Istraživanje metode automatskog otkrivanja skrivenih grešaka u relé zashtitnom krugu sekundarnog opreme u podstanicama

I. Uvod

Nestandardno stanje sekundarnog kruga reljefne zaštite u podstanici značajno utječe na cijeli sustav snabdijevanja električnom energijom. S jedne strane, sekundarni krug reljefne zaštite je ključni dio sustava snabdijevanja električnom energijom, a njegova glavna funkcija je osigurati stabilno funkcioniranje sustava snabdijevanja električnom energijom. Kada je stanje sekundarnog kruga nestandardno, to može dovesti do smanjenja stabilnosti sustava snabdijevanja električnom energijom i povećati vjerojatnost pojavljivanja grešaka.

Također, nestandardan sekundarni krug reljefne zaštite može dovesti do nepravilnog rada ili nedostupnosti uređaja za zaštitu, time prijetiti sigurnosti sustava snabdijevanja električnom energijom. Na primjer, kada se dogodi kratki spoj na liniji, ako nestandardan sekundarni krug reljefne zaštite spreči uređaj za zaštitu da pravo vrijeme odvoji oštećenu liniju, to može dovesti do još ozbiljnijih posljedica, poput oštećenja opreme i požara. Stoga je izuzetno važno učinkovito otkriti skrivene greške u krugu.

Xia Tongzhao i suradnici predložili su metodu za otkrivanje skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstanci temeljenu na informacijama više parametara. Zbiranjem informacija o više parametara provedena je kompleksna analiza stanja sekundarnog kruga reljefne zaštite, što omogućuje preciznije otkrivanje skrivenih grešaka, poboljšanje točnosti i pouzdanosti otkrivanja grešaka te pomoć u pravo vrijeme prepoznavanju i rješavanju potencijalnih sigurnosnih rizika. Međutim, ova metoda do neke mере увеличава сложеност и износ обраде података.

Yang Yuhan je predložio metodu za otkrivanje grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstanci temeljenu na PLC tehnologiji. Iskoristivši fleksibilno programiranje, visoku pouzdanost i snažnu skalabilnost PLC tehnologije, poboljšana je razina automatizacije i inteligentnosti otkrivanja grešaka, te se može stvarno vremenski pratiti stanje sekundarnog kruga, što ima dobar efekt u poboljšanju sigurnosti i stabilnosti sustava snabdijevanja električnom energijom. Međutim, u fazi stvarne primjene, PLC tehnologija zahtijeva odgovarajuću hardversku i softversku podršku, što će povećati troškove i složenost sustava snabdijevanja električnom energijom.

Na osnovu navedenog, ovaj rad predlaže studiju automatske metode otkrivanja skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstanci, te analizu i provjeru performansi dizajnirane metode otkrivanja u usporednom testnom okruženju.

II. Dizajn sheme automatskog otkrivanja skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite
2.1 Analiza domene povezanosti grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite

U procesu rješavanja problema stanja sekundarnog kruga reljefne zaštite, zbog međusobnih odnosa različitih komponenti [3]. Stoga, kada postoje skrivene greške, odgovarajuće makroskopske manifestacije nisu ograničene samo na specifičnu lokaciju greške. U tom smislu, ovaj rad prvo analizira domenu povezanosti grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite [4]. Stvaranjem odgovarajuće funkcije, originalni problem otkrivanja grešaka pretvoren je u problem izračuna optimalne fitness funkcije ciljne funkcije. Na taj način, prema stvarnim operativnim informacijama sekundarnog kruga reljefne zaštite, može se procijeniti stanje sekundarnog kruga.

Za specifičnu domenu povezanosti grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite, ovaj rad uzima sličnost stvarnih operativnih informacija sekundarnog kruga reljefne zaštite i očekivane vrijednosti kao mjerilo. Prilikom izračuna ukupnog struja u krugu, može biti potrebno zbrojiti struje svih granâ u krugu, a u tom trenutku, gornja i donja granica zbroja odgovaraju broju struja granâ. Prema gore navedenoj metodi, realizirana je analiza domene povezanosti grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite, pružajući osnovu za kasnije otkrivanje skrivenih grešaka.

2.2 Otkrivanje skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite

Tab.1 Tablica usporedbe rezultata izlaza karakterističnih vrijednosti struja kriterija grešaka kruga različitih stupnjeva

I. Analiza rezultata testa

Kao što se može vidjeti iz rezultata testa prikazanih u Tablici 1, od tri različite metode otkrivanja, metoda za otkrivanje skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstanci temeljena na informacijama više parametara predložena u Literaturi [1] bolje se bavi otkrivanjem grešaka većeg stupnja. Kada je integralna greška mjerenja kruga manja od 10,0%, izlazni rezultat karakteristične vrijednosti kriterija greške kruga značajno je niži, što ima određene nedostatke za stvarno određivanje grešaka.

Za metodu za otkrivanje grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstanci temeljenu na PLC tehnologiji predloženu u Literaturi [2], izlazni rezultati karakterističnih vrijednosti kriterija ukupne greške kruga su relativno stabilni, ali postoji prostor za poboljšanje u cjelini vrijednosti.

U usporedbi s tim, pod metodom otkrivanja dizajniranom u ovom radu, izlazni rezultati karakterističnih vrijednosti kriterija greške kruga uvijek su iznad 0,12 A, a maksimalna vrijednost prelazi 0,22 A, što može učinkovito odraziti skriveno stanje greške u sekundarnom krugu reljefne zaštite. U usporedbi s kontrolnom grupom, pokazuje relativno značajne prednosti u pogledu stabilnosti i prilagodljivosti.

Pri analizi performansi dizajnirane metode otkrivanja, izgrađen je model sekundarnog kruga reljefne zaštite podstanci u PSCAD/EMTDC. Tijekom specifične faze postavljanja, potpuno su uzete u obzir stvarne vrste zaštite, modeli električnih komponenti i konfiguracija operativnih parametara.

II. Testovi primjene
2.1 Priprema testa

Temeljeno na tipičnoj prijenosnoj liniji, konfigurirana je udaljena zaštita i korištena kao sekundarni krug reljefne zaštite. U pogledu specifične konfiguracije operativnih parametara, raspon impedancije postavljen je na 80% - 120% impedancije linije; vremensko kašnjenje je 0,1 s, a vrijeme rada 0,02 s; operativne karakteristike su adoptirale četverokutnu karakteristiku kako bi se osiguralo pouzdano funkcioniranje kada se greška dogodi unutar raspona zaštite i pouzdano nepokretanje kada se greška dogodi izvan raspona zaštite; kada je napon niži od 80% imenitog napona, zaštita je blokirana kako bi se spriječila pogrešna aktivacija pri previše niskom naponu. Omjer transformacije CT-a bio je 1000:1, a imeniti strujni tok postavljen je na 1,0 A. Omjer transformacije PT-a bio je 10000:1, a imeniti napon postavljen je na 100 kV. U pogledu konfiguracije filtera, koristio se niskopropusni filter, a frekvencija presječnog filtra postavljena je na 500 Hz kako bi se smanjio utjecaj visokofrekventnog šuma na zaštitu.

2.2 Shema testa

Na temelju gore navedenog testnog okruženja, metoda za otkrivanje skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstanci temeljena na informacijama više parametara predložena u Literaturi [1] i metoda za otkrivanje grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstanci temeljena na PLC tehnologiji predložena u Literaturi [2] bile su uzete kao kontrolne grupe za test. Rezultati otkrivanja tri različite metode testirani su pod istim radnim uvjetima.

Za specifične radne uvjete, mjeriteljski krug struje granâ gdje se nalazi CT postavljen je kao lokacija greške, a integralne greške mjeriteljskog kruga granâ gdje se nalazi CT bile su -15%, -10%, -5%, +5%, +10% i +15% redom. Na temelju toga, zasebno je statistički obrađena distribucija karakterističnih vrijednosti kriterija greške za izlaz mjeriteljskog kruga struje granâ generiranih različitim metodama otkrivanja.

2.3 Rezultati i analiza testa

Zasebno su statistički obrađeni izlazni rezultati vrijednosti struje karakterističnih vrijednosti kriterija greške kruga različitih stupnjeva pod različitim metodama otkrivanja, a specifični rezultati podataka prikazani su u Tablici 1.

III. Zaključak

Nestandardnost sekundarnog kruga reljefne zaštite jedan je od najdirektnijih faktora koji dovode do porasta gubitaka energije u sustavu snabdijevanja električnom energijom. Kada u sekundarnom krugu padne strujni ili naponski transformator, to će dovesti do grešaka mjerenja, time utječeći na točnost obračuna računa za struju.

Ovaj rad predlaže studiju automatske metode otkrivanja skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstanci, koja učinkovito ostvaruje točno otkrivanje sekundarnih krugova različitih stupnjeva i ima dobru praktičnu primjenu. Kroz istraživanje i dizajn metode otkrivanja grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite u ovom radu, očekuje se da će pružiti vrijedne referencije za stvarno upravljanje sigurnošću podstanci.

U kombinaciji s fitness funkcijom domene povezanosti grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite izgrađenom u dijelu 2.1, u specifičnom procesu otkrivanja grešaka, ovaj rad rješava optimalnu vrijednost fitness funkcije kao konačni identifikacijski rezultat. Prema gore navedenoj metodi, ostvareno je otkrivanje i analiza skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite.