Performance of selectivity in low and medium voltage circuit breakers with IEC61850

Oceans freight is one of the best way of transporting goods as water covers the maximum land mass on earth. During the industrial age ocean freight was the only mode of trans- portation used by industrialized countries such as England and France. With technology evolution air Freight took over as being the fastest; but despite the fact, air freight being popular the demand of shipping never decreased. Seaborne trade being eco friendly con- tinues to expand, as it is exceptionally cost effective and ideal for heavy goods. With the advent of technology there came the problem of its protection. Coming to ship power plant protection systems it is very vital to guard the plant as ocean accidents can be catastrophic. In a power plant, the protective relays are intended to prevent damage to alternators or to the transformers in case of abnormal conditions of operation. These relays should have extremely efficient selectivity among them so that it can instantly sense the fault, isolate the faulty part of the plant and resume the normal operation immediately. Power plant systems are protected through various ways and this thesis discusses protection through IEC61850 protocol. The thesis discusses a ring network power plant where eight low volt- age and two medium voltage circuit breakers are connected. A technique to do effective selectivity using IEC61850 Protocol in ship power plant systems is shown. In general, the thesis is about understanding the selectivity, programming the scenario of faults via PCM 600 and sending GOOSE among the breakers and seeing its performance as to how long it takes for a GOOSE to travel. Time criticality in selectivity is one of the main aspect highlighted in this thesis. Power plant protection systems are highly time reliant as se- quencing of events, reaction times and operations being harmonious really matter. The timing of GOOSE has been calculated between two low voltage breakers and from one low to a medium voltage breaker. Moreover, the time from the start of fault between two breakers connected in series, to the lock signal being triggered to the other breaker was also measured.

Il trasporto di oceani è uno dei modi migliori per trasportare merci poiché l'acqua copre la massima massa terrestre sulla terra. Durante l'era industriale il trasporto marittimo era l'unico mezzo di trasporto utilizzato dai paesi industrializzati come l'Inghilterra e la Francia. Con l'evoluzione della tecnologia, il trasporto aereo è diventato il più veloce; ma nonostante il fatto che il trasporto aereo fosse popolare, la domanda di spedizione non è mai diminuita. Il commercio via mare rispettoso dell'ambiente continua ad espandersi, poiché è eccezionalmente redditizio e ideale per i prodotti pesanti. Con l'avvento della tecnologia arrivò il problema della sua protezione. Venendo a spedire i sistemi di protezione delle centrali elettriche, è molto importante proteggere l'impianto in quanto gli incidenti oceanici possono essere catastrofici. In una centrale elettrica, i relè di protezione hanno lo scopo di prevenire danni agli alternatori o ai trasformatori in caso di condizioni anomale di funzionamento. Questi relè dovrebbero avere una selettività estremamente efficiente tra di loro in modo che possa immediatamente rilevare il guasto, isolare la parte difettosa dell'impianto e riprendere immediatamente le normali operazioni. I sistemi di centrali elettriche sono protetti in vari modi e questa tesi discute la protezione attraverso il protocollo IEC61850. La tesi discute una centrale elettrica ad anello in cui sono collegati otto interruttori di bassa tensione e due interruttori di media tensione. Viene mostrata una tecnica per fare selettività efficace usando il protocollo IEC61850 nei sistemi di centrali elettriche navali. In generale, la tesi riguarda la comprensione della selettività, la programmazione dello scenario dei guasti tramite PCM 600 e l'invio di GOOSE tra gli interruttori automatici e la visualizzazione delle prestazioni relative a quanto tempo impiega un GOOSE a viaggiare. La criticità del tempo nella selettività è uno degli aspetti principali evidenziati in questa tesi. I sistemi di protezione delle centrali elettriche sono molto dipendenti dal tempo, dal momento che il sequenziamento degli eventi, i tempi di reazione e le operazioni sono armoniosi. I tempi di GOOSE sono stati calcolati tra due interruttori di bassa tensione e da un interruttore di bassa a media tensione. Inoltre, è stato misurato anche il tempo dall'inizio del guasto tra due interruttori collegati in serie, al segnale di blocco che è stato attivato sull'altro interruttore.