Wpływ standardu rozdzielnic cyfrowych w przemyśle 4.0, na układy zabezpieczeń oraz ich struktury, które są stosowane w energetyce oraz przemyśle ciężkim
Wpływ standardu rozdzielnic cyfrowych w przemyśle 4.0, na układy zabezpieczeń oraz ich struktury, które są stosowane w energetyce oraz przemyśle ciężkim
Wpływ standardu rozdzielnic cyfrowych w przemyśle 4.0, na układy zabezpieczeń oraz ich struktury, które są stosowane w energetyce oraz przemyśle ciężkim
Wariant tytułu
The influence of the standard of digital switchgear in industry 4.0 on protection systems and their structures applied in the energycity and heavy industry
Autor
Sołtysek, Łukasz
Promotor
dr hab. inż. Jerzy Szczepanik, prof. PK
Promotor pomocniczy
dr inż. Bartosz Rozegnał
Data wydania
2024
Data obrony
17.12.2024
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
przekaźniki zabezpieczeniowe, cyfrowe rozdzielnice, Standard IEC 61850, Przemysł 4.0, scentralizowane zabezpieczenie polowe
protection relay, digital switchgears, Standard IEC 61850, Industry 4.0, centralized protection for distribution substations
Abstrakt
Praca koncentruje się na implementacji scentralizowanego zabezpieczenia polowego, opartego na hierarchicznej konfiguracji przekaźników zabezpieczeniowych jako klucza do rozwoju autonomicznych systemów elektroenergetycznych., Zapewnią one wyższy poziom bezpieczeństwa i niezawodności w stosunku do rozwiązań klasycznych dzięki zdolności do samodzielnej diagnostyki w czasie rzeczywistym. Cel ten został osiągnięci poprzez zbudowanie działającego prototypu szafy automatyki zabezpieczeniowej, symulującej zachowanie się rzeczywistych układów w warunkach laboratoryjnych. Część badawcza obejmowała opracowanie szeregu algorytmów dostosowanych do różnych scenariuszy poprzez przekształcenie sygnałów fizycznych na formę cyfrową oraz implementację ich wzajemnych powiązań w sposób cyfrowy. To umożliwiło analizę działania tych systemów zarówno w normalnych warunkach pracy, jak i w sytuacjach wystąpienia różnych anomalii w systemie dystrybucji zasilania. Analiza zgromadzonych danych pozwoliła określić kluczowe kryteria przy budowie złożonych struktur zasilająco-sterujących oraz ocenić zalety zastosowania scentralizowanego zabezpieczenia polowego. Wnioski wykazują zasadność stosowania hierarchicznej konfiguracji przekaźników nie tylko ze względu na większą szybkość działania rozwiązań ze scentralizowanym zabezpieczeniem polowym (w zależności od złożoności algorytmu), ale także ze względu na możliwość redundancji funkcji zabezpieczeniowych lub ich weryfikacji, co zostało przedstawione w pracy.
The work focuses on the implementation of centralized protection system, based on a hierarchical configuration of protective relays as the key to the development of autonomous electric-power systems. These systems will provide a higher level of safety and reliability compared to classical solutions due to their ability to perform real-time self-diagnostics. This goal was achieved by building a working prototype of a protection automation cabinet, simulating the behaviour of real systems under laboratory conditions. The research part included the development of a series of algorithms tailored to different scenarios by converting physical signals into digital form and implementing their interconnections digitally. This enabled the analysis of the operation of these systems both under normal working conditions and in situations of appearing various anomalies in the power distribution system. The analysis of the collected data allowed for the determination of key criteria in the construction of complex power control structures and the assessment of the advantages concerning using centralized protection system. The conclusions demonstrate the validity of using a hierarchical configuration of relays not only due to the faster operation of solutions with centralized protection system (depending on the complexity of the algorithm) but also due to the possibility of redundancy of protective functions or their verification, as presented in the thesis.
