Metodo per l'Isolamento Automatico dei Guasti degli Apparecchi dei Clienti mediante Interruttori di Carico nelle Reti di Distribuzione

1 Panoramica

La sicurezza della rete di distribuzione è stata a lungo trascurata, con la sua automazione che rimane indietro rispetto all'automazione delle sottostazioni. L'utilizzo degli intervalli a 10 kV delle sottostazioni esistenti per impostare i punti di sezione della linea soddisfa le future esigenze della rete. La configurazione degli interruttori di distribuzione, degli interruttori di sezione e della protezione deve corrispondere alla protezione in uscita dalla sottostazione per garantire affidabilità. L'isolamento dei guasti, l'autoguarigione e il ripristino sono chiave per l'automazione della distribuzione.

Gli studiosi hanno studiato l'ottimizzazione del ripristino dei guasti nelle reti di distribuzione intelligenti (multienergia, fonti intermittenti, stoccaggio energetico), ma non l'isolamento dei guasti dell'equipaggiamento utente basato su interruttori di carico. Prendiamo ad esempio la linea in Figura 1: l'interruttore di sezione S3 serve A, B, C. Un guasto in A attiva lo scatto di S3. I guasti transitori consentono un ricollegamento di successo; quelli permanenti causano interruzioni per B/C, danneggiando la produzione, riducendo l'approvvigionamento e aumentando il tempo di diagnosi (in quanto S3 non può identificare il guasto, richiedendo controlli uno per uno). Pertanto, è urgente disporre di un metodo/dispositivo basato su interruttori di carico per isolare i guasti e identificare gli utenti difettosi. Garantire che S3 si ricolleghi con successo per gli utenti non difettosi, indipendentemente dal tipo di utente/guasto (transitorio/permanente).

2 Metodo per Isolare Efficacemente i Guasti dell'Equipaggiamento Elettrico degli Utenti con Interruttori di Carico

Un interruttore di carico, un dispositivo di commutazione tra un interruttore automatico e un interruttore di isolamento, ha un semplice dispositivo di spegnimento dell'arco. Può interrompere la corrente nominale di carico e alcune correnti di sovraccarico, ma non la corrente di cortocircuito. Quindi, quando qualsiasi equipaggiamento utente fallisce, solo l'interruttore di sezione S3 scatta per protezione. Se un dispositivo rileva l'utente difettoso e fa scattare il suo interruttore di carico prima che S3 si ricolleghi, l'utente difettoso viene isolato e S3 si ricollega con successo. Inviare le informazioni sull'utente difettoso al personale di manutenzione della rete di distribuzione tramite messaggio SMS consente loro di gestire rapidamente i guasti, riducendo il carico di lavoro di manutenzione, migliorando l'affidabilità dell'approvvigionamento elettrico e assicurando l'approvvigionamento elettrico per gli utenti non difettosi.

3 Percorso Tecnico per Isolare Efficacemente i Guasti dell'Equipaggiamento Elettrico degli Utenti con Interruttori di Carico
3.1 Processo del Modulo di Logica Tecnica

Prendiamo come esempio il guasto dell'equipaggiamento dell'Utente A. Installare un dispositivo di rilevamento dei guasti sul suo interruttore di carico (come in Figura 2). Posizionato tra l'interruttore di carico e la linea in entrata, dispone di un modulo di rilevamento della tensione, un modulo di rilevamento della corrente, un modulo di logica di giudizio e trattamento, un contatto di scatto, un contatto di segnalazione e un modulo di invio del segnale wireless (processo logico in Figura 3). Le uscite dei moduli di rilevamento della tensione e della corrente si collegano all'ingresso del modulo di logica. La sua uscita si collega a una estremità del contatto di scatto e del contatto di segnalazione. L'altra estremità del contatto di scatto si collega all'equipaggiamento primario dell'utente attraverso la bobina di scatto dell'interruttore di carico; l'altra estremità del contatto di segnalazione si collega al modulo wireless. Questo consente un isolamento efficace dei guasti, una rapida gestione dei guasti da parte del personale di manutenzione, una riduzione del carico di lavoro per la ricerca dei guasti e un miglioramento dell'efficienza del lavoro.

3.2 Implementazione Fisica del Cablaggio

Prendendo come esempio il guasto dell'equipaggiamento dell'Utente A (vedi Figura 4), il modulo di rilevamento della tensione si collega al trasformatore di tensione della barra della stanza di distribuzione pubblica, e il modulo di rilevamento della corrente si collega a CT1 (trasformatore di corrente della linea in entrata dell'Utente A). Il modulo di logica di giudizio dell'Utente A elabora la corrente e la tensione in ingresso.

Quando l'Utente A ha un guasto di cortocircuito, la corrente attraverso il suo modulo di logica di giudizio aumenta (e supera) la corrente di guasto preimpostata, contrassegnata come "1". Successivamente, l'interruttore di sezione S3 scatta, causando la perdita di tensione della barra della stanza di distribuzione pubblica. Tutti i moduli di logica degli utenti rilevano questa perdita di tensione (contrassegnata come "1"), ma solo il modulo dell'Utente A rileva sia la corrente di guasto che la perdita di tensione (entrambe "1"). Questi "1" formano un AND gate, identificando l'Utente A come difettoso.

Il modulo di logica dell'Utente A emette il contatto di scatto TJ1 e il contatto di segnalazione TJ2. TJ1 si chiude, collegandosi all'alimentazione positiva e alla bobina di scatto dell'interruttore di carico per far scattare l'interruttore di carico dell'Utente A. TJ2 si chiude, inviando le informazioni sul guasto al personale di manutenzione della rete di distribuzione tramite segnale wireless. Ciò garantisce che l'interruttore di carico dell'utente difettoso non interrompa la corrente di guasto, ma isola il guasto. Gli utenti non difettosi, nonostante la perdita di tensione (nessuna corrente di guasto rilevata), non fanno scattare i loro interruttori di carico (AND gate non attivato).

Analogamente, le correnti secondarie dei trasformatori di corrente delle linee in entrata CT2 (Utente B) e CT3 (Utente C) si collegano al dispositivo di rilevamento. La logica del guasto segue il principio dell'Utente A, isolando i guasti per B/C per assicurare l'approvvigionamento normale per gli altri.

4 Coordinamento con la Protezione degli Interruttori di Sezione e Misure Anti-malfunzionamento

• Per le linee aeree: il rilevatore di guasti si coordina con il tempo di ricollegamento di S3 (tipicamente 1,2 secondi di ritardo post-scatto). Entro 1,2 secondi, deve far scattare l'interruttore di carico dell'utente difettoso (evitando che S3 si ricolleghi sui guasti). Le informazioni sul guasto vengono inviate via SMS al personale di manutenzione per riparazioni rapide.

• Per le linee cavo: poiché S3 non ha ricollegamento, il rilevatore fa scattare l'interruttore di carico difettoso e invia le informazioni sul guasto. Il personale di manutenzione poi chiude S3, assicurando l'approvvigionamento elettrico per gli utenti non difettosi e riducendo il tempo di interruzione.

• Per evitare il malfunzionamento degli interruttori di carico non difettosi dopo il ricollegamento di S3: la logica del rilevatore richiede di rilevare prima l'aumento della corrente di guasto, poi la perdita di tensione (formando un AND gate). Viene aggiunto un ritardo al giudizio della perdita di tensione (per prevenire malfunzionamenti dovuti a correnti di inrush che arrivano prima della perdita di tensione).

5 Conclusione

L'installazione di rilevatori di guasti sugli interruttori di carico delle linee in entrata degli utenti (coordinati con la protezione degli interruttori di sezione) consente agli interruttori di carico di isolare automaticamente i guasti e avvisare il personale di manutenzione. Ciò aumenta l'affidabilità delle linee di distribuzione pubbliche, riduce il carico di lavoro per la diagnosi e limita la diffusione delle interruzioni. Il dispositivo può anche essere utilizzato sugli interruttori di carico delle linee principali di distribuzione (coordinati con la protezione degli interruttori di sezione di livello superiore), isolando i guasti post-interruttore di carico e assicurando l'approvvigionamento elettrico per gli utenti tra gli interruttori. Questo riduce le aree di interruzione e migliora l'affidabilità delle linee di distribuzione.