Investigación sobre o método de detección automática de fallos ocultos no circuito de protección por relés do equipo secundario nas subestacións

I. Introducción

O estado de operación anormal do circuito secundario da protección por relés nunha subestación ten un impacto significativo no sistema eléctrico en xeral. Por un lado, o circuito secundario da protección por relés é un compoñente crucial do sistema eléctrico, e a súa función principal é asegurar a estabilidade do sistema eléctrico. Cando o estado de operación do circuito secundario é anormal, pode levar a unha diminución da estabilidade do sistema eléctrico e aumentar a probabilidade de fallos.

Ademais, un circuito secundario anormal da protección por relés pode provocar que o dispositivo de protección falle ou non funcione correctamente, ameazando así a seguridade do sistema eléctrico. Por exemplo, cando ocorre un fallo de cortocircuito nunha liña, se o circuito secundario anormal da protección por relés impide que o dispositivo de protección corte a liña defectuosa de xeito oportuno, pode levar a consecuencias máis graves, como danos no equipo e incendios. Polo tanto, é extremadamente necesario detectar eficazmente os fallos ocultos no circuito.

Xia Tongzhao et al. propuxeron un método para detectar fallos ocultos no circuito secundario da protección por relés da subestación baseado en información de múltiples parámetros. Recollendo a información de múltiples parámetros, realiza unha análise comprehensiva do estado de operación do circuito secundario da protección por relés, o que permite detectar fallos ocultos de forma máis precisa, mellorar a precisión e fiabilidade da detección de fallos, e axudar a identificar e resolver potenciais riscos de seguridade de xeito oportuno. No entanto, este método aumenta a complexidade e a cantidade de procesamento de datos nunha certa medida.

Yang Yuhan propuxo un método para detectar fallos no circuito secundario da protección por relés da subestación baseado na tecnoloxía PLC. Aproveitando a programación flexible, alta fiabilidade e forte escalabilidade da tecnoloxía PLC, mellora o nivel de automatización e intelixencia da detección de fallos, e pode monitorizar o estado de operación do circuito secundario en tempo real, o que ten un buen efecto de aplicación en mellorar a seguridade e estabilidade do sistema eléctrico. No entanto, na fase de aplicación real, a tecnoloxía PLC require soporte de hardware e software correspondente, o que aumentará o custo e a complexidade do sistema eléctrico.

Basándose no anterior, este artigo propón un estudo sobre o método de detección automática de fallos ocultos no circuito de protección por relés de equipos secundarios nas subestacións, e analiza e verifica o rendemento do método de detección deseñado nun ambiente de proba comparativa.

II. Diseño do Esquema de Detección Automática de Fallos Ocultos no Circuito Secundario da Protección por Relés
2.1 Análise do Dominio de Asociación de Fallos do Circuito Secundario da Protección por Relés

No proceso de tratar as cuestións de estado do circuito secundario da protección por relés, debido ás interrelacións entre diferentes componentes [3]. Polo tanto, cando hai fallos ocultos, as manifestacións macroscópicas correspondentes non están limitadas á localización específica do fallo. Neste sentido, este artigo analiza primeiro o dominio de asociación de fallos do circuito secundario da protección por relés [4]. Establecendo unha función apropiada, o problema orixinal de detección de fallos transfórmase no problema de cálculo da función de adaptación óptima da función obxectivo. De esta maneira, segundo a información de operación real do circuito secundario da protección por relés, pódese avaliar o estado do circuito secundario.

Para o dominio específico de asociación de fallos do circuito secundario da protección por relés, este artigo toma a similitude entre a información de operación real do circuito secundario da protección por relés e o valor esperado como estándar de medida. Cando se calcula a corrente total no circuito, pode ser necesario sumar as correntes de todas as ramas no circuito, e neste momento, os límites superior e inferior da suma corresponden ao número de correntes de rama. Segundo o método anterior, realiza a análise do dominio de asociación de fallos do circuito secundario da protección por relés, proporcionando unha base de implementación para a detección posterior de fallos ocultos.

2.2 Detección de Fallos Ocultos no Circuito Secundario da Protección por Relés

Tab.1 Táboa comparativa dos valores de corrente característicos de criterios de fallo de circuito de diferentes graos

I. Análise dos Resultados das Probas

Como se pode ver nos resultados de proba mostrados na Táboa 1, entre os tres métodos de detección diferentes, o método para detectar fallos ocultos no circuito secundario da protección por relés da subestación baseado en información de múltiples parámetros proposto na literatura [1] ofrece un rendemento mellor na detección de estados de fallo de maior grao. Cando o grao de erro comprehensivo do circuito de medida é menor do 10,0%, o resultado de saída do valor característico do criterio de fallo de circuito é significativamente menor, o que ten certas deficiencias para a determinación real do fallo.

Para o método para detectar fallos no circuito secundario da protección por relés da subestación baseado na tecnoloxía PLC proposto na literatura [2], os resultados de saída dos valores característicos do criterio de fallo de circuito son relativamente estables, pero hai margen de mellora nos valores globais.

En contraste, baixo o método de detección deseñado neste artigo, os resultados de saída dos valores característicos do criterio de fallo de circuito son sempre superiores a 0,12 A, e o valor máximo supera os 0,22 A, o que pode reflicir de forma eficaz o estado de fallo oculto do circuito de protección por relés de equipos secundarios. En comparación co grupo de control, mostra vantaxes relativamente evidentes en termos de estabilidade e adaptabilidade.

Cando se analiza o rendemento do método de detección deseñado, construíuse un modelo do circuito de protección por relés de equipos secundarios nunha subestación en PSCAD/EMTDC. Durante a fase de configuración específica, consideráronse completamente o tipo de protección real, o modelo de componente eléctrico e a configuración de parámetros de operación.

II. Probas de Aplicación
2.1 Preparación das Probas

Baseándose nunha liña de transmisión típica, configurouse unha protección de distancia e usouse como circuito de protección por relés de equipos secundarios. En termos de configuración específica de parámetros de operación, o rango de impedancia establecéuse entre o 80% - 120% da impedancia da liña; o tempo de latencia foi de 0,1 s, e o tempo de operación foi de 0,02 s; a característica de operación adoptou unha característica cuadrilátera para asegurar unha operación fiable cando ocorre un fallo dentro do rango de protección e unha non-operación fiable cando ocorre un fallo fóra do rango de protección; cando a tensión é inferior ao 80% da tensión nominal, a protección bloqueouse para evitar unha operación errónea a unha tensión demasiado baixa. A relación de transformación do TC foi de 1000:1, e a corrente nominal fixose de 1,0 A. A relación de transformación do PT foi de 10000:1, e a tensión nominal fixose de 100 kV. En termos de configuración de filtro, utilizouse un filtro pasa-baixos, e a frecuencia de corte establecéuse en 500 Hz para reducir o impacto do ruído de alta frecuencia na protección.

2.2 Esquema de Probas

Sobre a base do ambiente de proba mencionado, tomáronse como grupos de control para a proba o método para detectar fallos ocultos no circuito secundario da protección por relés da subestación baseado en información de múltiples parámetros proposto na literatura [1] e o método para detectar fallos no circuito secundario da protección por relés da subestación baseado na tecnoloxía PLC proposto na literatura [2]. Os resultados de detección dos tres métodos diferentes foron probados baixo as mesmas condicións de traballo.

Para as condicións de traballo específicas, o circuito de medida de corrente da rama onde está situado o TC establecéuse como a localización do fallo, e os graos de erro comprehensivos do circuito de medida da rama onde está situado o TC foron -15%, -10%, -5%, +5%, +10% e +15% respectivamente. Basándose nisto, contábase a distribución dos valores característicos do criterio de fallo para a rama de medida de corrente de fallo de salida por diferentes métodos de detección.

2.3 Resultados e Análise das Probas

Contábanse os resultados de saída dos valores de corrente dos valores característicos do criterio de fallo de circuito de diferentes graos por diferentes métodos de detección, e os resultados de datos específicos móstranse na Táboa 1.

III. Conclusión

A anormalidade do circuito secundario de protección por relés é un dos factores máis directos que levan ao aumento da perda de enerxía no sistema eléctrico. Cando o transformador de corrente ou de tensión no circuito secundario falla, leva a erros de medida, afectando así a precisión do cálculo da factura de electricidade.

Este artigo propón un estudo sobre o método de detección automática de fallos ocultos no circuito de protección por relés de equipos secundarios nas subestacións, que realiza eficazmente a detección precisa de circuitos secundarios de diferentes graos e ten un buen valor de aplicación práctica. A través da investigación e deseño do método de detección de fallos para o circuito de protección por relés de equipos secundarios neste artigo, espera proporcionar unha referencia valiosa para a xestión de seguridade real das subestacións.

Combinado coa función de adaptación do dominio de asociación de fallos do circuito secundario da protección por relés construído na parte 2.1, neste proceso específico de detección de fallos, este artigo resolve o valor óptimo da función de adaptación como o resultado final de identificación. Segundo o método anterior, realiza a detección e análise de fallos ocultos no circuito de protección por relés de equipos secundarios.