Prototypen auf dem neuesten Stand der Technik Tests von PAC-Geräten für die Energiewirtschaft

Das Unternehmen

Protecta Electronics Ltd. mit Sitz in Budapest, Ungarn, ist ein weltweit führendes Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von digitalen Schutzrelais und Automatisierungsprodukten für die Energiebranche.

Mit mehr als 60 Jahren Erfahrung bietet Protecta fortschrittliche Schutz- und Kontrollsysteme für Hoch- und Mittelspannungsnetze für Kraftwerke, Versorgungsunternehmen und industrielle Anwendungen weltweit.

Neben Schutzrelais entwickelt Protecta auch Steuerungen für die Automatisierung von Umspannwerken, Stufenschaltersteuerungen, Einschaltstromminimierer für Transformatoren und Lichtbogenlöschspulensteuerungen und bietet damit umfassende Lösungen zur Gewährleistung der Netzsicherheit und -zuverlässigkeit.

Die Herausforderungen

Die Tests Schutz-, Automatisierungs- und Steuerungssystemen (PAC) ist für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit des Stromnetzes entscheidend. Herkömmliche Tests , die auf der Offline-Wellenformerzeugung und -wiedergabe basieren, erwiesen sich als zeitaufwändig, begrenzt und unflexibel, insbesondere bei der Validierung komplexer Netzwerke mit mehreren Geräten.

Protecta stand vor mehreren wichtigen Herausforderungen:

• Erfüllung strenger internationaler Validierungsstandards, die Tausende von automatisierten Testfällen erfordern.
• Maßgeschneiderte Testdemonstrationen für die spezifischen Energiesystemkonfigurationen der Kunden.
• Tests dynamische Reglerfunktionen, wie z. B. Transformator-Stufenschalter oder Petersen-Spulenregler, die eine Rückmeldung in Echtzeit erfordern.

Um diese Hindernisse zu überwinden, suchte Protecta nach einer umfassenderen und anpassungsfähigeren Tests , die in der Lage ist, ein realistisches Netzverhalten unter Fehler- und Betriebsbedingungen nachzubilden.

Die OPAL-RT Lösung

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Protecta den Echtzeitsimulator OP4510 von OPAL-RT zusammen mit der software RT-LAB und eMEGAsim in seine Forschungs- und Entwicklungsumgebung integriert.

Mit Hilfe von MATLAB®/Simulink®-Modellen haben die Protecta Ingenieur:innen Echtzeitsimulationen von Stromnetzen erstellt, bei denen analoge und digitale Signale direkt mit Schutzgeräten ausgetauscht werden. Dieser Aufbau ermöglicht:

• Tests , bei denen die Geräte dynamisch auf simulierte Fehler reagieren.
• Automatisierte Tests mit Python-Skripten für Tausende von Testszenarien.
• Echtzeit-Koordination Tests zwischen mehreren Schutzrelais im selben Netz.

Spezialisierte Modelle simulieren komplexe elektrische Phänomene wie z. B.:

• Sich entwickelnde Fehler, Stromwandlersättigung und VT-Ausfälle.
• Point-on-Wave (PoW)-Schaltung mit einer TRIM-Funktion (Transformer Inrush Current Minimizer ) für eine sanftere Einschaltung.
• Lichtbogenunterdrückung (Petersen) Spulensteuerung für kompensierte Netze, genaue Abstimmung von Reststrom und Spannung bei einphasigen Erdungsfehlern.

Der Echtzeitsimulator ermöglicht es Ingenieur:innen , Parameter im laufenden Betrieb anzupassen, präzise Timing-Tests durchzuführen und Algorithmen zu validieren, für die bisher komplexe physikalische Aufbauten erforderlich waren.

Die Ergebnisse

Die Integration des OPAL-RT-Simulators hat die F&E- und Tests von Protecta verändert und bietet erhebliche Fortschritte in Bezug auf Effizienz, Flexibilität und Genauigkeit.

Zu den Hauptergebnissen gehören:

• Schnellere automatisierte Tests, die die Validierungszeit verkürzen und gleichzeitig die Einhaltung der internationalen Normen gewährleisten.
• Verbesserte Präzision durch Ersetzen physikalischer elektrischer Modelle durch Echtzeitsimulationen.
• Erweiterte Tests für die Koordination mehrerer Geräte und komplexe Schutzsysteme.
• Beschleunigte Zertifizierung und Zulassung, was Protecta den Eintritt in neue globale Märkte erleichtert.

Die Zukunft

Für die Zukunft plant Protecta die Erweiterung seiner Echtzeit-Prüfbibliothek um den Sammelschienen- und Leitungsdifferentialschutz sowie die Entwicklung neuer Modelle für IEC 61850-9-2 Tests. Mit der OPAL-RT-Technologie als Kernstück der F&E-Aktivitäten wird Protecta auch weiterhin die Grenzen der Innovation im Bereich des Schutzes von Stromversorgungssystemen erweitern und eine sicherere, intelligentere und widerstandsfähigere Energieinfrastruktur gewährleisten.

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