Phương pháp Tự động Cách ly Sự cố Thiết bị của Khách hàng bằng Công tắc Tải trong Mạng Phân phối

1 Tổng quan

An toàn mạng phân phối đã lâu chưa được chú trọng, với tự động hóa của nó chậm hơn so với tự động hóa trạm biến áp. Sử dụng các khoảng 10 kV của các trạm biến áp hiện có để thiết lập các điểm phân đoạn đáp ứng nhu cầu lưới điện trong tương lai. Cấu hình các công tắc phân phối, công tắc phân đoạn và bảo vệ phải phù hợp với bảo vệ đường ra của trạm biến áp để đảm bảo độ tin cậy. Cách ly sự cố, tự phục hồi và khôi phục là những yếu tố then chốt của tự động hóa phân phối.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu tối ưu hóa khôi phục sự cố mạng phân phối thông minh (nhiều nguồn điện, nguồn điện gián đoạn, lưu trữ năng lượng), nhưng chưa nghiên cứu cách ly sự cố thiết bị người dùng dựa trên công tắc tải. Lấy ví dụ về đường dây trong Hình 1: Công tắc phân đoạn S3 phục vụ A, B, C. Sự cố của A kích hoạt S3 nhảy. Sự cố tạm thời cho phép đóng lại thành công; sự cố vĩnh viễn gây mất điện cho B/C, ảnh hưởng đến sản xuất, cắt nguồn cung cấp và tăng cường khắc phục sự cố (vì S3 không thể xác định chính xác sự cố, yêu cầu kiểm tra từng phần). Do đó, cần gấp một phương pháp/thiết bị sử dụng công tắc tải để cách ly sự cố, xác định người dùng gặp sự cố. Đảm bảo S3 đóng lại thành công cho người dùng không gặp sự cố, bất kể loại người dùng/sự cố (tạm thời/vĩnh viễn).

2 Phương pháp hiệu quả cách ly sự cố thiết bị người dùng điện bằng công tắc tải

Công tắc tải, một thiết bị chuyển mạch nằm giữa công tắc đứt mạch và công tắc cách ly, có cơ cấu dập hồ quang đơn giản. Nó có thể ngắt dòng điện tải định mức và một số dòng điện quá tải nhưng không thể ngắt dòng điện ngắn mạch. Vì vậy, khi bất kỳ thiết bị người dùng nào gặp sự cố, chỉ có công tắc phân đoạn S3 nhảy để bảo vệ. Nếu thiết bị phát hiện người dùng gặp sự cố và nhảy công tắc tải trước khi S3 đóng lại, người dùng gặp sự cố sẽ được cách ly, S3 đóng lại thành công. Gửi thông tin người dùng gặp sự cố đến nhân viên vận hành và bảo dưỡng (O&M) mạng phân phối qua tin nhắn giúp họ xử lý sự cố nhanh chóng, giảm khối lượng công việc O&M, cải thiện độ tin cậy cung cấp điện và đảm bảo cung cấp điện cho người dùng không gặp sự cố.

3 Đường lối kỹ thuật hiệu quả cách ly sự cố thiết bị người dùng điện bằng công tắc tải
3.1 Quy trình mô-đun logic kỹ thuật

Lấy ví dụ về sự cố thiết bị của Người dùng A. Cài đặt thiết bị phát hiện sự cố tại công tắc tải của họ (như trong Hình 2). Đặt giữa công tắc tải và đường dây vào, nó có mô-đun phát hiện điện áp, mô-đun phát hiện dòng điện, mô-đun phán đoán và xử lý logic, tiếp xúc nhảy, tiếp xúc tín hiệu và mô-đun gửi tín hiệu không dây (quy trình logic trong Hình 3). Đầu ra của mô-đun phát hiện điện áp và dòng điện kết nối với đầu vào của mô-đun logic. Đầu ra của nó kết nối với một đầu của tiếp xúc nhảy và tiếp xúc tín hiệu. Đầu còn lại của tiếp xúc nhảy kết nối với thiết bị chính của người dùng thông qua cuộn nhảy của công tắc tải; đầu còn lại của tiếp xúc tín hiệu kết nối với mô-đun không dây. Điều này cho phép cách ly sự cố hiệu quả, xử lý sự cố nhanh chóng bởi nhân viên bảo dưỡng, giảm khối lượng công việc tìm kiếm sự cố và cải thiện hiệu suất công việc.

3.2 Thực hiện đấu nối vật lý

Lấy ví dụ về sự cố thiết bị của Người dùng A (xem Hình 4), mô-đun phát hiện điện áp kết nối với biến áp điện áp bus của phòng phân phối điện công cộng, và mô-đun phát hiện dòng điện kết nối với CT1 (biến áp dòng điện của đường dây vào của Người dùng A). Mô-đun phán đoán logic của Người dùng A xử lý dòng điện và điện áp đầu vào.

Khi Người dùng A có sự cố ngắn mạch, dòng điện qua mô-đun phán đoán logic của họ tăng lên (và vượt quá) dòng điện sự cố đã đặt, đánh dấu là "1". Sau đó, công tắc phân đoạn S3 nhảy, khiến bus phân phối điện công cộng mất điện. Tất cả các mô-đun logic của người dùng phát hiện mất điện (đánh dấu "1"), nhưng chỉ mô-đun của Người dùng A phát hiện cả dòng điện sự cố và mất điện (cả hai "1"). Các "1" này tạo thành cổng AND, xác định Người dùng A là người dùng gặp sự cố.

Mô-đun logic của Người dùng A đầu ra tiếp xúc nhảy TJ1 và tiếp xúc tín hiệu TJ2. TJ1 đóng, kết nối với nguồn điện dương và cuộn nhảy của công tắc tải để nhảy công tắc tải của Người dùng A. TJ2 đóng, gửi thông tin sự cố đến nhân viên O&M mạng phân phối qua không dây. Điều này đảm bảo công tắc tải của người dùng gặp sự cố không ngắt dòng điện sự cố nhưng cách ly sự cố. Người dùng không gặp sự cố, mặc dù mất điện (không phát hiện dòng điện sự cố), không nhảy công tắc tải của họ (cổng AND không được kích hoạt).

Tương tự, các dòng điện thứ cấp của biến áp dòng điện CT2 (Người dùng B) và CT3 (Người dùng C) kết nối với thiết bị phát hiện. Logic sự cố tuân theo nguyên tắc của Người dùng A, cách ly sự cố cho B/C để đảm bảo cung cấp điện bình thường cho người dùng khác.

4 Hợp tác với bảo vệ công tắc phân đoạn và biện pháp chống nhầm lẫn

• Đối với đường dây trên không: Thiết bị phát hiện phối hợp với thời gian đóng lại của S3 (thường là 1,2s sau khi nhảy). Trong 1,2s, nó phải nhảy công tắc tải của người dùng gặp sự cố (ngăn S3 đóng lại trên sự cố). Thông tin sự cố được gửi tin nhắn đến nhân viên O&M để sửa chữa nhanh chóng.

• Đối với đường dây cáp: Vì S3 không có chế độ đóng lại, thiết bị phát hiện nhảy công tắc tải gặp sự cố và gửi tin nhắn thông tin sự cố. Nhân viên O&M sau đó đóng S3, đảm bảo cung cấp điện cho người dùng không gặp sự cố và giảm thời gian mất điện.

• Để tránh nhảy nhầm công tắc tải không gặp sự cố sau khi S3 đóng lại: Logic của thiết bị phát hiện yêu cầu cảm nhận dòng điện sự cố tăng lên trước, sau đó mất điện (tạo thành cổng AND). Một độ trễ được thêm vào phán đoán mất điện (để ngăn chặn nhảy nhầm do dòng điện khởi động đạt trước mất điện).

5 Kết luận

Cài đặt thiết bị phát hiện sự cố tại công tắc tải của đường dây vào của người dùng (phối hợp với bảo vệ công tắc phân đoạn) cho phép công tắc tải tự động cách ly sự cố và cảnh báo nhân viên O&M. Điều này tăng cường độ tin cậy của đường dây phân phối công cộng, giảm khối lượng công việc khắc phục sự cố và hạn chế phạm vi mất điện. Thiết bị cũng có thể được sử dụng trên công tắc tải của đường dây phân phối chính (phối hợp với bảo vệ công tắc phân đoạn cấp trên), cách ly sự cố sau công tắc tải và đảm bảo cung cấp điện cho người dùng giữa các công tắc. Điều này thu hẹp phạm vi mất điện và cải thiện độ tin cậy của đường dây phân phối.