Έρευνα στη μέθοδο αυτόματης ανίχνευσης κρυμμένων βλαβών στο περιβάλλον επιστροφής προστασίας δευτερεύουσας εξοπλισμού σε υποσταθμούς

I. Εισαγωγή

Η ανώμαλη λειτουργία του δευτερεύοντος κύκλου προστασίας σε υποσταθμό έχει σημαντική επίδραση στο σύνολο του συστήματος ενέργειας. Αφενός, ο δευτερεύων κύκλος προστασίας είναι μια βασική συστατική του συστήματος ενέργειας, και η κύρια λειτουργία του είναι να εξασφαλίζει τη σταθερή λειτουργία του συστήματος ενέργειας. Όταν η λειτουργία του δευτερεύοντος κύκλου είναι ανώμαλη, μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της σταθερότητας του συστήματος ενέργειας και να αυξήσει την πιθανότητα παρακμώσεων.

Επιπλέον, ένας ανώμαλος δευτερεύων κύκλος προστασίας μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία ή αποτυχία λειτουργίας του μηχανήματος προστασίας, έτσι δημιουργώντας πρόσθετο κίνδυνο για την ασφάλεια του συστήματος ενέργειας. Για παράδειγμα, όταν συμβαίνει ένας σύνδεσμος-σύντομης σύνδεσης σε μια γραμμή, αν ο ανώμαλος δευτερεύων κύκλος προστασίας εμποδίζει το μηχανήμα προστασίας να αποσυνδέσει την εν λόγω γραμμή εγκαίρως, μπορεί να οδηγήσει σε πιο σοβαρές συνέπειες, όπως ζημία σε εξοπλισμό και πυρκαγιά. Συνεπώς, είναι εξαιρετικά αναγκαίο να ανιχνεύονται αποτελεσματικά τα κρυμμένα προβλήματα στον κύκλο.

Ο Xia Tongzhao και άλλοι πρότειναν μια μέθοδο ανίχνευσης κρυμμένων παραλλαγών στον δευτερεύοντα κύκλο προστασίας του υποσταθμού βασιζόμενη σε πληροφορίες πολλαπλών παραμέτρων. Μέσω της συλλογής πληροφοριών πολλαπλών παραμέτρων, γίνεται μια συνολική ανάλυση της λειτουργίας του δευτερεύοντος κύκλου προστασίας, η οποία μπορεί να ανιχνεύσει πιο ακριβώς κρυμμένα προβλήματα, να βελτιώσει την ακρίβεια και την αξιοπιστία της ανίχνευσης παραλλαγών, και να βοηθήσει στην εγκαίρως αναγνώριση και επίλυση δυνητικών επικίνδυνων καταστάσεων. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος αυξάνει σε μεγάλο βαθμό την πολυπλοκότητα και το υπολογιστικό φορτίο της επεξεργασίας δεδομένων.

Η Yang Yuhan πρότεινε μια μέθοδο ανίχνευσης παραλλαγών στον δευτερεύοντα κύκλο προστασίας του υποσταθμού βασιζόμενη στην τεχνολογία PLC. Λαμβάνοντας υπόψη την ευελιξία της προγραμματισμού, την υψηλή αξιοπιστία και τη μεγάλη επεκτασιμότητα της τεχνολογίας PLC, βελτιώνει το επίπεδο αυτοματοποίησης και την επιστημονική διάθεση της ανίχνευσης παραλλαγών, και μπορεί να παρακολουθεί τη λειτουργία του δευτερεύοντος κύκλου σε πραγματικό χρόνο, έχοντας καλή εφαρμογή στη βελτίωση της ασφάλειας και της σταθερότητας του συστήματος ενέργειας. Ωστόσο, στην πραγματική εφαρμογή, η τεχνολογία PLC απαιτεί αντίστοιχη υποστήριξη υλικού και λογισμικού, η οποία θα αυξήσει το κόστος και την πολυπλοκότητα του συστήματος ενέργειας.

Βασιζόμενοι στα παραπάνω, αυτό το έγγραφο προτείνει μια μελέτη για μια αυτόματη μέθοδο ανίχνευσης κρυμμένων παραλλαγών στον κύκλο προστασίας του δευτερεύοντος εξοπλισμού στους υποσταθμούς, και αναλύει και επαληθεύει την απόδοση της σχεδιασμένης μεθόδου ανίχνευσης σε περιβάλλον συγκριτικών δοκιμών.

II. Σχεδιασμός της Αυτόματης Μεθόδου Ανίχνευσης Κρυμμένων Παραλλαγών στον Δευτερεύοντα Κύκλο Προστασίας
2.1 Ανάλυση του Τομέα Συνδεδεμένων Παραλλαγών του Δευτερεύοντος Κύκλου Προστασίας

Στη διαδικασία αντιμετώπισης των θεμάτων κατάστασης του δευτερεύοντος κύκλου προστασίας, λόγω των διασυνδέσεων μεταξύ διαφορετικών συστατικών [3]. Συνεπώς, όταν υπάρχουν κρυμμένες παραλλαγές, οι αντίστοιχες μακροσκοπικές εκδηλώσεις δεν περιορίζονται στη συγκεκριμένη θέση της παραλλαγής. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο αρχικά αναλύει τον τομέα συνδεδεμένων παραλλαγών του δευτερεύοντος κύκλου προστασίας [4]. Μέσω της δημιουργίας μιας κατάλληλης συνάρτησης, το πρωτότυπο πρόβλημα ανίχνευσης παραλλαγών μετατρέπεται σε πρόβλημα υπολογισμού της βέλτιστης συνάρτησης προσαρμογής. Έτσι, με βάση τις πραγματικές πληροφορίες λειτουργίας του δευτερεύοντος κύκλου προστασίας, μπορεί να αξιολογηθεί η κατάσταση του δευτερεύοντος κύκλου.

Για τον συγκεκριμένο τομέα συνδεδεμένων παραλλαγών του δευτερεύοντος κύκλου προστασίας, αυτό το έγγραφο λαμβάνει ως μέτρο εκτίμησης την ομοιότητα μεταξύ των πραγματικών πληροφοριών λειτουργίας του δευτερεύοντος κύκλου προστασίας και της αναμενόμενης τιμής. Κατά την υπολογισμό του συνολικού ρεύματος στον κύκλο, μπορεί να είναι απαραίτητο να προστεθούν τα ρεύματα όλων των κλάδων του κυκλώματος, και τότε, τα άνω και κάτω όρια της προσθήκης αντιστοιχούν στον αριθμό των ρευμάτων των κλάδων. Σύμφωνα με την παραπάνω μέθοδο, υλοποιείται η ανάλυση του τομέα συνδεδεμένων παραλλαγών του δευτερεύοντος κύκλου προστασίας, παρέχοντας μια βάση εφαρμογής για την επόμενη ανίχνευση κρυμμένων παραλλαγών.

2.2 Ανίχνευση Κρυμμένων Παραλλαγών στον Δευτερεύοντα Κύκλο Προστασίας

Πίνακας 1: Σύγκριση των αποτελεσμάτων εξόδου των τιμών των χαρακτηριστικών ρευμάτων των κριτηρίων παραλλαγών του κυκλώματος διαφορετικών βαθμών

I. Ανάλυση των Αποτελεσμάτων των Δοκιμών

Όπως φαίνεται από τα αποτελέσματα των δοκιμών που παρουσιάζονται στον Πίνακα 1, μεταξύ των τριών διαφορετικών μεθόδων ανίχνευσης, η μέθοδος ανίχνευσης κρυμμένων παραλλαγών στον δευτερεύοντα κύκλο προστασίας του υποσταθμού βασιζόμενη σε πληροφορίες πολλαπλών παραμέτρων που προτείνεται στη Βιβλιογραφία [1] επιδεικνύει καλύτερη απόδοση στην ανίχνευση παραλλαγών υψηλότερου βαθμού. Όταν ο συνολικός βαθμός σφάλματος του κυκλώματος μέτρησης είναι λιγότερο από 10,0%, το αποτέλεσμα εξόδου της τιμής του χαρακτηριστικού κριτηρίου παραλλαγής του κυκλώματος είναι σημαντικά χαμηλότερο, το οποίο έχει ορισμένες ελλείψεις για την πραγματική απόφαση παραλλαγής.

Για τη μέθοδο ανίχνευσης παραλλαγών στον δευτερεύοντα κύκλο προστασίας του υποσταθμού βασιζόμενη στην τεχνολογία PLC που προτείνεται στη Βιβλιογραφία [2], τα αποτελέσματα εξόδου των τιμών των χαρακτηριστικών κριτηρίων συνολικής παραλλαγής του κυκλώματος είναι σχετικά σταθερά, αλλά υπάρχει χώρος για βελτίωση στις συνολικές τιμές.

Σε αντίθεση, με τη μέθοδο ανίχνευσης που σχεδιάστηκε σε αυτό το έγγραφο, τα αποτελέσματα εξόδου των τιμών των χαρακτηριστικών κριτηρίων παραλλαγής του κυκλώματος παραμένουν πάντα πάνω από 0,12 A, και η μέγιστη τιμή υπερβαίνει τα 0,22 A, το οποίο μπορεί να αντανακλά αποτελεσματικά την κρυμμένη κατάσταση παραλλαγής του κυκλώματος προστασίας του δευτερεύοντος εξοπλισμού. Σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου, δείχνει σχετικά ορατά πλεονεκτήματα σε ό,τι αφορά τη σταθερότητα και την προσαρμοστικότητα.

Κατά την ανάλυση της απόδοσης της σχεδιασμένης μεθόδου ανίχνευσης, χτίστηκε ένα μοντέλο του κυκλώματος προστασίας του δευτερεύοντος εξοπλισμού σε υποσταθμό στο PSCAD/EMTDC. Κατά τη συγκεκριμένη στάση διαμόρφωσης, λαμβάντηκαν πλήρως υπόψη ο πραγματικός τύπος προστασίας, το μοντέλο ηλεκτρικών συστατικών και η διαμόρφωση λειτουργικών παραμέτρων.

II. Δοκιμές Εφαρμογής
2.1 Προετοιμασία Δοκιμών

Βασιζόμενοι σε μια τυπική γραμμή μεταφοράς, διαμορφώθηκε μια απόσταση προστασίας και χρησιμοποιήθηκε ως κύκλος προστασίας του δευτερεύοντος εξοπλισμού. Σε ό,τι αφορά τη συγκεκριμένη διαμόρφωση λειτουργικών παραμέτρων, ο περιορισμός αντίστασης ορίστηκε σε 80% - 120% της αντίστασης της γραμμής· ο χρόνος καθυστέρησης ήταν 0,1 s, και ο χρόνος λειτουργίας 0,02 s· η λειτουργική χαρακτηριστική που επιλέχθηκε ήταν τετραγωνική, ώστε να εξασφαλίζεται η αξιόπιστη λειτουργία όταν η παραλλαγή συμβαίνει μέσα στο πεδίο προστασίας και η αξιόπιστη μη-λειτουργία όταν η παραλλαγή συμβαίνει εκτός του πεδίου προστασίας· όταν η τάση είναι χαμηλότερη από 80% της τυπικής τάσης, η προστασία αποκλείεται για να αποτραπεί η λανθασμένη λειτουργία σε χαμηλή τάση. Ο λόγος μετατροπής του CT ήταν 1000:1, και η τυπική τροποποίηση τροποποιήθηκε σε 1,0 A. Ο λόγος μετατροπής του PT ήταν 10000:1, και η τυπική τάση ορίστηκε σε 100 kV. Σε ό,τι αφορά τη διαμόρφωση φίλτρου, χρησιμοποιήθηκε ένα φίλτρο χαμηλών συχνοτήτων, και η συχνότητα κατακόρυφης ορίστηκε σε 500 Hz για να μειωθεί η επίδραση του υψηλού θορύβου στην προστασία.

2.2 Σχέδιο Δοκιμών

Στη βάση του παραπάνω περιβάλλοντος δοκιμών, η μέθοδος ανίχνευσης κρυμμένων παραλλαγών στον δευτερεύοντα κύκλο προστασίας του υποσταθμού βασιζόμενη σε πληροφορίες πολλαπλών παραμέτρων που προτείνεται στη Βιβλιογραφία [1] και η μέθοδος ανίχνευσης παραλλαγών στον δευτερεύοντα κύκλο προστασίας του υποσταθμού βασιζόμενη στην τεχνολογία PLC που προτείνεται στη Βιβλιογραφία [2] λήφθηκαν ως ομάδες ελέγχου για τις δοκιμές. Τα αποτελέσματα ανίχνευσης των τριών διαφορετικών μεθόδων δοκιμάστηκαν υπό τις ίδιες συνθήκες εργασίας.

Για τις συγκεκριμένες συνθήκες εργασίας, το κύκλωμα μέτρησης ρεύματος του κλάδου όπου βρίσκεται ο CT ορίστηκε ως η θέση της παραλλαγής, και οι συνολικοί βαθμοί σφάλματος του κυκλώματος μέτρησης του κλάδου όπου βρίσκεται ο CT ήταν -15%, -10%, -5%, +5%, +10%, και +15% αντί