طريقة العزل التلقائي لعيوب معدات العملاء بواسطة مفاتيح الحمل في شبكات التوزيع

1 نظرة عامة

لطالما كان الأمن في شبكة التوزيع غير مكتمل، مع تأخر أتمتته مقارنة بأتمتة محطات التحويل. استخدام الفواصل الخطية للفاصل 10 كيلوفولت في محطات التحويل الحالية يلبي احتياجات الشبكة المستقبلية. يجب أن تكون تكوينات المفاتيح التوزيعية والمفاتيح القاطعة والحماية متناسقة مع حماية الخطوط الصادرة من محطة التحويل للحفاظ على الموثوقية. العزل الفعّال للأعطال والشفاء الذاتي والاستعادة هي أساس الأتمتة في التوزيع.

درس الباحثون الأمثلة لاستعادة الأعطال في شبكات التوزيع الذكية (مصادر متعددة للطاقة، ومصادر متقطعة، وتخزين الطاقة)، لكنهم لم يدرسوا العزل القائم على مفتاح الحمل لأجهزة المستخدم المعطلة. خذ خط A في الشكل 1: المفتاح القاطع S3 يخدم A، B، C. إذا حدث عطل في A، فإنه يثير قفز S3. الأعطال المؤقتة تسمح بإعادة الإغلاق بنجاح؛ بينما الأعطال الدائمة تتسبب في انقطاع الكهرباء عن B/C، مما يؤثر على الإنتاج ويقطع الإمداد ويضيف صعوبات في التشخيص (لأن S3 لا يمكنه تحديد العطل بدقة، مما يتطلب فحص كل جزء بشكل فردي). لذلك، هناك حاجة ملحة لطريقة/جهاز يستخدم مفتاح الحمل لعزل الأعطال، وتحديد المستخدمين المعطلين. ضمان إعادة إغلاق S3 بنجاح للمستخدمين غير المعطلين، بغض النظر عن نوع المستخدم/العطل (مؤقت أو دائم).

2 طريقة لعزل أعطال معدات المستخدمين الكهربائيين بكفاءة باستخدام مفاتيح الحمل

مفتاح الحمل هو جهاز تبديل بين القاطع والفصل، يحتوي على جهاز إطفاء قوس بسيط. يمكنه قطع التيار الكهربائي المحدد للحمل وبعض التيار الزائد ولكنه لا يستطيع قطع تيار العطل القصير. لذا، عند حدوث عطل في أي من معدات المستخدم، فإن المفتاح القاطع S3 فقط يقفز للحماية. إذا اكتشف الجهاز المستخدم المعطل وأوقف مفتاح الحمل الخاص به قبل إعادة إغلاق S3، يتم عزل المستخدم المعطل، ويتم إعادة إغلاق S3 بنجاح. إرسال معلومات المستخدم المعطل إلى فريق تشغيل وإدارة شبكة التوزيع عبر رسالة نصية يسمح لهم بالتعامل مع الأعطال بسرعة، مما يقلل من العبء على إدارة وإصلاح الشبكة، وتحسين موثوقية التزويد بالكهرباء، وضمان تزويد المستخدمين غير المعطلين بالكهرباء.

3 المسار التقني لعزل أعطال معدات المستخدمين الكهربائيين بكفاءة باستخدام مفاتيح الحمل
3.1 عملية الوحدة المنطقية التقنية

خذ عطل معدات المستخدم A كمثال. قم بتثبيت جهاز كشف العطل على مفتاح الحمل الخاص به (كما في الشكل 2). يتم تثبيته بين مفتاح الحمل والخط الوارد، وهو يحتوي على وحدة كشف الجهد، ووحدة كشف التيار، ووحدة الحكم المنطقي ومعالجة، وماسحة الاتصال للتوقف، وماسحة الاتصال للإشارة، ووحدة إرسال الإشارة اللاسلكية (عملية المنطق في الشكل 3). يتم توصيل مخرجات وحدات كشف الجهد والتيار بمدخل الوحدة المنطقية. يتم توصيل مخرجها بطرف واحد من ماسحة الاتصال للتوقف وماسحة الاتصال للإشارة. يتم توصيل الطرف الآخر لماسحة الاتصال للتوقف بمعدات المستخدم الأساسية عبر ملف التوقف لمفتاح الحمل؛ يتم توصيل الطرف الآخر لماسحة الاتصال للإشارة بوحدة الإرسال اللاسلكي. هذا يسمح بعزل العطل بكفاءة، ومعالجة العطل بسرعة من قبل فريق الصيانة، وتقليل العبء على البحث عن العطل، وتحسين كفاءة العمل.

3.2 تنفيذ التوصيل المادي

خذ عطل معدات المستخدم A كمثال (انظر الشكل 4)، يتم توصيل وحدة كشف الجهد بمحول الجهد العام في غرفة توزيع الكهرباء العامة، ووحدة كشف التيار يتم توصيلها بـ CT1 (محول التيار للخط الوارد للمستخدم A). وحدة الحكم المنطقي للمستخدم A تقوم بمعالجة الجهد والتيار الداخلين.

عند حدوث عطل قصير في دائرة المستخدم A، يزداد التيار عبر وحدة الحكم المنطقي له ليتجاوز التيار المحدد للعطل، ويتم وضع علامة عليه بـ "1". ثم يقفز المفتاح القاطع S3، مما يؤدي إلى فقدان الجهد في حافلة غرفة توزيع الكهرباء العامة. تكشف وحدات الحكم المنطقي لكافة المستخدمين عن فقدان الجهد (وهو محدد بـ "1")، ولكن وحدة الحكم المنطقي للمستخدم A فقط تكشف عن وجود تيار العطل والفقدان في الجهد (كلاهما "1"). هذه الـ "1" تشكل بوابة AND، مما يحدد المستخدم A بأنه معطل.

تعطي وحدة الحكم المنطقي للمستخدم A ماسحة الاتصال TJ1 وماسحة الاتصال TJ2. تغلق TJ1 وتتصل بالقوة الموجبة وملف التوقف لمفتاح الحمل لتوقف مفتاح الحمل للمستخدم A. تغلق TJ2 وترسل معلومات العطل إلى فريق تشغيل وإدارة شبكة التوزيع عبر الإرسال اللاسلكي. هذا يضمن أن مفتاح الحمل للمستخدم المعطل لا يقاطع تيار العطل ولكنه يعزل العطل. المستخدمون غير المعطلين، رغم فقدان الجهد (لا يوجد تيار عطل مكتشف)، لا يقفزون مفاتيح الحمل الخاصة بهم (لا يتم تفعيل بوابة AND).

وبالمثل، يتم توصيل التيارات الثانوية لمحولات التيار CT2 (المستخدم B) وCT3 (المستخدم C) بالجهاز الكاشف. تتبع منطق العطل مبدأ المستخدم A، حيث يتم عزل الأعطال لـ B/C لضمان تزويد المستخدمين الآخرين بالكهرباء بشكل طبيعي.

4 التنسيق مع حماية المفتاح القاطع وتدابير منع التشغيل الخاطئ

• بالنسبة للخطوط الهوائية: يقوم كاشف العطل بالتنسيق مع وقت إعادة الإغلاق لـ S3 (عادة بعد تأخير 1.2 ثانية بعد القفز). خلال 1.2 ثانية، يجب أن يقفز مفتاح الحمل للمستخدم المعطل (للمنع من إعادة إغلاق S3 على العطل). يتم إرسال معلومات العطل عبر رسالة نصية لفريق الصيانة للإصلاح السريع.

• بالنسبة للخطوط الكابلية: بما أن S3 ليس لديه إعادة إغلاق، يقوم الكاشف بقفز مفتاح الحمل المعطل وإرسال معلومات العطل. ثم يقوم فريق الصيانة بإغلاق S3، مما يضمن تزويد المستخدمين غير المعطلين بالكهرباء ويقلل من وقت الانقطاع.

• لمحاذرة القفز الخاطئ لمفاتيح الحمل غير المعطلة بعد إعادة إغلاق S3: يتطلب منطق الكاشف أولًا استشعار زيادة تيار العطل، ثم فقدان الجهد (تشكيل بوابة AND). يتم إضافة تأخير في الحكم على فقدان الجهد (لمنع القفز الخاطئ بسبب الوصول السريع للتيار قبل الجهد).

5 الخاتمة

تثبيت أجهزة كشف العطل على مفاتيح الحمل للخط الوارد للمستخدمين (مع التنسيق مع حماية المفتاح القاطع) يسمح لمفاتيح الحمل بالعزل التلقائي للأعطال وإعلام فريق الصيانة. هذا يعزز موثوقية خطوط التوزيع العامة، ويقلل من العبء على البحث عن الأعطال، ويحد من انتشار الانقطاعات. يمكن أيضًا استخدام الجهاز على مفاتيح الحمل الرئيسية للخط الرئيسي (مع التنسيق مع حماية المفتاح القاطع الأعلى)، حيث يتم عزل الأعطال بعد مفاتيح الحمل ويتم ضمان تزويد المستخدمين بين المفاتيح بالكهرباء. هذا يقلل من نطاقات الانقطاع ويحسن موثوقية خطوط التوزيع.