Дадланын Хамгаалалттай Холбоотой Дээд Техникт Автоматаар Нягтлан Шинжилгээний Архитектуртай Холбоотой Гүйцэтгэлч Төсөвийн Эрсдэлтэй Аймшигтай Алдааны Автоматаар Шинжилгээний Зохиомол Арга

I. مقدمه

حالت عملی غیرطبیعی مدار ثانویه حفاظت رله‌ای در زیرстанسیون تأثیر قابل توجهی بر سیستم برق کلی دارد. از یک طرف، مدار ثانویه حفاظت رله‌ای جزء مهمی از سیستم برق است و وظیفه اصلی آن حفظ عملکرد پایدار سیستم برق است. هنگامی که حالت عملی مدار ثانویه غیرطبیعی باشد، ممکن است به پایداری سیستم برق کاهش یافته و احتمال وقوع خطاها افزایش یابد.

به علاوه، مدار ثانویه غیرطبیعی حفاظت رله‌ای ممکن است منجر به عملکرد نامناسب یا عدم عملکرد دستگاه حفاظت شود، که این موضوع امنیت سیستم برق را تهدید می‌کند. به عنوان مثال، هنگامی که خطای کوتاه مداری در یک خط رخ می‌دهد، اگر مدار ثانویه غیرطبیعی حفاظت رله‌ای مانع از قطع به موقع خط خراب شده شود، ممکن است عواقب جدی‌تری مانند خسارت به تجهیزات و آتش‌سوزی رخ دهد. بنابراین، تشخیص موثر خطاها پنهان در مدار بسیار ضروری است.

شیائو تونژائو و همکارانش روشی برای تشخیص خطاها پنهان در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای زیرستانسیون بر اساس اطلاعات چندپارامتری پیشنهاد کردند. با جمع‌آوری اطلاعات چندین پارامتر، تحلیل جامعی از حالت عملی مدار ثانویه حفاظت رله‌ای انجام می‌شود که می‌تواند خطاها پنهان را به صورت دقیق‌تری تشخیص دهد، دقت و قابلیت اطمینان تشخیص خطا را افزایش دهد و به شناسایی و حل به موقع خطرات احتمالی کمک کند. با این حال، این روش تا حدودی پیچیدگی و مقدار محاسباتی پردازش داده‌ها را افزایش می‌دهد.

یانگ یوهان روشی برای تشخیص خطاها در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای زیرستانسیون بر اساس فناوری PLC پیشنهاد کرد. با استفاده از برنامه‌نویسی انعطاف‌پذیر، قابلیت اطمینان بالا و قابلیت توسعه قوی فناوری PLC، سطح اتوماسیون و هوشمندی تشخیص خطا را افزایش می‌دهد و می‌تواند حالت عملی مدار ثانویه را به صورت زنده نظارت کند که اثر کاربردی خوبی در بهبود امنیت و پایداری سیستم برق دارد. با این حال، در مرحله کاربرد واقعی، فناوری PLC نیاز به پشتیبانی سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مناسب دارد که هزینه و پیچیدگی سیستم برق را افزایش می‌دهد.

با توجه به موارد فوق، در این مقاله مطالعه‌ای درباره روش تشخیص خودکار خطاها پنهان در مدار حفاظت رله‌ای تجهیزات ثانویه زیرستانسیون ارائه شده و عملکرد روش تشخیص طراحی شده در محیط آزمون مقایسه‌ای تجزیه و تحلیل و تأیید شده است.

II. طراحی طرح تشخیص خودکار خطاها پنهان در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای
2.1 تحلیل حوزه مرتبط با خطا در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای

در فرآیند رسیدگی به مشکلات وضعیت مدار ثانویه حفاظت رله‌ای، به دلیل ارتباطات متقابل بین اجزای مختلف [3]، وقتی خطاها پنهان وجود دارد، نمایش‌های ماکروسکوپی مربوط به محل خاص خطا محدود نمی‌شود. در این زمینه، این مقاله ابتدا حوزه مرتبط با خطا در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای [4] را تحلیل می‌کند. با ایجاد تابع مناسب، مسئله اصلی تشخیص خطا به مسئله محاسبه تابع تناسب بهینه تبدیل می‌شود. به این ترتیب، با توجه به اطلاعات عملیاتی فعلی مدار ثانویه حفاظت رله‌ای، وضعیت مدار ثانویه می‌تواند ارزیابی شود.

برای حوزه مرتبط با خطا خاص مدار ثانویه حفاظت رله‌ای، این مقاله شباهت بین اطلاعات عملیاتی فعلی مدار ثانویه حفاظت رله‌ای و مقدار مورد انتظار را به عنوان معیار اندازه‌گیری در نظر می‌گیرد. هنگام محاسبه جریان کل در مدار، ممکن است لازم باشد جریان‌های تمام شاخه‌های مدار جمع شوند و در این زمان، حدود بالا و پایین جمع‌بندی به تعداد جریان‌های شاخه متناسب است. با توجه به روش فوق، تحلیل حوزه مرتبط با خطا در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای انجام می‌شود و پایه‌ای برای تشخیص خطاها پنهان بعدی فراهم می‌کند.

2.2 تشخیص خطاها پنهان در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای

جدول 1. جدول مقایسه نتایج خروجی مقادیر جریان معیار خطا مدار در درجات مختلف

I. تحلیل نتایج آزمون

همانطور که از نتایج آزمون نشان داده شده در جدول 1 مشخص است، در میان سه روش تشخیص مختلف، روش تشخیص خطاها پنهان در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای زیرستانسیون بر اساس اطلاعات چند-پارامتری که در منبع [1] پیشنهاد شده، در تشخیص حالت‌های خطا با درجه بالاتر عملکرد بهتری دارد. هنگامی که درجه خطای کلی مدار اندازه‌گیری کمتر از 10.0% است، نتیجه خروجی مقدار معیار خطا مدار به طور قابل توجهی کمتر است که برای تعیین واقعی خطا مشکلاتی دارد.

برای روش تشخیص خطاها در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای زیرستانسیون بر اساس فناوری PLC که در منبع [2] پیشنهاد شده، نتایج خروجی مقادیر معیار کلی خطا مدار نسبتاً پایدار است، اما در مقادیر کلی امکان بهبود وجود دارد.

مقایسه‌ای، در روش تشخیص طراحی شده در این مقاله، نتایج خروجی مقادیر معیار خطا مدار همیشه بالای 0.12 A است و حداکثر مقدار بیش از 0.22 A است که می‌تواند به طور موثر حالت خطا پنهان مدار حفاظت رله‌ای تجهیزات ثانویه را نشان دهد. در مقایسه با گروه کنترل، مزایای نسبتاً واضحی در مورد پایداری و تطبیق‌پذیری دارد.

در هنگام تحلیل عملکرد روش تشخیص طراحی شده، یک مدل از مدار حفاظت رله‌ای تجهیزات ثانویه زیرستانسیون در PSCAD/EMTDC ساخته شد. در مرحله تنظیمات واقعی، نوع حفاظت واقعی، مدل اجزای الکتریکی و تنظیمات پارامترهای عملیاتی به طور کامل در نظر گرفته شد.

II. آزمون‌های کاربردی
2.1 آماده‌سازی آزمون

بر اساس یک خط انتقال نمونه، حفاظت فاصله‌ای تنظیم شد و به عنوان مدار حفاظت رله‌ای تجهیزات ثانویه استفاده شد. در مورد تنظیمات پارامترهای عملیاتی خاص، محدوده امپدانس به 80% - 120% امپدانس خط تنظیم شد؛ زمان تأخیر 0.1 ثانیه و زمان عملکرد 0.02 ثانیه بود؛ ویژگی عملکرد چهارضلعی را به کار برد تا عملکرد مطمئنی در صورت وقوع خطا در محدوده حفاظت و عدم عملکرد مطمئن در صورت وقوع خطا خارج از محدوده حفاظت تضمین شود؛ هنگامی که ولتاژ کمتر از 80% ولتاژ اسمی است، حفاظت بلاک می‌شود تا از عملکرد نادرست در ولتاژ بسیار کم جلوگیری شود. نسبت تبدیل CT 1000:1 و جریان اسمی به 1.0 A تنظیم شد. نسبت تبدیل PT 10000:1 و ولتاژ اسمی به 100 kV تنظیم شد. در مورد تنظیمات فیلتر، از فیلتر پایین‌گذر استفاده شد و فرکانس برش به 500 Hz تنظیم شد تا تأثیر نویز با فرکانس بالا بر حفاظت کاهش یابد.

2.2 طرح آزمون

بر اساس محیط آزمون ذکر شده، روش تشخیص خطاها پنهان در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای زیرستانسیون بر اساس اطلاعات چند-پارامتری که در منبع [1] پیشنهاد شده و روش تشخیص خطاها در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای زیرستانسیون بر اساس فناوری PLC که در منبع [2] پیشنهاد شده به عنوان گروه‌های کنترل آزمون در نظر گرفته شدند. نتایج تشخیص سه روش مختلف تحت شرایط کاری یکسان آزمون شدند.

برای شرایط کاری آزمون خاص، مدار اندازه‌گیری جریان شاخه‌ای که CT در آن قرار دارد به عنوان محل خطا تنظیم شد و درجات خطای کلی مدار اندازه‌گیری شاخه‌ای که CT در آن قرار دارد به ترتیب -15٪، -10٪، -5٪، +5٪، +10٪ و +15٪ بود. بر اساس این، توزیع مقادیر معیار خطا برای شاخه مدار اندازه‌گیری جریان خطا که توسط روش‌های تشخیص مختلف خروجی می‌شود، به طور جداگانه شمارش شد.

2.3 نتایج و تحلیل آزمون

نتایج خروجی مقادیر جریان معیار خطا مدار در درجات مختلف تحت روش‌های تشخیص مختلف به طور جداگانه شمارش شدند و نتایج داده‌ای خاص در جدول 1 نشان داده شده است.

III. نتیجه‌گیری

غیرطبیعی بودن مدار ثانویه حفاظت رله‌ای یکی از عوامل مستقیم منجر به افزایش تلفات انرژی در سیستم برق است. هنگامی که ترانسفورماتور جریان یا ولتاژ در مدار ثانویه خراب می‌شود، منجر به خطای اندازه‌گیری می‌شود و در نتیجه دقت تسویه حساب برق را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

این مقاله مطالعه‌ای درباره روش تشخیص خودکار خطاها پنهان در مدار حفاظت رله‌ای تجهیزات ثانویه زیرستانسیون ارائه می‌دهد که به طور موثر تشخیص دقیق مدارهای درجه‌های مختلف را محقق می‌کند و ارزش کاربردی خوبی دارد. از طریق تحقیق و طراحی روش تشخیص خطا برای مدار حفاظت رله‌ای تجهیزات ثانویه در این مقاله، انتظار می‌رود مرجعی با ارزش برای مدیریت ایمنی واقعی زیرستانسیون‌ها ارائه شود.

با توجه به تابع تناسب حوزه مرتبط با خطا در مدار ثانویه حفاظت رله‌ای که در بخش 2.1 ساخته شده، در فرآیند تشخیص خطا واقعی، این مقاله مقدار بهینه تابع تناسب را به عنوان نتیجه شناسایی نهایی حل می‌کند. با توجه به روش فوق، تشخیص و تحلیل خطاها پنهان در مدار حفاظت رله‌ای تجهیزات ثانویه محقق می‌شود.