DIRECTIONAL COMPARISON BLOCKING PILOT SYSTEMS PT1
Directional Comparison Blocking Pilot Systems หรือ Block Tripping Scheme หรือ Blocking Scheme คือสกีมการสื่อสารระหว่างรีเลย์ที่ป้องกันสายส่งแรงสูง (Line Protection) ของสองสถานีหรือมากกว่า เป็นสกีมที่เก่าแก่ที่สุด ถูกใช้ครั้งแรกเมื่อปี 1930 และยังคงเป็นที่นิยมอยู่ในปัจจุบัน เพราะเป็นระบบที่ยืดหยุ่นและมีข้อดีหลายอย่าง โดยเฉพาะกับสายส่งแบบ Multi Terminal
Power Flow ที่เทอร์มินอลในแต่ละฝั่งของสถานีที่สื่อสารระหว่างกัน (Remote End Terminals) จะถูกนำมาเปรียบเทียบเพื่อตรวจจับทิศทางการไหลของกระแสลัดจรที่เกิดขึ้น เพื่อตรวจสอบว่าฟอลต์ที่เกิดขึ้นนั้นเป็น ฟอลต์ภายใน (Internal Fault) หรือ ฟอลต์ภายนอก (External Fault) ซึ่งเมื่อมีกระแสไหลจากเทอร์มินอลเข้าไปในสายส่งเมื่อไหร่ (ซึ่งตรวจสอบได้จากมุมของ Power Flow ที่ต่างกัน~ 180 องศา ของแต่ละสถานี) ก็จะสามารถเข้าใจได้ว่านั่นคือกระแสฟอลต์ภายใน (Internal Fault)
สำหรับกระแสฟอลต์ภายนอก (External Fault) ข้อมูลหรือสัญญาใดๆ ที่บอกเราว่า Power Flow ไหลออกจากเทอร์มินอลใดเทอร์มินอลหนึ่ง จะทำหน้าที่สั่ง Block Trip ให้กับทุกเทอร์มินอลที่เชื่อมต่ออยู่ทั้งหมด เราเรียกสัญญาณนี้ว่า Carrier Signal/Block Trip Signal
สกีมนี้จะใช้กับวิธีส่งข้อมูลผ่าน PLC (Power Line Carrier)ในรูปสัญญาณแบบ On-Off โดยข้อมูลที่ส่งและรับจากตัว Transmitter กับ Receiver ที่ทั้งสองเทอร์มินอลจะถูกจูน (Tune) เป็นสัญญาณวิทยุแล้วใส่เข้าไปในสายส่งแรงสูง ทั้งนี้ทั้งนั้นสกีมนี้ยังสามารถใช้วิธีส่งข้อมูลในรูปสัญญาณอย่างอื่นก็ได้ เช่น Microwave เป็นต้น
โดยทั่วไป สัญญาณทริป (Tripping Signal) ของรีเลย์ระยะทางจะใช้สำหรับเฟสฟอลต์ ส่วนรีเลย์กระแสเกินแบบมีทิศทางจะใช้กับกราวด์ฟอลต์ (FD/Fault Deatector)
สัญญาณบล็อคที่ถูกส่ง (Blocking Signal) จะถูก Initiate โดยหน่วยของรีเลย์ระยะทางกับหน่วยของรีเลย์กระแสเกินแบบมีทิศทางเช่นกัน แต่ใช้ของโซน 3 (S)
ทุกๆ FD จะต้องมองเข้าไปในทิศทางของสายส่งที่เราป้องกัน (Protected Line) และถูกตั้งค่าให้ Overreach กับทุกๆเทอร์มินอลปลายทางที่เชื่อมต่อสื่อสารกันในทุกๆเงื่อนไข(All Conditions no matter what happens) ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องเปิดใช้งานโซน 2 ด้วย ทั้งนี้ โซน 1 และ 2 จะทำงานไปพร้อมๆกัน (โซน 2 จะนับเวลาถอยหลังเพื่อยิงทริป (เวลาของโซน 2 คือ T2))
หน่วยส่งสัญญาณบล็อค (S) จะต้องถูกตั้งค่าให้มองได้ไกลกว่า หน่วยตรวจจับฟอลต์ (FD) ของสถานีปลายทาง ตัวอย่างเช่นรูปที่ 13.1a
ถ้าดูจากรูปก็คือหน่วย S1 ที่บัส G จะต้องทำงานครอบคลุมได้ตั้งแต่หลังเบรคเกอร์ 1 ไปจนถึงจุดที่ฟอลต์สามารถทำให้ FD2 ทำงานได้ (S1 จะต้องตรวจจับได้ไกลกว่าจุดที่ไกลที่สุดที่ FD2 จับฟอลต์ได้)
หรือ
หน่วย S2 ที่บัส H จะต้องตรวจจับได้ไกลกว่าจุดที่ไกลที่สุดที่ FD1 จับได้
ปกติแล้วเราจะใช้ Zone 3 ของรีเลย์ระยะทางเพื่อทำหน้าที่ตรงนี้ (หน่วยส่งสัญญาณบล็อค , S) ซึ่งเราจะตั้งค่าให้มันทำงานแบบ Reverse (มองไปด้านหลัง Protected Line) รีเลย์ mho รุ่นเก่ามีลักษณะการทำงานที่รับรองในส่วนนี้ได้หายห่วง แม้ว่าจะเป็นฟอลต์ที่ใกล้เคียงบัส G มากแค่ไหนก็ตาม (ฟอลต์ยิ่งเกิดใกล้ VT ที่บัสมากเท่าไหร่ แรงดันยิ่งเข้าใกล้ค่า 0 มากเท่านั้น) เนื่องจากว่า โซน 3 ของรีเลย์ระยะทางนั้นต้องการกระแสที่ทำให้เกิดทอร์คเพียงน้อยนิดในการ Operate เท่านั้น ทั้งนี้รวมถึง Electromechanic Relay และ Digital Relay ก็สามารถใช้งานได้เช่นกัน
รูปที่ 13.1b แสดงให้เห็นถึง Logic Diagram พื้นฐาน ซึ่งเราจะให้เลข 1 หมายถึงมีสัญญาณ input/output ส่วนเลข 0 หมายถึง ไม่มีสัญญาณ input/output หรือมีไม่เพียงพอ (สัญลักษณ์ AND, o จะเหมือนกับที่เราเรียนมา)
ภายในกล่อง Timer เลขด้านบนจะบอกกับเราว่า หลังป้อน Input จะมี Time Delay ก่อนที่จะมี Output เท่าใดในหน่วยมิลลิวินาที (Pickup Time) ส่วนเลขด้านล่างคือเวลารีเซ็ต (Drop Out)
ในส่วนของฟอลต์ภายนอก การทำงานของ Logic ซึ่งสมมติให้เกิดฟอลต์ที่บัส H หรือสายส่งที่ด้านขวาของบัส H จะเป็นดังนี้
รีเลย์ 2 ที่บัส H : FD2 ไม่ทำงาน S2 ทำงาน
> เพราะฉะนั้นกล่อง H1 จะมี output เป็น 1 ส่งไปที่ Transmitter (สัญญาณ f1, กล่อง T)
> จากนั้นสัญญาณ f1 จะถูกส่งต่อไปที่สามแยก วนย้อนกลับมาเข้ากล่อง R ของตัวเอง และถูกส่งออกไปที่สถานี G (บัส G) โดยผ่าน Pilot Channel ด้วย
> ส่งผลให้ที่กล่อง H2 มี output = 0 และ Breaker2 ไม่ถูกสั่งทริป
รีเลย์ 1 ที่บัส G : FD1 ทำงาน S1 อาจจะทำงานหรือไม่ทำงานก็ได้
> สัญญาณ RF f1 ที่ได้รับเข้ามาที่ G2 จะกลายเป็น 0 (เพราะผ่าน o)และถึงแม้ว่า FD1 ที่ตรวจจับฟอลต์ที่ว่าได้ (โซน2) จะมี input เป็น 1 ก็ตาม ทำให้ output ที่ออกจาก G2 เป็น 0 เช่นกัน
> ดังนั้นจะไม่มีการสั่งทริป Breaker1
> ทั้งนี้ถึงแม้ FD1 ทำงาน แต่พอส่งเข้ากล่อง G1 ก็จะกลายเป็น input = 0 ทันที
> ทำให้ไม่มีการส่งสัญญาณออกจากกล่อง T ที่บัส G (แม้ว่า S1 จะทำงานหรือไม่ทำงานก็ตาม>กำลังงงว่ามันทำงานได้ด้วยเหรอ!?)
จึงสรุปได้ว่า Carrier (Channel) Signal ที่บัส H ใช้สำหรับการบล็อค Overreaching Trip ของรีเลย์จากบัส G ได้นั่นเอง
และในขณะเดียวกัน ฟอลต์ภายนอกที่เกิด ณ บัส G และหลังบัส G ก็จะทำให้เกิดสัญญาณ Block Tripping จากบัส G ไปที่บัส H เช่นกัน
ในส่วนของฟอลต์ภายใน จะมี Logic ในการทำงานดังนี้
รีเลย์ 1 ที่บัส G : FD1 ทำงาน S2 อาจจะทำงานหรือไม่ทำงานก็ได้
> เพราะฉะนั้น FD1 จะมีค่าเป็น 1 ส่งไปที่กล่อง G2 และเป็น 0 ส่งไปที่ G1
> ฉะนั้นจะไม่มีสัญญาณ f1 ส่งออกจากกล่อง T เพราะ G1 มี output เป็น 0 เนื่องจาก S1 เป็น 0 (หรือในกรณีที่ S1 ทำงานก่อน FD1, T ก็จะหยุดส่งสัญญาณด้วย (อันนี้ก็งงเหมือนกันว่ามันคือกรณีไหน!?))
> ส่งผลให้ที่กล่อง G2 มี output = 1 และ Breaker1 ถูกสั่งทริป
รีเลย์ 1 ที่บัส H : FD2 ทำงาน S2 อาจจะทำงานหรือไม่ทำงานก็ได้
> FD2 เป็น input 1 ส่งให้กับ H2 และเป็น 0 ส่งให้กับ H1
> ฉะนั้นจะไม่มีสัญญาณ f1 ส่งออกจากกล่อง T เพราะ H1 มี output เป็น 0 เนื่องจาก S2 เป็น 0 (หรือในกรณีที่ S2 ทำงานก่อน FD2, T ก็จะหยุดส่งสัญญาณด้วย (อันนี้ก็งงเหมือนกันว่ามันคือกรณีไหน!?))
> ส่งผลให้ที่กล่อง H2 มี output = 1 และ Breaker2 ถูกสั่งทริป
อ้างอิง : With no channel signal from either terminal, both AND G2 at G and AND H2 at H energize their respective timers and both breakers are tripped at high speed. The typical 6 to 16 msec delay is for coordination between the various operating relays. The channel is not required for tripping; therefore, should an internal fault interrupt the channel signal, tripping can still occur.
Contact Logic Digram พื้นฐาน สำหรับรีเลย์ชนิด Electromechanical ในรูปที่ 13.1c ก็จะทำงานเหมือนกันกับที่อธิบายไว้ด้านบนเลย
ก็คือ เมื่อเกิดฟอลต์ภายใน
> FD จะทำงาน (ส่งผลให้ Contact ของ FD ปิด)
> ทำให้ที่เทอร์มินอลนั้นๆ ไม่ส่ง Blocking Signal ออกไป (Stop Blocking Signal)
> และ initiate กล่อง CS ทำให้ CS ปิด contact
> ถ้าไม่มีสัญญาณ Blocking Signal ที่มาจากฝั่งตรงข้าม (Blocking Signale Reciver) รีเลย์ (RR) ก็จะปิด contact ไว้เหมือนเดิม
> 52a คือ contact ของเบรคเกอร์ ซึ่งจะเปิด/ปิด contact ตามสถานะของตัวเบรคเกอร์เอง เช่น เวลาจ่ายไฟ เราต้อง close เบรคเกอร์ เพราะฉะนั้น contact จะปิดเสมอ
> ทริปคอยล์ของเบรคเกอร์ก็จะถูก Initiate (52T)
สำหรับฟอลต์ภายนอก
> S ที่เป็น Carrier Signal (ของ Remote End Station)จะปิด contact
> และส่งสัญญาณมา initiate ที่ RR
> ส่งผลให้ Trip Circuit เปิดวงจรออก ถึงแม้จะมีสัญญาณ FD เข้ามาก็ตาม
> 52T ไม่ถูก initiate ดังนั้นจึงไม่มีการทริป หรือ เปิดเบรคเกอร์