بحث حول طريقة الكشف التلقائي عن الأعطال الخفية في دارة الحماية بالترابي في المعدات الثانوية في المحطات الكهربائية

I. المقدمة

حالة التشغيل غير الطبيعية للدارة الثانوية لحماية الريلاي في محطة التحويل لها تأثير كبير على النظام الكهربائي ككل. من ناحية، تعتبر الدارة الثانوية لحماية الريلاي مكونًا مهمًا في النظام الكهربائي، ووظيفتها الرئيسية هي ضمان التشغيل المستقر للنظام الكهربائي. عندما تكون حالة التشغيل للدارة الثانوية غير طبيعية، قد يؤدي ذلك إلى انخفاض في استقرار النظام الكهربائي وزيادة احتمالية حدوث أعطال.

بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي الدارة الثانوية لحماية الريلاي غير الطبيعية إلى خلل في جهاز الحماية أو عدم تشغيله، مما يهدد سلامة النظام الكهربائي. على سبيل المثال، عند حدوث عطل قصر في خط، إذا منعت الدارة الثانوية غير الطبيعية لحماية الريلاي جهاز الحماية من قطع الخط المعطوب في الوقت المناسب، فقد يؤدي ذلك إلى عواقب أكثر خطورة مثل تلف المعدات والحريق. لذلك، من الضروري للغاية اكتشاف الأعطال الخفية في الدارة بشكل فعال.

اقترح شيا تونج زاو وأخرون طريقة لاكتشاف الأعطال الخفية في الدارة الثانوية لحماية الريلاي في محطة التحويل بناءً على معلومات متعددة المعلمات. من خلال جمع معلومات المعلمات المتعددة، يتم إجراء تحليل شامل لحالة التشغيل للدارة الثانوية لحماية الريلاي، مما يمكن من اكتشاف الأعطال الخفية بشكل أكثر دقة، وتحسين دقة وموثوقية اكتشاف الأعطال، والمساعدة في تحديد وإصلاح المخاطر الأمنية المحتملة في الوقت المناسب. ومع ذلك، تزيد هذه الطريقة من تعقيد ومعالجة البيانات إلى حد ما.

اقترحت يانغ يوهان طريقة لاكتشاف الأعطال في الدارة الثانوية لحماية الريلاي في محطة التحويل باستخدام تقنية PLC. مستفيدة من البرمجة المرنة والموثوقية العالية والقابلية للتوسع القوية لتقنية PLC، تحسن مستوى الأتمتة والذكاء في اكتشاف الأعطال، ويمكنها مراقبة حالة التشغيل للدارة الثانوية في الوقت الحقيقي، مما له تأثير جيد في تحسين سلامة واستقرار النظام الكهربائي. ومع ذلك، في مرحلة التطبيق الفعلي، تتطلب تقنية PLC دعمًا ماديًا وبرمجيًا متناسبًا، مما سيزيد من تكلفة وتعقيد النظام الكهربائي.

بناءً على ما سبق، يقدم هذا البحث دراسة حول طريقة الاكتشاف الآلي للأعطال الخفية في دارة حماية الريلاي الثانوية للمعدات في محطات التحويل، ويحلل ويتحقق من أداء الطريقة المصممة لاكتشاف الأعطال في بيئة اختبار مقارنة.

II. تصميم نظام الاكتشاف الآلي للأعطال الخفية في الدارة الثانوية لحماية الريلاي
2.1 تحليل مجال ربط الأعطال في الدارة الثانوية لحماية الريلاي

في عملية التعامل مع مشاكل حالة الدارة الثانوية لحماية الريلاي، بسبب العلاقات المتبادلة بين المكونات المختلفة [3]. لذا، عندما تكون هناك أعطال خفية، فإن الإظهارات الماكروسكوبية المقابلة ليست مقتصرة على موقع العطل المحدد. في هذا الصدد، يقوم هذا البحث أولاً بتحليل مجال ربط الأعطال في الدارة الثانوية لحماية الريلاي [4]. من خلال إنشاء دالة مناسبة، يتم تحويل مشكلة اكتشاف الأعطال الأصلية إلى مشكلة حساب أفضل قيمة لدالة الهدف. بهذه الطريقة، يمكن تقييم حالة الدارة الثانوية وفقًا للمعلومات العملية الفعلية للدارة الثانوية لحماية الريلاي.

بالنسبة لمجال ربط الأعطال المحدد للدارة الثانوية لحماية الريلاي، يستخدم هذا البحث معيار التشابه بين المعلومات العملية الفعلية للدارة الثانوية لحماية الريلاي والقيمة المتوقعة. عند حساب التيار الكلي في الدارة، قد يكون من الضروري جمع تيارات جميع الفروع في الدارة، وفي هذه الحالة، تتوافق الحدود العليا والسفلية للجمع مع عدد تيارات الفروع. وفقًا لهذه الطريقة، يتم تحقيق تحليل مجال ربط الأعطال في الدارة الثانوية لحماية الريلاي، مما يوفر أساسًا للتنفيذ للكشف عن الأعطال الخفية اللاحقة.

2.2 اكتشاف الأعطال الخفية في الدارة الثانوية لحماية الريلاي

جدول 1: جدول مقارنة النتائج الإخراجية لقيم التيار المميزة لمعايير عطل الدارة بمختلف الدرجات

I. تحليل نتائج الاختبار

من خلال نتائج الاختبار الموضحة في الجدول 1، من بين ثلاث طرق مختلفة لاكتشاف الأعطال، فإن الطريقة المقترحة في الأدب [1] لاكتشاف الأعطال الخفية في الدارة الثانوية لحماية الريلاي في محطات التحويل باستخدام معلومات متعددة المعلمات تؤدي بشكل أفضل في اكتشاف حالات الأعطال ذات الدرجة العالية. عندما تكون درجة الخطأ الشاملة للدارة القياسية أقل من 10.0٪، تكون نتيجة الإخراج لقيمة المعيار المميز للعطل في الدارة أقل بشكل ملحوظ، مما يشكل بعض النقص في تحديد الأعطال الفعلية.

بالنسبة للطريقة المقترحة في الأدب [2] لاكتشاف الأعطال في الدارة الثانوية لحماية الريلاي في محطات التحويل باستخدام تقنية PLC، تكون نتائج الإخراج لقيم المعايير المميزة للعطل في الدارة ككل نسبيًا ثابتة، ولكن هناك مجال للتحسين في القيم الكلية.

من ناحية أخرى، تحت طريقة الاكتشاف المصممة في هذا البحث، تكون نتائج الإخراج لقيم المعايير المميزة للعطل في الدارة دائمًا فوق 0.12 أمبير، والقيمة القصوى تتجاوز 0.22 أمبير، مما يمكن أن يعكس بشكل فعال حالة العطل الخفي في دارة حماية الريلاي الثانوية للمعدات. بالمقارنة مع مجموعة السيطرة، تظهر مزايا واضحة نسبيًا في الاستقرار والمرونة.

عند تحليل أداء الطريقة المصممة لاكتشاف الأعطال، تم بناء نموذج لدارة حماية الريلاي الثانوية للمعدات في محطة التحويل في PSCAD/EMTDC. خلال مرحلة الإعداد الخاصة، تم الأخذ بعين الاعتبار نوع الحماية الفعلي، ونموذج المكون الكهربائي، وتكوين معلمات التشغيل.

II. اختبارات التطبيق
2.1 الاستعداد للاختبار

بناءً على خط نقل نموذجي، تم تكوين حماية المسافة واستخدامها كدارة حماية الريلاي الثانوية للمعدات. فيما يتعلق بتكوين المعلمات التشغيلية الخاصة، تم ضبط نطاق المقاومة ليكون 80٪ - 120٪ من مقاومة الخط؛ تم ضبط وقت التأخير على 0.1 ثانية، ووقت التشغيل على 0.02 ثانية؛ تم استخدام خاصية رباعية للتشغيل للتأكد من التشغيل الموثوق به عند حدوث عطل داخل نطاق الحماية وعدم التشغيل الموثوق به عند حدوث عطل خارج نطاق الحماية؛ عند انخفاض الجهد إلى أقل من 80٪ من الجهد المقنن، يتم حجب الحماية لمنع التشغيل الخاطئ عند الجهد المنخفض جدا. نسبة التحويل لـ CT كانت 1000:1، وتم ضبط التيار المقنن على 1.0 أمبير. نسبة التحويل لـ PT كانت 10000:1، وتم ضبط الجهد المقنن على 100 كيلوفولت. فيما يتعلق بتكوين الفلتر، تم استخدام فلتر منخفض التمرير، وتم ضبط تردد القطع على 500 هرتز لتقليل تأثير الضوضاء عالية التردد على الحماية.

2.2 خطة الاختبار

على أساس بيئة الاختبار المذكورة أعلاه، تم استخدام الطريقة المقترحة في الأدب [1] لاكتشاف الأعطال الخفية في الدارة الثانوية لحماية الريلاي في محطات التحويل باستخدام معلومات متعددة المعلمات، والطريقة المقترحة في الأدب [2] لاكتشاف الأعطال في الدارة الثانوية لحماية الريلاي في محطات التحويل باستخدام تقنية PLC كمجموعات سيطرة للاختبار. تم اختبار نتائج الكشف الثلاثة المختلفة تحت نفس ظروف العمل.

بالنسبة لظروف العمل الخاصة بالاختبار، تم ضبط دائرة قياس التيار للفرع حيث يوجد CT كموقع العطل، وكانت درجات الخطأ الشاملة لدائرة قياس التيار للفرع حيث يوجد CT -15٪، -10٪، -5٪، +5٪، +10٪، و+15٪ على التوالي. بناءً على ذلك، تم إحصاء توزيع قيم المعايير المميزة للعطل لفرع دائرة قياس التيار المعطوب المخرج بواسطة طرق الكشف المختلفة.

2.3 نتائج واختبار التحليل

تم إحصاء نتائج القيم الحالية للقيم المميزة لمعايير عطل الدارة بمختلف الدرجات تحت طرق الكشف المختلفة، والنتائج الرقمية المحددة موضحة في الجدول 1.

III. الخاتمة

تشكل حالة التشغيل غير الطبيعية للدارة الثانوية لحماية الريلاي أحد العوامل الأكثر مباشرة التي تؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة في النظام الكهربائي. عندما تفشل محولات التيار أو الجهد في الدارة الثانوية، يؤدي ذلك إلى أخطاء في القياس، مما يؤثر على دقة فواتير الكهرباء.

يقترح هذا البحث دراسة حول طريقة الاكتشاف الآلي للأعطال الخفية في دارة حماية الريلاي الثانوية للمعدات في محطات التحويل، والتي تحقق بشكل فعال اكتشاف الدارات الثانوية بمختلف الدرجات ولها قيمة تطبيقية جيدة. من خلال البحث والتصميم لطريقة اكتشاف الأعطال في دارة حماية الريلاي الثانوية للمعدات في هذا البحث، يتوقع أن يوفر مرجعًا قيمة لإدارة السلامة الفعلية في محطات التحويل.

بالاشتراك مع دالة اللياقة البدنية لمجال ربط الأعطال في الدارة الثانوية لحماية الريلاي التي تم بناؤها في الجزء 2.1، في عملية الكشف عن الأعطال الخاصة، يتم حل القيمة الأمثل لدالة اللياقة البدنية كنتيجة للتعرف النهائية. وفقًا لهذه الطريقة، يتم تحقيق الكشف والتحليل للأعطال الخفية في دارة حماية الريلاي الثانوية للمعدات.