Recherche sur la méthode de détection automatique des défauts cachés dans le circuit de protection par relais des équipements secondaires dans les postes électriques

I. Introduction

L'état de fonctionnement anormal du circuit secondaire de la protection relais dans une sous-station a un impact significatif sur l'ensemble du système électrique. D'une part, le circuit secondaire de la protection relais est un composant crucial du système électrique, et sa principale fonction est d'assurer le fonctionnement stable du système électrique. Lorsque l'état de fonctionnement du circuit secondaire est anormal, cela peut entraîner une diminution de la stabilité du système électrique et augmenter la probabilité de pannes.

De plus, un circuit secondaire de la protection relais anormal peut provoquer un dysfonctionnement ou une inaction du dispositif de protection, menaçant ainsi la sécurité du système électrique. Par exemple, en cas de panne de court-circuit sur une ligne, si le circuit secondaire de la protection relais anormal empêche le dispositif de protection de couper la ligne défectueuse à temps, cela peut entraîner des conséquences plus graves, telles que des dommages aux équipements et des incendies. Il est donc extrêmement nécessaire de détecter efficacement les pannes cachées dans le circuit.

Xia Tongzhao et al. ont proposé une méthode de détection des pannes cachées dans le circuit secondaire de la protection relais de la sous-station basée sur des informations multi-paramètres. En collectant les informations de plusieurs paramètres, une analyse globale de l'état de fonctionnement du circuit secondaire de la protection relais est réalisée, ce qui permet de détecter plus précisément les pannes cachées, d'améliorer la précision et la fiabilité de la détection des pannes, et d'aider à identifier et résoudre en temps utile les dangers potentiels. Cependant, cette méthode augmente la complexité et la quantité de calculs nécessaires au traitement des données à un certain degré.

Yang Yuhan a proposé une méthode de détection des pannes dans le circuit secondaire de la protection relais de la sous-station basée sur la technologie PLC. En tirant parti de la programmation flexible, de la haute fiabilité et de la forte extensibilité de la technologie PLC, elle améliore le niveau d'automatisation et le degré d'intelligence de la détection des pannes, et peut surveiller en temps réel l'état de fonctionnement du circuit secondaire, ce qui a un bon effet d'application pour améliorer la sécurité et la stabilité du système électrique. Cependant, dans la phase d'application réelle, la technologie PLC nécessite un support matériel et logiciel approprié, ce qui augmentera le coût et la complexité du système électrique.

Sur la base de ce qui précède, cet article propose une étude sur la méthode de détection automatique des pannes cachées dans le circuit de protection relais des équipements secondaires des sous-stations, et analyse et vérifie les performances de la méthode de détection conçue dans un environnement de test comparatif.

II. Conception du schéma de détection automatique des pannes cachées dans le circuit secondaire de la protection relais
2.1 Analyse du domaine d'association des pannes du circuit secondaire de la protection relais

Dans le processus de gestion des problèmes d'état du circuit secondaire de la protection relais, en raison des interrelations entre les différents composants [3]. Ainsi, en présence de pannes cachées, les manifestations macroscopiques correspondantes ne sont pas limitées à l'emplacement spécifique de la panne. À cet égard, cet article analyse d'abord le domaine d'association des pannes du circuit secondaire de la protection relais [4]. En établissant une fonction appropriée, le problème initial de détection des pannes est transformé en un problème de calcul de la fonction d'adaptation optimale de la fonction objectif. De cette manière, en fonction des informations de fonctionnement réelles du circuit secondaire de la protection relais, l'état du circuit secondaire peut être évalué.

Pour le domaine d'association des pannes spécifiques du circuit secondaire de la protection relais, cet article prend la similitude entre les informations de fonctionnement réelles du circuit secondaire de la protection relais et la valeur attendue comme mesure standard. Lors du calcul du courant total dans le circuit, il peut être nécessaire d'additionner les courants de toutes les branches du circuit, et à ce moment, les limites supérieures et inférieures de la somme correspondent au nombre de courants de branches. Selon la méthode ci-dessus, l'analyse du domaine d'association des pannes du circuit secondaire de la protection relais est réalisée, fournissant une base de mise en œuvre pour la détection ultérieure des pannes cachées.

2.2 Détection des pannes cachées dans le circuit secondaire de la protection relais

Tab.1 Tableau de comparaison des valeurs de sortie des critères de panne de circuit en termes de valeurs de courant caractéristiques de différents degrés

I. Analyse des résultats des tests

Comme on peut le voir dans les résultats des tests présentés dans le tableau 1, parmi les trois méthodes de détection différentes, la méthode de détection des pannes cachées dans le circuit secondaire de la protection relais de la sous-station basée sur des informations multi-paramètres proposée dans la littérature [1] se comporte mieux pour la détection des états de panne de degré élevé. Lorsque le degré d'erreur global du circuit de mesure est inférieur à 10,0 %, le résultat de sortie de la valeur caractéristique du critère de panne de circuit est nettement plus faible, ce qui présente certaines lacunes pour la détermination réelle des pannes.

Pour la méthode de détection des pannes dans le circuit secondaire de la protection relais de la sous-station basée sur la technologie PLC proposée dans la littérature [2], les résultats de sortie des valeurs caractéristiques du critère de panne de circuit global sont relativement stables, mais il y a encore place à l'amélioration en termes de valeurs globales.

En revanche, avec la méthode de détection conçue dans cet article, les résultats de sortie des valeurs caractéristiques du critère de panne de circuit restent toujours au-dessus de 0,12 A, et la valeur maximale dépasse 0,22 A, ce qui permet de refléter efficacement l'état de panne cachée du circuit de protection relais des équipements secondaires. Comparativement au groupe témoin, elle montre des avantages relativement évidents en termes de stabilité et d'adaptabilité.

Lors de l'analyse des performances de la méthode de détection conçue, un modèle du circuit de protection relais des équipements secondaires d'une sous-station a été construit dans PSCAD/EMTDC. Lors de la phase de configuration spécifique, le type de protection réel, le modèle de composants électriques et la configuration des paramètres de fonctionnement ont été pleinement pris en compte.

II. Tests d'application
2.1 Préparation des tests

Sur la base d'une ligne de transmission typique, une protection à distance a été configurée et utilisée comme circuit de protection relais des équipements secondaires. En termes de configuration spécifique des paramètres de fonctionnement, la plage d'impédance a été fixée à 80 % - 120 % de l'impédance de la ligne ; le délai a été fixé à 0,1 s, et le temps de fonctionnement à 0,02 s ; la caractéristique de fonctionnement adoptée était une caractéristique quadrangulaire pour assurer un fonctionnement fiable en cas de panne dans la zone de protection et une non-fonctionnement fiable en cas de panne hors de la zone de protection ; lorsque la tension était inférieure à 80 % de la tension nominale, la protection était bloquée pour éviter une mauvaise opération à une tension trop basse. Le rapport de transformation du CT était de 1000:1, et le courant nominal a été fixé à 1,0 A. Le rapport de transformation du PT était de 10000:1, et la tension nominale a été fixée à 100 kV. En termes de configuration du filtre, un filtre passe-bas a été utilisé, et la fréquence de coupure a été fixée à 500 Hz pour réduire l'impact du bruit de haute fréquence sur la protection.

2.2 Schéma de test

Sur la base de l'environnement de test mentionné ci-dessus, la méthode de détection des pannes cachées dans le circuit secondaire de la protection relais de la sous-station basée sur des informations multi-paramètres proposée dans la littérature [1] et la méthode de détection des pannes dans le circuit secondaire de la protection relais de la sous-station basée sur la technologie PLC proposée dans la littérature [2] ont été prises comme groupes témoins pour le test. Les résultats de détection des trois méthodes différentes ont été testés dans les mêmes conditions de travail.

Pour les conditions de travail spécifiques, le circuit de mesure de courant de la branche où se trouve le CT a été défini comme l'emplacement de la panne, et les degrés d'erreur globaux du circuit de mesure de la branche où se trouve le CT étaient respectivement -15 %, -10 %, -5 %, +5 %, +10 % et +15 %. Sur cette base, la distribution des valeurs caractéristiques du critère de panne pour la branche de mesure de courant de panne sortie par différentes méthodes de détection a été comptabilisée respectivement.

2.3 Résultats et analyse des tests

Les résultats de sortie des valeurs de courant des valeurs caractéristiques du critère de panne de circuit pour différents degrés selon différentes méthodes de détection ont été comptabilisés respectivement, et les résultats de données spécifiques sont présentés dans le tableau 1.

III. Conclusion

L'anomalie du circuit secondaire de la protection relais est l'un des facteurs les plus directs conduisant à l'augmentation de la perte d'énergie dans le système électrique. Lorsque le transformateur de courant ou le transformateur de tension dans le circuit secondaire tombe en panne, cela entraîne des erreurs de mesure, affectant ainsi la précision du règlement de la facture d'électricité.

Cet article propose une étude sur la méthode de détection automatique des pannes cachées dans le circuit de protection relais des équipements secondaires des sous-stations, qui réalise efficacement la détection précise des circuits secondaires de différents degrés et a une bonne valeur d'application pratique. Grâce à la recherche et à la conception de la méthode de détection des pannes du circuit de protection relais des équipements secondaires présentée dans cet article, il est espéré de fournir une référence précieuse pour la gestion de sécurité réelle des sous-stations.

En combinant la fonction d'adaptation du domaine d'association des pannes du circuit secondaire de la protection relais construite dans la section 2.1, dans le processus de détection des pannes, cet article résout la valeur optimale de la fonction d'adaptation comme résultat final d'identification. Selon la méthode ci-dessus, la détection et l'analyse des pannes cachées dans le circuit de protection relais des équipements secondaires sont réalisées.