Método para o Aillamento Automático de Fallos no Equipo do Cliente mediante Interruptores de Carga nas Redes de Distribución

1 Resumo

A seguridade na rede de distribución foi historicamente insuficientemente abordada, coa súa automatización quedando atrás da automatización das subestacións. O uso de intervalos de 10 kV nas subestacións existentes para establecer puntos de sección atende as necesidades futuras da rede. A configuración dos interruptores de distribución, interruptores de sección e protección debe coincidir coa protección das liñas de saída da subestación para garantir a fiabilidade. A isolación de fallos, a autocuración e a restauración son clave para a automatización da distribución.

Os estudiosos investigaron a optimización da restauración de fallos na rede de distribución intelixente (múltiples fuentes de enerxía, intermitentes, almacenamento), pero non a isolación de fallos do equipo do usuario baseada en interruptores de carga. Tomemos como exemplo a liña da Figura 1: o interruptor de sección S3 serve a A, B, C. Un fallo en A provoca o salto de S3. Os fallos transitórios permiten un recierre exitoso; os permanentes causan cortes en B/C, prejudicando a produción, reducindo o suministro e aumentando a resolución de problemas (xa que S3 non pode identificar o fallo, requirindo comprobacións individuais). Polo tanto, é urgente un método/dispositivo de interruptor de carga para aislar fallos e identificar usuarios defectuosos. Garantir que S3 recierre exitosamente para os usuarios non defectuosos, independentemente do tipo de usuario/fallo (transitorio/permanente).

2 Método para Isolar Eficientemente Fallos no Equipo de Usuarios de Enerxía con Interruptores de Carga

Un interruptor de carga, dispositivo de conmutación entre un interruptor automático e un interruptor de corte, ten un dispositivo simple de extinción de arco. Pode interromper a corrente de carga nominal e algúns excesos de corrente, pero non a corrente de fallo de curto circuito. Así, cando falla calquera equipo de usuario, só o interruptor de sección S3 salta para proteición. Se un dispositivo detecta o usuario defectuoso e salta o seu interruptor de carga antes de que S3 recierre, o usuario defectuoso está aislado, e S3 recierre exitosamente. Enviar a información do usuario defectuoso ao persoal de operación e manutención (O&M) da rede de distribución por mensaxe de texto permite que traten os fallos rapidamente, reducindo a carga de traballo de O&M, mellorando a fiabilidade do suministro eléctrico e asegurando o suministro eléctrico aos usuarios non defectuosos.

3 Ruta Técnica para Isolar Eficientemente Fallos no Equipo de Usuarios de Enerxía con Interruptores de Carga
3.1 Proceso do Módulo de Lóxica Técnica

Tomemos como exemplo o fallo no equipo do Usuario A. Instale un dispositivo de detección de fallos no seu interruptor de carga (como na Figura 2). Colóquese entre o interruptor de carga e a liña de entrada, ten un módulo de detección de tensión, un módulo de detección de corrente, un módulo de xuízo lóxico e procesamento, un contacto de salto, un contacto de sinalización e un módulo de envío de sinal inalámbrico (proceso lóxico na Figura 3). As salidas dos módulos de detección de tensión e corrente conectanse á entrada do módulo lóxico. A súa saída conectase a un extremo do contacto de salto e do contacto de sinalización. O outro extremo do contacto de salto conectase ao equipo primario do usuario a través da bobina de salto do interruptor de carga; o outro extremo do contacto de sinalización conectase ao módulo inalámbrico. Isto permite unha efectiva isolación de fallos, unha rápida resolución de fallos polo persoal de manutención, unha redución da carga de traballo de localización de fallos e unha mellora da eficiencia laboral.

3.2 Implementación Física de Cableado

Tomando como exemplo o fallo no equipo do Usuario A (ver Figura 4), o módulo de detección de tensión conectase ao transformador de tensión da barra da sala de distribución pública, e o módulo de detección de corrente conectase a CT1 (transformador de corrente da liña de entrada do Usuario A). O módulo de xuízo lóxico do Usuario A procesa a corrente e a tensión de entrada.

Cando o Usuario A ten un fallo de curto circuito, a corrente a través do seu módulo de xuízo lóxico sobresae (e supera) a corrente de fallo predefinida, marcada como "1". Entón, o interruptor de sección S3 salta, provocando a perda de tensión na barra da sala de distribución pública. Todos os módulos lóxicos dos usuarios detectan esta perda de tensión (marcada como "1"), pero só o módulo do Usuario A detecta tanto a corrente de fallo como a perda de tensión (ambas "1"). Estes "1" forman unha porta AND, identificando ao Usuario A como defectuoso.

O módulo lóxico do Usuario A emite o contacto de salto TJ1 e o contacto de sinalización TJ2. TJ1 pecha, conectándose á alimentación positiva e á bobina de salto do interruptor de carga para saltar o interruptor de carga do Usuario A. TJ2 pecha, enviando a información de fallo ao persoal de O&M da rede de distribución por sinal inalámbrico. Isto asegura que o interruptor de carga do usuario defectuoso non interrompa a corrente de fallo, pero aísa o fallo. Os usuarios non defectuosos, a pesar da perda de tensión (sen detección de corrente de fallo), non saltan os seus interruptores de carga (a porta AND non está activada).

De xeito semellante, as correntes secundarias dos transformadores de corrente de entrada CT2 (Usuario B) e CT3 (Usuario C) conectanse ao dispositivo de detección. A lóxica de fallo segue o principio do Usuario A, aílando fallos para B/C para asegurar o suministro normal de enerxía aos demais.

4 Coordinación coa Protección do Interruptor de Sección e Medidas Anti-malfuncionamento

• Para liñas aéreas: O detector de fallos coordínase co tempo de recierre de S3 (normalmente 1.2s de retardo despois do salto). Dentro de 1.2s, debe saltar o interruptor de carga do usuario defectuoso (evitando que S3 recierre sobre fallos). A información de fallo envíase por mensaxe ao persoal de O&M para unha rápida reparación.

• Para liñas de cable: Xa que S3 non ten recierre, o detector salta o interruptor de carga defectuoso e envía a información de fallo. O persoal de O&M entón pecha S3, asegurando o suministro de enerxía aos usuarios non defectuosos e reducindo o tempo de interrupción.

• Para evitar malfuncionamentos de interruptores de carga non defectuosos despois de que S3 recierre: A lóxica do detector require primeiro detectar un aumento de corrente de fallo, despois a perda de tensión (formando unha porta AND). Adícise un retardo ao xuízo de perda de tensión (para evitar malfuncionamentos debido á corrente de inrush que chega antes da tensión).

5 Conclusión

Instalar detectores de fallos nos interruptores de carga da liña de entrada dos usuarios (coordinados coa protección do interruptor de sección) permite que os interruptores de carga aislen automaticamente os fallos e alerten ao persoal de O&M. Isto aumenta a fiabilidade das liñas de distribución pública, reduce a carga de traballo de resolución de problemas e limita a propagación de interrupcións. O dispositivo tamén pode utilizarse en interruptores de carga de liñas de distribución principal (coordinados coa protección do interruptor de sección superior), aislando fallos posteriores ao interruptor de carga e asegurando o suministro de enerxía aos usuarios entre interruptores. Esto reduci a área de interrupción e mellora a fiabilidade da liña de distribución.