Asumavaran laitteiden relaissuojalaitteiston piirin piilovian automaattisen havaitsemismenetelmän tutkimus

I. Johdanto

Aseman suojareleiden toissijaisen piirin epänormaali toimintatila vaikuttaa merkittävästi sähköverkon kokonaisuuteen. Toisaalta, suojareleiden toissijainen piiri on olennainen osa sähköverkkoa, ja sen päätehtävänä on varmistaa sähköverkon vakaa toiminta. Kun toissijaisen piirin toimintatila on poikkeava, se voi johtaa sähköverkon vakauden heikkenemiseen ja lisätä sähkövirtojen mahdollisuutta.

Lisäksi suojareleiden toissijaisen piirin poikkeavuus voi aiheuttaa suojalaitteen virheellisen toiminnan tai toiminnan epäonnistumisen, mikä uhkaa sähköverkon turvallisuutta. Esimerkiksi, kun linjassa tapahtuu lyhytkiertovirhe, jos toissijaisen piirin poikkeavuus estää suojalaitteen leikkaamasta vialista linjaa ajalla, se voi johtaa vakaviin seurauksiin, kuten laitteen vaurioitumiseen ja paloon. Siksi on erittäin tarpeellista havaita tehokkaasti piirin piilopuolipuolet.

Xia Tongzhao et al. esittivät menetelmän aseman suojareleiden toissijaisessa piirissä olevien piilopuolipuolien havaitsemiseksi usean parametrin tiedon perusteella. Keräämällä tietoja useista parametreistä, toissijaisen piirin toimintatila voidaan analysoida yksityiskohtaisesti, mikä mahdollistaa tarkemman havaitsemisen piilopuolipuolista, parantaa virheiden havaitsemisen tarkkuutta ja luotettavuutta, ja auttaa tunnistamaan ja ratkaismaan potentiaalisia turvallisuushaittoja. Tämä menetelmä kuitenkin lisää tietojenkäsittelyn monimutkaisuutta ja laskentamäärää tietyssä määrin.

Yang Yuhan ehdotti menetelmää aseman suojareleiden toissijaisissa piireissä olevien virheiden havaitsemiseksi PLC-teknologian avulla. Hyödyntämällä PLC-teknologian joustavaa ohjelmointia, korkeaa luotettavuutta ja voimakasta skaalautuvuutta, virheiden havaitsemisen automatisointitaso ja älykkyyttä paranee, ja toissijaisen piirin toimintatila voidaan valvoa reaaliaikaisesti, mikä on hyvä sovellusparannus sähköverkon turvallisuuden ja vakauden kannalta. Kuitenkin käytännössä PLC-teknologia vaatii vastaavia ohjelmistotukiasioita, mikä lisää sähköverkon kustannuksia ja monimutkaisuutta.

Tämän pohjalta tämä artikkeli esittelee tutkimuksen aseman suojareleiden toissijaisissa piireissä olevien piilopuolipuolien automaattiseen havaitsemismenetelmään, ja analysoidaan sekä vahvistetaan suunnitellun havaitsemismenetelmän suorituskykyä vertailutestiympäristössä.

II. Aseman suojareleiden toissijaisissa piireissä olevien piilopuolipuolien automaattisen havaitsemisen suunnitelman suunnittelu
2.1 Suojareleiden toissijaisen piirin virheiden yhteyshalkan analyysi

Suojareleiden toissijaisen piirin tilan käsittelyssä eri komponenttien väliset riippuvuussuhteet [3] ovat huomioitava. Siksi, kun on piilopuolipuolia, niiden vastaavat makroskooppiset ilmiöt eivät rajoitu vain tiettyyn virhepaikkaan. Tässä suhteessa tämä artikkeli ensin analysaa suojareleiden toissijaisen piirin virheiden yhteyshalkan [4]. Luomalla sopivan funktiot, alkuperäinen virhehavaitsemisongelma muuttuu objektiivifunktion optimaalisen sovituskriteerin laskentaongelmaksi. Näin, suojareleiden toissijaisen piirin todellisen toiminnan informaation perusteella, toissijaisen piirin tila voidaan arvioida.

Suojareleiden toissijaisen piirin tarkalleen määritellylle virheiden yhteyshalkalle, tämä artikkeli ottaa mittapisteeksi suojareleiden toissijaisen piirin todellisen toiminnan informaation samankaltaisuuden odotettuun arvoon nähden. Kun lasketaan piirin kokonaissähkövirta, saattaa olla tarpeen summailla kaikki piirin haarojen sähkövirtat, ja tässä vaiheessa summointirajat vastaavat haarojen sähkövirtamäärää. Edellä mainitun menetelmän avulla, suojareleiden toissijaisen piirin virheiden yhteyshalkan analyysi toteutetaan, tarjoaen toiminnan perustan myöhemmälle piilopuolipuolien havaitsemiselle.

2.2 Suojareleiden toissijaisen piirin piilopuolipuolien havaitseminen

Tab.1 Eri asteisten piirivirheiden ominaisarvon sähkövirta-arvojen tulosten vertailupaneeli

I. Testitulosten analyysi

Kuten testituloksista näkyy Taulukossa 1, kolmen eri havaitsemismenetelmän joukossa kirjallisuudessa [1] ehdotettu usean parametrin tiedon perusteella suojareleiden toissijaisen piirin piilopuolipuolien havaitsemismenetelmä suoriutuu paremmin korkeampien asteiden virhetilanteiden havaitsemisessa. Kun mittauspiirin yhteishuonontumisaste on alle 10,0 %, piirivirheen ominaisarvon tulostus on huomattavasti pienempi, mikä on rajallinen tekijä todellisen virheen päätöksenteossa.

Kirjallisuudessa [2] ehdotetussa PLC-teknologian perusteella suojareleiden toissijaisen piirin virheiden havaitsemismenetelmässä, piirivirheen ominaisarvon tulokset ovat suhteellisen vakaita, mutta on tilaa parannusta yleisille arvoille.

Vertailemalla, tässä artikkelissa suunniteltuna havaitsemismenetelmänä, piirivirheen ominaisarvon tulokset pysyvät aina yli 0,12 A, ja maksimi arvo ylittää 0,22 A, mikä voi tehokkaasti heijastaa suojareleiden toissijaisen piirin piilopuolipuolitilaa. Verrattuna kontrolliryhmään, se osoittaa selvästi etuja vakauden ja sopeutumiskyvyn suhteen.

Havaitsemismenetelmän suorituskyvyn analysoimisessa, rakennettiin malli aseman toissijaisen laitteen suojareleiden piiristä PSCAD/EMTDC:ssä. Tietyssä asennusvaiheessa, todellinen suojatyypin, sähkökomponenttimallin ja toimintaparametrien konfiguraatiota oli täysin harkittu.

II. Sovellus-testit
2.1 Testivalmistelu

Perustuen typilliseen siirtolinjaan, asennettiin etäisyys-suojaus ja käytettiin sitä toissijaisen laitteen suojareleiden piirinä. Tarkemmin toimintaparametrien konfiguroinnissa, impedanssiraja asetettiin 80% - 120% linjan impedanssin mukaan; viiveaika oli 0,1 s, ja toiminta-aika 0,02 s; toimintamalli otti käyttöön neliskulmainen malli, joka varmisti luotettavan toiminnan, kun virhe ilmenee suojan sisällä, ja luotettavan ei-toiminnan, kun virhe ilmenee suojan ulkopuolella; kun jännite oli alempi kuin 80% nominaalijännitteestä, suojus suljettiin, jotta estettäisiin virheellinen toiminta liian alhaisessa jännitteessä. CT:n muuntosuhde oli 1000:1, ja nominaalisähkövirta asetettiin 1,0 A. PT:n muuntosuhde oli 10000:1, ja nominaalijännite asetettiin 100 kV. Suodatuskonfiguraatiossa käytettiin alipäästösuodatinta, ja leikkarajaksi asetettiin 500 Hz, vähentääkseen korkean taajuuden melun vaikutusta suojaukseen.

2.2 Testiskenaario

Edellä mainitun testiympäristön pohjalta, kirjallisuudessa [1] ehdotettua usean parametrin tiedon perusteella suojareleiden toissijaisen piirin piilopuolipuolien havaitsemismenetelmää ja kirjallisuudessa [2] ehdotettua PLC-teknologian perusteella suojareleiden toissijaisen piirin virheiden havaitsemismenetelmää otettiin kontrolliryhmäksi testiin. Kolme eri menetelmän havaitsemustuloksia testattiin samoissa työoloissa.

Tietyssä testityöolosuhteessa, CT:n sijainnin haaran sähkövirtamittauspiirin asetettiin virhepaikaksi, ja mittauspiirin yhteishuonontumisasteet asetettiin -15%, -10%, -5%, +5%, +10%, ja +15% vastaavasti. Tämän perusteella, eri havaitsemismenetelmien tulokset eri asteiden piirivirheiden ominaisarvon sähkövirta-arvot laskettiin.

2.3 Testitulokset ja analyysi

Eri havaitsemismenetelmien eri asteiden piirivirheiden ominaisarvon sähkövirta-arvojen tulokset laskettiin erikseen, ja tarkat datatulokset näkyvät Taulukossa 1.

III. Johtopäätös

Suojareleiden toissijaisen piirin poikkeavuus on yksi suora tekijä sähköverkon energiahävikin lisääntymiselle. Kun toissijaisessa piirissä sähkövirtamuuntaja tai jännitemuuntaja epäonnistuu, se johtaa mittausvirheisiin, mikä vaikuttaa sähkötilin tarkkuuteen.

Tässä artikkelissa esitetään tutkimus aseman toissijaisen laitteen suojareleiden piirin piilopuolipuolien automaattiseen havaitsemismenetelmään, joka tehokkaasti toteuttaa eri asteisten toissijaispiirien tarkkan havaitsemisen ja on hyödyllinen käytännössä. Tämän artikkelin suojareleiden toissijaisen piirin virhehavaitsemismenetelmän tutkimuksen ja suunnittelun avulla, odotetaan tarjoavan arvokasta viitetietoa aseman todelliselle turvallisuudenhallinnalle.

Yhdistelemällä suojareleiden toissijaisen piirin virheiden yhteyshalkan sovituskriteeriä, osiossa 2.1, tässä artikkelissa ratkaistaan sovituskriteerin optimaalinen arvo lopulliseksi identifikaatiotulokseksi. Edellä mainitun menetelmän avulla, suojareleiden toissijaisen piirin piilopuolipuolien havaitseminen ja analyysi toteutetaan.