Mètode per a l'isolament automàtic de faltes en equips de clients mitjançant interruptors de càrrega en xarxes de distribució

1 Resum

La seguretat de la xarxa de distribució ha estat gairebé sempre menysprestada, amb la seva automatització relliscant darrere l'automatització de les subestacions. Utilitzar els intervals de 10 kV de les subestacions existents per establir punts de secció satisfa les necessitats futures de la xarxa. La configuració dels interruptors de distribució, els interruptors de secció i la protecció han de coincidir amb la protecció de les línies de sortida de la subestació per assegurar la fiabilitat. L'isolació de fallades, la autocuració i la restauració són clau en l'automatització de la distribució.

Els estudiosos han examinat l'optimització de la restauració de fallades en xarxes de distribució intel·ligents (multi-energia, fonts intermitents, emmagatzematge d'energia), però no l'isolació de fallades basada en interruptors de càrrega. Prenem com a exemple la línia de la Figura 1: l'interruptor de secció S3 serveix a A, B, C. Una falla en A provoca el salt de S3. Les fallades transitories permeten un recobriment exitós; les permanentes causen una interrupció de B/C, prejudicant la producció, tallant el subministrament i augmentant la resolució de problemes (ja que S3 no pot identificar la falla, requerint una comprovació individual). Per tant, és urgent necessitar un mètode/dispositiu d'interruptor de càrrega per aïllar fallades, identificant els usuaris defectuosos. Assegura que S3 es recobrexi correctament per als usuaris sense falla, independentment del tipus d'usuari/falla (transitoria/permanent).

2 Mètode per aïllar eficientment les fallades de l'equipament dels usuaris d'energia mitjançant interruptors de càrrega

Un interruptor de càrrega, un dispositiu de commutació entre un interruptor automàtic i un interruptor de separació, té un dispositiu simple d'extinció d'arc. Pot interrompre la corrent de càrrega nominal i algunes corrents sobrecàrrega, però no la corrent de falla de curtcircuït. Així, quan qualsevol equipament d'un usuari falla, només salta l'interruptor de secció S3 per protecció. Si un dispositiu detecta l'usuari defectuós i fa saltar el seu interruptor de càrrega abans que S3 es recobrexi, s'aïlla l'usuari defectuós, i S3 es recobreix correctament. Enviar informació de l'usuari defectuós al personal d'operacions i manteniment (O&M) de la xarxa de distribució per missatge de text els permet gestionar les fallades ràpidament, reduint la càrrega de treball d'O&M, millorant la fiabilitat del subministrament d'energia i assegurant el subministrament d'energia als usuaris sense falla.

3 Ruta tècnica per aïllar eficientment les fallades de l'equipament dels usuaris d'energia mitjançant interruptors de càrrega
3.1 Procés del mòdul de lògica tècnica

Prenem com a exemple la falla de l'equipament de l'Usuari A. Instal·lem un dispositiu de detecció de fallades al seu interruptor de càrrega (vegeu la Figura 2). Situat entre l'interruptor de càrrega i la línia d'entrada, té un mòdul de detecció de tensió, un mòdul de detecció de corrent, un mòdul de jutjament lògic i processament, un contacte de tripulació, un contacte de senyalització i un mòdul d'enviament de senyal semàfic (procés lògic a la Figura 3). Les sortides dels mòduls de detecció de tensió i corrent es connecten a l'entrada del mòdul lògic. La seva sortida es connecta a un extrem del contacte de tripulació i del contacte de senyalització. L'altre extrem del contacte de tripulació es connecta a l'equipament primari de l'usuari a través de la bobina de tripulació de l'interruptor de càrrega; l'altre extrem del contacte de senyalització es connecta al mòdul semàfic. Això permet un aïllament efectiu de les fallades, una gestió ràpida de les fallades pel personal de manteniment, una reducció de la càrrega de treball de troballes de fallades i una millora de l'eficiència del treball.

3.2 Implementació de cablejat físic

Prenem com a exemple la falla de l'equipament de l'Usuari A (vegeu la Figura 4), el mòdul de detecció de tensió es connecta al transformador de tensió de la barra de la sala de distribució pública, i el mòdul de detecció de corrent es connecta a CT1 (transformador de corrent de la línia d'entrada de l'Usuari A). El mòdul de jutjament lògic de l'Usuari A processa la corrent i la tensió d'entrada.

Quan l'Usuari A té una falla de curtcircuït, la corrent a través del seu mòdul de jutjament lògic augmenta (i supera) la corrent de falla predefinida, marcada com a "1". Després, l'interruptor de secció S3 salta, fent que la barra de la sala de distribució pública perdi tensió. Tots els mòduls lògics dels usuaris detecten aquesta pèrdua de tensió (marcada com a "1"), però només el mòdul de l'Usuari A detecta tant la corrent de falla com la pèrdua de tensió (ambdós "1"). Aquests "1" formen una porta AND, identificant a l'Usuari A com a defectuós.

El mòdul lògic de l'Usuari A genera els contactes de tripulació TJ1 i TJ2. TJ1 es tanca, connectant-se a la font de potència positiva i a la bobina de tripulació de l'interruptor de càrrega per fer saltar l'interruptor de càrrega de l'Usuari A. TJ2 es tanca, enviando informació de la falla al personal d'operacions i manteniment (O&M) de la xarxa de distribució a través de semàfics. Això assegura que l'interruptor de càrrega de l'usuari defectuós no interrompi la corrent de falla, però aïlli la falla. Els usuaris sense falla, malgrat la pèrdua de tensió (no s'ha detectat corrent de falla), no fan saltar els seus interruptors de càrrega (la porta AND no s'activa).

De manera similar, les corrents secundàries dels transformadors de corrent de les línies d'entrada CT2 (Usuari B) i CT3 (Usuari C) es connecten al dispositiu de detecció. La lògica de la falla segueix el principi de l'Usuari A, aïllant les fallades de B/C per assegurar el subministrament normal d'energia als altres.

4 Coordinació amb la protecció de l'interruptor de secció i mesures antimaloperació

• Per a les línies aèries: El detector de fallades s'ajusta al temps de recobriment de S3 (normalment un retard de 1,2 segons després del salt). Dins de 1,2 segons, ha de fer saltar l'interruptor de càrrega de l'usuari defectuós (evitant que S3 es recobreixi en presència de fallades). La informació de la falla es transmet per missatge de text al personal d'O&M per a una reparació ràpida.

• Per a les línies de cable: Com que S3 no té recobriment, el detector fa saltar l'interruptor de càrrega defectuós i envia la informació de la falla. El personal d'O&M llavors tanca S3, assegurant el subministrament d'energia als usuaris sense falla i reduint el temps d'interrupció.

• Per evitar el salt incorrecte dels interruptors de càrrega sense falla després que S3 es recobreixi: La lògica del detector requereix primer detectar l'augment de la corrent de falla, després la pèrdua de tensió (formant una porta AND). Es afegeix un retard al jutjament de la pèrdua de tensió (per evitar salts incorrectes deguts a la corrent d'entrada que arriba abans que la tensió).

5 Conclusió

Instal·lar detectors de fallades a les línies d'entrada dels interruptors de càrrega dels usuaris (coordinats amb la protecció de l'interruptor de secció) permet que els interruptors de càrrega aïllin automàticament les fallades i alertin al personal d'O&M. Això augmenta la fiabilitat de les línies de distribució públiques, redueix la càrrega de treball de troballes de fallades i limita la propagació de les interrupcions. El dispositiu també es pot utilitzar en els interruptors de càrrega de les línies principals de distribució (coordinats amb la protecció de l'interruptor de secció superior), aïllant les fallades darrere dels interruptors de càrrega i assegurant el subministrament d'energia als usuaris entre els interruptors. Això redueix els rangs d'interrupció i millora la fiabilitat de les línies de distribució.