Elosztóhálózatokban a terhelési kapcsolók által végzett ügyfélberendezések hibáinak automatikus elkülönítésének módja

1 Áttekintés

A hálózat biztonsága régóta alulértékelésnek van kitéve, automatizálása lassabb, mint az áramváltó automatizálása. A meglévő áramváltók 10 kV szakaszainak használata vonalszakaszok beállításához megfelel jövőbeli hálózati igényeknek. A hálózati kapcsolók, szakaszkapcsolók és védelmi eszközök konfigurációja megbízhatóság érdekében egyezni kell az áramváltó kiindulóvonal-védelemmel. Hibaizoláció, önregeneráció és helyreállítás kulcsszerepet játszik a hálózat automatizálásában.

A tudósok tanulmányozták az intelligens elosztóhálózat hibahelyreállítási optimalizálását (több energiaforrás, időszakos források, energiatárolók), de nem vizsgálták a felhasználói berendezések hibaizolációját terhelés-kapcsolók segítségével. Vegyük a 1. ábrán látható vonalat: A S3 szakaszkapcsoló szolgálja az A, B, C felhasználókat. Az A hibája okozza, hogy a S3 kikapcsolódik. Tranzitív hibák esetén sikeres lehet a visszakapcsolás, míg a tartós hibák esetén B/C kimaradás történik, ami káros hatással van a termelésre, csökkenti a szállítást, és növeli a hibaelhárítási munkát (mivel a S3 nem képes pontosan meghatározni a hibát, így egyenként kell ellenőrizni). Így tehát sürgős szükség van egy olyan terhelés-kapcsoló módszerre/berendezésre, amely izolálja a hibákat, azonosítja a hibás felhasználókat. Biztosítani kell, hogy a S3 sikeresen visszakapcsolódjon a nem hibás felhasználóknál, függetlenül a felhasználó vagy a hiba típusától (tranzitív/tartós).

2 Módszer a felhasználói berendezések hibáinak hatékony izolálására terhelés-kapcsolók segítségével

A terhelés-kapcsoló, amely egy váltó berendezés között található, egyszerű üzemanyag-kioltó rendszerrel rendelkezik. Meg tudja állítani a rögzített terhelési áramot és néhány túlterhelést, de nem a rövidzárlat hibáját. Tehát, ha bármely felhasználói berendezés hibát szenved, csak a S3 szakaszkapcsoló kapcsolódik le védelem céljából. Ha a berendezés a hibás felhasználót észleli, és a S3 visszakapcsolódása előtt a terhelés-kapcsolót kikapcsolja, a hibás felhasználó izolálódik, és a S3 sikeresen visszakapcsolódik. A hibás felhasználó adatainak elküldése szöveges üzenetben a hálózat működési és karbantartási (O&M) személyzetének lehetővé teszi, hogy gyorsan kezeljék a hibákat, csökkentve az O&M munkaterhelést, javítva a villamosenergia-szolgáltatás megbízhatóságát, és biztosítva a nem hibás felhasználók villamosenergia-szolgáltatását.

3 Technológiai útvonal a felhasználói berendezések hibáinak hatékony izolálásához terhelés-kapcsolók segítségével
3.1 Technológiai logikai modul folyamata

Példaként vegyünk a Felhasználó A berendezésének hibáját. Telepítsünk hibadetektáló berendezést a terhelés-kapcsolóján (lásd a 2. ábrát). A terhelés-kapcsoló és a bejövő vonal között telepített, feszültség detektáló modullal, áramerő detektáló modullal, logikai döntési és feldolgozó modullal, kikapcsoló kontaktussal, jelző kontaktussal és vezeték nélküli jelküldési modullal (a logikai folyamat a 3. ábrán látható). A feszültség és áramerő detektáló modulok kimenetei a logikai modul bemenetéhez kapcsolódnak. A logikai modul kimenete a kikapcsoló kontaktus és a jelző kontaktus egyik végéhez kapcsolódik. A kikapcsoló kontaktus másik végét a felhasználó elsődleges berendezéséhez kapcsoljuk a terhelés-kapcsoló kikapcsoló tekercsével; a jelző kontaktus másik végét pedig a vezeték nélküli modulhoz kapcsoljuk. Ez lehetővé teszi a hibák hatékony izolálását, a karbantartási személyzet gyors reagálását, a hibakeresési munkaterhelés csökkentését, és a munkaeffektivitás javítását.

3.2 Fizikai kötési implementáció

Példaként vegyünk a Felhasználó A berendezésének hibáját (lásd a 4. ábrát), ahol a feszültség detektáló modul a nyilvános tápegység busz feszültségtranszformátorához kapcsolódik, míg az áramerő detektáló modul a CT1-hez (Felhasználó A bejövő vonalához). A Felhasználó A logikai döntési modulja feldolgozza a bejövő áramerőt és feszültséget.

Amikor a Felhasználó A-nál rövidzárlat hiba történik, a logikai döntési modulon áthaladó áramerő drámai mértékben emelkedik (és meghaladja) a beállított hibaáramerőt, ezt jelöljük "1"-gyel. Ekkor a S3 szakaszkapcsoló kikapcsolódik, ami a nyilvános tápegység buszának feszültségvesztését okozza. Minden felhasználó logikai modulja észleli ezt a feszültségvesztést (jelölve "1"-gyel), de csak a Felhasználó A modulja észleli mind a hibaáramerőt, mind a feszültségvesztést (mindkettő "1"). Ezek a "1" értékek AND-kaput alkotnak, ami azonosítja a Felhasználó A-t, mint hibásat.

A Felhasználó A logikai modulja kimeneti kikapcsoló kontakttal (TJ1) és jelző kontakttal (TJ2) rendelkezik. A TJ1 zárul, és összeköt a pozitív tápegységgel és a terhelés-kapcsoló kikapcsoló tekercsével, ami kikapcsolja a Felhasználó A terhelés-kapcsolóját. A TJ2 zárul, és vezeték nélküli úton küldi a hiba információt a hálózat működési és karbantartási (O&M) személyzetének. Ez biztosítja, hogy a hibás felhasználó terhelés-kapcsolója ne akadályozza a hibaáramerőt, mégis izolálja a hibát. A nem hibás felhasználók, bár tapasztalnak feszültségvesztést (nincs észlelt hibaáramerő), nem kikapcsolják a terhelés-kapcsolóikat (az AND-kapu nincs aktiválva).

Hasonlóan, a bejövő vonal áramerő-transzformátorainak (CT2 - Felhasználó B, CT3 - Felhasználó C) másodlagos áramai is a detektáló berendezéshez kapcsolódnak. A hiba logika a Felhasználó A elvét követve izolálja a B/C hibáit, biztosítva a többi felhasználó normál működését.

4 Szakaszkapcsoló védelmének és anti-helytelen működési intézkedéseknek a koordinációja

• Felfüggesztett vonalak esetén: A hibadetektáló a S3 visszakapcsolódási idejével (általában 1,2 mp után a kikapcsolódástól) koordinál. 1,2 mp alatt a hibás felhasználó terhelés-kapcsolóját kell kikapcsolnia (ez megakadályozza, hogy a S3 hibás állapotban visszakapcsolódjon). A hiba információ szöveges üzenetben kerül az O&M személyzetéhez, hogy gyorsan javítsák.

• Kábeles vonalak esetén: Mivel a S3-nek nincs visszakapcsolódási funkciója, a detektáló kikapcsolja a hibás terhelés-kapcsolót, és szöveges üzenetben küldi a hiba információját. Az O&M személyzet ezután bezárja a S3-at, biztosítva a nem hibás felhasználók energiaellátását, és csökkentve a kimaradási időt.

• Az O&M személyzetnek a S3 visszakapcsolódása után a nem hibás terhelés-kapcsolók helytelen kikapcsolódásának elkerülése érdekében: A detektáló logikája először érzékeli a hibaáramerő emelkedését, majd a feszültségvesztést (AND-kapu formálása). Késleltetést adnak a feszültségvesztési döntéshez (ez megakadályozza, hogy a kezdeti áramerő-beáramlás miatt helytelenül kikapcsolódjanak).

5 Összegzés

A hibadetektálók telepítése a felhasználók bejövő vonalának terhelés-kapcsolóin (koordinálva a szakaszkapcsoló védelmével) lehetővé teszi, hogy a terhelés-kapcsolók automatikusan izolálják a hibákat, és értesítsék az O&M személyzetet. Ez növeli a nyilvános elosztóvonalkép megbízhatóságát, csökkenti a hibakeresési munkaterhelést, és korlátozza a kimaradási területet. A berendezést használhatják a fő elosztóvonali terhelés-kapcsolókon is (koordinálva a felső szintű szakaszkapcsoló védelmével), ami izolálja a terhelés-kapcsoló utáni hibákat, és biztosítja a kapcsolók közötti felhasználók energiaellátását. Ez tovább csökkenti a kimaradási területeket, és javítja az elosztóvonalkép megbízhatóságát.