1. SIPROTEC 4
Distance Protection
7SA6 1 1

2. is the family of numerical
What is SIPROTEC 4?
SIPROTEC 4
is the family of numerical
Protection, Control and Substation Automation devices by
SIEMENS
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.

3. The protection functions are not new!
What is SIPROTEC 4?
The protection functions are not new!
They were therefor largely taken over from existing devices.
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.

4. SIPROTEC 4 What makes these devices so attractive ?
The optional integrated local and remote control
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.

5. SIPROTEC 4 What makes these devices so attractive ?
Log. IN 1
Log. IN 2
Log.IN3
Logic inputs to the CFC from the Matrix
Logic outputs to the matrix F1 F2
>1
CFC
Log.OUT1
The ability to integrate bay level interlocking
Additional functions
Interlocking
Processing of measured values
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.

6. SIPROTEC 4 What makes these devices so attractive ?
I1 :400.9A f:50.0Hz
U1:12.22kV
P :+8.03MW cos
Q :+2.64MVar
The comprehensive measured value processing
L A Max450.1A
L A Max421.2A
L A Max431.4A
E A
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.
% IL UL-E UL-L L L L

7. SIPROTEC 4 What makes these devices so attractive ?
The connection of switchgear without interposing devices
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.

8. SIPROTEC 4 What makes these devices so attractive ?
The robust terminals
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.

9. SIPROTEC 4 What makes these devices so attractive ?
The flexible communication interfaces
as Fibre Optic
or electrical
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.
exchange
retrofit

10. SIPROTEC 4 What makes these devices so attractive ?
The user friendly operation with DIGSI 4
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.

11. Distance protection: Presence and Future
7SA510
7SA511
SIPROTEC 4
7SA SJ63
System
7SA513
7SA6
Experience
Requirements
SIPROTEC 4 Hardware Modules
Variability
Oben links: Stückzahlen
7SA510:2500
7SA511:20000
7SA513:2000
Unten: Liefereinsatz Sommer 2000

12. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6
7SA6 Distance protection for all voltage levels
Bisher hatte Siemens eine getrennte Hard- und Softwareplattform für Schutz- und Leittechnikgeräte. Mit SIPROTEC 4 werden alle Feldgeräte, also Schutz und Steuerkomponenten auf einer gemeinsamen Plattform realisiert. Dies stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Harmonisierung der Sekundärtechnik dar. Es wird dem Anwender ermöglicht, auf der gleichen Hard- und Softwarebasis autarke Schutzgeräte, autarke Steuergeräte oder kombinierte Schutz- und Steuergeräte einzusetzen. Er kann je nach Bedeutung der Station entscheiden, welche Variante für ihn das Optimum darstellt.

13. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6
Protection and automation
4-line display
Full functionality in all housing options!

14. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6
Protection, automation and
local control
Integrated graphic display
Full functionality in all housing options!

15. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6
automation
local control
detached HMI
Full functionality in all housing options!

16. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6
Earth fault (short circuit) protection
Earth fault detection (isolated/compensated systems)
Automatic
reclosure
Non-switched distance protection
Synchro check
Breaker Fail protection
2-stage
Voltage protection
Fault locator
20mA, BCD
Aus der Erfahrung mit der bisherigen Technik wurden die Hauptziele der neuen Generation abgeleitet:
- Einfachheit in der Bedienung. Da der Anwender in der Regel nicht jeden Tag ein Schutzgerät bedient, muß dieser Vorgang möglichst selbsterklärend und einfach gestaltet werden. Damit wird mehr Sicherheit erreicht, der Schulungsaufwand wird reduziert und die Akzeptanz der Geräte steigt.
- Offene Kommunikation und Funktionalität. Die in den V3-Geräten implementierte Funktionalität bei Schutzfunktionen hat sich in der Praxis bewährt. Jedoch steigen die Anforderungen an Kommunikation und Zusatzfunktionen, um den Aufbau in den Zellen möglichst einfach und übersichtlich zu gestalten. Unterschiedliche Schnittstellen, Nach- und Umrüstbarkeit der Schnittstellen und Offenlegung der verwendeten Protokolle erleichtern die Einbindung in die Unternehmenskommunikation. Zusatzfunktionen wie frei parametrierbare Logik minimieren den Verdrahtungs-, Prüf- und Planungsaufwand.

17. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6 - functions52
Local/Tele Ctrl.
Commands
CB Indications
74TC
Trip Circuit
supervision 86
Lockout 21
Distance
21N 68
68T
Power
Swing FL
Fault
Locator
50N
51N
Gnd
O/C
67N
Directional
Ground 50 51
Over-
current
50N-2
51N-2
85-21
Pilot
Dist.
85-67N
50HS
Switch
onto-
Flt. O/C
50STUB
STUB
Weak
infeed
27WI 25
Synchro-
check 79
Auto-
reclosure 59
voltage
50BF
Bkr.
fail.
Operat.
values
Super-
vision
Pilot schemes
can use
one channel or
two
redundant channels to
the remote end
Serial Communication
Interfaces
CFC Logic
Note: Pilot schemes = Teleprotection

18. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6 - Highlights
7SA6 = Distance protection range for MV, HV and EHV
7SA6 includes all the functions of 7SA511/510 and 7SA513
Distance protection always with 6 measuring systems, fault detection selectable as either I>, Z<, U/I and U/I/
Can be applied in systems with compensated, isolated or solid earthing
Scope of functions and measurements increased in comparison with 7SA51
Housing and input/output version for each application
All protection functions are available in all housing versions
SIPROTEC 4 = Programmable logic, control, interlocking
local control is optional
SIPROTEC 4 = Communication interfaces
Various tele-control protocols and physical connections options are available
Via serial interface, tele-prot. can be implemented with standard comms. networks (G703, V11/X21) or async. direct connection (not available at product launch)
Zu 3.: Erfahrungen aus der Hoch- und Höchstspannung verbessern auch die Performance(Schutzleistung??) bei Mittelspannungsanwendungen
zu 5: kundenspezifische Lösungen sind immer möglich
zu 6: Stichwort: Wirkschnittstelle mit Normungsaktivitäten

19. SIPROTEC 4 Cost optimised protection schemes
Fully redundant
2 communication channels
Direct coupling (G703,V11/X24)
(in preparation)
7SD52
7SA6
Channel 1
Channel 2
DIF
DIS
7SD52
7SA
Channel
Contacts
1 Communication channel
Distance protection coupling to 7SD52 with signal transfer via contacts
DIF
DIS

20. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6
Over-current fault detection
Voltage dependant
Over-current
fault detection I U
I >
I  >
I >>
Voltage and
angle dependant
Over-current
fault detection
Aus der Erfahrung mit der bisherigen Technik wurden die Hauptziele der neuen Generation abgeleitet:
- Einfachheit in der Bedienung. Da der Anwender in der Regel nicht jeden Tag ein Schutzgerät bedient, muß dieser Vorgang möglichst selbsterklärend und einfach gestaltet werden. Damit wird mehr Sicherheit erreicht, der Schulungsaufwand wird reduziert und die Akzeptanz der Geräte steigt.
- Offene Kommunikation und Funktionalität. Die in den V3-Geräten implementierte Funktionalität bei Schutzfunktionen hat sich in der Praxis bewährt. Jedoch steigen die Anforderungen an Kommunikation und Zusatzfunktionen, um den Aufbau in den Zellen möglichst einfach und übersichtlich zu gestalten. Unterschiedliche Schnittstellen, Nach- und Umrüstbarkeit der Schnittstellen und Offenlegung der verwendeten Protokolle erleichtern die Einbindung in die Unternehmenskommunikation. Zusatzfunktionen wie frei parametrierbare Logik minimieren den Verdrahtungs-, Prüf- und Planungsaufwand.

21. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6X R
forward
reverse j
Load range Z1 Z2 Z4 Z3
Z1B Z5
Line angle a
 Impedance fault detection
Aus der Erfahrung mit der bisherigen Technik wurden die Hauptziele der neuen Generation abgeleitet:
- Einfachheit in der Bedienung. Da der Anwender in der Regel nicht jeden Tag ein Schutzgerät bedient, muß dieser Vorgang möglichst selbsterklärend und einfach gestaltet werden. Damit wird mehr Sicherheit erreicht, der Schulungsaufwand wird reduziert und die Akzeptanz der Geräte steigt.
- Offene Kommunikation und Funktionalität. Die in den V3-Geräten implementierte Funktionalität bei Schutzfunktionen hat sich in der Praxis bewährt. Jedoch steigen die Anforderungen an Kommunikation und Zusatzfunktionen, um den Aufbau in den Zellen möglichst einfach und übersichtlich zu gestalten. Unterschiedliche Schnittstellen, Nach- und Umrüstbarkeit der Schnittstellen und Offenlegung der verwendeten Protokolle erleichtern die Einbindung in die Unternehmenskommunikation. Zusatzfunktionen wie frei parametrierbare Logik minimieren den Verdrahtungs-, Prüf- und Planungsaufwand.
 Distance zones

22. 7SA6 Some enhancements
Distance protection always with 6 measuring systems, fault detection I>, Z<, U/I or U/I/
very fast tripping times
very good selectivity and system stability
Automatic reclosure with additional functions
DLC (closing only when there is no voltage on the line)
ADT (closing only when reclosure at remote end is successful)
RDT (shortened dead time following TRIP by overreaching zone)
Saves plant and avoids unnecessary dead times
Operational measured values
comprehensive selection of measurands, tolerance <1%
Measurement transducers are no longer required

23. 7SA6 Some enhancements Coupling to conventional Tele-control
20mA interface for analogue measured value and fault location output
BCD-Measured value and fault location output
7SA6 is perfectly suited for integration in existing substations
Breaker failure protection, 2-stage
Back-up earth fault protection for earthed systems
4-stage, sensitivity 0,5% IN
high sensitivity and selectivity, also in the event of high resistance faults
Voltage protection U> and U<
ULE, ULL, U0, U1, U2
Non-conventional Instrument transformer inputs* and Process bus connection *
security of investment
* Funktionalität ist in Vorbereitung

24. 7SA6 SIPROTEC 4 with Distance protection
7SA61  Protection  4-line display  MV, HV and EHV
7SA631
7SA632
7SA63  Protection + local control  integrated graphic display  mainly MV
7SA641
7SA642
7SA64  Protection + local control  detached control panel  mainly MV
All functions are available in all the housing versions
7SA62 Housing 1/1
7SA61 Housing 1/2
7SA610 Housing 1/3

25. SIPROTEC 4 Distance protection 7SA6
Automatic reclosure (AR)
TRIP
1-pole
3-pole
CLOSE *
TRIP
CLOSE
TRIP
final
CLOSE
TRIP
1st
Dead Time
t2nd
2 nd
Dead Time
t1st
tgrading
Automatische Wiedereinschaltung beseitigt kurzzeitige Störungen auf Freileitungen. Ist z.B. durch Verschmutzung ein Lichtbogenüberschlag aufgetreten, schaltet der Schutz ab, der Lichtbogen erlischt und nach 500ms (KU) wird automatisch wieder zugeschaltet. Die Versorgung läuft für den Verbraucher fast ungestört weiter.
Ist z.B. ein Ast auf die Leitung gefallen, wird dieser in 500ms nicht verschwunden sein. Nach der (erfolglosen) KU wird wieder abgeschaltet und eine längere Unter-brechung von z.B. 30sec (LU) gestartet.Danach wird erneut zugeschaltet.
Die LU ersetzt in der Praxis den Wiederzuschaltversuch von Hand. *
ADT = Close if 1st reclose at remote end is successful
DLC = Close if there is no voltage on the line
RDT = shortened dead time after non-selective TRIP

26. Distance Protection SIPROTEC 4 Auto-Reclosure (1)
Up to 8 independent ARC cycles can be selected
Mode selection ´only 1 pole´ / ´1-3 pole´ / ´only 3 pole´
Operating mode selectable for each cycle
Support of various operating modes:
Auto-reclose cycle initiation by fault detection / trip command
DLC: Dead Line Check
ADT: Adaptive Dead Time
RDT: Reduced Dead Time for Z1B-trip with external fault
Integrated monitoring of initiate conditions
Reclose cycles with and without action time supervision
new
new
new
new
new
new
new

27. Distance Protection SIPROTEC 4 Auto-Reclosure (2)
Remote close command from ARC master to opposite line end
Separate dead times for all ARC cycles
Three pole coupling of trip command for implausibility
Integrated dead time monitoring
Integrated circuit breaker monitoring and plausibility check
Integrated evolving fault recognition and treatment
Automatic blocking of the ARC following manual close or open CB condition
Initiation of ARC by internal or external functions
Support of 1 ½ and double circuit breaker applications
new
new
new
new
new

28. Distance Protection SIPROTEC 4 Auto-Reclosure with ADT*
SS1
SS2
Master im Normalbetrieb
Slave im ASP-Modus
Slave provides close command when:
the remote close command is received from the master (remote station) or healthy voltage (3-phasig) is measured for a settable time
CB-ready state prevails (selectable)
Sync-check release was given (selectable)
ADT*-Advantages
No repeated closure onto faults (improved system stability)
Reduces stress of CB poles (longer maintenance cycles)
* Adaptive Dead Time, patent pending

29. SIPROTEC 4 7SA61 - I/O capability
The distance protection range 7SA61 is available with the following I/O versions:
Front interface with
4-line back-lit display,
numerical keypad, LED‘s,
Function keys and
PC-serial interface
7SA610*-*A
7SA610*-*B
7SA611*-*A
7SA611*-*B
7SA612*-*A
7SA612*-*B
7SA612*-*C
Housing width (x 19“) 1 / 3
Binary inputs 5 7 13 20 21 29 33
Live contact 1
Binary outputs/trip/alarm relays 8 5 16 24 32 11
Power relays for direct control of motorised isolators 4
LED’s for indication of Event status 7 14
LED’s for indication of device ready status 2
Current transformer 4
Voltage transformer 4
High speed tripping relays o þ
20mA analogue output (ordering option) l

30. SIPROTEC 4 7SA63 - Mengengerüst
The distance protection range 7SA63 is available with the following I/O versions:
Front interface with
large back-lit graphic display for bay mimic diagram,
numerical keypad, LED‘s
control keys,
key switches,
Function keys and
PC-serial interface
7SA631*-*A
7SA631*-*B
7SA632*-*A
7SA632*-*B
7SA632*-*C
Housing width (x 19“) 1 /
Binary inputs 13 20 21 29 33
Live contact
Binary outputs/trip/alarm relays 16 8 24 32 11
Power relays for direct control of motorised isolators 4
LED’s for indication of Event status 14
LED’s for indication of device ready status 2
Current transformer 4
Voltage transformer
High speed tripping relays þ o
20mA analogue output (ordering option) l

31. SIPROTEC 4 7SA64 - Mengengerüst
The distance protection range 7SA64 is available with the following I/O versions:
Device with detached HMI for
Mounting in the back of the control cubicle with
large back-lit graphic display for bay mimic diagram,
numerical keypad, LED‘s,
Control keys,
Key switches,
Function keys and
PC-serial interface
7SA641*-*A
7SA641*-*B
7SA642*-*A
7SA642*-*B
7SA642*-*C
Housing width (x 19“) 1 /
Binary inputs 13 20 21 29 33
Live contact
Binary outputs/trip/alarm relays 16 8 24 32 11
Power relays for direct control of motorised isolators 4
LED’s for indication of Event status 14
LED’s for indication of device ready status 2
Current transformer 4
Voltage transformer
High speed tripping relays þ o
20mA analogue output (ordering option) l