روش خودکار جداسازی خطاها در تجهیزات مشتریان با استفاده از سوئیچ‌های بار در شبکه‌های توزیع
1 مروری بر مطلب
امنیت شبکه توزیع برق به طولانی مدت کمتر از حد نیاز مورد توجه قرار گرفته است، و خودکارسازی آن پشت سر خودکارسازی زیرстанسیون‌ها می‌ماند. استفاده از بازه‌های ۱۰ کیلوولت موجود در زیرستانسیون‌ها برای تنظیم نقاط بخش‌بندی خطوط، نیازهای آینده شبکه را برآورده می‌کند. پیکربندی سوئیچ‌های توزیع، سوئیچ‌های بخش‌بندی و حفاظت باید با حفاظت از خطوط خروجی زیرستانسیون برای اطمینان‌پذیری هماهنگ باشد. جداسازی عیب، خودشفابخشی و بازیابی کلیدی در خودکارسازی توزیع هستند.
دانشمندان به بهینه‌سازی بازیابی عیب در شبکه توزیع هوشمند (با منابع چندانرژی، منابع متناوب و ذخیره‌سازی انرژی) پرداخته‌اند، اما به جداسازی عیب دستگاه‌های کاربری با استفاده از سوئیچ بار توجه نکرده‌اند. به عنوان مثال، خط شکل ۱: سوئیچ بخش S3 برای A، B، C خدمت می‌کند. عیب A باعث قطع S3 می‌شود. عیب‌های گذرا اجازه بازبستن موفقیت‌آمیز را می‌دهند؛ ولی عیب‌های دائمی باعث قطع برق B/C می‌شود، که به تولید آسیب می‌رساند، تأمین برق را کاهش می‌دهد و مشکلات تشخیصی را افزایش می‌دهد (چون S3 نمی‌تواند عیب را دقیق مشخص کند و نیاز به بررسی یک به یک وجود دارد). بنابراین، روش/دستگاهی برای جداسازی عیب با استفاده از سوئیچ بار ضروری است تا عیب‌ها را جداسازی کند، کاربران معیوب را شناسایی کند و اطمینان حاصل کند که S3 برای کاربران بدون عیب موفقیت‌آمیز بازبسته شود، صرف نظر از نوع کاربر یا عیب (گذرای یا دائمی).
2 روش موثر برای جداسازی عیب دستگاه‌های کاربری برق با استفاده از سوئیچ بار
سوئیچ بار، دستگاه جابجایی بین دستگاه قطع‌کننده و سوئیچ جداکننده، دارای دستگاه ساده خاموش‌کننده قوس است. آن می‌تواند جریان بار متعارف و برخی جریان‌های بار اضافه را قطع کند، اما جریان عیب کوتاه‌مداری را نمی‌تواند قطع کند. بنابراین، هنگامی که هر دستگاه کاربری عیب داشته باشد، فقط سوئیچ بخش S3 برای حفاظت قطع می‌شود. اگر دستگاه عیب کاربر را شناسایی کند و قبل از بازبستن S3 سوئیچ بار آن را قطع کند، کاربر عیب‌دار جداسازی می‌شود و S3 موفقیت‌آمیز بازبسته می‌شود. ارسال اطلاعات کاربر عیب‌دار به کارکنان عملیات و نگهداری شبکه توزیع (O&M) از طریق پیامک به آنها اجازه می‌دهد تا سریعاً عیب را حل کنند، کارکرد O&M را کاهش دهند، قابلیت اطمینان تأمین برق را افزایش دهند و تأمین برق کاربران بدون عیب را تضمین کنند.
3 مسیر فنی برای جداسازی موثر عیب دستگاه‌های کاربری برق با استفاده از سوئیچ بار
3.1 فرآیند ماژول منطقی
به عنوان مثال، عیب دستگاه کاربر A. یک دستگاه تشخیص عیب در سوئیچ بار آن نصب کنید (مانند شکل ۲). بین سوئیچ بار و خط ورودی قرار داده شده، شامل ماژول تشخیص ولتاژ، ماژول تشخیص جریان، ماژول قضاوت و پردازش منطقی، تماس قطع‌کننده، تماس سیگنال‌دهی و ماژول ارسال سیگنال بی‌سیم (فرآیند منطقی در شکل ۳). خروجی‌های ماژول‌های تشخیص ولتاژ و جریان به ورودی ماژول منطقی متصل می‌شوند. خروجی آن به یک سمت تماس قطع‌کننده و تماس سیگنال‌دهی متصل می‌شود. سمت دیگر تماس قطع‌کننده از طریق سیم‌پیچ قطع‌کننده سوئیچ بار به تجهیزات اصلی کاربر متصل می‌شود؛ سمت دیگر تماس سیگنال‌دهی به ماژول بی‌سیم متصل می‌شود. این امکان جداسازی موثر عیب، حل سریع عیب توسط کارکنان نگهداری، کاهش کارکرد یافتن عیب و افزایش کارایی کار را فراهم می‌کند.
3.2 پیاده‌سازی مدار فیزیکی
به عنوان مثال، عیب دستگاه کاربر A (به شکل ۴)، ماژول تشخیص ولتاژ به ترانسفورماتور ولتاژ حین عمومی اتصال می‌شود و ماژول تشخیص جریان به CT1 (ترانسفورماتور جریان خط ورودی کاربر A) متصل می‌شود. ماژول قضاوت منطقی کاربر A جریان و ولتاژ ورودی را پردازش می‌کند.
وقتی کاربر A عیب کوتاه‌مداری دارد، جریان عبوری از ماژول قضاوت منطقی آن به (و فراتر از) جریان عیب پیش‌فرض می‌رسد، که با "۱" نشان داده می‌شود. سپس سوئیچ بخش S3 قطع می‌شود و ولتاژ حین عمومی از دست می‌رود. تمام ماژول‌های منطقی کاربران این از دست دادن ولتاژ را تشخیص می‌دهند (با "۱" نشان داده می‌شود)، اما فقط ماژول کاربر A هم جریان عیب و هم از دست دادن ولتاژ (هر دو "۱") را تشخیص می‌دهد. این "۱"ها یک دروازه AND را تشکیل می‌دهند و کاربر A را به عنوان کاربر عیب‌دار شناسایی می‌کنند.
ماژول منطقی کاربر A تماس قطع‌کننده TJ1 و تماس سیگنال‌دهی TJ2 را خروجی می‌دهد. TJ1 بسته می‌شود و به منبع تغذیه مثبت و سیم‌پیچ قطع‌کننده سوئیچ بار متصل می‌شود تا سوئیچ بار کاربر A قطع شود. TJ2 بسته می‌شود و اطلاعات عیب را از طریق بی‌سیم به کارکنان O&M شبکه توزیع ارسال می‌کند. این اطمینان می‌دهد که سوئیچ بار کاربر عیب‌دار جریان عیب را قطع نمی‌کند، اما عیب را جداسازی می‌کند. کاربران بدون عیب، با وجود از دست دادن ولتاژ (بدون تشخیص جریان عیب)، سوئیچ بار خود را قطع نمی‌کنند (دروازه AND فعال نمی‌شود).
به همین ترتیب، جریان‌های ثانویه ترانسفورماتورهای جریان خط ورودی CT2 (کاربر B) و CT3 (کاربر C) به دستگاه تشخیصی متصل می‌شوند. منطق عیب مطابق با اصل کاربر A عمل می‌کند و عیب‌ها را برای B/C جداسازی می‌کند تا تأمین برق سایر کاربران نرمال باقی بماند.
4 هماهنگی با حفاظت سوئیچ بخش و اقدامات ضدعمل غیرصحیح
برای خطوط هوایی: دستگاه تشخیص عیب با زمان بازبستن S3 (معمولاً ۱.۲ ثانیه تأخیر پس از قطع) هماهنگ می‌کند. در ۱.۲ ثانیه، باید سوئیچ بار کاربر عیب‌دار را قطع کند (برای جلوگیری از بازبستن S3 روی عیب). اطلاعات عیب از طریق پیامک به کارکنان O&M ارسال می‌شود تا سریعاً تعمیر کنند.
برای خطوط کابلی: چون S3 بازبستن ندارد، دستگاه سوئیچ بار عیب‌دار را قطع می‌کند و اطلاعات عیب را ارسال می‌کند. سپس کارکنان O&M سوئیچ S3 را بسته و تأمین برق کاربران بدون عیب را تضمین کرده و زمان قطع برق را کاهش می‌دهند.
برای جلوگیری از قطع غیرمجاز سوئیچ‌های بار بدون عیب پس از بازبستن S3: منطق دستگاه تشخیص نیازمند احساس ابتدا افزایش جریان عیب و سپس از دست دادن ولتاژ (تشکیل یک دروازه AND) است. تأخیری به قضاوت از دست دادن ولتاژ اضافه می‌شود (برای جلوگیری از قطع غیرمجاز ناشی از جریان اولیه قبل از رسیدن از دست دادن ولتاژ).
5 نتیجه‌گیری
نصب دستگاه‌های تشخیص عیب در سوئیچ‌های بار خطوط ورودی کاربران (هماهنگ با حفاظت سوئیچ بخش) امکان می‌دهد تا سوئیچ‌های بار به طور خودکار عیب را جداسازی کرده و کارکنان O&M را هشدار دهند. این امر باعث افزایش قابلیت اطمینان خطوط توزیع عمومی، کاهش کارکرد یافتن عیب و محدود کردن محدوده قطع برق می‌شود. این دستگاه می‌تواند همچنین در سوئیچ‌های بار خطوط توزیع اصلی (هماهنگ با حفاظت سوئیچ بخش بالاتر) استفاده شود، عیب‌های پس از سوئیچ بار را جداسازی کرده و تأمین برق کاربران بین سوئیچ‌ها را تضمین کند. این کار محدوده قطع برق را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان خطوط توزیع را افزایش می‌دهد.
