Ricerca sul metodo di rilevazione automatica dei guasti nascosti nel circuito di protezione a relè delle apparecchiature secondarie nelle stazioni elettriche

I. Introduzione

Lo stato di funzionamento anomalo del circuito secondario della protezione relè in una sottostazione ha un impatto significativo sul sistema elettrico complessivo. Da un lato, il circuito secondario della protezione relè è un componente cruciale del sistema elettrico, e la sua principale funzione è garantire il funzionamento stabile del sistema elettrico. Quando lo stato di funzionamento del circuito secondario è anomalo, può portare a una diminuzione della stabilità del sistema elettrico e aumentare la probabilità di guasti.

Inoltre, un circuito secondario di protezione relè anomalo può causare il malfunzionamento o la mancata operatività del dispositivo di protezione, minacciando così la sicurezza del sistema elettrico. Ad esempio, quando si verifica un guasto a cortocircuito su una linea, se il circuito secondario di protezione relè anomalo impedisce al dispositivo di protezione di interrompere la linea difettosa in modo tempestivo, ciò può portare a conseguenze più gravi, come danni agli apparecchiature e incendi. Pertanto, è estremamente necessario rilevare efficacemente i guasti nascosti nel circuito.

Xia Tongzhao e altri hanno proposto un metodo per rilevare i guasti nascosti nel circuito secondario della protezione relè della sottostazione basato su informazioni multi-parametriche. Raccogliendo le informazioni di più parametri, viene effettuata un'analisi complessiva dello stato di funzionamento del circuito secondario della protezione relè, che può rilevare i guasti nascosti in modo più accurato, migliorare la precisione e l'affidabilità del rilevamento dei guasti e aiutare a identificare e risolvere tempestivamente i potenziali rischi di sicurezza. Tuttavia, questo metodo aumenta leggermente la complessità e la quantità di calcolo del trattamento dei dati.

Yang Yuhan ha proposto un metodo per rilevare i guasti nel circuito secondario della protezione relè della sottostazione basato sulla tecnologia PLC. Sfruttando la flessibilità di programmazione, l'elevata affidabilità e la forte scalabilità della tecnologia PLC, migliora il livello di automazione e l'intelligenza del rilevamento dei guasti, e può monitorare in tempo reale lo stato di funzionamento del circuito secondario, con un buon effetto applicativo nell'aumento della sicurezza e stabilità del sistema elettrico. Tuttavia, nella fase di applicazione pratica, la tecnologia PLC richiede supporto hardware e software corrispondente, che aumenterà il costo e la complessità del sistema elettrico.

Basandosi su quanto sopra, questo articolo propone uno studio sul metodo di rilevamento automatico dei guasti nascosti nel circuito di protezione relè delle attrezzature secondarie nelle sottostazioni, e analizza e verifica le prestazioni del metodo di rilevamento progettato in un ambiente di test comparativo.

II. Progettazione dello schema di rilevamento automatico dei guasti nascosti nel circuito secondario della protezione relè
2.1 Analisi del dominio di associazione dei guasti del circuito secondario della protezione relè

Nel processo di gestione degli stati del circuito secondario della protezione relè, a causa delle interrelazioni tra diversi componenti [3]. Pertanto, quando ci sono guasti nascosti, le manifestazioni macroscopiche corrispondenti non sono limitate alla posizione specifica del guasto. A questo riguardo, questo articolo analizza prima il dominio di associazione dei guasti del circuito secondario della protezione relè [4]. Stabilendo una funzione appropriata, il problema originale di rilevamento dei guasti viene trasformato nel problema di calcolo della funzione di fitness ottimale dell'obiettivo. In questo modo, in base alle informazioni operative reali del circuito secondario della protezione relè, è possibile valutare lo stato del circuito secondario.

Per il dominio specifico di associazione dei guasti del circuito secondario della protezione relè, questo articolo adotta la somiglianza tra le informazioni operative reali del circuito secondario della protezione relè e il valore previsto come standard di misurazione. Quando si calcola la corrente totale nel circuito, potrebbe essere necessario sommare le correnti di tutti i rami del circuito, e in questo caso, i limiti superiore e inferiore della somma corrispondono al numero di correnti di ramo. Secondo il metodo sopra descritto, si realizza l'analisi del dominio di associazione dei guasti del circuito secondario della protezione relè, fornendo una base di implementazione per il successivo rilevamento dei guasti nascosti.

2.2 Rilevamento dei guasti nascosti nel circuito secondario della protezione relè

Tab.1 Tabella comparativa dei valori di uscita delle correnti caratteristiche dei criteri di guasto del circuito di diversi gradi

I. Analisi dei risultati dei test

Come si può vedere dai risultati dei test mostrati nella Tabella 1, tra i tre diversi metodi di rilevamento, il metodo per rilevare i guasti nascosti nel circuito secondario della protezione relè della sottostazione basato su informazioni multi-parametriche proposto nella Letteratura [1] offre un'ottima performance nel rilevamento degli stati di guasto di grado elevato. Quando il grado di errore complessivo del circuito di misura è inferiore al 10,0%, il risultato di uscita del valore caratteristico del criterio di guasto del circuito è significativamente inferiore, il che presenta alcune carenze per la determinazione effettiva del guasto.

Per il metodo di rilevamento dei guasti nel circuito secondario della protezione relè della sottostazione basato sulla tecnologia PLC proposto nella Letteratura [2], i risultati di uscita dei valori caratteristici del criterio di guasto del circuito complessivo sono relativamente stabili, ma c'è spazio per miglioramenti nei valori complessivi.

In contrasto, con il metodo di rilevamento progettato in questo articolo, i risultati di uscita dei valori caratteristici del criterio di guasto del circuito sono sempre superiori a 0,12 A, e il valore massimo supera 0,22 A, il che può riflettere efficacemente lo stato di guasto nascosto del circuito di protezione relè delle attrezzature secondarie. Rispetto al gruppo di controllo, mostra vantaggi relativamente evidenti in termini di stabilità e adattabilità.

Nell'analisi delle prestazioni del metodo di rilevamento progettato, è stato costruito un modello del circuito di protezione relè delle attrezzature secondarie in una sottostazione in PSCAD/EMTDC. Durante la fase di configurazione specifica, sono stati pienamente considerati il tipo di protezione reale, il modello di componente elettrico e la configurazione dei parametri operativi.

II. Test di applicazione
2.1 Preparazione del test

Su una tipica linea di trasmissione, è stata configurata una protezione distanziometrica utilizzata come circuito di protezione relè delle attrezzature secondarie. In termini di configurazione specifica dei parametri operativi, l'intervallo di impedenza è stato impostato al 80% - 120% dell'impedenza della linea; il tempo di ritardo è di 0,1 s, e il tempo di operazione è di 0,02 s; la caratteristica operativa adottata è una caratteristica quadrilaterale per garantire un funzionamento affidabile quando un guasto si verifica all'interno della zona di protezione e un non funzionamento affidabile quando un guasto si verifica al di fuori della zona di protezione; quando la tensione è inferiore all'80% della tensione nominale, la protezione viene bloccata per prevenire un malfunzionamento a una tensione troppo bassa. Il rapporto di trasformazione del CT è 1000:1, e la corrente nominale è stata impostata a 1,0 A. Il rapporto di trasformazione del PT è 10000:1, e la tensione nominale è stata impostata a 100 kV. In termini di configurazione del filtro, è stato utilizzato un filtro passa-basso, e la frequenza di taglio è stata impostata a 500 Hz per ridurre l'impatto del rumore ad alta frequenza sulla protezione.

2.2 Schema del test

Sulla base dell'ambiente di test menzionato, il metodo per rilevare i guasti nascosti nel circuito secondario della protezione relè della sottostazione basato su informazioni multi-parametriche proposto nella Letteratura [1] e il metodo per rilevare i guasti nel circuito secondario della protezione relè della sottostazione basato sulla tecnologia PLC proposto nella Letteratura [2] sono stati presi come gruppi di controllo per il test. I risultati di rilevamento dei tre diversi metodi sono stati testati nelle stesse condizioni operative.

Per le condizioni operative specifiche del test, il circuito di misura della corrente del ramo dove si trova il CT è stato impostato come posizione del guasto, e i gradi di errore complessivo del circuito di misura del ramo dove si trova il CT sono stati -15%, -10%, -5%, +5%, +10% e +15% rispettivamente. Su questa base, è stata contata la distribuzione dei valori caratteristici del criterio di guasto per il ramo di misura della corrente di guasto emesso da diversi metodi di rilevamento.

2.3 Risultati e analisi del test

Sono stati contati i risultati di uscita dei valori di corrente dei valori caratteristici del criterio di guasto per diversi gradi con diversi metodi di rilevamento, e i risultati specifici dei dati sono mostrati nella Tabella 1.

III. Conclusione

L'anomalia del circuito secondario della protezione relè è uno dei fattori più diretti che porta all'aumento della perdita energetica nel sistema elettrico. Quando il trasformatore di corrente o il trasformatore di tensione nel circuito secondario fallisce, porterà a errori di misura, influenzando così l'accuratezza della fatturazione dell'energia elettrica.

Questo articolo propone uno studio sul metodo di rilevamento automatico dei guasti nascosti nel circuito di protezione relè delle attrezzature secondarie nelle sottostazioni, che realizza efficacemente il rilevamento preciso dei circuiti secondari di diversi gradi e ha un buon valore applicativo pratico. Attraverso la ricerca e la progettazione del metodo di rilevamento dei guasti per il circuito di protezione relè delle attrezzature secondarie in questo articolo, si prevede di fornire un prezioso riferimento per la gestione effettiva della sicurezza delle sottostazioni.

Combinando la funzione di fitness del dominio di associazione dei guasti del circuito secondario della protezione relè costruita nella sezione 2.1, nel processo specifico di rilevamento dei guasti, questo articolo risolve il valore ottimale della funzione di fitness come risultato finale di identificazione. Secondo il metodo sopra descritto, si realizza il rilevamento e l'analisi dei guasti nascosti nel circuito di protezione relè delle attrezzature secondarie.