Recerca sobre el mètode automàtic de detecció d'errors ocults en el circuit de protecció per relés dels equips secundaris a les subestacions

I. Introducció

L'estat d'operació anormal del circuit secundari de la protecció per relés en una subestació té un impacte significatiu en el sistema elèctric global. D'una banda, el circuit secundari de la protecció per relés és un component crucial del sistema elèctric, i la seva funció principal és assegurar l'operació estable del sistema elèctric. Quan l'estat d'operació del circuit secundari és anormal, pot conduir a una disminució de l'estabilitat del sistema elèctric i augmentar la probabilitat de falles.

A més, un circuit secundari anormal de la protecció per relés pot fer que el dispositiu de protecció falli o no s'activi correctament, així minvant la seguretat del sistema elèctric. Per exemple, quan es produeix un defecte de curtcircuït en una línia, si el circuit secundari anormal de la protecció per relés impedeix al dispositiu de protecció tallar la línia defectuosa a temps, pot portar a conseqüències més serioses, com el dañament d'equips i incendis. Per tant, és extremadament necessari detectar eficaçment les falles ocultes en el circuit.

Xia Tongzhao et al. van proposat un mètode per detectar falles ocultes en el circuit secundari de la protecció per relés de la subestació basat en informació de múltiples paràmetres. Reunint la informació de diversos paràmetres, es realitza un anàlisi integral de l'estat d'operació del circuit secundari de la protecció per relés, el que permet detectar amb més precisió les falles ocultes, millorant l'exactitud i la fiabilitat de la detecció de falles, i ajudant a identificar i resoldre tempestivament els perills de seguretat potencials. No obstant això, aquest mètode augmenta en certa mesura la complexitat i la quantitat de càlculs de processament de dades.

Yang Yuhan va proposar un mètode per detectar falles en el circuit secundari de la protecció per relés de la subestació basat en la tecnologia PLC. Aprofitant la programació flexible, la alta fiabilitat i la gran escalabilitat de la tecnologia PLC, s'ha millorat el nivell d'automatització i la intel·ligència de la detecció de falles, i es pot monitorar l'estat d'operació del circuit secundari en temps real, el que té un bon efecte en la millora de la seguretat i estabilitat del sistema elèctric. No obstant això, en la fase d'aplicació real, la tecnologia PLC requereix suport hardware i software corresponents, el que incrementa el cost i la complexitat del sistema elèctric.

Basant-nos en el dalt, aquest article proposa un estudi sobre el mètode automàtic de detecció de falles ocultes en el circuit de protecció per relés de l'equip secundari en subestacions, i analitza i verifica el rendiment del mètode de detecció dissenyat en un entorn de prova comparativa.

II. Disseny de l'esquema de detecció automàtica de falles ocultes en el circuit secundari de la protecció per relés
2.1 Anàlisi del domini d'associació de falles del circuit secundari de la protecció per relés

En el procés de tractament de problemes d'estat del circuit secundari de la protecció per relés, degut a les interrelacions entre diferents components [3]. Per tant, quan hi ha falles ocultes, les manifestacions macroscòpiques corresponents no estan limitades a la ubicació específica de la falla. En aquest sentit, aquest article analitza primer el domini d'associació de falles del circuit secundari de la protecció per relés [4]. Establint una funció apropiada, el problema original de detecció de falles es transforma en el problema de càlcul de la funció d'aptitud òptima de la funció objectiu. Així, segons la informació operativa real del circuit secundari de la protecció per relés, es pot avaluar l'estat del circuit secundari.

Per al domini d'associació de falles específic del circuit secundari de la protecció per relés, aquest article pren la similitud entre la informació operativa real del circuit secundari de la protecció per relés i el valor esperat com a estàndard de mesura. Quan es calcula la corrent total en el circuit, pot ser necessari sumar les corrents de totes les branques del circuit, i en aquest moment, els límits superiors i inferiors de la suma corresponen al nombre de corrents de branca. Segons el mètode anterior, s'assoleix l'anàlisi del domini d'associació de falles del circuit secundari de la protecció per relés, proporcionant una base d'implementació per a la detecció posterior de falles ocultes.

2.2 Detecció de falles ocultes en el circuit secundari de la protecció per relés

Tab.1 Taula de comparació dels valors de sortida de la corrent característica del criteri de falla del circuit de diferents graus

I. Anàlisi dels resultats de prova

Com es pot veure en els resultats de prova mostrats a la Taula 1, entre els tres mètodes de detecció diferents, el mètode per detectar falles ocultes en el circuit secundari de la protecció per relés de la subestació basat en informació de múltiples paràmetres proposat a la Literatura [1] presenta un rendiment millor en la detecció d'estats de falla de major grau. Quan el grau d'error comprehensiu del circuit de mesura és inferior al 10,0%, el resultat de sortida del valor característic del criteri de falla del circuit és significativament menor, el que té certes deficiències per a la determinació de falles reals.

Per al mètode per detectar falles en el circuit secundari de la protecció per relés de la subestació basat en la tecnologia PLC proposat a la Literatura [2], els resultats de sortida dels valors característics del criteri de falla general del circuit són relativament estables, però hi ha margen d'apriment en els valors generals.

En contrast, sota el mètode de detecció dissenyat en aquest article, els resultats de sortida dels valors característics del criteri de falla del circuit són sempre superiors a 0,12 A, i el valor màxim supera els 0,22 A, el que pot reflectir eficaçment l'estat de falla oculta del circuit de protecció per relés de l'equip secundari. En comparació amb el grup de control, mostra avantatges relatius evidents en termes d'estabilitat i adaptabilitat.

Quan s'analitza el rendiment del mètode de detecció dissenyat, es va construir un model del circuit de protecció per relés de l'equip secundari en una subestació a PSCAD/EMTDC. Durant la fase de configuració específica, es van considerar plenament el tipus de protecció real, el model de component elèctric i la configuració de paràmetres d'operació.

II. Proves d'aplicació
2.1 Preparació de la prova

Sobre la base d'una línia de transmissió típica, es va configurar una protecció de distància i s'utilitzà com a circuit de protecció per relés de l'equip secundari. En termes de configuració específica de paràmetres d'operació, el rang d'impedància es va establir entre el 80% - 120% de l'impedància de la línia; el temps de retard era de 0,1 s, i el temps d'operació era de 0,02 s; la característica d'operació adoptava una característica quadrilàtera per assegurar l'operació fiable quan es produïa una falla dins de l'àmbit de protecció i la no-activació fiable quan es produïa una falla fora de l'àmbit de protecció; quan la tensió era inferior al 80% de la tensió nominal, la protecció estava bloquejada per evitar la activació errònia a una tensió massa baixa. La raó de transformació del CT era de 1000:1, i la corrent nominal es va establir a 1,0 A. La raó de transformació del PT era de 10000:1, i la tensió nominal es va establir a 100 kV. En termes de configuració de filtre, es va utilitzar un filtre de passa baix, i la freqüència de tall es va establir a 500 Hz per reduir l'impacte del soroll d'alta freqüència en la protecció.

2.2 Esquema de prova

Sobre la base de l'entorn de prova mencionat, es van prendre com a grups de control per a la prova el mètode per detectar falles ocultes en el circuit secundari de la protecció per relés de la subestació basat en informació de múltiples paràmetres proposat a la Literatura [1] i el mètode per detectar falles en el circuit secundari de la protecció per relés de la subestació basat en la tecnologia PLC proposat a la Literatura [2]. Els resultats de detecció dels tres mètodes diferents es van provar sota les mateixes condicions de treball.

Per a les condicions de treball específiques, el circuit de mesura de corrent de la branca on es troba el CT es va establir com a ubicació de la falla, i els graus d'error comprehensius del circuit de mesura de la branca on es troba el CT eren -15%, -10%, -5%, +5%, +10% i +15% respectivament. Basant-nos en això, es va comptabilitzar la distribució dels valors característics del criteri de falla per a la branca de mesura de corrent de falla de sortida pels diferents mètodes de detecció.

2.3 Resultats i anàlisi de la prova

Es van comptabilitzar els resultats de sortida dels valors de corrent dels valors característics del criteri de falla del circuit per a diferents graus sota diferents mètodes de detecció, i els resultats de dades específics es mostren a la Taula 1.

III. Conclusió

L'anormalitat del circuit secundari de la protecció per relés és un dels factors més directes que porta a l'augment de la pèrdua d'energia en el sistema elèctric. Quan el transformador de corrent o de tensió en el circuit secundari falla, porta a errors de mesura, afectant així la precisió del règim de facturació d'electricitat.

Aquest article proposa un estudi sobre el mètode automàtic de detecció de falles ocultes en el circuit de protecció per relés de l'equip secundari en subestacions, el qual realitza eficaçment la detecció precisa de circuits secundaris de diferents graus i té un bon valor d'aplicació pràctica. A través de la recerca i el disseny del mètode de detecció de falles per al circuit de protecció per relés de l'equip secundari en aquest article, es espera proporcionar una referència valuosa per a la gestió de seguretat real de les subestacions.

Combinant la funció d'aptitud del domini d'associació de falles del circuit secundari de la protecció per relés construïda en la part 2.1, en el procés específic de detecció de falles, aquest article resol el valor òptim de la funció d'aptitud com a resultat final d'identificació. Segons el mètode anterior, es realitza la detecció i anàlisi de falles ocultes en el circuit de protecció per relés de l'equip secundari.