Unité de commande et de protection numérique

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Caractéristiques
principales
Domaine d’utilisation
• Installations à moyenne et à haute tension
dans la distribution et la transmission de
l’énergie électrique ainsi que les installa-
tions des services auxiliaires dans les
parcs industriels et les centrales
• Appareillages de coupure électriques à air
ou à hexafluorure de soufre
• Installation décentralisée dans des cellu-
les ou des bâtiments de relayage
• Nouvelles installations et réactualisation
de postes anciens
• Grand nombre de fonctions standard pour
la commande, la mesure, la surveillance,
l’automation et la protection
• Solutions taillées sur mesure, spécifiques
au client
Fonctions de commande
• Commande des disjoncteurs, des section-
neurs et des sectionneurs de mise à la
terre
• Détection de position avec contrôle de
plausibilité
• Sortie d’ordre avec double commande
• Surveillance des temps d’exécution
• Verrouillage de tranche
• Interverrouillage de poste
• Adaptation aisée grâce à un langage
graphique CAP316 par blocs fonctionnels
Fonctions de protection
• Protection à maximum/minimum de ten-
sion à retard indépendant
• Protection à maximum/minimum de ten-
sion avec détection de la valeur de crête
• Protection à maximum de courant à retard
indépendant avec détection des courants
d’enclenchement
• Protection à maximum de courant avec
détection de la valeur de crête
• Protection à maximum de courant à retard
dépendant avec quatre caractéristiques
selon B.S. 142
• Protection directionnelle à maximum de
courant à retard dépendant et indépen-
dant
• Protection contre les surcharges
• Protection de fréquence
• Variation de fréquence (df/dt)
• En plus des versions standard, mise à
disposition de l’ensemble des fonctions
présentes dans la bibliothèque de la
famille RE.316*4 pour réaliser des solu-
tions spécifiques
• Quatre groupes de réglage indépendants
pouvant être sélectionnés par l’exploitant
• Possibilité d’activer plusieurs fois les fonc-
tions disponibles
• Protection contre les défaillances du dis-
joncteur
Unité de commande et de
protection numérique
REC316*4
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Edition: Février 2002
Modifié depuis: Decembre 1999
Modification éventuelle des
caractéristiques sans préavis

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Utility Automation REC316*4
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Caractéristiques
principales (suite) Automatismes
• Réenclenchement monophasé et/ou réen-
clenchement triphasé multiple
• Fonction de contrôle du synchronisme
• Transfert rapide de jeux de barres
• Délestage
Mesures
• Fonction de mesure pour mesurer les ten-
sions, les courants, la fréquence et les
puissances active et réactive
Surveillance du processus
• Horodatage des événements avec une
résolution de 1 ms
• Détection des battements sur les entrées
binaires
• Perturbographe avec libre sélection des
entrées analogiques (transformateurs de
tension, transformateurs de courant, gran-
deurs caractéristiques des fonctions de
protection internes) et des signaux binai-
res
Fonctions programmables par l’exploitant
• Logique (ET, OU, bascules RS)
• Retards, intégrateurs
Fonctions additionnelles spécifiques au
projet
• Logique programmée selon les spécifica-
tions du client à l’aide de l’outil de pro-
grammation graphique CAP316
Autosurveillance
• Autosurveillance permanente et diagnos-
tics internes
• Existence d’un dispositif d’essai approprié
pour procéder à un contrôle quantitatif
• Contrôle de plausibilité des entrées de
tension et de courant triphasées
Maniement
• Programme de dialogue homme-machine
CAP2/316 assisté par menus et en plu-
sieurs langues
• Sauvegarde de quatre listes de réglage
distinctes dans le dispositif REC316*4
Interfaces sérielles
• Interface en face avant pour la communi-
cation homme-machine locale (à l’aide
d’un ordinateur personnel)
• Interfaces à l’arrière de l’appareil pour la
communication à distance (avec le sys-
tème de contrôle-commande de poste).
Protocoles disponibles: LON, IEC 60870-
5-103, MVB (part de CEI 61375), SPA.
• Interface à l’arrière de l’appareil pour le
bus de terrain: MVB (part de CEI 61375)
Montage
• Montage encastré, en saillie ou en rack de
19"
Domaine
d'utilisation
L’appareil de commande REC316*4 est un
dispositif multi-fonctionnel très compact. Il
est conçu pour remplir des tâches de com-
mande, de mesure, de surveillance, d’auto-
mation et de protection dans des installations
à moyenne et à haute tension. Une program-
mation aisée des fonctions standard à partir
de la bibliothèque logicielle de la famille
RE.216/316 ainsi qu’un langage graphique
par blocs fonctionnels rendent cet appareil
convivial et très flexible.
La commande des appareillages de coupure
est réalisée avec la plus grande sécurité et
avec sûreté. Un grand nombre de fonctions
de protection diminue le nombre d’équipe-
ments nécessaires dans les travées à haute
tension grâce à l’intégration de fonctions de
commande et de protection de réserve en
une seule unité. Ainsi, dans les réseaux à
haute tension, la fonction de
réenclenchement intégrée au dispositif de
commande peut être utilisée par les deux
protections principales.
La fermeture du disjoncteur peut être subor-
donnée à la fonction de contrôle du synchro-
nisme. Des jeux de barres alimentant des
moteurs peuvent être commutés de façon
synchrone à l’aide d’une fonction de com-
mutation rapide.
La fonction de fréquence peut être configu-
rée plusieurs fois; elle permet non seulement
de réaliser la protection des moyens de pro-
duction avec des modules programmés par
langage fonctionnel à l’aide de l’outil
CAP316 mais elle peut également entrepren-
dre des délestages intelligents. En intégrant
l’unité REC316*4 dans un système de con-
trôle-commande, cette fonction de protec-
tion permet aussi de réaliser une reprise de
service automatique.
Pour la mesure des grandeurs en service, on
dispose des courants, des tensions, de la
puissance active, de la puissance réactive et
de la fréquence. Il est possible également de
transmettre les impulsions des compteurs
d’énergie au système de conduite. Le pertur-
bographe incorporé dans le dispositif enre-
gistre les incidents, les opérations de com-
mutation qui sout effectuées et les grandeurs
caractéristiques des fonctions de protection.

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numérique
REC316*4
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Utility Automation
Conception L’unité de commande numérique
REC316*4 appartient à la génération des
dispositifs complètement numériques
puisqu’elle utilise une conversion analogi-
que-numérique des grandeurs d’entrées pré-
sentes au secondaire des transformateurs
d’entrée et traite les signaux numériques
ainsi obtenus exclusivement à l’aide de
microprocesseurs. Le traitement numérique
des signaux assure une PRECISION et une
SENSIBILITE stables durant toute la vie de
la protection.
L’unité REC316*4 se caractérise par une
liaison avec le processus primaire qui ré-
pond aux exigences de compatibilité électro-
magnétique des plus sévères. Des interfaces
standardisées permettent d’intégrer l’unité
de commande dans un système de contrôle-
commande: ainsi, un échange d’informa-
tions peut être assuré, dans la direction verti-
cale avec les systèmes de niveau hiérar-
chique supérieur, dans la direction horizon-
tale entre les différentes unités de travée.
Les caractéristiques principales de l’équipe-
ment REC316*4 sont un design compact, un
petit nombre d’unités („hardware“) matériel-
les différentes, un logiciel modulaire, une
autosurveillance permanente. Ceci permet
au REC316*4 de répondre à la fois aux exi-
gences fonctionnelles et aux exigences éco-
nomiques posées par les exploitants. Une
DISPONIBILITE élevée, exprimée par le
rapport entre la durée moyenne de fonction-
nement correct et le cycle de vie total, est la
propriété la plus importante qu’on exige
d’une unité de commande. Ce rapport atteint
ici une valeur pratiquement égale à l’unité
grâce à la présence de l’autosurveillance
permanente.
Le programme d’interface assisté par menus
(communication homme-machine) et la
construction compacte SIMPLIFIENT les
procédures de réglage et le raccordement de
l’appareil. La FLEXIBILITE, c’est-à-dire la
capacité de l’appareil à s’adapter à un réseau
particulier ou la facilité avec laquelle l’équi-
pement peut remplacer des dispositifs
existants, est obtenue dans le REC316*4 par
la présence d’une bibliothèque de fonctions
logicielle, par la possibilité de configurer les
entrées et les sorties binaires par l’intermé-
diaire de l’interface homme-machine ainsi
que par l’existence d’un langage graphique
par blocs fonctionnels.
Matériel Le matériel de l’unité de commande numé-
rique REC316*4 comprend 4 unités diffé-
rentes, une carte de connexion transversale
et le boîtier (figure 1):
• une unité des entrées analogiques
• une unité avec le microprocesseur princi-
pal
• une à quatre unités d’entrées/sorties
binaires
• une unité d’alimentation
• une carte de connexion transversale
• un boîtier avec les borniers.
Dans l’unité des entrées analogiques, les
transformateurs d’entrée assurent la sépara-
tion galvanique nécessaire et transforment
les signaux d’entrée en signaux analogiques
adaptés à l’électronique interne de l’équipe-
ment. L’unité des transformateurs comporte
au maximum 9 transformateurs d’entrée
(transformateurs de courant, transformateurs
de tension, transformateurs de mesure).
Les grandeurs analogiques sont amenées sur
l’unité comportant le microprocesseur prin-
cipal où elles sont d’abord soumises à des
filtres passifs du premier ordre (filtres RC)
pour supprimer les composantes à fréquence
élevée et éliminer l’effet dit Alias (figure 2).
Chaque grandeur analogique est échantillon-
née à une fréquence de 12 échantillonnages
par période du réseau et convertie en sig-
naux digitaux. Cette conversion analogique/
numérique est réalisée par un convertisseur à
16 bits.
Une puce de traitement numérique (DSP)
entreprend une partie du filtrage numérique
et veille à ce que les données nécessaires aux

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numérique
REC316*4
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Matériel (suite)
Matériel (suite)
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Figure 1 Schéma bloc de la plate-forme matérielle
algorithmes de protection soient disponibles
dans la mémoire du microprocesseur princi-
pal.
L’unité centrale contient essentiellement le
microprocesseur principal pour les algorith-
mes de protection et des mémoires à double
accès (DPM) qui sont utilisées pour échanger
les signaux entre les convertisseurs analogi-
ques-numériques et le microprocesseur prin-
cipal. Le microprocesseur principal traite les
algorithmes de protection et pilote le dialogue
de communication homme-machine local
ainsi que les interfaces avec le système de
contrôle-commande du poste. Les signaux
binaires en provenance du microprocesseur
principal sont combinés avec des signaux
d’entrée binaires en provenance des cartes
d’entrée/sortie afin de piloter finalement les
relais de signalisation, les contacteurs de
commande et les diodes électroluminescen-
tes. L’unité centrale contient une liaison
sérielle de type RS232C qui permet, entre
autres, d’envoyer des valeurs de réglage au
dispositif de protection, de lire les événe-
ments et de transférer à un ordinateur local
les données en provenance de la mémoire du
perturbographe.
Sur l'unité de processus principale il y a deux
emplacements PCC et une interface RS232C.
Ces interfaces sérielles assurent la communi-
cation à distance tant avec le système de sur-
veillance (SMS) et le système de contrôle-
commande du poste (SCS) qu'avec les modu-
les d'entrées/sorties décentralisés.
L’unité de commande REC316*4 peut être
équipée de une à quatre unités d’entrées/sor-
ties binaires. Ces unités d’entrées/sorties sont
disponibles en trois versions:
a) 2 relais de commande munis chacun de
deux contacts, 8 entrées sur optocoupleur
et 6 relais de signalisation (carte de type
316DB61)
b) 2 relais de commande munis chacun de
deux contacts, 4 entrées sur optocoupleur
et 10 relais de signalisation (carte de type
316DB62)
c) 14 entrées sur optocoupleur et 8 relais de
signalisation (carte de type 316DB63)
Lorsque plus de 2 cartes d’entré/sortie s’avè-
rent nécessaires, il faut utiliser le boîtier N2
Selon qu’une ou deux cartes d’entrées/sorties
binaires sont insérées, 8 ou 16 diodes électro-
luminescentes peuvent être utilisées pour
l’affichage en face avant.
Trip
Outputs
Sign.
Outputs
Liaison par fibres optiques pour la protection différentielle
de ligne et la transmission de signaux binaires
HMI
Bin.
Inputs
E/S à distance
P
C
M
C
I
A
a
b
c
d
DC
DC
+5V
+15V
-15V
+24V
Alimen-
tation
A/D DSP
CPU
486
Porte
sérielle
RS
232
FLASH
EPROM
Tranceiver
RAM
SW-Key
PCC
LON
MVB
SPA / CEI 870-5-103
LED's SCS
SMS
Porte
sérielle
RS
232
DPM
Trip
Outputs
Sign.
Outputs
Bin.
Inputs
I / O
Ports
PCC
MVB
Bus de terrain
Trip
Outputs
Sign.
Outputs
Bin.
Inputs
E/S à distance
Sorties
de décl.
Sorties
de sign.
Entreés
binaires
E/S à distance
Trip
Outputs
Sign.
Outputs
Bin.
Inputs
I / O
Ports
Trip
Outputs
Sign.
Outputs
Bin.
Inputs
I / O
Ports
Sorties
de décl.
Sorties
de sign.
Entreés
binaires
I / O
Ports (MVB)
RXTx
A/D DSP

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Logiciel Les signaux analogiques ainsi que les sig-
önaux d’entrée binaires sont traités avant
d’être utilisés par le microprocesseur princi-
pal. Comme déjà décrit au chapitre concer-
nant le matériel, les signaux analogiques
suivent la chaîne formée par les transforma-
teurs d’entrée, les shunts, les filtres anti-
Alias, les multiplexeurs, puis ils sont con-
vertis en signaux numériques par les con-
vertisseurs analogique-numérique avant
d’être traités par les puces de traitement
numérique (DSP). Ces signaux numériques
sont filtrés par des filtres digitaux et décom-
posés en leurs composantes réelles et imagi-
naires avant d’être transférés dans le micro-
processeur principal. Les signaux binaires
en provenance des optocoupleurs d’entrée
sont amenés également sur le microproces-
seur principal. C’est dans le microproces-
seur principal qu’a lieu alors le traitement
des algorithmes de protection et des logi-
ques.
Figure 2 Diagramme synoptique
Langage de pro-
grammation gra-
phique
Le langage de programmation graphique
CAP316 est un outil d’ingénierie performant
et convivial qui permet de programmer les
unités de contrôle et de protection de la fa-
mille RE.216/316*4 utilisées dans les systè-
mes de contrôle-commande des postes. Il est
basé sur CEI1131. CAP316 permet de trans-
férer directement des blocs fonctionnels
dans un programme d’application (FUPLA)
exécuté dans les microprocesseurs des unités
de protection et de commande RE.316*4.
L’outil proposé contient une bibliothèque
complète de blocs fonctionnels. Jusqu’à 8
projets différents (programmes FUPLA réa-
lisés à l'aide de CAP316) peuvent être exé-
cutés simultanément dans une unité
RE.316*4.
Liste des blocs fonctionnels
Fonctions binaires:
AND Porte ET
ASSB Assignation binaire
B23 Sélection 2 sur 3
B24 Sélection 2 sur 4
BINEXTIN Entrée binaire ext.
BINEXTOUT Sortie binaire ext.
COUNTX Registre à décalage
CNT Compteur
CNTD Compteur dégressif
OR Porte OU
RSFF Bascule R/S
SKIP Saut de segment
TFF Bascule T avec acquittem.
TMOC Monostable
TMOCS,TMOCL Monostable court/long
TMOI Monostable avec inter-
ruption
TMOIS, TMOIL Monostable avec inter-
ruption courte/longue
TOFF Temporisation au retour
TOFFS, TOFFL Temporisation au retour
court/longue
TON Temporisation à l'attrac-
tion
etc.
Trip
MUX
I>
U<
Z<
etc.
Conversion
analogique-
numérique
Traitement
des signaux
numériques
Traitement
des signaux
binaires
B/O
A/I
B/I
Flux de signaux
A/D
S
H
DSP
1 DiffGen on
2 Current on
3 BinInp 2 off
COM MMI
COM
SCS/
SMS