Изследване на автоматичния метод за откриване на скрити дефекти в релейната защитна верига на вторичното оборудване в електроустановки

I. Въведение

Абнормалното състояние на вторичния контур на релейната защита в подстанцията има значително влияние върху цялата електроенергийна система. От една страна, вторичният контур на релейната защита е важен компонент на електроенергийната система, а неговата основна функция е да осигури стабилната работа на системата. Когато състоянието на вторичния контур е абнормално, това може да доведе до намаление на стабилността на електроенергийната система и увеличаване на вероятността за дефекти.

Освен това, абнормален вторичен контур на релейната защита може да предизвика неправилно функциониране или нефункциониране на защитното устройство, което заплашва безопасността на електроенергийната система. Например, когато се появи краткосрочна авария в линията, ако абнормалният вторичен контур на релейната защита попречи на защитното устройство да прекъсне дефектната линия навреме, това може да доведе до по-сериозни последици, като повреди на оборудването и пожар. Ето защо е изключително необходимо да се обнаружават скритите дефекти в контура.

Сяо Тонжао и др. предложиха метод за откриване на скрити дефекти във вторичния контур на релейната защита на подстанцията, основан на многопараметровата информация. Чрез събиране на информацията от множество параметри се извършва комплексен анализ на състоянието на вторичния контур на релейната защита, което позволява по-точно откриване на скрити дефекти, подобряване на точността и надеждността на откриването на дефекти и помага за навременно откриване и решаване на потенциални безопасностни опасности. Обаче, този метод увеличава сложността и обема на обработката на данни до известна степен.

Ян Юхан предложи метод за откриване на дефекти във вторичния контур на релейната защита на подстанцията, основан на технологията PLC. Използвайки гъвкавото програмиране, високата надеждност и силната разширяемост на технологията PLC, се подобрява автоматизираният и интелигентен ниво на откриването на дефекти, и може да се мониторира състоянието на вторичния контур в реално време, което има добри приложения за подобряване на безопасността и стабилността на електроенергийната система. Обаче, в действителната фаза на приложение, технологията PLC изисква съответстващо хардуерно и софтуерно подпомагане, което ще увеличи разходите и сложността на електроенергийната система.

На основата на гореспоменатото, настоящата работа предлага изследване на автоматизиран метод за откриване на скрити дефекти в контура на релейната защита на вторичното оборудване в подстанциите и анализира и проверява производителността на проектиранния метод за откриване в сравнителна тестова среда.

II. Проектиране на автоматизирана схема за откриване на скрити дефекти във вторичния контур на релейната защита
2.1 Анализ на областта на свързаността на дефекти във вторичния контур на релейната защита

В процеса на справяне с проблемите на състоянието на вторичния контур на релейната защита, поради взаимосвързаността между различните компоненти [3]. Затова, когато има скрити дефекти, съответните макроскопични проявления не са ограничени само до конкретната локация на дефекта. В това отношение, настоящата работа първо анализира областта на свързаността на дефекти във вторичния контур на релейната защита [4]. Чрез установяване на подходяща функция, оригинален проблем за откриване на дефекти се преобразува в проблем за изчисление на оптималната функция на пригодност. По този начин, според фактичната операционна информация на вторичния контур на релейната защита, може да се оцени състоянието на вторичния контур.

За конкретната област на свързаността на дефекти във вторичния контур на релейната защита, настоящата работа приема сходството между фактичната операционна информация на вторичния контур на релейната защита и очакваната стойност като мерка. При изчисляване на общата тока в контура, може да бъде необходимо да се сумират токовете на всички клонове в контура, и в този момент, горните и долните граници на сумирането съответстват на броя на токовете на клоновете. Според гореспоменатия метод, се реализира анализ на областта на свързаността на дефекти във вторичния контур на релейната защита, предоставяйки основа за последващото откриване на скрити дефекти.

2.2 Откриване на скрити дефекти във вторичния контур на релейната защита

Таб.1 Сравнителна таблица на резултатите от изхода на характеристичните стойности на токовете на критерии за дефекти в контура на различни степени

I. Анализ на резултатите от тестовете

Както се вижда от резултатите на тестовете, показани в Таблица 1, сред трите различни метода за откриване, методът за откриване на скрити дефекти във вторичния контур на релейната защита на подстанцията, основан на многопараметровата информация, предложен в Литература [1], показва по-добро изпълнение при откриване на дефекти с по-висока степен. Когато комплексната степен на грешка в измервателния контур е по-малка от 10.0%, изходният резултат на характеристичната стойност на критерия за дефект в контура е значително по-нисък, което има определени недостатъци за действителното определяне на дефектите.

За метода за откриване на дефекти във вторичния контур на релейната защита на подстанцията, основан на технологията PLC, предложен в Литература [2], изходните резултати на характеристиките на общия критерий за дефект в контура са относително стабилни, но има пространство за подобрение в общите стойности.

В сравнение, при метода за откриване, проектиран в настоящата работа, изходните резултати на характеристичните стойности на критерия за дефект в контура винаги са над 0.12 А, а максималната стойност надвишава 0.22 А, което може ефективно да отрази скритото състояние на дефект на контура на релейната защита на вторичното оборудване. В сравнение с контролната група, той показва относително явни предимства по отношение на стабилността и адаптивността.

При анализиране на производителността на проектираната методика за откриване, беше построен модел на контура на релейната защита на вторичното оборудване в подстанцията в PSCAD/EMTDC. По време на конкретната настройка, бяха напълно взети предвид фактичния тип на защитата, модела на електрическите компоненти и конфигурацията на операционните параметри.

II. Применени тестове
2.1 Подготовка за тестовете

На базата на типична предавателна линия, беше конфигурирана дистанционна защита и беше използвана като контур на релейната защита на вторичното оборудване. По отношение на конкретната конфигурация на операционните параметри, диапазонът на импеданса беше зададен на 80% - 120% от импеданса на линията; времето за забавяне беше 0.1 с, а операционното време беше 0.02 с; операционната характеристика беше приета четириъгълна, за да се гарантира надеждна работа при дефект в обхвата на защитата и надеждно невъзникване при дефект извън обхвата на защитата; когато напрежението е по-ниско от 80% от номиналното напрежение, защитата беше блокирана, за да се предотврати неправилно действие при твърде ниско напрежение. Трансформационното отношение на CT беше 1000:1, а номиналният ток беше зададен на 1.0 А. Трансформационното отношение на PT беше 10000:1, а номиналното напрежение беше зададено на 100 кВ. По отношение на конфигурацията на филтри, беше използван нискочестотен филтър, а границата на честотата беше зададена на 500 Hz, за да се намали влиянието на високочестотния шум върху защитата.

2.2 Тестова схема

На базата на по-горе споменатата тестова среда, методът за откриване на скрити дефекти във вторичния контур на релейната защита на подстанцията, основан на многопараметровата информация, предложен в Литература [1], и методът за откриване на дефекти във вторичния контур на релейната защита на подстанцията, основан на технологията PLC, предложен в Литература [2], бяха взети като контролни групи за теста. Резултатите от откриването на три различни метода бяха тествани при еднакви условия на работа.

По отношение на конкретните условия на работа, измервателният контур на клон, където се намира CT, беше зададен като локация на дефекта, а комплексната степен на грешка на измервателния контур на клон, където се намира CT, беше -15%, -10%, -5%, +5%, +10% и +15% съответно. На базата на това, беше направен преброй на разпределението на характеристичните стойности на критерия за дефект за изхода на измервателния контур на тока на дефекта, получен от различните методи за откриване.

2.3 Резултати и анализ на тестовете

Бяха направени преброй на изходните резултати на стойностите на тока на характеристичните стойности на критерия за дефект на различни степени при различни методи за откриване, а конкретните данни са показани в Таблица 1.

III. Заключение

Абнормалността на вторичния контур на релейната защита е един от най-директните фактори, водещи до увеличаване на загубите на енергия в електроенергийната система. Когато трансформаторът на тока или напрежението във вторичния контур се повреди, това ще доведе до грешки в измерванията, което ще засегне точността на сметката за електроенергия.

Настоящата работа предлага изследване на автоматизиран метод за откриване на скрити дефекти в контура на релейната защита на вторичното оборудване в подстанциите, който ефективно осъществява точното откриване на вторични контури на различни степени и има добра практически приложна стойност. Чрез изследването и проектирането на метода за откриване на дефекти в контура на релейната защита на вторичното оборудване в настоящата работа, се очаква да се предоставят ценни препоръки за действителното управление на безопасността в подстанциите.

Комбинирайки функцията на пригодност на областта на свързаността на дефекти във вторичния контур на релейната защита, построена в част 2.1, в конкретния процес на откриване на дефекти, настоящата работа решава оптималната стойност на функцията на пригодност като окончателен идентификационен резултат. Според гореспоменатия метод, се реализира откриване и анализ на скритите дефекти в контура на релейната защита на вторичното оборудване.