.
* Le nombre maxi d'entrées logiques/de contacts de sortie dépend de la configuration des entrées/sorties logiques.
Par exemple, avec le nombre maximal d'entrées logiques, seul le nombre minimal de contacts de sortie est disponible.

FONCTIONS DE PROTECTION
PRINCIPALES
Les fonctions de protection principales sont autonomes
et peuvent être activées ou désactivées individuellement
pour satisfaire une application particulière. Chaque
fonction de protection est disponible dans chacun des
groupes de réglage et peut être utilisée individuellement.
Un déclenchement triphasé avec indication de phase en
défaut est assuré pour toutes les fonctions de protection.
PROTECTION DE TENSION
>Protection de Mini/Maxi de Tension [27/59]
Au moins deux niveaux de protection de minimum et de
maximum de tension sont disponibles dans la gamme
P9xx. Ils peuvent être configurés à partir des tensions
simples (phase-neutre) ou des tensions composées
(phase-phase) avec une logique de détection
paramétrable (mode ET ou mode OU). Le premier seuil
dispose d’une caractéristique à temps inverse et à temps
constant. Les autres seuils sont configurés uniquement
avec des temps constants.
>Maximum de tension Résiduelle [59N]
Trois niveaux de protection de maximum de tension
résiduelle (déplacement du neutre) sont disponibles dans
la gamme d'équipements P92x. Selon la configuration des
TP dans l'équipement, la protection va fonctionner à partir
de la tension homopolaire calculée en interne ou à partir
de la tension résiduelle directement mesurée.Comme
pour les autres éléments de tension, le premier seuil
dispose de caractéristiques à temps inverse et à temps
constant. Les autres seuils sont configurés uniquement
avec des temps constants.
Cet élément est particulièrement utile pour la détection
des défauts à la terre dans les réseaux à neutre isolé
ou impédant, sans avoir à installer de coûteux tores
homopolaires. Cet élément est insensible aux tensions
de 3ème harmonique.
>Maximum de tension inverse [47]
Deux niveaux de protection de maximum de tension
inverse sont disponibles dans les relais P922 et P923.
Le premier seuil dispose d’une caractéristique à temps
inverse et à temps constant. Les autres seuils sont
configurés uniquement avec des temps constants.
>Minimum de tension directe [27D]
Deux niveaux de protection de minimum de tension
directe sont disponibles dans les relais P922 et P923.
Le premier seuil dispose d’une caractéristique à temps
inverse et à temps constant. Les autres seuils sont
configurés uniquement avec des temps constants.
Chaque élément (direct ou inverse) peut être utilisé
pour la détection des déséquilibres de la tension. Ces
éléments sont souvent utilisés dans les applications de
moteur où un tel déséquilibre pourra engendrer une
surchauffe et rapidement endommager les appareils.
DIAGRAMME FONCTIONNEL
X
Entrées/Sorties
logiques
U
Équipement de
protection de tension
et de fréquence P9xx
Port de comm.
à distance Communication locale Enregistrements
de défauts Enregistrements
d'événements
Mesures
Toujours disponible
81O 81R 81
RAV 27 59N
81U 81RF 81AB 59 47 SLP Voyants
LED
27D
Fonction du modèle
Autocontrôle
(Description des Codes ANSI. Se reporter à la présentation des fonctions)

FONCTIONNEMENTS EN CHARGE ET
EN DÉLESTAGE
Les équipements P9xx offrent un grand nombre
d’éléments de protection basés sur la fréquence. La
combinaison de ces éléments génère la meilleure
réponse aux différentes éventualités de déséquilibres
de charge.
En cas de baisse de fréquence, un délestage peut être
nécessaire, tandis qu’une augmentation de la
fréquence implique une réduction de la puissance
fournie. Les éléments de fréquence de la gamme P9xx
peuvent être programmés pour les deux conditions.
Chaque élément de protection est doté de six niveaux
indépendants. En combinaison avec ses fonctionnalités
logiques, l'équipement peut être programmé pour
assurer une exploitation efficace et sûre du réseau
électrique.
>Minimum/Maximum de fréquence [81U/O]
Une protection temporisée de minimun et de maximum
de fréquence constitue la forme fondamentale de la
protection de fréquence. Cette protection est
disponible sur tous les équipements P94x ainsi que
sur les équipements P922 et P923. Lorsque la
fréquence mesurée franchit le seuil programmé,
l’élément de protection va générer un signal de
démarrage. Après l’expiration d'une temporisation
réglable, un signal de déclenchement est généré.
4>5
>Variation de fréquence [81R]
Une protection de variation de fréquence temporisée
est adaptée aux perturbations graves lorsqu'un
délestage par à coup n’est pas suffisant. Cet élément
peut être utilisé pour accélérer le délestage dans une
telle condition du réseau. Il peut également compléter
le système de commande de l'alternateur pour réduire
la puissance lorsque la fréquence dépasse la valeur
nominale très rapidement.
Cette fonction est disponible dans l'équipement P923
et dans toute la gamme P94x.
>Protection de variation de fréquence surveillée
en fréquence [81RF]
Pour cet élément, la protection de variation de
fréquence est surveillée par un élément de fréquence
indépendant. Ceci permet à l'équipement de répondre
plus rapidement aux conditions graves du système et
d’accélérer le processus de récupération en effectuant
plus de délestage que dans le cas d'une dégradation
lente à la même fréquence.
Cet élément est disponible uniquement sur la gamme P94x.
>Protection de variation de fréquence moyenne
surveillée en fréquence [81RAV]
Cet élément offre un mécanisme pour mesurer la
variation de fréquence sur un intervalle de temps
réglable. Ceci permet d’effectuer une décision de
déclenchement plus sûre en surveillant la tendance de
variation de fréquence. Ceci est particulièrement utile
durant les perturbations transitoires du réseau
(pompage par exemple) où les mesures instantanées
peuvent provoquer une décision erronée. Cet élément
démarre une temporisation lorsque le système
dépasse le seuil de démarrage réglé par l’utilisateur. A
la fin de cette temporisation, une deuxième mesure de
fréquence est effectuée. Un calcul de la variation de
fréquence moyenne est effectué. Cette valeur est
ensuite comparée avec le seuil réglé pour arriver à la
décision de déclenchement.
Cet élément est disponible uniquement sur la gamme P94x.
Fréquence
Temps
Pente réelle du temps
∆t
∆F
∆t
f
Fréquence supervisée
Diagramme de la protection de variation de
fréquence moyenne

RÉTABLISSEMENT DE CHARGE
Les équipements P94x offrent jusqu’à six niveaux de
rétablissement de charge automatique. Ce processus
peut démarrer uniquement lorsque la fréquence du
réseau s'est rétablie à une valeur au-dessus de la
fréquence de rétablissement de charge, suite à une
opération de délestage effectuée par un ou plusieurs des
éléments de protection associés à ce seuil. Les petites
variations de fréquence sont ignorées au moyen d’un
temporisateur cumulatif pendant le temps de
rétablissement de charge. Ce temporisateur cumulatif est
interrompu si la fréquence du réseau tombe entre la
valeur de la fréquence de rétablissement de charge et la
fréquence de délestage (zone de maintien).
PROTECTION CONTRE LE FONCTIONNEMENT
ANORMAL DE L'ALTERNATEUR [81AB]
Cet élément est inclus dans les équipements P94x afin
de protéger les aubes de turbine contre les
détériorations potentielles dues au fonctionnement
prolongé d’alternateurs dans des conditions de mini/maxi
de fréquence. Jusque quatre bandes de fréquence
peuvent être programmées, chacune disposant d’une
temporisation intégratrice pour enregistrer le temps
passé dans la bande. Le temps de chaque bande est
enregistré dans une mémoire non-volatile, cela garantit
qu’en cas de perte de l’alimentation auxiliaire du relais,
le temps enregistré n’est pas perdu. Lorsque le temps
dans une bande dépasse le seuil programmé, une
alarme peut être émise pour déclencher une
investigation et une opération de maintenance.
Profils du temporisateur des bandes
Fréquence normale Temps
bande 1
bande 2
bande 3
bande 4
bande 3
bande 4
bande 1
bande 2
Fréquence
fn
Protection contre
le fonctionnement
anormal du
générateur
Fréquence du réseau
Fonctionnement de l'équipement
Temps
Fréquence
de
rétablissement
Elément de
minimum de
fréquence Etat 0
(OFF)
Etat 0
(OFF)
Etat 0
(OFF)
Etat 1
(ON)
Etat 1
(ON)
Etat 0
(OFF)
Etat 0
(OFF)
Décl.
Complète
Complète
Temps de
rétablissement
Niveau X_Début
de rétablissemnt
Temps inférieur au réglage
de la temporisation de maintien
Dégradation partielle
fréquence du réseau
Temporisation de
rétablissement suspendue
Démarrage de l'élément
de minimum de fréquence Déclenchement par
minimum de fréquence
Délestage Niveau X
Démarrage rétablissement
fréquence du réseau
Démarrage temporisation
de rétablissement
Poursuite du rétablissement
fréquence du réseau
Redémarrage de la
tempo. de rétablissement
Temporisation de
établissement terminée
Rétablissement
de charge Niveau X
Niveau X_Fin
de rétablissemnt
Temps de
maintien
Fréquence
de délestage
Bande de maintien
Diagramme de
rétablissement de charge
ÉLÉMENT DE BLOCAGE ET TECHNIQUE DE
MESURE DES VALEURS MOYENNES
En plus des éléments de minimum/maximum de tension,
une fonction de blocage à minimum de tension
programmable est fournie. Ce blocage empêche le
fonctionnement de tous les éléments basés sur la
fréquence. De même, si la fréquence du réseau sort de
la plage d’asservissement de l'équipement, tous les
éléments basés sur la fréquence seront bloqués (à
l’exception des fonctions mini/maxi de fréquence
[81U/O]).
Afin de stabiliser le calcul de la fréquence et de la
variation de fréquence dans des conditions d’oscillations,
les équipements P94x offrent la possibilité de
sélectionner un nombre de cycles sur lesquels la valeur
moyenne des mesures sera calculée.Cette technique
utilise une fenêtre “glissante” assurant que pour chaque
cycle, deux nouvelles mesures sont disponibles pour les
éléments de la protection. Une fonction similaire est
fournie dans l'équipement P923 pour le calcul de la
variation de fréquence uniquement.