Metode til automatisk isolering af fejl i kundens udstyr ved hjælp af lastskalår i distributionsnet

1 Oversigt

Sikkerheden i fordelingsnettet har længe været underprioriteret, og dets automatisering er bagudset i forhold til stamstationens automatisering. Ved at bruge 10 kV-intervaller i eksisterende stamstationer til at sætte linjesektionspunkter, opfylder dette fremtidige netværksbehov. Konfigurationen af fordelingsbrytere, sektionsskiftere og beskyttelse skal matche stamstations udgående linjebeskyttelse for pålidelighed. Fejlisolering, selvhealing og genoprettelse er nøgleelementer i fordelingsautomatisering.

Forskere har studeret optimering af fejlgenoprettelse i smarte fordelingsnet (flere energikilder, intermittente kilder, energilagring), men ikke fejlisolering baseret på lastskiftere for brugerudstyr. Tag eksempelvis Figure 1's linje: Sektionsskifter S3 serverer A, B, C. En fejl hos A udløser S3-tripping. Transient fejl tillader vellykket reclosing; permanente fejl forårsager strømafbrydelse for B/C, hvilket skader produktion, nedbringer leverance og øger fejlfinding (da S3 ikke kan identificere fejlen præcist, kræver det en-til-en checks). Derfor er der brug for en metode/enhed med lastskifter for at isolere fejl, identificere fejlende brugere. Sikre, at S3 recloses succesfuldt for ikke-fejlende brugere, uanset bruger/fejltype (transient/permanent).

2 Metode til effektiv isolering af fejl i brugerudstyr med lastskiftere

En lastskifter, en skiftende enhed mellem en kredsløbsbryter og en adskiller, har en simpel bukedempningsenhed. Den kan afbryde den anførte laststrøm og nogle overlaststrømme, men ikke kortslutningsfejlstrøm. Når noget brugerudstyr fejler, tripper kun sektionsskifter S3 for beskyttelse. Hvis en enhed opdager den fejlende bruger og tripper dens lastskifter, før S3 recloser, bliver den fejlende bruger isoleret, og S3 recloser succesfuldt. Ved at sende information om den fejlende bruger til fordelingsnetværks drifts- & vedligeholdelsespersonale via SMS, kan de håndtere fejl hurtigt, reducere O&M-arbejdsbyrden, forbedre strømforsyningens pålidelighed og sikre strømforsyningen til ikke-fejlende brugere.

3 Teknisk rute for effektiv isolering af fejl i brugerudstyr med lastskiftere
3.1 Proces for teknisk logikmodul

Tag eksempelvis en fejl i Bruger A's udstyr. Installer en fejldetektor på dens lastskifter (som vist i figur 2). Placér den mellem lastskifteren og indkomstlinjen, den har et spændingsdetektor-modul, et strømdetektor-modul, et logikdommer- & behandler-modul, en trippingkontakt, en signaleringkontakt og et trådløst signaludsendelsesmodul (logikprocessen vises i figur 3). Udgangene fra spændings- og strømdetektormodulerne forbinder til logikmodulens indgang. Dens udgang forbinder til en ende af trippingkontakten og signaleringkontakten. Den anden ende af trippingkontakten forbinder til brugerens primære udstyr gennem lastskifterens trippingbobin; den anden ende af signaleringkontakten forbinder til trådløse modul. Dette gør det muligt at effektivt isolere fejl, hurtigt håndtere fejl af vedligeholdelsespersonale, reducere fejlfindingsarbejdsbyrden og forbedre arbejdseffektiviteten.

3.2 Fysisk kablingsimplementering

Tag eksempelvis en fejl i Bruger A's udstyr (se figur 4), spændingsdetektor-modulen forbinder til bus-spændingsoverføreren i det offentlige fordelingsrum, og strømdetektor-modulen forbinder til CT1 (strømoverfører for Bruger A's indkomstlinje). Bruger A's logikdommermodul behandler inputstrømmen og -spændingen.

Når Bruger A har en kortslutningsfejl, stiger strømmen gennem dens logikdommermodul til (og overstiger) den forudindstillede fejlstrøm, markeret som "1". Derefter tripper sektionsskifter S3, hvilket får busen i det offentlige fordelingsrum til at miste spænding. Alle brugeres logikmoduler registrerer denne spændingsnedgang (markeret "1"), men kun Bruger A's modul registrerer både fejlstrøm og spændingsnedgang (begge "1"). Disse "1'ere" danner en AND-port, der identificerer Bruger A som fejlende.

Bruger A's logikmodul udsender trippingkontakt TJ1 og signaleringkontakt TJ2. TJ1 lukker, forbinder til positiv strømforsyning og lastskifterens trippingbobin for at trippe Bruger A's lastskifter. TJ2 lukker, sender fejlinfo til fordelingsnetværks O&M-personale via trådløs kommunikation. Dette sikrer, at den fejlende brugers lastskifter ikke afbryder fejlstrømmen, men isolerer fejlen. Ikke-fejlende brugere, trods spændingsnedgang (ingen fejlstrøm registreret), tripper ikke deres lastskifter (AND-port aktiveres ikke).

På samme måde forbinder sekundære strømme fra indkomstlinjens strømoverførere CT2 (Bruger B) og CT3 (Bruger C) til detektoren. Fejllogik følger Bruger A's princip, isolerer fejl for B/C for at sikre andres normale strømforsyning.

4 Samordning med sektionsskifterbeskyttelse & anti-misoperationstiltag

• For ovreledninger: Fejldetektoren koordinerer med S3's reclosing-tid (typisk 1,2s forsinkelse efter trip). Inden for 1,2s skal den trippe den fejlende brugers lastskifter (forebygger S3-reclosing på fejl). Fejlinfo sendes som tekstmeddelelse til O&M-personale for hurtig reparation.

• For kablede ledninger: Da S3 ikke har reclosing, tripper detektoren den fejlende lastskifter og sender fejlinfo. O&M-personale lukker derefter S3, hvilket sikrer strøm til ikke-fejlende brugere og reducerer afbrydelsestiden.

• For at undgå mis-tripping af ikke-fejlende lastskifter efter S3-reclosing: Detektorens logik kræver først registrering af fejlstrømsstigning, derefter spændingsnedgang (danner en AND-port). En forsinkelse tilføjes til spændingsnedgangsdommen (for at undgå mis-tripping fra inrush-strøm, der når før spænding).

5 Konklusion

Installation af fejldetektorer på brugernes indkomstlinje-lastskifter (koordineret med sektionsskifterbeskyttelse) gør, at lastskiftere automatisk isolerer fejl og varsler O&M-personale. Dette forbedrer pålideligheden af offentlige fordelingslinjer, reducerer fejlfindingsarbejdsbyrden og begrænser afbrydelsesspredning. Enheden kan også anvendes på hovedfordelingslinje-lastskifter (koordineret med overordnet sektionsskifterbeskyttelse), isolerer post-lastskifter-fejl og sikrer strøm til brugere mellem skifter. Dette mindsker afbrydelsesområder og forbedrer fordelingslinjens pålidelighed.