Metode for automatisk isolering av feil i kundens utstyr ved hjelp av lastbrytere i distribusjonsnett

1 Oversikt

Sikkerheten i distribusjonsnett har lenge vært underprioritert, med automatisering som henger etter substationens automatisering. Ved å bruke 10 kV intervaller i eksisterende stasjoner for å sette linjesekspunkter, imøtekommer dette fremtidige nettbehov. Konfigurering av distribusjonsswitcher, seksjonsswitcher og beskyttelse må matche utgående linjebeskyttelse fra substationen for pålitelighet. Feilisolering, selvhealing og gjenoppretting er nøkkelpunkter for distribusjonsautomatisering.

Forskere har studert optimalisering av feilgjenoppretting i smarte distribusjonsnett (flere kilder, intermittente kilder, energilagring), men ikke lastswitchbasert feilisolering for brukerutstyr. Se figur 1s linje: Seksjonsswitch S3 serverer A, B, C. En feil hos A utløser S3 trippet. Transiente feil tillater vellykket genlukking; permanente fører til strømtap for B/C, som skader produksjon, kutteforsyning og øker felsøk (da S3 ikke kan identifisere feilen nøyaktig, krever det enkeltvis kontroll). Dermed trengs det akutt en lastswitch-metode/enhet for å isolere feil, identifisere feilbrukere. Sikre at S3 genlukkes vellykket for ikke-feilbrukere, uavhengig av bruker/feiltype (transient/permanent).

2 Metode for effektiv isolering av feil i strømbrukeres utstyr med lastswitcher

En lastswitch, et switchingsenheter mellom en sirkuitsbryter og en isoleringsbryter, har en enkel bueutslukningsenhet. Den kan avbryte belasted strømforbruk og noe overbelasted strømforbruk, men ikke kortslutningsfeilstrøm. Når noen brukerutstyr mislykkes, tripper bare sektionsswitch S3 for beskyttelse. Hvis enheten oppdager den feilende brukeren og tripper dens lastswitch før S3 genlukkes, blir den feilende brukeren isolert, og S3 lukkes vellykket. Ved å sende informasjon om den feilende brukeren til drifts- og vedlikeholdsansatte (O&M) via SMS, lar de dem håndtere feil raskt, reduserer O&M-arbeid, forbedrer strømforsyningspåliteligheten, og sikrer strømforsyningen til ikke-feilbrukere.

3 Teknisk rute for effektiv isolering av feil i strømbrukeres utstyr med lastswitcher
3.1 Prosess for teknisk logikkmodul

Ta feil i bruker A's utstyr som eksempel. Installer en feildetekteringseenhet ved dens lastswitch (som vist i figur 2). Sett mellom lastswitchen og inngangslinjen, har den en spenningsdetektor, strømdetektor, logikkdommer- og behandlingsmodul, trippingkontakt, signaleringkontakt, og trådløs signalsendingsmodul (logikkprosess i figur 3). Utdataene fra spennings- og strømdetektorne kobles til logikkmodulens inngang. Dens utgang kobles til en ende av trippingkontakten og signaleringkontakten. Den andre enden av trippingkontakten kobles til brukerens primære utstyr gjennom lastswitchens trippingbobin; den andre enden av signaleringkontakten kobles til trådløse modulen. Dette muliggjør effektiv feilisolering, rask feilhåndtering av vedlikeholdspersonell, redusert feilsøkingsarbeid, og forbedret arbeidseffektivitet.

3.2 Fysisk kablingsimplementering

Tar bruker A's utstyrsfeil som eksempel (se figur 4), kobles spenningsdetektor til bussspenningstransformator i det offentlige strømdistribusjonsrommet, og strømdetektor til CT1 (strømtransformator for bruker A's inngangslinje). Bruker A's logikkdommermodul behandler inngangsstrømmen og spenningen.

Når bruker A har en kortslutningsfeil, stiger strømmen gjennom dens logikkdommermodul til (og over) den forhåndsinnstilte feilstrømmen, merket som “1”. Deretter tripper seksjonsswitch S3, som fører til at bussspenningen i det offentlige distribusjonsrommet mister spenning. Alle brukernes logikkmoduler oppdager denne spenningsmisten (merket “1”), men kun bruker A's modul oppdager både feilstrøm og spenningsmiste (begge “1”). Disse “1-ene” danner en AND-port, som identifiserer bruker A som feilende.

Bruker A's logikkmodul gir ut trippingkontakt TJ1 og signaleringkontakt TJ2. TJ1 lukkes, kobler til positiv strømforsyning og lastswitch-trippingbobin for å trippe bruker A's lastswitch. TJ2 lukkes, sender feilinformasjon til distribusjonsnettets O&M-personell via trådløs. Dette sikrer at den feilende brukerens lastswitch ikke avbryter feilstrøm, men isolerer feilen. Ikke-feilbrukere, selv om de mister spenning (ingen feilstrøm oppdaget), tripper ikke deres lastswitcher (AND-port ikke aktivert).

Tilsvarende, sekundærfstrømmene fra inngangslinje strømtransformatorer CT2 (bruker B) og CT3 (bruker C) kobles til deteksjonsenheten. Feillogikken følger bruker A's prinsipp, isolerer feil for B/C for å sikre normal strømforsyning for andre.

4 Samordning med seksjonsswitchbeskyttelse & anti-misoperasjonsforanstaltninger

• For luftledninger: Feildetektor samordner med S3's genlukkingstid (typisk 1,2s forsinkelse etter tripp). Innen 1,2s, må den trippe den feilende brukerens lastswitch (hindrer S3 fra å genlukke på feil). Feilinformasjon sendes som tekstmelding til O&M-personell for rask reparasjon.

• For kabelledninger: Ettersom S3 ikke har genlukking, tripper detektoren den feilende lastswitchen og sender feilinformasjon. O&M-personell lukker deretter S3, sikrer strømforsyning for ikke-feilbrukere og reduserer strømtaptiden.

• For å unngå mis-tripping av ikke-feil lastswitcher etter S3 genlukkes: Detektorens logikk krever først at man oppdager feilstrømsøk, deretter spenningsmiste (danner en AND-port). En forsinkelse legges til spenningsmistedommen (for å hindre mis-tripping fra inrush-strøm som når før spenning).

5 Konklusjon

Å installere feildetektorer ved brukernes inngangslinje lastswitcher (koordinert med seksjonsswitchbeskyttelse) lar lastswitcher automatisk isolere feil og varsle O&M-personell. Dette øker påliteligheten i offentlige distribusjonslinjer, reduserer feilsøkingsarbeid, og begrenser strømtapt. Enheter kan også brukes på hoveddistribusjonslinje lastswitcher (koordinert med overordnet seksjonsswitchbeskyttelse), isolerer feil etter lastswitch og sikrer strømforsyning for brukere mellom switchene. Dette minsker strømtap og forbedrer påliteligheten i distribusjonslinjer.