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4. Prsentation des relais numrique :Dans les circuits des relais numrique, on trouve les circuits numriques suivants : les convertisseurs Analogique/Numrique (A/N) et Numrique/Analogique (N/A), les microprocesseurs, les multiplexeurs et les dmultiplexeurs, les circuits d'chantillon et autres circuits intgrs. Les relais de protection numrique peut tre programm pour effectuer plusieurs protection, dans les normes CEI ont dfini pour chaque protection un code, cest le code AINSI. Lensemble de code de protection qui sera utile pour ce projet sont regroup dans le tableau suivant :Tableau 1 : Code de protection AINSI selon la CEI

50/51

Maximum de courant

50N/51N Maximum de courant homopolaire 67/67N 32P/32N 46 49 51BF 27/59 47 59UO 81 68 74 It 87 87N Directionnel de courant phase ou terre Directionnel de puissance phase ou terre Dsquilibre de courant Image thermique Alarme et dclenchement Dfaillance disjoncteur Maximum et/ou minimum de tension Seuil max de composante inverse de tension Maximum de tension homopolaire Maximum et/ou minimum de frquence Slectivit logique Supervision du circuit de dclenchement Accumulation d'nergie coupe par le disjoncteur Protection diffrentielle pourcentage Protection haute impdance pour la dtection de dfaut la terre trs rsistant ou fortement impdant

NAHIDI Hassan 48 66 55/78 15 RT Contrle de la phase de dmarrage sous tension rduite et squence de dmarrage Nombre de dmarrages conscutifs Minimum de facteur de puissance Contrle de la vitesse Commande distance

4.1. Protection diffrentiel ligne Micom P422 : Le fonctionnement de la protection de distance est bas sur l'utilisation simultane de deux algorithmes de distance indpendants : Calcul des valeurs de transition caractristiques du dfaut (algorithmes en "Delta"). Mesure d'impdance (algorithmes "Classiques"). Ces deux algorithmes permettent la protection de dtecter tous les types de dfaut sur les ouvrages lectriques. Les calculs d'impdance sont effectus sur chacun des chantillons pour la totalit des six boucles AN, BN, CN, AB, BC et CA, ce qui en fait un vritable quipement de protection de distance numrique non-commut. Fond sur les grandeurs de transition, l'algorithme en delta est une technique brevete bnficiant dune grande exprience dans diffrents quipements. L'algorithme en delta utilise les signaux superposs apparaissant pendant un dfaut pour dtecter celui-ci, slectionner la phase en dfaut et dterminer la direction du dfaut. L'lment directionnel utilise le signe de l'nergie calcule partir de DV (variation de tension) et de DI (variation de courant) pour dterminer la direction du dfaut. Pour un dfaut aval, V et I sont de polarit oppose et Pour un dfaut amont, V et I sont de mme polarit. Les lments de dtermination de phase et de directionnel peuvent changer leur dcision si ncessaire, par exemple lors de dfauts volutifs. Le modle de la srie MiCOM P442comportent : Un afficheur cristaux liquides rtro-clair (3 lignes). 2 voyants LED (dont 8 programmables). Un port RS232 et un port RS485. Un second port RS232/RS485/K-Bus en option (P442 & P444 seulement). Un port de tlchargement/calibration.

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Des contacts de dfaut quipement (travail et repos) Une tension +48V contrle et fournie par l'quipement lui-mme. Des entres courant bi-calibre 1A/5A Un second port RS232/RS485/K-Bus en option Un port de tlchargement/calibration.

Figure 1 : MICOM P442

Contient les fonctions de protection 21G, 21p, 50/27, 50/51, 50/51N, 51FF, 32N, 67, 67N, 78, 46BC, 50BF, 25, 79, 59, 27, Mesure :Va, Vb, Vc, Vn, Vab, Vbc, Vca, la, lb, Ic, In, Im, F, Wa, Wb, Wc,Wtotal,VARa,VARb, VARc,VARtotal, VAa, VAb, VAc. Enregistreur d'vnement (ECE). Localisateur de dfaut. Oscillopedurbographie. 4.2. Protection de distance SIPROTEC 7SA63 : La protection de distance est assure par la protection SIPROTEC 7SA63 de SIEMENS, elle assurera en plus de la fonction de protection 21, les fonctions de protection 67, 67N, 27, 59, 25, 79, MU et LD dcrites prcdemment. La protection 7SA63 permet l'limination rapide et sre de n'importe quel type de dfaut. Les algorithmes de distance et de directionnel uniques offrent un ensemble optimum de rapidit, slectivit et scurit pour tous les types de dfauts et les cas d'applications les plus difficiles,

Figure 2 : Relais de protection de distance 7SA63

En outre cet quipement offre les avantages suivants : Equipement standard pour tous les types dapplications. Stock de pices dtaches rduit avec notamment des entres courant bi-calibre (1A/5A). Rduction du nombre de botiers. Intgration dans un systme de contrle-commande simplifie grce un ventail de protocoles de communication. Synchronisation horaire de tous les quipements de protection. Analyse des dfauts plus rapide grce au consignateur d'vnements, au compterendu de dfaut et la perturbographie. Disponibilit maximale de l'quipement grce des autocontrles complets et aux fonctions de supervision (TC, TP, circuit de dclenchement). Fiabilit amliore grce deux principes de dtection de dfauts diffrents.

NAHIDI Hassan 4.3. Protection jeu de barre Siemens SIPROTEC 7SS52 : La protection SIPROTEC 7SS52 est une protection numrique rapide, par phase et fiable contre les dfaillances de jeux de barres et de disjoncteurs dans des installations de distribution basse, moyenne et haute tension et offre un grand nombre de configurations du jeu de barres. La protection est approprie pour tous les types d'organe de manuvre noyau en fer ou pour les transformateurs de courantes linarits. Le court temps de dclenchement est avant tout avantageux pour les applications limites de dfaut leves ou l o le dclenchement doit avoir lieu immdiatement pour assurer la stabilit du rseau. Grce la construction modulaire du matriel, la protection peut tre ajuste de manire optimale la configuration du jeu de barres. La disposition dcentralise permet de rduire considrablement les frais de cblage dans linstallation de distribution. La protection de jeux de barres 7SS52 sutilise dans les systmes de jeux de barres simples, doubles ou triples avec ou sans commutation entre les jeux de barres et sans commutation entre les jeux de barres dans les systmes de jeux de barres quadruples avec jusqu 48 traves, 16 disjoncteurs de couplage, et 24 sectionneurs longitudinaux et 12 sections de jeux de barres

Figure 3 : Relais de protection diffrentiel de jeu barre

4.4. Protection et systme de mesure de dparts HT UFM : Les UFM reprsentent un systme de mesure et de protection des dparts 60kV de MicroEner. Ils ralisent dans un mme botier les fonctions de : Protections lectriques : Ampromtrique, Volumtrique, Frquencemtritque, Wattmtrique. Comptage de l'nergie active et ractive dans les quatre quadrants Mesure de l'ensemble des grandeurs lectriques. Contrle du disjoncteur avec des E/S programmables et sa commande locale Pedurbographie sur 8 voies avec une dure d'enregistrement de 2 secs par voie Synoptique anim de la position du disjoncteur Contrle commande Comme tous les systmes te la gamme Ultra M, lUFM se prsente sous la forme d'un tiroir lectronique modulaire mont dans un botier mtallique de du de haut. Ce dernier est muni de court-circuiteurs sur les voies courant permettant l'extraction du module lectronique en charge. La face avant de l'appareil est quipe d'un afficheur graphique, d'un clavier permettant la programmation et l'exploitation de l'appareil sans l'utilisation d'un PC ou

NAHIDI Hassan d'une calculette supplmentaire. Toutefois, un port de liaison srie de type RS232 permet l'utilisation d'un PC pour la programmation. L'afficheur graphique, en plus des valeurs de programmation, indique en permanence les grandeurs lectriques : Tension, Courant, Frquence, Puissances Active et Ractive, et la position de l'organe de coupure auquel il est raccord grce au synoptique anim visible l'avant de I'UFM. L'interface homme- machine se complte par une signalisation lumineuse, indiquant l'tat de bluff, et un clavier pour une commande locale de l'organe de coupure. L'unit volumtrique de bluff se raccorde au secondaire de TP coupls en toile dont la valeur de la tension nominale est comprise entre 50 V et 150 V.

Les units ampromtriques sont bi-calibres. Elles se raccordent sur des TI dont le calibre nominal au secondaire est 1A ou 5A, L'unit homopolaire se raccorde sur les TI de l'unit phases cbls en montage sommation, ou sur un tore dont le calibre nominal est 1A, Les deux units homopolaires sont quipes de filtres numriques assurant l'insensibilit de la protection aux harmoniques de rang 3 et plus. Caractristiques lectriques Courant nominal : In = 1 ou 5 A - Ion = 1 ou 5 A. Surcharge ampromtriques : 500A (100 ln) pendant 1s 20A (4ln) permanent. Consommation des voies ampromtriques : 0,2 VA/phase In - 0,06 VA/homopolaire Ion. Tension nominale : Un = 100 V 125 V. Surcharge volumtrique : 2 Un permanent. Consommation des voies volumtrique : 0,2 VA Un. Prcision : Seuils : < 5 %. Temporisations : < 2 %. Consommation moyenne de la source auxiliaire : 8,5 VA. Relais de sortie : (en nombre de six) Courant nominal 5 A, Vn = 380 Vca,Figure 4 : Relais UFM

NAHIDI Hassan Charge rsistive = 1 100 W (380 V max). Pouvoir de fermeture : 30 A (impulsionnel) pendant 0,5 s. Coupure : 0,3 A, 1 10 Vcc L/R = 40 ms, 100 000 manuvres. L'UFM a deux gammes de rglage (protection adaptative) et assure les fonctions de protections suivantes : 50/51 : Maximum de courant. 50N/51N : Maximum de courant homopolaire. 67/67N : Directionnel de courant phase ou terre. 32P/32N: Directionnel de puissance phase ou terre. 46 : Dsquilibre de courant. 27/59 : Maximum et/ou minimum de tension. 59Uo : Maximum de tension homopolaire. 81 : maximum et/ou minimum de frquence. 68 : Slectivit logique. 50BF/51BF : Supervision du circuit de dclenchement qui permet de dtecter la non ouverture du disjoncteur a suite de l'mission d'un ordre de dclenchement par la protection une lors de la dtection d'un dfaut ampromtrique. 74 : Supervision du circuit de dclenchement qui permet de vrifier la continuit de la filerie entre le relais de sortie de la protection et la bobine de dclenchement du disjoncteur, I2t : Accumulation d'nergie coupe par le disjoncteur grce la mesure des ampres coups, permet de dfinir les priodes d'intervention sur l'organe de coupure. L'afficheur graphique de lUFM indique en permanence et sous la forme d'un synoptique anim la position de l'organe de coupure auquel il est raccord ainsi qu'en temps rel les grandeurs suivantes: Les courants de ligne : la, lb, Ic. Les tensions : Va, Vb, Vc, Ua, Ub, Uc. Le facteur de puissance. PFa, PFb, PFc. Le fleurant homopolaire : l0. La tension homopolaire : Uo.

NAHIDI Hassan La puissance active : Pa, Pb, Pc. La puissance ractive. Qa, Qb, Qc. Les UFM enregistrent plusieurs types d'vnements : Les 100 derniers vnements de quelque nature qu'ils soient (logique, dclenchement). Les 10 derniers dfauts avec la cause du dclenchement clairement identifie et horodate ainsi que la capture des grandeurs lectriques l'instant du dclenchement. La trace oscillographique des 8 voies d'entre (3U ,3I, Uo et I0) sur une dure de 2 secondes par voie. Lordre de dmarrage de l'enregistrement oscillographique est programmable et peut tre interne ou externe UFM. La led ''TRIP'' indique un dclenchement d'un des relais de sortie affect l'une des fonctions protection de l'appareil. Concernant la signalisation de dclenchement, l'tat de la led ''TRIP'' reste mmoris aprs la disparition du dfaut, mme lors de la perte de la source auxiliaire. En cas de disparition de celle-ci, la led retrouve son tat initial au retour de l'alimentation. La remise zro de la signalisation s'effectue en local par le bouton poussoir ddi accessible l'avant de l'appareil, ou par la liaison srie depuis le superviseur. Les UFM sont quips de deux ports de liaison srie : Le premier, accessible l'avant des appareils, est de type R5232.Il est prvu pour la configuration en local l'aide d'une console de programmation. Le second, accessible l'arrire de l'appareil, est quant lui, de type RS485. Il est prvu pour intgrer bluff dans une supervision afin de raliser le contrle commande du poste depuis un superviseur. Dans notre projet ce relais est utilis dans Les tranches dparts transformateur 60kv/10kv des postes PJ0, PJ1, PJ2, PJ3, PJ5, et dans les dparts cble 60kV. 4.5. Protection diffrentielle transformateur MD32-T : La protection diffrentielle transfo est assure par la MD32-T de MicroEner.Ce relais, grce la mesure des courants de retenue et sa caractristique pourcentage, reste stable lors de dfauts violents intervenant dans la zone extrieure celle qu'il protge tout en gardant une sensibilit extrme dans sa zone de fonctionnement.

NAHIDI Hassan Le MD32/T utilise sans Tl de repassage (saturation). Son unit de traitement intgre dans ses algorithmes de calcul le rapport de transformation et l'indice horaire du transformateur protg. L'unit homopolaire assure, suivant le raccordement du tore et des TI, une protection contre les dfauts la terre trs rsistants Figure 5 : MD32-T. ou une protection homopolaire contre les dfauts d'isolement. L'unit homopolaire est quipe d'un filtre actif qui l'insensibilise aux harmoniques du range 3 et plus, La fonction pedurbographie permet l'enregistrement, la suite d'un dfaut ou sur ordre extrieur, de la forme des intensits sur chacune des phases, La trace restitue permet une analyse des donnes captures sur 12 priodes du signal analogique, Lensemble calculent les courants rels en tenant compte des diffrents rapports de transformation (transfo, TI) et du couplage primaire et secondaire du transformateur de puissance. Ses algorithmes vitent l'ajout de TI de rattrapage, source d'erreur dans le calcul du courant diffrentiel, Ces relais analysent les valeurs efficaces vraies des grandeurs lectriques qu'ils mesurent ou calculent. La faible consommation des units de mesure leur permet d'tre raccordes des capteurs de mesure de faible puissance. Caractristiques: Courant nominal : ln = 1 ou 5 A - Ion = 1 ou 5 A Surcharge ampromtrique. 200 A pendant 1 s - 10 A permanent Consommation des units ampromtriques : 0,01 VA In =1A, 0,2 VA In =5A Consommation moyenne de la source auxiliaire : 8,5 VA Relais de sortie : In = 5 A, Vn = 380 Vca . Pouvoir de fermeture: 30 A pendant 0,5 s. Coupure: 0,3 A, 1 10 Vcc, L/R = 1.0 ms, 100000 manuvres. Les MD32/T sont quips de 3 entres logiques qui sont actives puisqu'elles sont courtcircuites : B1 = Blocage des fonctions d>, d>>, do. Toutes les combinaisons sont possibles. B2 = Mise en route tes fonctions affaiblissement d'harmoniques. B3 = Dclenchement extrieur de l'enregistrement des intensits. Configuration des relais de sortie Les relais de sortie RI, R2, R3, R4 peuvent tre programms pour tre contrls par

NAHIDI Hassan n'importe quelle fonction, qu'elle soit instantane ou temporise. Le relais R5 (Watch dog - chien de garde), normalement excit, se dsexcite sur dfaut interne, disparition de fa source auxiliaire ou lors de la programmation de l'appareil. Le retour l'tat de veille des relais de sortie est programmable permettant ainsi de raliser, si l'utilisateur le souhaite, la fonction verrouillage (F86). Nature du retour des lments temporisas: tares = M (manuel), A (automatique). Indpendamment de la fonction perturbographie, le dernier dfaut est mmoris. Les valeurs des diffrentes intensits sont captures au moment du dclenchement et sont accessibles, dans le menu LAST-TRIP de l'appareil. Le relais MD32 /T est quip d'un port srie type R5485 pour l'exploiter partir d'un PC, ou compatible, l'aide du logiciel MSCOM, ou bien pour l'intgrer dans un poste numrique et l'exploiter partir d'un poste de conduite centralise. Par ce bus de communication, tous les paramtres, rglages, informations accessibles en local le deviennent galement en dport. Pour accder tous ces lments, les requtes entre les relais de protection et les calculateurs se ralisant sous le protocole ModBus. Chaque relais est identifi par une adresse programmable. 4.6. Protection masse cuve Micom P120 : La protection masse cuve des transfos est assure par la P120 de ALSHTOM, Le P120 est un relais de surintensit maximum de courant. Il assure la fonction 51/51N = Maximum de courant monophas temporise pour la protection masse cuve des transfos. Contournement de borne d'une traverse, du courant qui transite sur la seule liaison qui relie la cuve du transformateur la terre par l'intermdiaire du TC tore install sur cette dernire.Figure 6 : Relais P120

Contournement de borne d'une traverse, du courant qui transite sur la seule liaison qui relie la cuve du transformateur la terre par l'intermdiaire du TC tore install sur cette dernire. Protection internes transfo (49, 95B & 95BR) : En plus de la protection arrt circulation d'huile et la protection Dfaut aro, s'ajoutent les protections suivantes : 49 : Protection thermique - Relais thermique. 95B : Relais Buchholz. 95BR : Relais Buchholz rgleur. 4.7. Protection diffrentielle cble 7SD52 : La protection diffrentielle cble entre les diffrents poste sera assurer par le relais 75D52 de SIEMENS.

NAHIDI Hassan La Protection diffrentielle numrique SIPROTEC 75D52 est quipe d'un microprocesseur 32 bits performant. Ce dernier assure un traitement cent pour cent numrique de toutes les fonctions de l'appareil, depuis l'acquisition des mesures jusqu' l'mission des commandes de sortie vers les disjoncteurs en passant par l'change d'informations avec les autres extrmits de l'lment protg. L'appareil 75D52 dispose de toute une srie de fonctions de protection et de fonctions additionnelles, Le volume fonctionnel hardware et software de l'appareil est adapt ces fonctions. En outre, les fonctions qui gnrent les ordres de commande sont adaptes aux types d'engins commands. Diffrentes fonctions peuvent tre mises hors service par programmation et l'interaction entre les diffrentes fonctions peut tre modifie. Les fonctions de la 75D52 qui ne sont pas ncessaires et qui ne sont pas utilises peuvent ainsi tre caches. La figure suivante dcrit le bloc fonctionnel de la protection 75D52. 4.8. Protection directionnel de puissance F650 Le F650 a t conu comme un systme de protection, commande, mesure et surveillance avec une architecture base sur microprocesseur, qui constitue une solution complte pour la protection des diffrentes tranches de poste, conforme aux normes internationales les plus appropries. Tous les lments exigs pour contrler un poste ont t intgrs dans un seul paquet pour une utilisation rentable, fiable et simple. Le bas nombre de composants, grce la plus haute technologie, fournissent une fiabilit trs leve. Il est typiquement appliqu aux lignes de transmission de nimporte quel niveau de tension ou comme composant dans un systme de commande complet. Dailleurs, il peut tre appliqu dans une varit leve de cas comme, par exemple, des transformateurs, coupleurs et des batteries de condensateur. Les entres et les sorties mcaniques ont t conues dune manire modulaire qui permet la migration facile des applications simples aux plus complexes. Lunit inclut un contrleur de bus CAN de fibre optique qui permet dutiliser des entres/sorties distribues travers des modules externes. Les fonctions de protection du F650 incluent la surintensit de phases, neutre, terre, terre sensible, neutre isol et squence inverse, maximum et minimum de frquence, maximum et minimum de tension, fonctions directionnelles de phase, neutre et terre, dfaillance du disjoncteur, vrification du synchronisme .

Figure 7 : Relais 7SD52

Figure 8 : Relais F650

NAHIDI Hassan Les fonctions de commande incluent un PLC complet avec un afficheur graphique en option. La combinaison des deux lments Protection

Surintensit instantane de phases, neutre, terre, terre sensible et neutre isol (50PH, 50PL, 50N, 50G, 50SG, 50IG) Contrle directionnel pour chaque unit (67P, 67N, 67G, 67SG) Maximum et minimum de frquence (81U, 81O) Dfaillance du disjoncteur (50BF) Vrification du synchronisme (25) Interface graphique compltement programmable. Localisateur des dfauts Surveillance du circuit de dclenchement Enregistrement de 479 vnements Mesure dintensit, tension, puissance, facteur de puissance, frquence Interface de lutilisateur Port RS232 en face, RS485 ou fibre optique en arrire, simple ou redondante Port Ethernet pour connexion en rseau.4.9. Raccordement entre combin de mesure et armoire de protection : Le raccordement des appareils de protection au circuit de mesure (combin de mesure, Tore ou TT barre) selon la classe de prcision du TC. La protection de chaque trave sera regroup dans une seul armoire et en va distingue donc : Armoire protection trave dpart transformateur. Armoire protection trave couplage. Armoire protection trave dpart cble.

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Exemples de cblageDpart transformateur 60kv/10kv

Armoire protection dpart transformateur

UFM

Combin de mesure

MD32-T 7SS52

P120Sectionneur de neutre

signalisation Point de test

Figure 9 : Cblage armoire de protection dpart transformateur

Tableau 2 : Nombre de TC et TT occup par un dpart transformateur.

Relais UFM MD32-T P120

Circuit courant TC

Circuit tension TT

Le relais UFM possde deux entres : Circuit courant 3 TC pour les trois phases. Circuit tension 3TT pour les trois phases. Cest un relais polyvalent qui contient plusieurs fonctions de protection ainsi il contient des case mmoire (cod sur 8 ou 16 bit) ou il stocke la valeur instantan de courant, tension,

NAHIDI Hassan frquence et la puissance (active et ractive) affin de les transmettre au automate programmable, le ModBus est le mode de transmission qui sera utilis par la suite. Trave couplage JDB

COUPLAGE

Unit de traitement 7SS52

Dpart poste

Module 7SS523Dpart Transfo

Figure 10 : Cblage de protection jeu de barre

Chaque module 7SS523 est install sur chaque trave possde une entre courant qui donne une image de courant qui circule a travers la trave. Le 7SS523 possde des TC configurable pour que le module de traitement 7SS52 puisse voir le mme niveau de courant .au contraire chez la protection analogique TMAR : ladaptation de niveaux de tension est ralise laide de TC de rattrapage. En effet les combin de mesure de dpart transformateur on un rapport de transformation 200/5 A et les combin de mesure dun dpart poste ont un rapport de 600/5 A donc pour ramen au mme niveau les intensit de courant vue par le relais TMAR en doit multiplier le rapport 200/5 par 3 qui gale a 15/3 cest le rapport de transformateur de courant de rattrapage.

NAHIDI Hassan Trave Dpart cbleTPS TPI

UFM

SIPROTECT 7SA52

F650

Signalisation

Point test

Figure 11 : Cblage armoire de protection dpart cble