Onderzoek naar de automatische detectiemethode van verborgen fouten in het relaisbeschermingscircuit van secundaire apparatuur in elektriciteitsstations

I. Inleiding

De abnormale werkingstoestand van de secundaire kring van de relaisbescherming in een substation heeft een aanzienlijke invloed op het gehele elektriciteitsnetwerk. Enerzijds is de secundaire kring van de relaisbescherming een cruciaal onderdeel van het elektriciteitsnetwerk, en haar hoofdfunctie is om de stabiele werking van het elektriciteitsnetwerk te waarborgen. Wanneer de werkingstoestand van de secundaire kring abnormaal is, kan dit leiden tot een afname van de stabiliteit van het elektriciteitsnetwerk en een toename van de kans op storingen.

Bovendien kan een abnormale secundaire kring van de relaisbescherming ertoe leiden dat de beschermingsapparatuur foutief werkt of niet werkt, waardoor de veiligheid van het elektriciteitsnetwerk wordt bedreigd. Bijvoorbeeld, wanneer er een kortsluitstoring in een lijn optreedt, en de abnormale secundaire kring van de relaisbescherming voorkomt dat de beschermingsapparatuur de defecte lijn tijdig uitschakelt, kan dit leiden tot ernstigere gevolgen zoals apparatuurschade en brand. Daarom is het zeer noodzakelijk om verborgen storingen in de kring effectief te detecteren.

Xia Tongzhao et al. stelden een methode voor om verborgen storingen in de secundaire kring van de relaisbescherming van een substation te detecteren op basis van meerdere parameterinformatie. Door de informatie van meerdere parameters te verzamelen, wordt een grondige analyse van de werkingstoestand van de secundaire kring van de relaisbescherming uitgevoerd, waardoor verborgen storingen nauwkeuriger kunnen worden gedetecteerd, de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de storingdetectie verbeterd wordt, en potentiële veiligheidsrisico's tijdig kunnen worden geïdentificeerd en opgelost. Deze methode vergroot echter de complexiteit en rekenlast van de gegevensverwerking in zekere mate.

Yang Yuhan stelde een methode voor om storingen in de secundaire kring van de relaisbescherming van een substation te detecteren op basis van PLC-technologie. Door gebruik te maken van de flexibele programmering, hoge betrouwbaarheid en sterke schaalbaarheid van PLC-technologie, wordt het automatiseringsniveau en intelligentieniveau van de storingdetectie verbeterd, en kan de werkingstoestand van de secundaire kring in real-time worden gemonitord, wat een goed toepassingseffect heeft bij het verbeteren van de veiligheid en stabiliteit van het elektriciteitsnetwerk. Echter, in de praktische toepassingsfase vereist PLC-technologie overeenkomstige hardware- en softwareondersteuning, wat de kosten en complexiteit van het elektriciteitsnetwerk zal verhogen.

Op basis van bovenstaande, stelt dit artikel een studie voor over de automatische detectiemethode voor verborgen storingen in de relaisbeschermingskring van secundaire apparatuur in substations, en analyseert en verifieert de prestaties van de ontworpen detectiemethode in een vergelijkende testomgeving.

II. Ontwerp van het automatische detectieschema voor verborgen storingen in de secundaire kring van de relaisbescherming
2.1 Analyse van het storingassociatiedomein van de secundaire kring van de relaisbescherming

In het proces van het afhandelen van statusproblemen van de secundaire kring van de relaisbescherming, zijn er interrelaties tussen verschillende componenten [3]. Daarom zijn, wanneer er verborgen storingen zijn, de overeenkomstige macroscopische manifestaties niet beperkt tot de specifieke storinglocatie. In dit opzicht analyseert dit artikel eerst het storingassociatiedomein van de secundaire kring van de relaisbescherming [4]. Door een passende functie op te stellen, wordt het oorspronkelijke probleem van storingdetectie omgezet in het berekeningprobleem van de optimale fitnessfunctie van het doelfunctie. Op deze manier kan, op basis van de werkelijke werkinformatie van de secundaire kring van de relaisbescherming, de status van de secundaire kring worden geëvalueerd.

Voor het specifieke storingassociatiedomein van de secundaire kring van de relaisbescherming neemt dit artikel de gelijkenis tussen de werkelijke werkinformatie van de secundaire kring van de relaisbescherming en de verwachte waarde als meetstandaard. Bij het berekenen van de totale stroom in de kring, kan het nodig zijn om de stroom van alle takken in de kring op te tellen, en op dat moment corresponderen de bovengrens en ondergrens van de sommatie met het aantal takstromen. Volgens de bovenstaande methode wordt de analyse van het storingassociatiedomein van de secundaire kring van de relaisbescherming gerealiseerd, wat een implementatiebasis biedt voor de latere detectie van verborgen storingen.

2.2 Detectie van verborgen storingen in de secundaire kring van de relaisbescherming

Tabel 1. Vergelijkings tabel van uitvoerresultaten van karakteristieke stroomwaarden van circuitstoringcriteria van verschillende graden

I. Analyse van de testresultaten

Uit de testresultaten in Tabel 1 blijkt dat van de drie verschillende detectiemethoden, de methode voor het detecteren van verborgen storingen in de secundaire kring van de substationrelaisbescherming op basis van meerdere parameterinformatie die in Literatuur [1] wordt voorgesteld, beter presteert bij het detecteren van hogeregraads storingstoestanden. Wanneer de geïntegreerde foutgraad van het meetcircuit minder dan 10,0% is, is het uitvoerresultaat van de karakteristieke waarde van het circuitstoringcriterium aanzienlijk lager, wat bepaalde tekortkomingen heeft voor de daadwerkelijke storingbepaling.

Voor de methode voor het detecteren van storingen in de secundaire kring van de substationrelaisbescherming op basis van PLC-technologie die in Literatuur [2] wordt voorgesteld, zijn de uitvoerresultaten van de karakteristieke waarden van het algemene circuitstoringcriterium relatief stabiel, maar is er ruimte voor verbetering in de algemene waarden.

Daarentegen liggen bij de in dit artikel ontworpen detectiemethode de uitvoerresultaten van de karakteristieke waarden van het circuitstoringcriterium altijd boven de 0,12 A, en de maximale waarde overstijgt 0,22 A, waardoor de verborgen storingstoestand van de relaisbeschermingskring van secundaire apparatuur effectief kan worden weergegeven. In vergelijking met de controlegroep toont het duidelijke voordelen qua stabiliteit en aanpassingsvermogen.

Bij de analyse van de prestaties van de ontworpen detectiemethode werd een model van de relaisbeschermingskring van secundaire apparatuur in een substation gebouwd in PSCAD/EMTDC. Tijdens de specifieke instelling fase werden de werkelijke beschermingstype, elektrisch componentmodel en operatieparameterconfiguraties volledig in overweging genomen.

II. Toepassingstests
2.1 Testvoorbereiding

Op basis van een typische overdrachtlijn werd een afstandsbescherming geconfigureerd en gebruikt als de relaisbeschermingskring van secundaire apparatuur. In termen van specifieke operatieparameterconfiguraties werd het impedantiebereik ingesteld op 80% - 120% van de lijnimpedantie; de vertragingstijd was 0,1 s, en de werkzaamheidstijd was 0,02 s; de werkzaamheidskenmerken namen een vierkant kenmerk aan om een betrouwbare werking te garanderen wanneer een storing binnen het beschermingsbereik optreedt en een betrouwbare niet-werkzaamheid wanneer een storing buiten het beschermingsbereik optreedt; wanneer de spanning lager was dan 80% van de nominale spanning, werd de bescherming geblokkeerd om miswerkzaamheid bij te lage spanning te voorkomen. De transformatieverhouding van de CT was 1000:1, en de nominale stroom werd ingesteld op 1,0 A. De transformatieverhouding van de PT was 10000:1, en de nominale spanning werd ingesteld op 100 kV. In termen van filterconfiguraties werd een laagdoorlaatfilter gebruikt, en de afsnijfrequentie werd ingesteld op 500 Hz om de impact van hoogfrequente ruis op de bescherming te verminderen.

2.2 Testschema

Op basis van de hierboven genoemde testomgeving werden de methode voor het detecteren van verborgen storingen in de secundaire kring van de substationrelaisbescherming op basis van meerdere parameterinformatie die in Literatuur [1] wordt voorgesteld, en de methode voor het detecteren van storingen in de secundaire kring van de substationrelaisbescherming op basis van PLC-technologie die in Literatuur [2] wordt voorgesteld, als controlegroepen voor de test genomen. De detectieresultaten van de drie verschillende methoden werden getest onder dezelfde werkomstandigheden.

Voor de specifieke testomstandigheden werd het stroommeetcircuit van de tak waar de CT zich bevindt ingesteld als de storinglocatie, en de geïntegreerde foutgraden van het meetcircuit van de tak waar de CT zich bevindt waren respectievelijk -15%, -10%, -5%, +5%, +10% en +15%. Op basis hiervan werd de verdeling van de karakteristieke waarden van het storingcriterium voor de stroommeetcircuittak die door verschillende detectiemethoden werden uitgevoerd, apart geteld.

2.3 Testresultaten en analyse

De uitvoerresultaten van de stroomwaarden van de karakteristieke waarden van het circuitstoringcriterium voor verschillende graden onder verschillende detectiemethoden werden apart geteld, en de specifieke gegevensresultaten staan in Tabel 1.

III. Conclusie

De abnormaliteit van de secundaire kring van de relaisbescherming is een van de meest directe factoren die leiden tot een toename van energieverlies in het elektriciteitsnetwerk. Wanneer de stroomtransformatie of spanningstransformatie in de secundaire kring faalt, leidt dit tot meetfouten, waardoor de nauwkeurigheid van de elektriciteitsafrekening wordt beïnvloed.

Dit artikel stelt een studie voor over de automatische detectiemethode voor verborgen storingen in de relaisbeschermingskring van secundaire apparatuur in substations, die effectief de nauwkeurige detectie van secundaire circuits van verschillende graden realiseert en een goede praktische toepassingswaarde heeft. Door de studie en het ontwerp van de storingdetectiemethode voor de relaisbeschermingskring van secundaire apparatuur in dit artikel, wordt verwacht dat waardevolle referentie wordt geleverd voor de daadwerkelijke veiligheidsbeheer van substations.

Gecombineerd met de fitnessfunctie van het storingassociatiedomein van de secundaire kring van de relaisbescherming die in deel 2.1 wordt opgesteld, lost dit artikel in het specifieke storingdetectieproces de optimale waarde van de fitnessfunctie op als het uiteindelijke identificatieresultaat. Volgens de bovenstaande methode worden de detectie en analyse van verborgen storingen in de relaisbeschermingskring van secundaire apparatuur gerealiseerd.