Inteligentní elektronická zařízení

Inteligentní elektronická zařízení, tzv. IED, zařízení jsou zařízení založené na mikroprocesorové technologii navržená k řízení vybavení elektrické sítě, jako jsou například jističe, transformátory nebo kondenzátorové banky.

Popis

Zařízení IED získávají data ze sensorů a dalšího vybavení elektrické rozvodné soustavy. Zařízení mohou zadávat příkazy jako je například rozpojení jističe při změně napětí či proudu nebo při zjištění frekvenčních anomálií v rozvodné soustavě. Mezi běžnými typy IED zařízení můžeme najít zařízení chránící relé, řídící jednotky transformátorů, ovladače kondenzátorových bank, napěťové regulátory a podobná zařízení. Toto je obecně řízeno pomocí souboru s nastavením.

Digitální ochranná relé jsou především IED zařízení používající mikroprocesor k vykonávání ochranných, řídících a dalších funkcí. Běžná IED zařízení obsahují 5 až 12 ochranných mechanismů, 5 až 8 řídících funkcí pro ovládání jednotlivých zařízení, funkci pro automatické zavření obvodu, sledování stavu sama sebe a funkce pro komunikaci.

Novější IED zařízení bývají navrženy tak, aby podporovaly standard IEC-61850 pro rozvodné stanice, který poskytuje interoperabilitu a pokročilé komunikační funkce.

Zařízení IED jsou především využity jako moderní alternativa k běžným RTU jednotkám, ovšem na rozdíl od RTU jednotek jsou IED zařízení integrována přímo do zařízení, které ovládají a nabízejí standardizovaný způsob ovládání těchto zařízení, čímž vyžadují méně konfigurace a vyžadují méně kabeláže.

Většina IED zařízení má zabudovanou podporu standardních komunikačních protokolů jako jsou protokoly DNP3, IEC-104 či IEC-61850, čímž mohou komunikovat přímo se SCADA systémy nebo PLC jednotkami stanic elektrických rozvoden.

Architektura

Samotné IED zařízení může sestávat z několika komponent.

Externí napájecí zdroj

Starší modely ochranných relé a napěťových regulátorů sice nutně nepotřebovaly externí napájecí zdroj, ale většina IED jednotek potřebuje externí napájecí zdroj poskytující 24 až 250 voltů stejnosměrného proudu nebo 110 až 240 voltů střídavého proudu.

Analogové vstupy

Ochranná relé a napěťové regulátory vždy poskytují vstupy pro přívod napětí či proudu a také mohou být vybaveny vstupy pro napojení sensorů (např. teplotní sensory).

Digitální vstupy

Některá IED zařízení vyžadují kontakty bez potenciálu pro své digitální (logické) vstupy, zatímco jiná jsou schopny rozpoznat, zda se jedná o kladné napětí (zdroj) či záporné napětí jako logickou 1. Digitálními vstupy mohou být příkazy stejně jako stavové informace.

Analogové výstupy

Některá IED zařízení nabízí převodník, např. pro rozsah 4 až 20 mA nebo 0 až 10 V. Povětšinou se jedná o programovatelné vstupy. Tyto výstupy mohou být aktivního nebo pasivního typu. Pasivní typ vyžaduje externí napájení.

Digitální výstupy

Digitálními výstupy mohou být běžně otevřené kontakty, běžně uzavřené kontakty nebo také pevné kontakty (solid-state). Digitálními výstupy mohou být příkazy stejně jako stavové informace.

Komunikační rozhraní

Zařízení IED mohou být ovládány pomocí sériového rozhraní RS-485, sítě Ethernet (RJ-45), optickou sítí či dalšími rozhraními. Povětšinou mají tato zařízení i běžný sériový port RS-232 či USB port pro připojení k lokálnímu počítači.

Funkce

Rozšířená funkcionalita IED zařízení může být rozdělena do následujících skupin: ochrana, řízení, sledování, měření a komunikace.

Ochrana

Tato funkcionalita pokrývá všechny typy ochrany k ochraně generátoru, motoru či transformátoru.

Řídící funkce

Do této kategorie spadají řídící smyčky v napěťových regulátorech či řídící logika v jističích.

Sledování

Každé IED zařízení by mělo mít vlastní zabudované sledování a také externí sledovací rozhraní. Sledování může zahrnovat i sledování sensorických vstupů, například detekce ztráty signálu či napětí.

Měření

Většina IED zařízení obsahuje měřící obvody pro měření napětí na vodičích (V), proud (A) i napětí (V) v jednotlivých fázích, neutrální proud (A), rezidentuální napětí (V), frekvenci (Hz), výkon (MW, MVAr, MVA) a energii (kWh, KVArh), harmonii, záznamy o rušení, teplotu i analogové kanály. Některá IED zařízení mají i programovatelné výstupy z převodníku.

Komunikace

IED podporují různé protokoly jako například Modbus RTU, Modbus TCP, PROFIbus a další. Za účelem rozšíření a standardizace vznikl standard IEC-61850.

Rozhraní pro komunikaci s člověkem (HMI)

Skoro všechna IED zařízení jsou dodávány s tzv. HMI programy. HMI pochází z anglické zkratky Human Machine Interfacing, tedy rozhraní pro komunikaci s člověkem. Jedná se sotwaware pro nastavení zařízení, uvedení zařízení do provozu i diagnostiku chyb. Vyjma tohoto software má většina IED zařízení i klávesnici a displej pro možnost lokálního ovládání zařízení.