Az áramkörökben előforduló rejtett hibák automatikus felismerési módszerének kutatása a berendezések másodlagos relévédelmi körében

I. Bevezetés

A műszerelődési áramkörök rendellenes működési állapota jelentős hatással van az egész energiaszolgáltatásra. Egyfelől, a műszerelődési áramkör a távfutó áramkör egyik alapvető eleme, fő feladata a távfutó áramkör stabil működésének biztosítása. Ha a műszerelődési áramkör működési állapota rendellenes, ez csökkentheti a távfutó áramkör stabilitását, és növelheti a hibák valószínűségét.

Ezen felül, a műszerelődési áramkör rendellenessége azt is okozhatja, hogy a védő berendezés hibásan vagy nem működik, ezzel fenyegetve a távfutó áramkör biztonságát. Például, ha egy vezetékben rövidzárlat történik, és a műszerelődési áramkör rendellenessége miatt a védő berendezés nem tud időben kivágni a hibás vezetéket, ez súlyosabb következményekhez, mint például a berendezések károsodása és tűz, vezethet. Ezért nagyon szükséges, hogy hatékonyan észleljük a rejtett hibákat a körben.

Xia Tongzhao et al. többparaméteres információk alapján javasoltak egy módszert a műszerelődési áramkörök rejtett hibáinak észlelésére. A több paraméter információjának gyűjtése révén teljes körű elemzést végeznek a műszerelődési áramkör működési állapotán, ami pontosabban észleli a rejtett hibákat, javítva a hiba észlelés pontosságát és megbízhatóságát, és segít időben felismerni és megoldani a potenciális biztonsági veszélyeket. Azonban ez a módszer bizonyos mértékig növeli az adatfeldolgozás bonyodalmaságát és számítási mennyiségét.

Yang Yuhan PLC technológia alapján javasolt egy módszert a műszerelődési áramkörök hibáinak észlelésére. A PLC technológia rugalmassága, magas megbízhatósága és erős skálázhatósága révén javítja a hiba észlelés automatizáltságát és intelligenciáját, és valós időben figyeli a műszerelődési áramkör működési állapotát, ami jól alkalmazható a távfutó áramkör biztonságának és stabilitásának javításában. Azonban a gyakorlati alkalmazás során a PLC technológia megfelelő hardver- és szoftvertámogatást igényel, ami növeli a távfutó áramkör költségeit és bonyodalmaságát.

A fenti alapján ebben a tanulmányban egy vizsgálatot javasolunk a műszerelődési berendezések műszerelődési áramkörének rejtett hibáinak automatikus észlelési módszerére, és összehasonlító teszt környezetben elemzi és ellenőrzi a tervezett észlelési módszer teljesítményét.

II. A Műszerelődési Áramkör Rejtett Hibáinak Automatikus Észlelési Sémájának Tervezése
2.1 A Műszerelődési Áramkör Hibával Kapcsolatos Tartományának Elemzése

A műszerelődési áramkör állapotproblémái kezelése során a különböző elemek közötti kapcsolatok [3] miatt, amikor rejtett hibák vannak, a hozzájuk tartozó makroszkópikus jelenségek nem korlátozódnak a konkrét hiba helyére. Ezért ebben a tanulmányban először elemzi a műszerelődési áramkör hibával kapcsolatos tartományát [4]. Megfelelő függvény bevezetésével az eredeti hiba észlelési problémát a cél függvény optimális illeszkedési függvényének számítási problémájává alakítják. Így a műszerelődési áramkör valós működési információi alapján kiértékelhető a műszerelődési áramkör állapota.

A műszerelődési áramkör specifikus hibával kapcsolatos tartományának esetében a tanulmány a műszerelődési áramkör valós működési információi és a várt érték hasonlóságát mérő szabványként veszi. Amikor a kör teljes áramát számítják, akkor lehet, hogy hozzáadják a kör minden ágában lévő áramokat, és ebben az esetben a szummáció felső és alsó határai a folyamatakagok számát képezik. A fenti módszerrel a műszerelődési áramkör hibával kapcsolatos tartományának elemzése megvalósul, és megadja a további rejtett hibák észlelésének végrehajtásának alapját.

2.2 A Műszerelődési Áramkör Rejtett Hibáinak Észlelése

Tábl.1 Különböző fokú hibakritérium áramértékek karakterisztikus értékeinek kimeneti eredményeinek összehasonlító táblázata

I. A Teszt Eredmények Elemezése

A Tábl. 1-ben látható teszteredményekből látható, hogy a három különböző észlelési módszer közül a Irodalom [1] által javasolt, többparaméteres információ alapján működő műszerelődési áramkörök rejtett hibáinak észlelési módszere jobban teljesít a magasabb fokú hibállapotok észlelésében. Ha a mérőáramkör összehasonlító hibafoka kisebb, mint 10,0%, a hibakritérium áramérték karakterisztikus értékének kimeneti eredménye jelentősen alacsonyabb, ami bizonyos hiányosságokat jelent a valós hiba megállapításához.

Az Irodalom [2] által javasolt, PLC technológia alapján működő műszerelődési áramkörök hibáinak észlelési módszerének esetében a hibakritérium áramérték karakterisztikus értékeinek kimeneti eredményei viszonylag stabil, de vannak fejleszthető területek az összes értékeknél.

Összehasonlítva, a jelen tanulmányban tervezett észlelési módszer esetében a hibakritérium áramérték karakterisztikus értékeinek kimeneti eredményei mindig 0,12 A fölöttiek, és a legnagyobb érték 0,22 A-nál is nagyobb, ami hatékonyan tükrözi a műszerelődési áramkörök rejtett hibállapotát. A kontrollcsoporttal összehasonlítva relatív nyilvánvaló előnye van a stabilitás és alkalmazkodóképesség tekintetében.

A tervezett észlelési módszer teljesítményének elemzésekor PSCAD/EMTDC-ben építettek fel egy műszerelődési áramkör modelljét. A konkrét beállítási szakaszban a valós védő típusát, az elektromos elem modelleit és a működési paraméterek konfigurációját figyelembe vették.

II. Alkalmazási Tesztek
2.1 A Teszt Előkészítése

Egy tipikus vezetéken távolságvédőt konfiguráltak, és ezt használták a műszerelődési áramkörként. A konkrét működési paraméterek konfigurációjában a takarékható tartományt a vezeték impedanciájának 80% - 120%-ára állították; a késleltetési idő 0,1 s, a működési idő 0,02 s volt; a működési jellemző négyzetes jellemzőt alkalmazott, hogy garantálja a védő megbízható működését a védő tartományon belüli hibák esetén, és a védő megbízható nem-működését a védő tartományon kívüli hibák esetén; ha a feszültség alacsonyabb, mint a nominális feszültség 80%-a, a védő blokkolódott, hogy elkerülje a túl alacsony feszültség miatti téves működést. A CT transzformációs aránya 1000:1 volt, és a nominális áram 1,0 A-ra lett beállítva. A PT transzformációs aránya 10000:1 volt, és a nominális feszültség 100 kV-ra lett beállítva. A szűrő konfigurációja tekintetében alacsonyátengelyű szűrőt használtak, és a szűrésvonal frekvenciája 500 Hz-ra lett beállítva, hogy csökkentsék a magasfrekvenciás zaj hatását a védőre.

2.2 A Teszt Sémája

A fenti teszkörnyezet alapján az Irodalom [1] által javasolt, többparaméteres információ alapján működő műszerelődési áramkörök rejtett hibáinak észlelési módszerét, valamint az Irodalom [2] által javasolt, PLC technológia alapján működő műszerelődési áramkörök hibáinak észlelési módszerét használták kontrollcsoportként a teszt során. A három különböző módszer észlelési eredményeit azonos munkafeltételek mellett tesztelték.

A konkrét teszmunkafeltételek esetében a CT-t tartalmazó ág mérőáramkörét állították be hibahelyként, és a CT-t tartalmazó ág mérőáramkörének összehasonlító hibafoka -15%, -10%, -5%, +5%, +10%, és +15% volt. Ezen alapján különböző észlelési módszerek által kimeneti eredményül adott hibakritérium áramérték karakterisztikus értékeinek eloszlását számon tartották.

2.3 A Teszt Eredményei és Elemezése

Különböző észlelési módszerek esetén a hibakritérium áramérték karakterisztikus értékeinek különböző fokú kimeneti eredményeit számon tartották, és a konkrét adateredményeket a Tábl. 1-ben mutatták be.

III. Következtetés

A műszerelődési áramkörök rendellenessége az egyik legdirektebb tényező, ami a távfutó áramkör energia elvesztésének növekedéséhez vezethet. Ha a műszerelődési áramkörben a mérést végző áram- vagy feszültségátalakító hiba van, ez mérési hibákat okoz, ami befolyásolja a számlázás pontosságát.

Ebben a tanulmányban egy vizsgálatot javasolunk a műszerelődési berendezések műszerelődési áramkörének rejtett hibáinak automatikus észlelési módszerére, ami hatékonyan megvalósítja a különböző fokú műszerelődési áramkörök pontos észlelését, és nagyszerű gyakorlati alkalmazási értékeket kínál. A jelen tanulmányban bemutatott hiba észlelési módszer tervezése és kifejlesztése révén remélhetőleg értékes referenciát nyújt a műszerelődési biztonság kezeléséhez.

A 2.1. részben kialakított műszerelődési áramkör hibával kapcsolatos tartomány illeszkedési függvényének kombinációjával a konkrét hiba észlelési folyamat során a tanulmány az illeszkedési függvény optimális értékét oldja meg, mint a végső azonosítási eredmény. A fenti módszerrel a műszerelődési áramkörök rejtett hibáinak észlelése és elemzése megvalósul.