Metoda pro automatické izolování poruch zákaznického zařízení pomocí vypínacích členů v distribučních sítích

1 Přehled

Bezpečnost distribuční sítě byla dlouho nedostatečně řešena, s automatizací zaostávající za automatizací transformačních stanic. Použití 10 kV intervalů stávajících transformačních stanic pro stanovení bodů oddílů splňuje budoucí potřeby sítě. Konfigurace distribučních spínačů, oddílových spínačů a ochrany musí odpovídat ochraně vývodů ze stanic pro zajištění spolehlivosti. Klíčovými prvky distribuční automatizace jsou izolace poruch, samoobnova a obnova.

Vědci studovali optimalizaci obnovy po poruchách inteligentních distribučních sítí (více zdrojů, přerušované zdroje, úložiště energie), ale ne izolaci poruch u uživatelského zařízení na základě nákladových spínačů. Uvažme linku na obrázku 1: Oddílový spínač S3 slouží A, B, C. Porucha u A vyvolá skok S3. Přechodné poruchy umožňují úspěšné znovuzavření; trvalé vedou k výpadkům u B/C, škodí produkci, omezují dodávku a zvyšují čas hledání poruchy (protože S3 nemůže upřesnit poruchu, což vyžaduje postupné kontroly). Tedy je naléhavě potřeba metody/zařízení na základě nákladových spínačů k izolaci poruch a identifikaci vadných uživatelů. Zajištěte úspěšné znovuzavření S3 pro nevadné uživatele, bez ohledu na typ uživatele/poruchy (přechodná/trvalá).

2 Metoda efektivní izolace poruch uživatelského zařízení pomocí nákladových spínačů

Nákladový spínač, který je mezi obvodovým spínačem a izolačním spínačem, má jednoduché zařízení pro udušení oblouku. Může přerušit nominální proud zátěže a některé přetížení, ale ne proud krátkého spojení. Takže při jakékoli poruše uživatelského zařízení skočí pouze oddílový spínač S3 pro ochranu. Pokud zařízení detekuje vadného uživatele a před znovuzavřením S3 skočí jeho nákladový spínač, je vadný uživatel izolován a S3 se úspěšně znovu zavře. Odeslání informací o vadném uživateli provoznímu a servisnímu personálu distribuční sítě prostřednictvím textové zprávy jim umožní rychlé řešení poruch, sníží množství práce a zlepší spolehlivost dodávky elektrické energie a zajištění dodávky elektrické energie pro nevadné uživatele.

3 Technická cesta efektivní izolace poruch uživatelského zařízení pomocí nákladových spínačů
3.1 Proces technické logické moduly

Uvažme poruchu zařízení uživatele A. Nainstalujte zařízení pro detekci poruch na jeho nákladový spínač (viz obrázek 2). Nastavené mezi nákladovým spínačem a přívodní linkou, má modul pro detekci napětí, modul pro detekci proudu, modul pro logické rozhodování a zpracování, kontakt pro skok, signální kontakt a modul pro vysílání bezdrátového signálu (logický proces na obrázku 3). Výstupy modulů pro detekci napětí a proudu jsou připojeny k vstupu logického modulu. Jeho výstup je připojen k jednomu konci kontaktu pro skok a signálního kontaktu. Druhý konec kontaktu pro skok je připojen k primárnímu zařízení uživatele přes cívek pro skok nákladového spínače; druhý konec signálního kontaktu je připojen k bezdrátovému modulu. To umožňuje efektivní izolaci poruch, rychlé řešení poruch servisním personálem, snížení množství práce na nalezení poruchy a zlepšení efektivity práce.

3.2 Fyzické provedení zapojení

Uvažme poruchu zařízení uživatele A (viz obrázek 4), modul pro detekci napětí je připojen k transformátoru napětí sběrnice veřejné distribuční místnosti, a modul pro detekci proudu je připojen k CT1 (transformátor proudu přívodní linky uživatele A). Logický modul uživatele A zpracovává vstupní proud a napětí.

Když uživatel A má poruchu krátkého spojení, proud procházející jeho logickým modulem naroste na (a překročí) přednastavený proud poruchy, označený jako “1”. Poté skočí oddílový spínač S3, což způsobí ztrátu napětí na sběrnici veřejné distribuční místnosti. Všechny logické moduly uživatelů detekují tuto ztrátu napětí (označenou “1”), ale pouze modul uživatele A detekuje jak proud poruchy, tak i ztrátu napětí (oba “1”). Tyto “1” tvoří hradlo AND, identifikující uživatele A jako vadného.

Logický modul uživatele A vystupuje kontakt pro skok TJ1 a signální kontakt TJ2. TJ1 se zavře, připojí se k kladnému zdroji a cívek pro skok nákladového spínače, aby skočil nákladový spínač uživatele A. TJ2 se zavře, odesílá informace o poruchách provoznímu a servisnímu personálu distribuční sítě prostřednictvím bezdrátového spojení. To zajišťuje, že nákladový spínač vadného uživatele nepřeruší proud poruchy, ale izoluje poruchu. Nevadní uživatelé, navzdory ztrátě napětí (bez detekce proudu poruchy), nespustí své nákladové spínače (hradlo AND není aktivováno).

Podobně jsou sekundární proudy transformátorů proudu přívodních linek CT2 (uživatel B) a CT3 (uživatel C) připojeny k detekčnímu zařízení. Logika poruchy sleduje princip uživatele A, izoluje poruchy pro B/C a zajišťuje normální dodávku elektrické energie ostatním.

4 Součinnost s ochranou oddílových spínačů a opatření proti nesprávnému fungování

• Pro vzdušné linky: Detektor poruch součinně pracuje s časem znovuzavření S3 (typicky 1,2s prodleva po skoku). Během 1,2s musí skočit nákladový spínač vadného uživatele (prevents S3 from reclosing on faults). Informace o poruchě jsou odeslány textovou zprávou provoznímu a servisnímu personálu pro rychlé opravy.

• Pro kabelové linky: Protože S3 nemá znovuzavření, detektor skočí nákladový spínač vadného a odesílá informace o poruchě. Provozní a servisní personál pak zavře S3, zajišťuje dodávku elektrické energie pro nevadné uživatele a snižuje dobu výpadku.

• Aby se zabránilo nesprávnému skoku nákladových spínačů nevadných uživatelů po znovuzavření S3: Logika detektoru vyžaduje nejprve detekovat nárůst proudu poruchy, poté ztrátu napětí (tvoří hradlo AND). Přidá se prodleva ke soudržnosti rozhodnutí o ztrátě napětí (aby se zabránilo nesprávnému skoku z důvodu dosahování přetokového proudu před ztrátou napětí).

5 Závěr

Instalace detektorů poruch na nákladových spínačích přívodních linek uživatelů (součinně s ochranou oddílových spínačů) umožňuje nákladovým spínačům automaticky izolovat poruchy a varovat provozní a servisní personál. To zvyšuje spolehlivost veřejných distribučních linek, snižuje množství práce na nalezení poruch a omezí rozsah výpadků. Zařízení lze také použít na nákladových spínačích hlavních distribučních linek (součinně s ochranou horní úrovně oddílových spínačů), izoluje poruchy za nákladovým spínačem a zajišťuje dodávku elektrické energie uživatelům mezi spínači. To snižuje rozsah výpadků a zlepšuje spolehlivost distribučních linek.