Метод автоматичного відокремлення дефектів обладнання клієнтів за допомогою комутаторів навантаження у розподільчих мережах

1 Огляд

Безпека розподільчої мережі довго залишалася недостатньо вивченою, а її автоматизація відстала від автоматизації підстанцій. Використання інтервалів 10 кВ існуючих підстанцій для встановлення точок розрізу відповідає майбутнім потребам мережі. Конфігурація розподільних вмикачів, розрізних вмикачів та захисту повинна відповідати захисту вихідних ліній підстанцій для забезпечення надійності. Ізоляція аварій, самовідновлення та відновлення є ключовими аспектами автоматизації розподілу.

Вчені досліджували оптимізацію відновлення після аварій у розумних розподільних мережах (з багатьма джерелами енергії, преривними джерелами, системами зберігання енергії), але не вивчали ізоляцію аварій обладнання споживачів на основі навантаження. Розглянемо лінію на рисунку 1: розрізний вмикач S3 обслуговує A, B, C. Аварія A викликає спрацьовування S3. Перехідні аварії дозволяють успішне повторне включення; постійні аварії призводять до відключень B/C, шкодять виробництву, переривають постачання та збільшують час виявлення проблем (оскільки S3 не може точно визначити місце аварії, що вимагає перевірки кожного користувача окремо). Тому необхідно терміново розробити метод/пристрій для ізоляції аварій, ідентифікації аварійних користувачів, щоб забезпечити успішне повторне включення S3 для невинних користувачів, незалежно від типу користувача/аварії (перехідна/постійна).

2 Метод ефективної ізоляції аварій обладнання споживачів електроенергії за допомогою навантаження вмикачів

Навантаження вмикача, який є комутаційним пристроєм між автоматичним вимикачем та відключаючим вмикачем, має простий пристрій гашення дуги. Він може переривати номінальний струм навантаження та деякий перегрузковий струм, але не струм короткого замикання. Отже, коли будь-яке обладнання користувача виходить з ладу, спрацьовує лише розрізний вмикач S3 для захисту. Якщо пристрій виявить аварійного користувача та спрацює його навантаження вмикач перед повторним включенням S3, аварійний користувач буде ізольований, а S3 успішно повторно включиться. Надсилання інформації про аварійного користувача операторам експлуатації та технічного обслуговування (O&M) розподільної мережі через SMS дозволяє швидко вирішувати аварії, зменшуючи навантаження O&M, покращуючи надійність постачання електроенергії та забезпечуючи постачання електроенергії невинним користувачам.

3 Технічний шлях ефективної ізоляції аварій обладнання споживачів електроенергії за допомогою навантаження вмикачів
3.1 Процес технічної логічної модулізації

Розглянемо аварію обладнання користувача A. Встановіть пристрій виявлення аварій на його навантаження вмикачу (як показано на рисунку 2). Встановлений між навантаження вмикачем та входячою лінією, він має модуль виявлення напруги, модуль виявлення струму, модуль логічного судження та обробки, контакт трипання, сигналізаційний контакт та модуль відправки бездротового сигналу (логічний процес на рисунку 3). Виходи модулів виявлення напруги та струму з'єднуються з вхідними даними модуля логіки. Його вихід з'єднується з одним кінцем контакту трипання та сигналізаційного контакту. Інший кінець контакту трипання з'єднується з первинним обладнанням користувача через катушку трипання навантаження вмикача; інший кінець сигналізаційного контакту з'єднується з бездротовим модулем. Це дозволяє ефективно ізольувати аварії, швидко вирішувати аварії операторами обслуговування, зменшувати навантаження на виявлення аварій та покращувати ефективність роботи.

3.2 Фізична реалізація проводки

Розглянемо аварію обладнання користувача A (див. рисунок 4), модуль виявлення напруги з'єднується з трансформатором напруги шини загальної розподільної кімнати, а модуль виявлення струму з'єднується з CT1 (трансформатор струму входячої лінії користувача A). Логічний модуль судження користувача A обробляє вхідний струм та напругу.

При коротком замиканні користувача A струм через його логічний модуль судження стрімко зростає (та перевищує) запрограмовану аварійну величину, позначену як "1". Потім розрізний вмикач S3 спрацьовує, що призводить до втрати напруги на шинах загальної розподільної кімнати. Логічні модулі всіх користувачів виявляють цю втрату напруги (позначено "1"), але лише модуль користувача A виявляє як аварійний струм, так і втрату напруги (обидва "1"). Ці "1" формують логічну операцію "І", що ідентифікує користувача A як аварійного.

Логічний модуль користувача A видає контакт трипання TJ1 та сигналізаційний контакт TJ2. TJ1 закривається, з'єднуючи з додатнім живленням та катушкою трипання навантаження вмикача, що трипає навантаження вмикач користувача A. TJ2 закривається, відправляючи інформацію про аварію операторам O&M розподільної мережі через бездротовий канал. Це гарантує, що навантаження вмикач аварійного користувача не перериває аварійний струм, але ізольує аварію. Для невинних користувачів, хоча втрачається напруга (не виявлений аварійний струм), їхні навантаження вмикачі не трипають (логічна операція "І" не активована).

Аналогічно, вторинні струми входячих лінійних трансформаторів струму CT2 (користувач B) та CT3 (користувач C) з'єднуються з пристроєм виявлення. Логіка аварії відповідає принципу користувача A, ізольюючи аварії для B/C, забезпечуючи нормальне постачання електроенергії іншим користувачам.

4 Координація з захистом розрізного вмикача та заходи проти помилкового дії

• Для надземних ліній: пристрій виявлення аварій координується з часом повторного включення S3 (зазвичай 1.2 с хвилин після трипання). Упродовж 1.2 с він повинен трипати навантаження вмикач аварійного користувача (запобігаючи повторному включенню S3 на аварію). Інформація про аварію надсилається операторам O&M через SMS для швидкого ремонту.

• Для кабельних ліній: оскільки S3 не має повторного включення, пристрій трипає навантаження вмикач аварійного користувача та надсилає інформацію про аварію. Оператори O&M потім закривають S3, забезпечуючи постачання електроенергії невинним користувачам та зменшуючи тривалість відключення.

• Щоб уникнути помилкового трипання невинних навантаження вмикачів після повторного включення S3: логіка пристрою виявлення вимагає спочатку виявити стрімкий зростання аварійного струму, а потім втрату напруги (формуючи логічну операцію "І"). Додається затримка для судження про втрату напруги (щоб запобігти помилковим трипанням через початковий струм, який досягає перед втратою напруги).

5 Висновок

Встановлення пристроїв виявлення аварій на входячих лініях навантаження вмикачів користувачів (в координації з захистом розрізного вмикача) дозволяє навантаження вмикачам автоматично ізольювати аварії та повідомляти операторів O&M. Це підвищує надійність загальних розподільних ліній, зменшує навантаження на виявлення аварій та обмежує поширення відключень. Прістрій також можна використовувати на головних розподільних лініях навантаження вмикачів (в координації з захистом верхнього рівня розрізного вмикача), ізольюючи аварії після навантаження вмикачів та забезпечуючи постачання електроенергії користувачам між вмикачами. Це скорочує діапазони відключень та покращує надійність розподільних ліній.