L'obiettivo principale della gestione dei guasti della rete di distribuzione è isolare i guasti e ripristinare l'alimentazione nel minor tempo possibile. In quanto unità intelligente centrale dell'automazione della distribuzione, il controllore del richiusore opera in coordinamento con i sezionatori, altri richiusori o il sistema della stazione master per realizzare un ciclo completamente automatizzato dal "rilevamento del guasto → determinazione della natura → isolamento preciso → ripristino del servizio". Questo articolo fornisce un'analisi sistematica del suo ruolo centrale e della logica di implementazione.
Controllore avanzato del richiusore
Un richiusore è un dispositivo di commutazione ad alta tensione con funzioni di controllo e protezione autocontenute. Il suo controllore può completare in modo indipendente il rilevamento dei guasti, l'intervento e le operazioni di multiple richiusura senza la necessità di un dispositivo di protezione a relè indipendente esterno.
È necessario chiarire che "autocontenuto" non significa completamente indipendente dal supporto esterno: i moderni controllori dei richiusori richiedono tipicamente un trasformatore di tensione esterno (TV/PT) per fornire segnali di tensione e potenza di esercizio. Alcuni modelli utilizzano l'estrazione di potenza dal PT, batterie, supercondensatori o l'estrazione di potenza dal TA come fonti di alimentazione di esercizio, e non richiedono solo un ulteriore dispositivo di protezione a relè indipendente.
Le sue capacità principali includono:
Rilevamento dei guasti e intervento: rileva automaticamente la corrente di linea e, su conferma di un guasto, interrompe la corrente di guasto secondo le caratteristiche di protezione a tempo inverso;
Multiple richiusure: esegue operazioni di multiple richiusure secondo una sequenza preimpostata (come "una veloce, due lente", "due veloci, due lente", "una veloce, tre lente", ecc.) per distinguere i guasti transitori (come fulmini o rami di alberi che toccano le linee) dai guasti permanenti (come conduttori rotti o rottura dell'isolamento);
Blocco e ripristino automatici: si ripristina automaticamente dopo una richiusura riuscita per un guasto transitorio; dopo aver completato il numero predeterminato di operazioni di richiusura per un guasto permanente, si blocca nello stato aperto per isolare la sezione in guasto.
Controllore del richiusore | Protezione ANSI C37.60 e DNP3.0
Il coordinamento tra richiusori e sezionatori (noti anche come interruttori sezionatori) è il fondamento dell'automazione delle partenze in modalità locale (FA). Il confine delle capacità tra i due deve essere rigorosamente distinto:
Richiusore: ha la capacità di interrompere la corrente di corto circuito e può completare in modo indipendente le operazioni di eliminazione del guasto e di richiusura;
Sezionatore: può interrompere solo la corrente di carico, non la corrente di corto circuito. Si affida al richiusore/interruttore a monte per eliminare il guasto ed è responsabile solo dell'isolamento della sezione in guasto.
Comprendere questo confine è il prerequisito per padroneggiare la successiva logica di localizzazione e isolamento dei guasti.
Questa modalità utilizza le caratteristiche del sezionatore di "apertura in caso di perdita di tensione e chiusura ritardata in caso di tensione ripristinata", coordinata con la seconda operazione di richiusura dell'interruttore in partenza dalla sottostazione.
Parametri chiave:
Tempo X (ritardo di chiusura): deve essere maggiore del tempo di intervento dell'interruttore lato sorgente e deve essere inferiore al ritardo della seconda richiusura. I tempi X dei sezionatori devono aumentare a gradini per evitare chiusure simultanee. Le impostazioni tipiche sono 7 s, 14 s, 21 s, ecc. (interruttori sezionatori: 5-7 s; interruttori di accoppiamento: 12-18 s), con una differenza a gradini generalmente di 7 s tra interruttori sezionatori adiacenti;
Tempo Y (tempo di blocco per rilevamento guasto): deve essere inferiore al ritardo della seconda richiusura del richiusore lato sorgente per garantire che la determinazione del guasto sia completata prima della seconda richiusura. Le impostazioni tipiche sono 5 s o 10 s.
Processo operativo:
Il guasto causa un intervento, l'intera linea perde tensione e i sezionatori si aprono automaticamente;
Il richiusore esegue la sua prima richiusura (il primo ritardo di richiusura dell'interruttore in partenza dalla sottostazione è tipicamente di 15-20 secondi, che deve essere maggiore del tempo di carica della richiusura), e i sezionatori si chiudono sequenzialmente con ritardo in base ai loro tempi X;
Dopo la chiusura di un sezionatore, se viene rilevata nuovamente una perdita di tensione entro il tempo Y (ovvero, la chiusura sul punto di guasto causa l'intervento dell'interruttore a monte), la sezione in cui si trova viene determinata come la sezione in guasto, e si blocca automaticamente non rispondendo più alla tensione ripristinata per la chiusura; se la tensione viene mantenuta oltre il tempo Y, la sezione viene determinata come una sezione normale e rimane chiusa;
Il richiusore esegue la sua seconda richiusura. Le sezioni non in guasto sul lato sorgente vengono ripristinate, mentre la sezione in guasto rimane aperta a causa del blocco. Le sezioni non in guasto sul lato carico vengono ripristinate tramite l'alimentazione di trasferimento dall'interruttore di accoppiamento.
Tempo di isolamento del guasto: Dipende dalle impostazioni dei tempi X/Y, tipicamente 20-60 secondi. Sono necessarie molteplici operazioni di richiusura, causando molteplici impatti di corrente di corto circuito sul sistema.
Il sezionatore registra il numero di volte in cui il richiusore a monte interrompe la corrente di guasto, e si apre e si blocca automaticamente dopo aver raggiunto un valore preimpostato.
Processo operativo (prendendo come esempio un conteggio preimpostato di 2):
Si verifica un guasto, il richiusore interviene, e il sezionatore registra l'impulso di sovracorrente 1 (valore preimpostato non raggiunto, rimane chiuso);
Il richiusore esegue la sua prima richiusura, si chiude nuovamente sul punto di guasto e interviene, e il conteggio del sezionatore raggiunge 2. Durante l'intervallo di assenza di corrente (con la linea disalimentata e la corrente inferiore a 300 mA), il sezionatore si apre e si blocca automaticamente, completando tipicamente l'operazione di apertura entro 180 ms;
Il richiusore esegue la sua seconda richiusura, il sezionatore rimane aperto, la sezione in guasto viene isolata, e le sezioni sane vengono ripristinate.
Principio di impostazione del conteggio: Il valore di conteggio preimpostato del sezionatore deve essere inferiore di uno rispetto al numero di operazioni di richiusura prima che il richiusore si blocchi, assicurando che il sezionatore completi l'apertura e l'isolamento prima che il richiusore si blocchi definitivamente.
Logica di ripristino del conteggio: Se la richiusura ha successo, il conteggio del sezionatore deve essere azzerato per prepararsi al guasto successivo.
Attraverso la comunicazione in fibra ottica ad alta velocità (o comunicazione a bassa latenza come il 5G) tra i terminali di distribuzione, le informazioni di guasto vengono scambiate e viene eseguita una valutazione logica autonoma per isolare l'area in guasto prima che intervenga l'interruttore in partenza dalla sottostazione.
Vantaggi principali: Localizzazione e isolamento precisi in un'unica soluzione. Tempo di isolamento del guasto: Per il tipo FA distribuito ad alta velocità, il tempo di isolamento dell'interruttore a monte è ≤ 200 ms, e il tempo di ripristino dell'area non in guasto è ≤ 5 s; per il tipo a bassa velocità, il tempo di isolamento è ≤ 5 s, e il tempo di ripristino è ≤ 45 s (secondo DL/T 1910-2018 "Specifiche tecniche per l'automazione dei feeder distribuiti delle reti di distribuzione"). Non si basa sulla richiusura della sottostazione ed evita molteplici impatti di corrente di corto circuito;
Limitazioni: Dipende dalla comunicazione in fibra ottica o 5G a bassa latenza, risultando in costi più elevati. L'affidabilità è influenzata dalla qualità della comunicazione. Adatto per aree come i distretti urbani centrali con elevati requisiti di qualità dell'energia.
In una rete di distribuzione che opera come una rete ad anello aperta, l'isolamento del guasto viene ottenuto tramite impostazioni graduate del ritardo di apertura per perdita di tensione e del ritardo di chiusura.
Logica di funzionamento: Il richiusore in partenza, i richiusori intermedi e il richiusore di accoppiamento si coordinano tramite le impostazioni di ritardo. Durante un guasto, il richiusore più vicino al guasto interviene rapidamente, mentre i richiusori più lontani dal guasto intervengono dopo un ritardo. Il richiusore di accoppiamento, rilevando la perdita di tensione su un lato, si chiude dopo un ritardo per ripristinare l'alimentazione di trasferimento alle sezioni non in guasto.
Vantaggio principale: Rispetto alla modalità "richiusore + sezionatore", può ridurre l'ambito dell'interruzione che colpisce le sezioni non in guasto, rendendolo adatto per scenari complessi con alimentazione a rete ad anello.
Il ripristino del servizio è diviso in due categorie: ripristino automatico per guasti transitori e ripristino tramite alimentazione di trasferimento per guasti permanenti.
Guasti transitori: Dopo che il richiusore ha eseguito con successo la richiusura, la linea ripristina direttamente l'alimentazione senza operazioni aggiuntive.
Guasti permanenti: Dopo che la sezione in guasto è stata isolata, le aree non in guasto vengono ripristinate nei seguenti modi:
Area non guasta sul lato sorgente: l'alimentazione viene ripristinata direttamente dopo la seconda richiusura del richiusore;
Area non guasta sul lato carico: l'interruttore di collegamento rileva l'assenza di tensione su un lato e si chiude dopo un ritardo (tale ritardo deve essere superiore al tempo di isolamento del guasto per evitare la chiusura sul punto di guasto), ripristinando l'alimentazione tramite il trasferimento dalla linea adiacente.
In qualità di unità intelligente centrale per la gestione dei guasti della rete di distribuzione, il controllore del richiusore opera in coordinamento con i sezionatori, altri richiusori o il sistema della stazione master per realizzare un ciclo chiuso completamente automatizzato che va dal "rilevamento del guasto → determinazione della natura → isolamento preciso → ripristino del servizio". Con lo sviluppo delle reti di distribuzione intelligenti, i controllori dei richiusori si stanno integrando sempre più profondamente con le FTU e i sistemi della stazione master, riducendo i tempi di gestione dei guasti dalla "scala oraria" alla "scala dei minuti" o addirittura alla "scala dei secondi", migliorando notevolmente l'affidabilità dell'alimentazione elettrica.
In futuro, con l'integrazione su larga scala delle risorse energetiche distribuite, i controllori dei richiusori dovranno adattarsi a strategie di richiusura adattive coordinate con la generazione distribuita per evitare i rischi di chiusura non sincrona. Allo stesso tempo, combinando la comunicazione 5G, il gemello digitale e altre tecnologie, la capacità di auto-riparazione dai guasti delle reti di distribuzione sarà ulteriormente potenziata. Inoltre, la FA integrata adattiva può realizzare la selezione e l'isolamento della sezione in caso di guasto a terra attraverso criteri di tensione/corrente di sequenza zero, compensando la carenza della tradizionale FA tensione-tempo, che non dispone della capacità di gestione dei guasti a terra.
Modificato da: Garca
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