Jakaumaverkkojen kuluttajalaitteiden vika-eristämiseen tarkoitettu automaattinen menetelmä käyttäen kuormituksen kytkimiä

1 Yleiskatsaus

Jakeluverkon turvallisuus on kauan jäänyt huomiotta, ja sen automaatio on jäänyt jälkeen substation automaatiosta. Olemassa olevien substation 10 kV väliaikojen käyttö linjan osien pisteiden asettamiseen vastaa tulevan verkon tarpeita. Jakelukytkinten, osityksen kytkinten ja suojan konfiguraation on vastattava substation ulosmenovien suojan luotettavuutta. Vian eristäminen, itseparantaminen ja palautus ovat keskeisiä jakeluautomaatiolle.

Tutkijat ovat tutkineet älyjakeluverkon viankorjausoptimointia (monienergialähde, epäsäännölliset lähdevaihtoajat, energiasäilöt), mutta eivät käyttäjän laitteen vian eristämistä kuormakytkimen avulla. Kuvion 1 linjalla: Osityskytkin S3 palvelee A, B, C. A:n vika aiheuttaa S3:n sammumisen. Lyhytaikaiset vikat sallivat onnistuneen uudelleenkytkennän; pysyvät vikat aiheuttavat B/C:n sähkökatkokset, tuhot tuotannossa, sähkön toimituksen katkeamisen ja lisää vianetsintätyötä (koska S3 ei voi paikata vikaa, vaan kaikkien on tarkasteltava yksi kerrallaan). Siksi tarvitaan kiireellisesti kuormakytkimen menetelmä/laitteisto vian eristämiseksi, vikakäyttäjän tunnistamiseksi. Takaamalla, että S3 kytketään onnistuneesti vioittamattomille käyttäjille, riippumatta käyttäjästä tai vikan tyypistä (lyhytaikainen/pysyvä).

2 Menetelmä tehokkaalle käyttäjän laitteen vian eristämiselle kuormakytkimillä

Kuormakytkin, kytkinväline suljetun kytkimen ja eristyskytkimen välissä, on yksinkertainen arkuinhävittäjälaitteisto. Se voi katkaista määrätyn kuorman virran ja jotkin ylikuorman virrat, muttei lyhytsulkuvirran. Joten, kun mikä tahansa käyttäjän laite epäonnistuu, vain osityskytkin S3 sammuu suojaksi. Jos laite havaitsee vikakäyttäjän ja katkaisee sen kuormakytkimen ennen S3:n uudelleenkytkentää, vikakäyttäjä eristetään, ja S3 kytketään onnistuneesti. Lähetetty tekstiviesti vikakäyttäjän tiedoilla jakeluverkon operaatio- ja ylläpitohenkilöstölle mahdollistaa nopean viankäsittelyn, vähentää ylläpitotyömäärää, parantaa sähkön toimitusluotettavuutta ja varmistaa vioittamattomien käyttäjien sähkön toimituksen.

3 Tekninen reitti tehokkaalle käyttäjän laitteen vian eristämiselle kuormakytkimillä
3.1 Teknisen loogisen moduulin prosessi

Otetaan käyttäjän A laitteen vika esimerkkinä. Asennetaan vianhavaintolaite sen kuormakytkimeen (kuten kuviossa 2). Sijoitettuna kuormakytkimen ja saapuvalle linjalle välille se sisältää jännitehavaintomoduulin, virrahavaintomoduulin, loogisen päätösmoduulin, kytkemismoduulin, signaalimoduulin ja langaton signaalilähetyksen (looginen prosessi kuviossa 3). Jännite- ja virrahavaintomoduulien tulosteet yhdistetään loogisen moduulin syöttöön. Sen tuloste yhdistetään kytkemismoduulin ja signaalimoduulin toiseen päähän. Kytkemismoduulin toinen pää yhdistetään käyttäjän päälaitteeseen kuormakytkimen kytkemisympyrän kautta; signaalimoduulin toinen pää yhdistetään langattomaan moduuliin. Tämä mahdollistaa tehokkaan vian eristämisen, nopean viankäsittelyn ylläpidon henkilöstön toimesta, vähentää vianetsintätyömäärää ja parantaa työntekotehokkuutta.

3.2 Fyysinen johtojärjestely toteutus

Otetaan käyttäjän A laitteen vika esimerkkinä (kuten kuviossa 4), jännitehavaintomoduuli yhdistetään julkisen sähköjakeluhuoneen bus-jännitekääntölaiteeseen, ja virrahavaintomoduuli yhdistetään CT1:een (käyttäjän A saapuvalle linjalle). Käyttäjän A looginen päätösmoduuli käsittelee syöttövirran ja -jännitteen.

Kun käyttäjällä A on lyhytsulku, hänen loogisen päätösmoduulin läpi kulkeva virta nousee (ja ylittää) asetetun vianvirtan, merkitty "1". Tällöin osityskytkin S3 sammuu, aiheuttaen julkisen sähköjakeluhuoneen bussin jännitteen kadottamisen. Kaikkien käyttäjien loogiset moduulit havaitsevat tämän jännitteen kadotuksen (merkitty "1"), mutta vain käyttäjän A moduuli havaitsee sekä vianvirtan että jännitteen kadotuksen (molemmat "1"). Nämä "1:t" muodostavat AND-portin, joka tunnistaa käyttäjän A vikaksi.

Käyttäjän A looginen moduuli tuottaa kytkemismoduulin TJ1 ja signaalimoduulin TJ2. TJ1 suljetaan, yhdistetään positiiviseen voima-aineeseen ja kuormakytkimen kytkemisympyrään, katkaisee käyttäjän A kuormakytkimen. TJ2 suljetaan, lähettää vian tiedot langattomasti jakeluverkon ylläpitohenkilöstölle. Tämä varmistaa, että vikakäyttäjän kuormakytkin ei katkaise vianvirtaa, mutta eristää vian. Vikattomat käyttäjät, vaikka jännitteen kadotuksen huolimatta (ei havaittu vianvirtaa), eivät katkaise heidän kuormakytkimiään (AND-portti ei aktivoitu).

Samoin käyttäjien B (CT2) ja C (CT3) saapuvalle linjalle yhdistettyjen virrankääntöjen toissijaiset virrat yhdistetään havaintolaite. Vian looginen toiminta seuraa käyttäjän A periaatetta, eristää vikat B/C:lle, varmistaa muiden normaalin sähkön toimituksen.

4 Yhteistyö osityskytkimen suojan ja vahingollisen toiminnan estämisen kanssa

• Ilmakulkuviivoille: Vianhavaintolaite yhteistyössä S3:n uudelleenkytkemisaikojen kanssa (yleensä 1,2s viive sammumisen jälkeen). 1,2s sisällä se on katkaiseva vikakäyttäjän kuormakytkin (estää S3:n uudelleenkytkemisen vioissa). Vian tiedot lähettetään tekstiviestinä ylläpitohenkilöstölle nopeaan korjaamiseen.

• Kaapeliviivoille: Koska S3:lla ei ole uudelleenkytkemistä, havaintolaite katkaisee vikakäyttäjän kuormakytkimen ja lähettää vian tiedot. Ylläpitohenkilöstö sitten kytketään S3, varmistaa vikattomien käyttäjien sähkön ja pienentää sähkökatkoajan.

• Välttääksesi vikaisen toiminnan vikattomien kuormakytkinten katkaisemisen S3:n uudelleenkytkemisen jälkeen: Havaintolaitteen loogisessa toiminnassa vaaditaan ensin vianvirtan nousun havaitseminen, sitten jännitteen kadotus (muodostaa AND-portin). Lisätään viive jännitteen kadotuksen arvioon (välttää vikatoiminnan inrush-virran joutua ennen jännitettä).

5 Johtopäätös

Vianhavaintolaitteiden asentaminen käyttäjien saapuvalle linjalle kuormakytkimille (yhteistyössä osityskytkimen suojan kanssa) mahdollistaa kuormakytkinten automaattisen vian eristämisen ja ylläpitohenkilöstön hälytyksen. Tämä parantaa julkisten jakeluviivojen luotettavuutta, vähentää vianetsintätyömäärää ja rajoittaa sähkökatkojen leviämistä. Laite voidaan myös käyttää pääjakeluviivojen kuormakytkimissä (yhteistyössä ylemmän tason osityskytkimen suojan kanssa), eristää kuormakytkimen jälkeiset vikat ja varmistaa sähkön toimituksen käyttäjille kytkinten välillä. Tämä pienentää sähkökatkoalueita ja parantaa jakeluviivojen luotettavuutta.