Forschung zur automatischen Erkennungsmethode verborgener Fehler im Schutzschaltkreis der Sekundärgeräte in Umspannwerken

I. Einführung

Der ungewöhnliche Betriebszustand des Sekundärkreises der Relaisschutzanlage in einer Umspannanlage hat einen erheblichen Einfluss auf das gesamte Stromnetz. Einerseits ist der Sekundärkreis des Relaisschutzes ein wesentlicher Bestandteil des Stromnetzes, und seine Hauptfunktion besteht darin, den stabilen Betrieb des Stromnetzes sicherzustellen. Wenn der Betriebszustand des Sekundärkreises ungewöhnlich ist, kann dies zu einer Verringerung der Stabilität des Stromnetzes und zu einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit von Fehlern führen.

Darüber hinaus kann ein ungewöhnlicher Sekundärkreis des Relaisschutzes dazu führen, dass die Schutzvorrichtung fehlfunktioniert oder nicht funktioniert, was die Sicherheit des Stromnetzes bedroht. Zum Beispiel, wenn in einer Leitung ein Kurzschlussfehler auftritt, und der ungewöhnliche Sekundärkreis des Relaisschutzes verhindert, dass die Schutzvorrichtung die defekte Leitung rechtzeitig abschaltet, kann dies zu schwerwiegenden Folgen wie Geräteschäden und Bränden führen. Daher ist es äußerst wichtig, verborgene Fehler im Kreis effektiv zu erkennen.

Xia Tongzhao et al. schlugen eine Methode zur Erkennung verborgener Fehler im Sekundärkreis der Relaisschutzanlage der Umspannanlage vor, die auf multiparametrischen Informationen basiert. Durch die Erfassung von Informationen mehrerer Parameter wird eine umfassende Analyse des Betriebszustands des Sekundärkreises des Relaisschutzes durchgeführt, was es ermöglicht, verborgene Fehler präziser zu erkennen, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Fehlererkennung zu verbessern und dabei hilft, potenzielle Sicherheitsrisiken rechtzeitig zu identifizieren und zu beseitigen. Allerdings erhöht diese Methode die Komplexität und Rechenarbeit der Datenverarbeitung in gewissem Maße.

Yang Yuhan schlug eine Methode zur Erkennung von Fehlern im Sekundärkreis der Relaisschutzanlage der Umspannanlage auf Basis von PLC-Technologie vor. Unter Ausnutzung der flexiblen Programmierung, der hohen Zuverlässigkeit und der starken Skalierbarkeit der PLC-Technologie wird der Automatisierungsgrad und Intelligenzgrad der Fehlererkennung verbessert, und es kann der Betriebszustand des Sekundärkreises in Echtzeit überwacht werden, was einen guten Anwendungseffekt bei der Verbesserung der Sicherheit und Stabilität des Stromnetzes hat. Allerdings erfordert die PLC-Technologie in der tatsächlichen Anwendungsphase entsprechende Hardware- und Softwareunterstützung, was die Kosten und Komplexität des Stromnetzes erhöhen wird.

Basierend auf dem Obigen schlägt dieser Artikel eine Studie zur automatischen Erkennungsmethode verborgener Fehler im Relaisschutzkreis der Sekundäreinrichtungen in Umspannanlagen vor und analysiert und überprüft die Leistung der entworfenen Erkennungsmethode in einem vergleichenden Testumfeld.

II. Entwurf des automatischen Erkennungsschemas für verborgene Fehler im Sekundärkreis des Relaisschutzes
2.1 Analyse des Fehlereinflussbereichs des Sekundärkreises des Relaisschutzes

Im Prozess der Behandlung der Zustandsprobleme des Sekundärkreises des Relaisschutzes sind aufgrund der Wechselbeziehungen zwischen verschiedenen Komponenten [3]. Daher sind die entsprechenden makroskopischen Manifestationen bei verborgenen Fehlern nicht auf den spezifischen Fehlort beschränkt. In diesem Zusammenhang analysiert dieser Artikel zunächst den Fehlereinflussbereich des Sekundärkreises des Relaisschutzes [4]. Durch die Etablierung einer geeigneten Funktion wird das ursprüngliche Problem der Fehlererkennung in das Berechnungsproblem der optimalen Fitnessfunktion der Zielfunktion transformiert. Auf diese Weise kann der Zustand des Sekundärkreises anhand der tatsächlichen Betriebsinformationen des Sekundärkreises des Relaisschutzes bewertet werden.

Für den spezifischen Fehlereinflussbereich des Sekundärkreises des Relaisschutzes nimmt dieser Artikel die Ähnlichkeit zwischen den tatsächlichen Betriebsinformationen des Sekundärkreises des Relaisschutzes und dem Sollwert als Messstandard. Bei der Berechnung des Gesamtstroms im Kreis kann es notwendig sein, die Ströme aller Zweige im Kreis zu addieren, und in diesem Fall entsprechen die oberen und unteren Grenzen der Summierung der Anzahl der Zweigströme. Gemäß der oben genannten Methode wird die Analyse des Fehlereinflussbereichs des Sekundärkreises des Relaisschutzes realisiert, wodurch eine Implementierungsbasis für die nachfolgende Erkennung verborgener Fehler bereitgestellt wird.

2.2 Erkennung verborgener Fehler im Sekundärkreis des Relaisschutzes

Tab.1 Vergleichstabelle der Ausgabewerte der charakteristischen Stromwerte der Kriterien für verschiedene Schweregrade von Kreisfehlern

I. Analyse der Testergebnisse

Wie aus den in Tabelle 1 dargestellten Testergebnissen ersichtlich, zeigt die in Literatur [1] vorgeschlagene Methode zur Erkennung verborgener Fehler im Sekundärkreis der Relaisschutzanlage der Umspannanlage basierend auf multiparametrischen Informationen bei der Erkennung höhergradiger Fehlzustände bessere Leistungen. Wenn der Gesamtfehlergrad des Messkreises weniger als 10,0% beträgt, ist das Ausgabergebnis des charakteristischen Wertes des Kriteriums für den Kreisfehler signifikant niedriger, was bestimmte Mängel für die tatsächliche Fehlerbestimmung hat.

Für die in Literatur [2] vorgeschlagene Methode zur Erkennung von Fehlern im Sekundärkreis der Relaisschutzanlage der Umspannanlage basierend auf PLC-Technologie sind die Ausgabergebnisse der charakteristischen Werte des Gesamtkreisfehlers relativ stabil, aber es gibt Raum für Verbesserungen in den Gesamtwerten.

Im Gegensatz dazu liegen die Ausgabergebnisse der charakteristischen Werte des Kriteriums für den Kreisfehler unter der in diesem Artikel entwickelten Erkennungsmethode stets über 0,12 A, und der Maximalwert übersteigt 0,22 A, was den verborgenen Fehlzustand des Relaisschutzkreises der Sekundäreinrichtungen effektiv widerspiegelt. Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigt sie relativ offensichtliche Vorteile in Bezug auf Stabilität und Anpassungsfähigkeit.

Bei der Analyse der Leistung der entwickelten Erkennungsmethode wurde ein Modell des Relaisschutzkreises der Sekundäreinrichtungen in einer Umspannanlage in PSCAD/EMTDC erstellt. Während der spezifischen Einrichtungsphase wurden der tatsächliche Schutztyp, das elektrische Bauteilmodell und die Betriebsparameterkonfiguration vollständig berücksichtigt.

II. Anwendungstests
2.1 Testvorbereitung

Basierend auf einer typischen Übertragungsleitung wurde ein Distanzschutz konfiguriert und als Relaisschutzkreis der Sekundäreinrichtungen verwendet. In Bezug auf die spezifische Konfiguration der Betriebsparameter wurde der Impedanzbereich auf 80% - 120% der Leitungsimpedanz eingestellt; die Verzögerungszeit betrug 0,1 s, und die Betriebsdauer 0,02 s; die Betriebscharakteristik war ein Quadrat, um einen zuverlässigen Betrieb bei Fehlern innerhalb des Schutzbereichs und einen zuverlässigen Nichtbetrieb bei Fehlern außerhalb des Schutzbereichs zu gewährleisten; wenn die Spannung unter 80% der Nennspannung liegt, wird der Schutz blockiert, um ein Fehlbetrieb bei zu geringer Spannung zu vermeiden. Das Transformationsverhältnis des CT war 1000:1, und die Nennstromstärke wurde auf 1,0 A eingestellt. Das Transformationsverhältnis des PT war 10000:1, und die Nennspannung wurde auf 100 kV eingestellt. In Bezug auf die Filterkonfiguration wurde ein Tiefpassfilter verwendet, und die Abtastfrequenz wurde auf 500 Hz eingestellt, um den Einfluss von Hochfrequenzrauschen auf den Schutz zu reduzieren.

2.2 Testschema

Auf der Grundlage der oben genannten Testumgebung wurden die in Literatur [1] vorgeschlagene Methode zur Erkennung verborgener Fehler im Sekundärkreis der Relaisschutzanlage der Umspannanlage basierend auf multiparametrischen Informationen und die in Literatur [2] vorgeschlagene Methode zur Erkennung von Fehlern im Sekundärkreis der Relaisschutzanlage der Umspannanlage basierend auf PLC-Technologie als Kontrollgruppen für den Test herangezogen. Die Erkennungsergebnisse der drei verschiedenen Methoden wurden unter den gleichen Arbeitsbedingungen getestet.

Für die spezifischen Testbedingungen wurde der Strommesskreis des Zweiges, in dem sich der CT befindet, als Fehlordnung festgelegt, und die Gesamtfehlergrade des Messkreises des Zweiges, in dem sich der CT befindet, waren -15%, -10%, -5%, +5%, +10% und +15%. Basierend darauf wurden die Verteilungen der charakteristischen Werte des Kriteriums für den Fehlerstrommesskreis des Zweiges, die von verschiedenen Erkennungsmethoden ausgegeben wurden, jeweils gezählt.

2.3 Testergebnisse und Analyse

Die Ausgabergebnisse der Stromwerte der charakteristischen Werte des Kriteriums für verschiedene Schweregrade von Fehlern unter verschiedenen Erkennungsmethoden wurden jeweils gezählt, und die spezifischen Datenresultate sind in Tabelle 1 dargestellt.

III. Schlussfolgerung

Die Abnormität des Sekundärkreises des Relaisschutzes ist einer der direktesten Faktoren, die zu einem Anstieg des Energieverlusts im Stromnetz führen. Wenn im Sekundärkreis der Strom- oder Spannungswandler versagt, führt dies zu Messfehlern, was die Genauigkeit der Stromrechnungsabwicklung beeinträchtigt.

Dieser Artikel schlägt eine Studie zur automatischen Erkennungsmethode verborgener Fehler im Relaisschutzkreis der Sekundäreinrichtungen in Umspannanlagen vor, die eine präzise Erkennung von Sekundärkreisen unterschiedlicher Grade effektiv ermöglicht und einen guten praktischen Anwendungswert hat. Durch die Forschung und den Entwurf der Fehlererkennungsmethode für den Relaisschutzkreis der Sekundäreinrichtungen in diesem Artikel wird erwartet, dass wertvolle Referenzen für die tatsächliche Sicherheitsverwaltung von Umspannanlagen bereitgestellt werden.

In Verbindung mit der Fitnessfunktion des Fehlereinflussbereichs des Sekundärkreises des Relaisschutzes, die in Teil 2.1 konstruiert wurde, löst dieser Artikel im spezifischen Fehlererkennungsprozess den optimalen Wert der Fitnessfunktion als endgültiges Identifikationsergebnis. Gemäß der oben genannten Methode wird die Erkennung und Analyse verborgener Fehler im Relaisschutzkreis der Sekundäreinrichtungen realisiert.