الهدف الأساسي من معالجة أعطال شبكة التوزيع هو عزل الأعطال واستعادة إمدادات الطاقة في أقصر وقت ممكن. وبصفته الوحدة الذكية الأساسية لأتمتة التوزيع، تعمل وحدة تحكم جهاز إعادة الإغلاق بالتنسيق مع أجهزة التقسيم أو أجهزة إعادة الإغلاق الأخرى أو نظام المحطة الرئيسية لتحقيق حلقة مغلقة مؤتمتة بالكامل من "اكتشاف العطل → تحديد طبيعة العطل → العزل الدقيق → استعادة الخدمة". توفر هذه المقالة تحليلاً منهجياً لدورها الأساسي ومنطق التنفيذ.
وحدة تحكم جهاز إعادة الإغلاق المتقدمة
أولاً: الأساس الجوهري: القدرة "المكتفية ذاتياً" لوحدة تحكم جهاز إعادة الإغلاق
جهاز إعادة الإغلاق هو جهاز تبديل عالي الجهد مزود بوظائف تحكم وحماية مكتفية ذاتياً. يمكن لوحدة التحكم الخاصة به إكمال اكتشاف العطل والفصل وعمليات إعادة الإغلاق المتعددة بشكل مستقل دون الحاجة إلى جهاز حماية ترحيل خارجي مستقل.
وتجدر الإشارة إلى أن "الاكتفاء الذاتي" لا يعني الاستقلالية التامة عن الدعم الخارجي: تتطلب وحدات تحكم أجهزة إعادة الإغلاق الحديثة عادةً محول جهد خارجي (TV/PT) لتوفير إشارات الجهد وطاقة التشغيل. تستخدم بعض الموديلات استخراج طاقة المحول (PT) أو البطاريات أو المكثفات الفائقة أو استخراج طاقة محول التيار (TA) كمصادر لطاقة التشغيل، ولا تتطلب سوى الاستغناء عن جهاز حماية ترحيل مستقل إضافي.
تشمل قدراتها الأساسية ما يلي:
-
اكتشاف العطل والفصل: يكتشف تلقائياً تيار الخط، وعند تأكيد وجود عطل، يقطع تيار العطل وفقاً لخصائص الحماية ذات الزمن المعكوس;
-
إعادة الإغلاق المتعددة: ينفذ عمليات إعادة إغلاق متعددة وفقاً لتسلسل محدد مسبقاً (مثل "سريع واحد، بطيئان"، "سريعان، بطيئان"، "سريع واحد، ثلاثة بطيئة"، وما إلى ذلك) للتمييز بين الأعطال العابرة (مثل الصواعق أو ملامسة أغصان الأشجار للخطوط) والأعطال الدائمة (مثل انقطاع الموصلات أو انهيار العزل);
-
القفل وإعادة التعيين التلقائي: يعيد التعيين تلقائياً بعد نجاح إعادة الإغلاق لعطل عابر؛ وبعد إكمال العدد المحدد مسبقاً من عمليات إعادة الإغلاق لعطل دائم، يُقفل في حالة الفتح لعزل القسم المعطوب.
وحدة تحكم جهاز إعادة الإغلاق | حماية ANSI C37.60 و DNP3.0
ثانياً: الشرط الأساسي: حدود القدرات بين أجهزة إعادة الإغلاق وأجهزة التقسيم
يُعد التنسيق بين أجهزة إعادة الإغلاق وأجهزة التقسيم (المعروفة أيضاً باسم مفاتيح التقسيم) أساس أتمتة المغذيات في الوضع المحلي (FA). يجب التمييز بدقة بين حدود القدرات لكليهما:
-
جهاز إعادة الإغلاق: يتمتع بقدرة قطع تيار القصر ويمكنه إكمال عمليات إزالة العطل وإعادة الإغلاق بشكل مستقل;
-
جهاز التقسيم: يمكنه فقط قطع تيار الحمل، وليس تيار القصر. يعتمد على جهاز إعادة الإغلاق/قاطع التيار العلوي لإزالة العطل، وهو مسؤول فقط عن عزل القسم المعطوب.
يُعد فهم هذه الحدود شرطاً مسبقاً لإتقان منطق تحديد موقع العطل وعزله اللاحق.
ثالثاً: أوضاع التنسيق الأساسية لتحديد موقع العطل وعزله
1. نوع الجهد-الزمن (يعتمد على التنسيق التسلسلي الزمني، لا يتطلب اتصالات)
يستخدم هذا الوضع خصائص جهاز التقسيم المتمثلة في "الفتح عند فقدان الجهد والإغلاق المتأخر عند استعادة الجهد"، بالتنسيق مع عملية إعادة الإغلاق الثانية لقاطع التيار الخارج من المحطة الفرعية.
المعلمات الأساسية:
-
زمن X (تأخير الإغلاق): يجب أن يكون أكبر من زمن فصل قاطع التيار من جانب المصدر، ويجب أن يكون أقل من تأخير إعادة الإغلاق الثاني. يجب أن تزيد أزمنة X لأجهزة التقسيم على خطوات لتجنب الإغلاق المتزامن. الإعدادات النموذجية هي 7 ثوانٍ، 14 ثانية، 21 ثانية، إلخ (مفاتيح التقسيم: 5-7 ثوانٍ؛ مفاتيح الربط: 12-18 ثانية)، مع فرق خطوة يبلغ عادةً 7 ثوانٍ بين مفاتيح التقسيم المتجاورة;
-
زمن Y (زمن قفل اكتشاف العطل): يجب أن يكون أقل من تأخير إعادة الإغلاق الثاني لجهاز إعادة الإغلاق من جانب المصدر لضمان اكتمال تحديد العطل قبل إعادة الإغلاق الثانية. الإعدادات النموذجية هي 5 ثوانٍ أو 10 ثوانٍ.
عملية التشغيل:
-
يسبب العطل عملية فصل، وتفقد الخطوط بأكملها الجهد، وتُفتح أجهزة التقسيم تلقائياً;
يقوم المعيد بأول عملية إعادة إغلاق (عادة ما يكون تأخير إعادة الإغلاق الأول لقاطع الخروج من المحطة الفرعية 15-20 ثانية، والذي يجب أن يكون أكبر من وقت شحن إعادة الإغلاق)، وتغلق الفواصل التسلسلية بتأخير وفقاً لعدد مرات X الخاصة بها؛
-
بعد إغلاق الفاصل، إذا تم اكتشاف فقدان الجهد مرة أخرى خلال وقت Y (أي أن الإغلاق على نقطة العطل يتسبب في فصل القاطع العلوي)، يتم تحديد القسم الذي يوجد فيه على أنه القسم المعطوب، ويقوم تلقائياً بالقفل ولن يستجيب بعد الآن للجهد المستعاد للإغلاق؛ إذا استمر الجهد بعد وقت Y، يتم تحديد القسم على أنه قسم طبيعي ويبقى مغلقاً؛
-
يقوم المعيد بعملية إعادة الإغلاق الثانية. تستعيد الأقسام غير المعطوبة على جانب المصدر الطاقة، بينما يظل القسم المعطوب مفتوحاً بسبب القفل. يتم استعادة الأقسام غير المعطوبة على جانب الحمل من خلال نقل التغذية من مفتاح الربط.
وقت عزل العطل: يعتمد على إعدادات وقت X/Y، وعادة ما يكون 20-60 ثانية. تتطلب عمليات إعادة إغلاق متعددة، مما يسبب تأثيرات متعددة لتيار القصر على النظام.
2. نوع عد نبضات التيار الزائد (يعتمد على عد التيار، لا يتطلب اتصالات)
يسجل الفاصل عدد المرات التي يقطع فيها المعيد العلوي تيار العطل، ويفتح تلقائياً ويقفل بعد الوصول إلى قيمة محددة مسبقاً.
عملية التشغيل (مع أخذ عدد محدد مسبقاً قدره 2 كمثال):
-
يحدث عطل، يفصل المعيد، ويسجل الفاصل نبضة التيار الزائد 1 (لم يتم الوصول إلى القيمة المحددة مسبقاً، يبقى مغلقاً)؛
-
يقوم المعيد بأول عملية إعادة إغلاق، ويغلق على نقطة العطل مرة أخرى ويفصل، ويصل عد الفاصل إلى 2. خلال فترة انعدام التيار (مع إزالة طاقة الخط والتيار أقل من 300 مللي أمبير)، يفتح الفاصل تلقائياً ويقفل، وعادة ما يكمل عملية الفتح في غضون 180 مللي ثانية؛
-
يقوم المعيد بعملية إعادة الإغلاق الثانية، ويبقى الفاصل مفتوحاً، ويتم عزل القسم المعطوب، وتستعيد الأقسام السليمة الطاقة.
مبدأ إعداد العد: يجب أن تكون قيمة العد المحددة مسبقاً للفاصل أقل بمقدار واحد من عدد عمليات إعادة الإغلاق قبل أن يقفل المعيد، مما يضمن أن الفاصل يكمل الفتح والعزل قبل أن يقفل المعيد أخيراً.
منطق إعادة تعيين العد: إذا نجحت إعادة الإغلاق، يجب مسح عد الفاصل للاستعداد للعطل التالي.
3. النوع الذكي الموزع (يعتمد على اتصالات الطرفية، استجابة عالية السرعة)
من خلال اتصالات الألياف البصرية عالية السرعة (أو اتصالات زمن الوصول المنخفض مثل 5G) بين أطراف التوزيع، يتم تبادل معلومات العطل وإجراء حكم منطقي مستقل لعزل منطقة العطل قبل أن يعمل قاطع الخروج من المحطة الفرعية.
المزايا الأساسية: تحديد دقيق وعزل لمرة واحدة. وقت عزل العطل: بالنسبة لنوع الأتمتة الموزعة عالية السرعة، وقت عزل المفتاح العلوي ≤ 200 مللي ثانية، ووقت استعادة المنطقة غير المعطوبة ≤ 5 ثوانٍ؛ وبالنسبة للنوع بطيء السرعة، وقت العزل ≤ 5 ثوانٍ، ووقت الاستعادة ≤ 45 ثانية (وفقاً لـ DL/T 1910-2018 "المواصفات الفنية لأتمتة المغذيات الموزعة لشبكات التوزيع"). لا يعتمد على إعادة إغلاق المحطة الفرعية ويتجنب تأثيرات تيار القصر المتعددة؛
القيود: يعتمد على اتصالات الألياف البصرية أو 5G منخفضة زمن الوصول، مما يؤدي إلى تكلفة أعلى. تتأثر الموثوقية بجودة الاتصالات. مناسب للمناطق مثل المناطق الحضرية المركزية ذات متطلبات جودة الطاقة العالية.
4. وضع تنسيق المعيد + المعيد (سيناريو تشغيل شبكة الحلقة المفتوحة)
في شبكة توزيع تعمل كشبكة حلقة مفتوحة، يتم تحقيق عزل العطل من خلال إعدادات متدرجة لتأخير الفتح عند فقدان الجهد وتأخير الإغلاق.
منطق التشغيل: ينسق المعيد الخارج، والمعيدات الوسيطة، ومعيد الربط من خلال إعدادات التأخير. أثناء العطل، يفصل المعيد الأقرب إلى العطل بسرعة، بينما تفصل المعيدات الأبعد عن العطل بعد تأخير. يقوم معيد الربط، عند اكتشاف فقدان الجهد على جانب واحد، بالإغلاق بعد تأخير لاستعادة نقل التغذية إلى الأقسام غير المعطوبة.
الميزة الأساسية: مقارنة بوضع "المعيد + الفاصل"، يمكنه تقليل نطاق الانقطاع الذي يؤثر على الأقسام غير المعطوبة، مما يجعله مناسباً للسيناريوهات المعقدة ذات تغذية شبكة الحلقة.
رابعاً. منطق تنفيذ استعادة الخدمة
تنقسم استعادة الخدمة إلى فئتين: الاستعادة التلقائية للأعطال العابرة واستعادة النقل للأعطال الدائمة.
الأعطال العابرة: بعد أن يعيد المعيد الإغلاق بنجاح، يستعيد الخط إمداد الطاقة مباشرة دون عمليات إضافية.
الأعطال الدائمة: بعد عزل القسم المعطوب، يتم استعادة المناطق غير المعطوبة بالطرق التالية:
المنطقة الخالية من الأعطال على جانب المصدر: يتم استعادة الطاقة مباشرة بعد إعادة الإغلاق الثانية لجهاز إعادة الإغلاق؛
-
المنطقة الخالية من الأعطال على جانب الحمل: يكتشف مفتاح الربط فقدان الجهد على جانب واحد ويغلق بعد تأخير (يجب أن يكون التأخير أكبر من وقت عزل العطل لتجنب الإغلاق على نقطة العطل)، مما يستعيد التغذية من خلال النقل من الخط المجاور.
خامساً. مقارنة الخصائص التقنية والسيناريوهات المطبقة
بوصفه الوحدة الذكية الأساسية لمعالجة أعطال شبكة التوزيع، يعمل جهاز التحكم في معيد الإغلاق بالتنسيق مع أجهزة التقسيم، ومعدات إعادة الإغلاق الأخرى، أو نظام المحطة الرئيسية لتحقيق حلقة مغلقة مؤتمتة بالكامل من "اكتشاف العطل → تحديد طبيعة العطل → العزل الدقيق → استعادة الخدمة". ومع تطور شبكات التوزيع الذكية، أصبحت أجهزة التحكم في معيد الإغلاق مدمجة بعمق مع وحدات FTU وأنظمة المحطات الرئيسية، مما يقلص وقت معالجة الأعطال من "مستوى الساعة" إلى "مستوى الدقيقة" أو حتى "مستوى الثانية"، مما يحسن بشكل كبير موثوقية إمدادات الطاقة.
في المستقبل، مع التكامل واسع النطاق لموارد الطاقة الموزعة، ستحتاج أجهزة التحكم في معيد الإغلاق إلى التكيف مع استراتيجيات إعادة الإغلاق التكيفية المنسقة مع التوليد الموزع لتجنب مخاطر الإغلاق غير المتزامن. وفي الوقت نفسه، من خلال دمج اتصالات الجيل الخامس 5G، والتوأم الرقمي، والتقنيات الأخرى، سيتم تعزيز قدرة شبكات التوزيع على الشفاء الذاتي من الأعطال بشكل أكبر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لنظام الأتمتة المتكامل التكيفي (FA) تحقيق اختيار وعزل مقطع عطل التأريض من خلال معايير الجهد/التيار صفري التسلسل، مما يعوض القصور في أن نظام الأتمتة التقليدي من نوع الجهد-الزمن لا يمتلك القدرة على معالجة أعطال التأريض.
تم التحرير بواسطة: Garca
تسجيل الدخول
