Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne.
1. CHARAKTERYSTYKA ................................................................................................................................... 2
2. BUDOWA I PODSTAWY DZIAA
ANIA ........................................................................................................ 3
3. UKA
AD FUNKCJONALNY..............................................................................................................................4
4. PODSTAWOWE PARAMETRY TECHNICZNE.......................................................................................... 8
5. PROGRAMOWANE PARAMETRY ZABEZPIECZENIA...........................................................................8
Dla zabezpieczeń :
ZTR 5 od: v 1.0
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 1
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
1. Charakterystyka .
ZTR 5 jest urzÄ…dzeniem o bardzo rozbudowanych: funkcjach zabezpieczeniowych i
telesterowaniach. Zapewnia to: szybkie, niezawodne oraz wybiórcze wyłączanie wszystkich
rodzajów zwarć w transformatorze: międzyfazowym i doziemnym.
Urządzenie standardowo wyposażone jest w 3 porty transmisji szeregowej,
pozwalający mu na pracę jako jednemu z elementów systemu CSR 5, zgodnie z protokołem:
firmowym XMD-CC bus lub IEC 870-5-103. Zdalna jego obsługa obejmuje wszystkie
dostępne funkcje urządzenia.
ZTR 5 charakteryzuje siÄ™ :
- wieloprocesorowym systemem pomiarowo-decyzyjnym,
- całkowicie cyfrowym przetwarzaniem informacji,
- galwaniczną separacją poszczególnych: wejść i wyjść (analogowych i dwustano-
wych),
- rejestracją: zakłóceń i zdarzeń,
- lokalnym wyświetlaczem: alfanumerycznym -(4wiersze x20znaków) lub graficznym,
- 16 diodowÄ… (programowalnÄ…) synoptykÄ… ;
- 8 lub 11 kluczowÄ… klawiaturÄ…,
- zabezpieczeniem różnicowo-prądowym z możliwością kształtowania charaktery-
styki prądu różnicowego względem prądu hamującego,
- hamowanie lub blokowanie zadziałania od pojawienia się drugiej lub piątej harmo-
nicznej w prądzie różnicowym,
- detektor drugiej i piątej harmonicznej prądu różnicowego,
- funkcjami zdalnego oraz z lokalnego pulpitu sterowania wyłącznikiem,
- raportowaniem przebiegu wyłączania zakłócenia,
- funkcjami sterowniczymi,
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 2
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
2. Budowa i podstawy działania .
Poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy maksymalnej konfiguracji
zabezpieczenia typu: ZTR 5.
WN:
Ir, Is, It
A
Pulpit lokalny
SN 1:
n A / D
Ir, Is, It
A
SN 2:
Ir, Is, It
I
RZK 1-15
Dn PS
N PM
ZCS 1-11
R
P
PU 1-18
Pu
K
1
RS 232 /
RS 485 RS 232
LT
CL
Wielkości pomiarowe prądów fazowych (WN: Ir, Is, It; SN 1: Ir, Is, It; SN 2: Ir, Is, It)
dołączane są do złącza AnA modułu przetwornika analogowo-cyfrowego A/D. Szybkie 12
bitowe przetworniki zapewniają precyzyjne przetwarzanie cyfrowe sygnałów z krokiem co: 1
[ms]. Próbki cyfrowe zapamiętuje procesor: PS, a następnie po wstępnej obróbce, przekazuje
je do procesora PM. Tam przy pomocy szybkej transformaty Fourier'a wyznaczane zostajÄ…
współrzędne wektorów oraz moduły prądów fazowych dla częstotliwości 50Hz oraz dla
prądów różnicowych: 50Hz, 100Hz i 250Hz. Ze względu na zastosowany algorytm pomiarów
urządzenie ma czas własny równy 10 ms. Obliczone dane  obrabiają inne procedury
procesora PM. Na podstawie ustawionych parametrów pracy oraz aktualnego stanu sygnałów
wejściowych, procesor PM podejmuje decyzje oraz poprzez moduły wyjściowe Pu steruje
obwodami wyłącznika linii i obwodami sygnalizacji. Równocześnie, zaprogramowane
sygnały i komunikaty wyprowadzane zostają na pulpit lokalny zabezpieczenia.
Moduł PM dołączony jest do modułu łączy teletransmisyjnych RS 485, RS 232, CL.
Zapewnia to połączenie urządzenia z systemem nadrzędnym, zgodnie z protokołem:
firmowym:
- XMD-CC-bus lub
- IEC: 870-5-103.
Dodatkowo ZTR 5 posiada łącze LT (RS 485) do komunikacji z modułem
rozszerzenia EXT 6 lub EXT 5I.
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 3
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
3. Układ funkcjonalny.
W zabezpieczeniu typu: ZTR 5 można wyróżnić następujące moduły:
- zabezpieczenie różnicowo - prądowe, (jeden niezależny stopień dla 3 prądów
różnicowych - dI1, dI2, dI3 z możliwością kształtowania kształtu charakte-
rystyki zadziałania oraz hamowania i blokowania od pojawienia się drugiej i
piątej harmonicznej w prądzie różnicowym),
- detektor 2 i 5 harmonicznej prądów różnicowych transformatora (100 Hz i 250Hz),
- automatyką rezerwy wyłącznikowej URW,
- rejestrator zakłóceń,
- rejestrator zdarzeń,
- układów logicznych,
- obsługa wyłączników z pulpitu lokalnego
- funkcje sterownika pola.
Poniżej przedstawiono uproszczony schemat funkcjonalny ZTR 5.
dI>
Układ
sterowania
Obwody
T system Obwody
wyłącz.
dI > (100 Hz)
wejściowe
wyjściowe
FXL 1  15
dI > (250 Hz)
RZK Synoptyka Panel sterowania A
Ä…cza teletransmisyjne Diagnostyka RZD
Schemat funkcjonalny zabezpieczenia ZTR 5.
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 4
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
Urządzenie należy traktować jako szereg niezależnych modułów funkcjonalnych, które
mogą być powiązane w swoim działaniu, przez odpowiednie "skonfigurowanie" urządzenia
przez użytkownika. Proces "konfigurowania" polega na odpowiednim zaprogramowaniu
funkcji: wejściowych, logicznych i wyjściowych poszczególnych modułów.
Funkcjonalny podział urządzenia jest bardzo głęboki. Stąd :
- zabezpieczenie różnicowo  prądowe transformatora - należy traktować jako jeden
niezależny stopień różnicowo - prądowy. Stopień załączany jest funkcją wejściową
do której może zostać przypisane np. dowolne wejście dwustanowe. Generuje on także
swoje własne sygnały wyjściowe.
- detektor drugiej i piątej harmonicznej - należy traktować jako dwa niezależne stopnie.
Każdy ze stopni ustawiany jest do pracy indywidualnie (poziom prądu, czas opóz
nie-
nia), sterowany przez dedykowane mu funkcje wejściowe oraz generuje on swoje
własne sygnały wyjściowe.
Wyżej wymienione elementy urządzenia mogą być, (jak już wspomniano wcześniej),
praktycznie dowolnie, funkcjonalnie powiązane ze sobą. W celu dokładnego wyjaśnienia
tematu konfigurowania urządzenia, poniżej przedstawiono definicje i objaśnienia dotyczące
funkcji: wejściowych, logicznych i wyjściowych.
Aby zrozumieć tę cechę urządzenia koniecznie należy zapoznać się z kilkoma
poniższymi definicjami.
Definicja 1.
Moduł - jest funkcjonalną częścią urządzenia, przeznaczoną do realizacji ściśle
określonej funkcji.
Definicja 2.
Funkcja wejściowa - to umowne wejście, sterujące działaniem danego modułu
funkcjonalnego urzÄ…dzenia.
Definicja 3.
Funkcja wyjściowa - to umowne wyjście danego modułu funkcjonalnego urządzenia,
przeznaczone do generacji sygnału wskazującego stan pracy tego modułu.
Definicja 4.
Sygnały wejściowe grupy RZK: 1 - 15 - to fizyczne wejścia transoptorowe, wprowa-
dzane do urządzenia poprzez łącze INR (patrz schemat przyłączeń ZTR 5).
Definicja 5.
Sygnały wejściowe grupy ZCS: 1 - 11 - to fizyczne wejścia transoptorowe, wprowa-
dzane do urządzenia poprzez łącze INZ ( schemat przył. ZTR 5).
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 5
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
Definicja 6.
Sygnały wewnętrzne grupy SWE: 1 - 15 - to umowny rejestr o piętnastu komórkach
pamięciowych ( bitach ) ponumerowanych od: 1 do: 15. Każda komórka
posiada wejście i wyjście. Do każdej komórki, poprzez jej wejście, może być
wpisywana wartość jednej lub wielu funkcji wyjściowych (zawartość komórki
określa zawsze ostatnio wykonywana przez nią funkcja wyjściowa ). Wyjście
każdej komórki może być użyte do sterowania dowolną funkcją wejściową.
Definicja 7.
Funkcja logiczna - jest jednym z ośmiu modułów funkcjonalnych, realizujących
wyrażenie logiczne o postaci: fxl = (Top) (A x B + C x D);
gdzie :
A, B, C, D są argumentami wyrażenia w postaci prostej lub zanegowanej i
mogą odpowiadać :
-  0 logicznemu ( NIE ),
-  1 logicznej ( TAK ),
- stanowi jednego fizycznego wejścia z grupy sygnałów: RZK: 1 - 15,
- stanowi jednego fizycznego wejścia z grupy sygnałów: ZCS: 1 - 11,
- stanowi sygnału wyjściowego funkcji logicznej jednej z: FXL: 1 - 8,
- stanowi sygnału wyjściowego sygn. wewnętrznych jednego z: SWE: 1  15.
Top - jest programowanym czasem opóz
nienia.
Istnieje dodatkowo także 9[szt.]  prostych funkcji logicznych: FXL: 9  15.
Definicja 8.
Wartość funkcji wejściowej może być równa jednej z następujących wartości :
-  0 logiczne ( NIE ),
-  1 logiczna ( TAK ),
- stanowi fizycznego wejścia z grupy sygn. RZK 1 - 15,
- stanowi jednego fizycznego wejścia z grupy sygnałów: ZCS: 1 - 11,
(pakiet wejść transoptorowych INR),
- stanowi sygnału wyjściowego funkcji logicznej jednej z: FXL: 1 - 8,
- stanowi jednego, wewnętrznego sygnału wyjściowego z grupy: SWE: 1  15.
Definicja 9.
Wartość funkcji wyjściowej może być równa :
-  0 logiczne ( NIE ),
-  1 logiczna ( TAK ).
Definicja 10.
Wyjściem dla funkcji wyjściowej - jest  miejsce przeznaczenia , do którego wpisy-
wana jest wartość funkcji wyjściowej, a którym może być:
- jeden z fizycznych przekaz
ników sygnalizacyjnych od: 1  do:8,
- jedna z piętnastu diod sygnalizacyjnych typu LED, umieszczona na
przednim panelu urzÄ…dzenia,
- jedna z komórek rejestru grupy sygnałów wewnętrznych: SWE: 1 - 15,
- sygnał sterujący pobudzeniem rejestracji zakłóceń.
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 6
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
ZTR 5 posiada ściśle zdefiniowaną listę dostępnych funkcji wyjściowych. Są to
sygnały typu: gotowość, pobudzenie i start (pobudzenie po czasie) stopni różnicowo-
prądowych i wiele innych (patrz następne rozdziały DTR).
W czasie programowania (konfigurowania) ZTR 5, każdą funkcję wyjściową można
ustawić według następującego szablonu :
Sterowanie przekaz
nikiem Tak/Nie Numer przekaz
nika 1-18 Typ __--
lub wejściem funkcji logicznej: Tak/Nie Numer funkcji 9-15 Typ _--_
Sterowanie diodÄ… LED: Tak/Nie Numer diody LED 1-15 Typ __--
Sygnał wewnętrzny: Tak/Nie Numer sygnału 1-15
Pobudzenie rejestratora: Tak/Nie
Poziom sygnału przybrać może następujące postaci :
_--_ - dynamiczną - tzn. jest aktywny tak długo, jak długo trwa przyczyna
wygenerowania tego sygnału,
__-- - statyczna - tzn. sygnał jest aktywny od momentu pojawienia się
przyczyny, aż do chwili, gdy nie zostanie on skasowany przez
obsługę.
Podobnie jest z funkcjami wejściowymi. Poszczególne moduły, jak np. stopnie
zabezpieczenia różnicowo-prądowego wyposażone są w funkcje wejściowe sterujące np.
blokadą / uaktywnieniem stopnia różnicowo - prądowego.
W czasie programowania ( konfigurowania ) ZTR 5 każdą funkcję wejściową ustawić
można według następującego szablonu :
Funkcja załączona: Tak/Nie,
Wejście sterujące: Tak/Nie,
Numer wejścia: RZK: 1-15, ZCS: 1-11, FXL: 1-15, SWE: 1-15,
Poziom aktywny: niski/wysoki (  0 /  1 logiczna ),
W praktyce, często występuje konieczność uwarunkowania działania danego modułu
urządzenia sygnałem wyjściowym generowanym przez inny moduł. Aby sygnał funkcji
wyjściowej generowany przez np. moduł  X mógł być użyty do sterowania funkcją
wejściową modułu  Y należy wpierw:
- sygnał funkcji wyjściowej modułu  X przypisać do grupy sygnałów SWE o nr  i ,
- do funkcji wejściowej modułu  Y przypisać (jako sygnał sterujący), sygnał grupy
SWE o nr  i lub wyjście np. jednej z funkcji logicznej: FXL: 1-8, w której
jednym z argumentów jest sygnał: SWE nr  i .
Z powyższego wynika iż :
Aby sygnał funkcji wyjściowej danego modułu funkcjonalnego mógł być
dostępnym jako sygnał użyteczny (do sterowania funkcją wejściową innego modułu),
musi być on wpierw przypisany do jednej z piętnastu komórek: SWE: 1 - 15.
W następnych rozdziałach niniejszej dokumentacji przedstawiono szczegóły dotyczące
funkcji: wejściowych, logicznych i wyjściowych, ich znaczenia oraz powiązania wzajemne.
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 7
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
4. Podstawowe parametry techniczne.
Typowy czas zadziałania dla pobudzenia różnicowo-prądowego ("I > In):- 20[ms];
Ilość wejść analogowych - prądowych: - 6 (WN:Ir, Is, It; SN1:Ir, Is, It)
/ 6 (SN2:Ir, Is, It, 3x3Io);
Wartość nominalna prądu fazowego (In): - 1[A] lub 5[A];
- zakres pomiarowy prÄ…du (dla In = 5[A]): - 21 [In];
- zakres pomiarowy prÄ…du (dla In = 1[A]): - 30 [In];
- wytrzymałość przeciążeniowa / dynamiczna wejść prąd. 5[A] - 70[In]/1[s],2[In]/trwale,500[In]/1[ms];
- wytrzymałość przeciążeniowa / dynamiczna wejść prąd. 1[A] - 100[In]/1[s],5[In]/trwale,500[In]/1[ms];
Pobór mocy wejść analogowych - prądowych - max. 0.02[VA], dla I = 1[In];
Wytrzymałość izolacji - 2.5[kV] AC/DC;
Ilość wejść dwustanowych: - 14 ( w 5 grupach ) / 25 ( w 10 grupach );
- zakres napięć - 90  300[V] DC, max. 3[mA];
Ilość wyjść dwustanowych: - 8 / 16 / 24 (6 dedykowanych);
- wytrzymałość - 250[V]/8[A]AC,
250[V]/0.3[A]DC;
Obudowa: - ROLEK (80 / 160 / 240)
Zasilanie / Pobór mocy: - 80  230[V] DC/AC - max. 20[VA];
Temperatura pracy / przechowywania: - 5[°ðC]- 40[°ðC], -10[°ðC] - +80[°ðC];
Ciężar: - 2 [kg];
Rejestrator zakłóceń - pojemność / rozmiar zdarzeń: - 8 zdarzeń / 1022 ms;
Ilość rejestrowanych wielkości analogowych / dwustanowych: - 15 / 16;
Pojemność rejestratora zdarzeń / Długość rekordu: - 2340 rekordów / 28 bajtów (224 bity);
Interfejs do systemu nadrzędnego: - RS232 i RS485 i CL( galw. separacja );
Typ transmisji / Szybkość: - asynchroniczny/ 300 do 57600[bitów/s];
ZTR 5 wymaga następujących sygnałów pomiarowych : WN: Ir, Is, It, SN1: Ir, Is, It,
oraz dodatkowo: SN1: Ir, Is, It, 3 x 3Io,
5. Programowane parametry zabezpieczenia.
Generalnie ZTR 5 posiada trzy zestawy parametrów. Każdy zestaw zawiera komplet
nastawień. Dwa zestawy parametrów operacyjnych: PAR.NR. 1 oraz PAR.NR. 2 są
całkowicie niezależne. Wybór aktywnego zestawu parametrów odbywa się poprzez zmianę
stanu wejścia PAR_SEL (programowanego), przy pomocy lokalnego pulpitu lub poprzez
łącze teletransmisyjne. Programowanie możliwe jest z: pulpitu lokalnego lub komputera z
systemem SAZ 2000, ale wyłącznie przy odblokowanym urządzeniu. Blokada zapisu
parametrów dokonywana jest za pomocą systemu haseł.
Dodatkowy zestaw parametrów (fabrycznych) ulokowany jest w pamięci stałej typu:
Flash, ustawiany jest on w firmie C&C, zgodnie z wymaganiami Klienta. Zestaw ten używany
jest do pracy w przypadku wybrania go przez użytkownika lub w przypadku uszkodzenia
pamięci parametrów operacyjnych.
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 8
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
Wybór aktywnego zestawu parametrów dokonywany jest przy pomocy funkcji PAR
SEL, dostępnej z pulpitu lokalnego lub zdalnie przy pomocy łącza teletransmisyjnego i pro-
gramu SAZ 2000.
Istnieją cztery możliwości ustawienia aktywnego zestawu parametrów:
- numer 1,
- numer 2,
- fabryczny,
- wybór zestawu na podstawie stanu dedykowanego wejścia: PAR SEL.
Wybór aktualnego zestawu parametrów przy pomocy wejścia PAR. SEL dokonywany
jest według zasady :
- stan niski  oznacza wybór zestawu numer 1,
- stan wysoki  oznacza wybór zestawu numer 2.
Zmiana parametrów pracy powoduje zawsze zerowanie urządzenia ! Maksymalny czas
powrotu urządzenia ( po restarcie) do normalnej pracy wynosi około: 350[ms].
Poniżej zamieszczono kilka ogólnych uwag, charakteryzujących zasady
programowania zabezpieczenia ZTR 5:
1. Zestaw parametrów podzielony jest na kilka grup tematycznych :
- główne,
- pobudzeniowe,
- funkcji dodatkowych,
- maski rejestratora,
- funkcji logicznych,
- określające znaczenie wejść dwustanowych,
- opisujące znaczenie wyjść sygnalizacyjnych,
- zabezpieczenia różnicowo-prądowego,
- detektora 2 i 5 harmonicznej prądu różnicowego (100 Hz i 250Hz),
2. Wszystkie funkcje zabezpieczenia mogą być uzależnione od stanu:
- jednego z 14 fizycznych wejść binarnych grupy INR (1  14),
- jednego z 11 fizycznych wejść binarnych grupy INZ (1  11),
- jednego ze sygnałów wewnętrznych: SWE (1 -15),
- oraz jednej z piętnastu funkcji logicznych: FXL: (1  15).
Przy czym, zarówno numer wejścia i poziom aktywności jego sygnału są
programowane. Dla wszystkich wejść obowiązuje generalna zasada, iż wybranie numeru
wejścia równego: "0" - oznacza brak przypisanego wejścia sterującego do danej funkcji
zabezpieczenia. Jedno wejście może być przypisane (sterować) dowolną ilością funkcji.
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 9
 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne
ZTR 5 06-11-14
3. Przebieg pracy zabezpieczenia może być sygnalizowany lub monitorowany przy pomocy:
- 8 lub 16 lub 24 wyjść przekaz
nikowych,
- 16 wyjść synoptycznych ( LED na płycie czołowej ZTR 5 )
- oraz 15 wejść rejestratora zakłóceń.
Przewiduje się łatwą i tanią możliwość zwiększenia ilości: wejść dwustanowych i
wyjść przekaz
nikowych poprzez przyłączenie do zabezpieczenia uniwersalnego modułu
rozszerzającego (EXT 6) lub dodatkowo jeszcze pomiar prądów fazowych trzeciej strony
SN2 (EXT 5I).
Każdej z kilkudziesięciu funkcji wyjściowych można przypisać dowolne: wyjście
przekaz
nikowe, dowolne wyjście synoptyczne i dowolny sygnał wewnętrzny. Dane wyjście
może być przypisane dowolnej liczbie funkcji wyjściowych. Poziom aktywny wyjść
synoptycznych i przekaz
ników sygnalizacyjnych oraz sygnałów wewnętrznych jest sztywny
i zawsze  wysoki ( 1 ). Dodatkowo dla wyjść synoptycznych i przekaz
ników, istnieje
możliwość określenia tego, czy sygnał ma mieć charakter dynamiczny, czy też statyczny.
Charakter statyczny oznacza, że sygnalizacja wystąpienia sygnału wyjściowego trwa od jego
pojawienia się, aż do jej ręcznego skasowania. Charakter dynamiczny determinuje trwanie
sygnalizacji tylko w czasie aktywności danego sygnału wyjściowego. Sygnały wewnętrzne
posiadają zawsze charakter dynamiczny. Dla wszystkich wyjść obowiązuje generalna
zasada, iż wybranie numeru wyjścia równego: "0" oznacza brak przypisanego wyjścia dla
danej funkcji zabezpieczenia.
Computers & Control Katowice Al. Korfantego 191E 10