Forskning på automatiske deteksjonsmetoder for skjulte feil i sekundærutstyrs relæbeskyttelseskretser i kraftverk

I. Innledning

Den anormale driftsstatusen til sekundærkretsen i relébeskyttelsen i en understasjon har en betydelig innvirkning på det totale kraftsystemet. På den ene siden er sekundærkretsen i relébeskyttelsen et viktig komponent i kraftsystemet, og dens hovedfunksjon er å sikre stabil drift av kraftsystemet. Når driftsstatusen til sekundærkretsen er anormal, kan dette føre til en reduksjon i stabilitетен на энергосистемы и увеличение вероятности возникновения неисправностей.

Videre kan en anormal sekundærkrets for relébeskyttelsen føre til at beskyttelsesutstyret misfungerer eller ikke fungerer, og dermed truer sikkerheten i kraftsystemet. For eksempel, når det oppstår en kortslutning i en linje, og den anormale sekundærkretsen for relébeskyttelsen hindrer beskyttelsesutstyret i å skjære av den feilaktige linjen på tide, kan dette føre til mer alvorlige konsekvenser, som utstyrsskader og brann. Derfor er det ekstremt nødvendig å effektivt oppdage de skjulte feilene i kretsen.

Xia Tongzhao et al. foreslo en metode for å oppdage skjulte feil i sekundærkretsen for relébeskyttelsen i en understasjon basert på flerparameterinformasjon. Ved å samle informasjon om flere parametre, utføres en omfattende analyse av driftsstatusen til sekundærkretsen for relébeskyttelsen, som kan mer nøyaktig oppdage skjulte feil, forbedre nøyaktigheten og påliteligheten av feildeteksjon, og hjelpe med å identifisere og løse potensielle sikkerhetsrisikoer på tide. Imidlertid øker denne metoden kompleksiteten og beregningsmengden av datahåndtering til en viss grad.

Yang Yuhan foreslo en metode for å oppdage feil i sekundærkretsen for relébeskyttelsen i en understasjon basert på PLC-teknologi. Ved å utnytte den fleksible programmering, høy pålitelighet og sterke skaleringsegenskaper ved PLC-teknologi, forbedres automatiseringsnivået og intelligensgraden av feildeteksjon, og kan overvåke driftsstatusen til sekundærkretsen i sanntid, som har en god anvendelseffekt i forbedring av sikkerheten og stabiliteten i kraftsystemet. Imidlertid krever PLC-teknologi i den faktiske anvendelsesfasen tilsvarende hard- og programvarestøtte, som vil øke kostnadene og kompleksiteten i kraftsystemet.

Basert på ovenstående, foreslår denne artikkelen en studie om automatisk deteksjonsmetode for skjulte feil i relébeskyttelseskretsen til sekundærustyret i understasjoner, og analyserer og verifiserer prestasjonene til den designerte deteksjonsmetoden i en sammenlignende testmiljø.

II. Design av den automatiske deteksjonsoppløsningen for skjulte feil i sekundærkretsen for relébeskyttelsen
2.1 Analyse av feilassosiasjonsområdet for sekundærkretsen for relébeskyttelsen

I prosessen med å håndtere statusproblemer i sekundærkretsen for relébeskyttelsen, på grunn av interrelasjonene mellom forskjellige komponenter [3]. Derfor, når det finnes skjulte feil, er de korrespondende makroskopiske manifestasjonene ikke begrenset til den spesifikke feilposisjonen. I denne forbindelsen analyserer denne artikkelen først feilassosiasjonsområdet for sekundærkretsen for relébeskyttelsen [4]. Ved å etablere en passende funksjon, blir det opprinnelige problemet med feildeteksjon transformert til et beregningsproblem for den optimale fitnessfunksjonen av målfunksjonen. På denne måten kan statusen til sekundærkretsen vurderes ifølge den faktiske driftsinformasjonen til sekundærkretsen for relébeskyttelsen.

For det spesifikke feilassosiasjonsområdet til sekundærkretsen for relébeskyttelsen, tar denne artikkelen likheten mellom den faktiske driftsinformasjonen til sekundærkretsen for relébeskyttelsen og forventningsverdien som målestok. Når totalstrømmen i kretsen beregnes, kan det være nødvendig å legge sammen strømmene i alle grenene i kretsen, og da svarer summens øvre og nedre grenser til antallet av grenestrømmer. Ifølge ovennevnte metode realiseres analysen av feilassosiasjonsområdet til sekundærkretsen for relébeskyttelsen, som gir en implementeringsgrunnlag for den etterfølgende deteksjonen av skjulte feil.

2.2 Deteksjon av skjulte feil i sekundærkretsen for relébeskyttelsen

Tab.1 Sammenligningstabell for utdataresultater av karakteristiske strømverdier for kretsfektkriterier av ulike grader

I. Analyse av testresultater

Som kan sees fra testresultatene vist i tabell 1, blant de tre ulike deteksjonsmetodene, utfører metoden for å oppdage skjulte feil i sekundærkretsen for relébeskyttelsen i understasjoner basert på flerparameterinformasjon foreslått i litteratur [1] bedre i deteksjon av høyere grads feilstater. Når den totale feilgraden i målekretsen er mindre enn 10,0 %, er utdataresultatet av karakteristiske verdier for kretsfektkriteriet markant lavere, som har visse mangler for faktisk feilbestemmelse.

For metoden for å oppdage feil i sekundærkretsen for relébeskyttelsen i understasjoner basert på PLC-teknologi foreslått i litteratur [2], er utdataresultatene av karakteristiske verdier for det totale kretsfektkriteriet relativt stabile, men det er rom for forbedring i de totale verdiene.

I motsetning til dette, under den designerte deteksjonsmetoden i denne artikkelen, er utdataresultatene av karakteristiske verdier for kretsfektkriteriet alltid over 0,12 A, og maksimalverdien overstiger 0,22 A, som kan effektivt reflektere den skjulte feilstaten i relébeskyttelseskretsen til sekundærustyret. Sammenlignet med kontrollgruppen viser den klare fortrinn i stabilitet og tilpasningsevne.

Når man analyserer prestasjonene til den designerte deteksjonsmetoden, ble en modell av relébeskyttelseskretsen til sekundærustyret i en understasjon bygget i PSCAD/EMTDC. Under den spesifikke oppsettet, ble den faktiske beskyttelsestype, elektriske komponentmodellen og operasjonsparameterkonfigurasjonen fullt tatt hensyn til.

II. Anvendelsestester
2.1 Testforberedelser

Basert på en typisk overføringslinje, ble en distansbeskyttelse konfigurert og brukt som relébeskyttelseskretsen til sekundærustyret. I forhold til den spesifikke operasjonsparameterkonfigurasjonen, ble impedanserange sett til 80% - 120% av linjeimpedansen; forsinketiden var 0,1 s, og driftstiden var 0,02 s; driftskarakteristikk brukte en firkantegenskap for å sikre pålitelig drift når en feil oppsto innen beskyttelsesområdet og pålitelig ikke-drift når en feil oppsto utenfor beskyttelsesområdet; når spenningen var lavere enn 80% av nominalspenningen, ble beskyttelsen blokkert for å unngå misdrift ved for lav spenning. Transformasjonsforholdet til CT var 1000:1, og nominalstrømmen ble satt til 1,0 A. Transformasjonsforholdet til PT var 10000:1, og nominalspenningen ble satt til 100 kV. I forhold til filterkonfigurasjon, ble et lavpassfilter brukt, og avbrytningsfrekvensen ble satt til 500 Hz for å redusere effekten av høyfrekvent støy på beskyttelsen.

2.2 Testplan

På bakgrunn av det nevnte testmiljøet, ble metoden for å oppdage skjulte feil i sekundærkretsen for relébeskyttelsen i understasjoner basert på flerparameterinformasjon foreslått i litteratur [1] og metoden for å oppdage feil i sekundærkretsen for relébeskyttelsen i understasjoner basert på PLC-teknologi foreslått i litteratur [2] tatt som kontrollgrupper for testen. Deteksjonsresultatene av de tre ulike metodene ble testet under samme arbeidsforhold.

For de spesifikke testarbeidsforholdene, ble strømmålingskretsen i grenen hvor CT er beliggende, satt som feilposisjon, og de totale feilgradene i målingskretsen i grenen hvor CT er beliggende, var henholdsvis -15%, -10%, -5%, +5%, +10%, og +15%. Basert på dette, ble fordelingen av karakteristiske verdier for feilkriteriet for strømmålingskretsgrenen utdata av ulike deteksjonsmetoder respektive talt.

2.3 Testresultater og analyse

Utdataresultatene av strømverdiene for karakteristiske verdier for kretsfektkriteriet for ulike grader under ulike deteksjonsmetoder ble respektive talt, og de spesifikke dataresultatene er vist i tabell 1.

III. Konklusjon

Anomalien i sekundærkretsen for relébeskyttelsen er en av de mest direkte faktorene som fører til økt energitap i kraftsystemet. Når strømtransformator eller spenningstransformator i sekundærkretsen misfungerer, vil det føre til målefeil, og dermed påvirke nøyaktigheten i strømkostnadsregnskap.

Denne artikkelen foreslår en studie om automatisk deteksjonsmetode for skjulte feil i relébeskyttelseskretsen til sekundærustyret i understasjoner, som effektivt realiserer nøyaktig deteksjon av sekundærkretser av ulike grader og har godt praktisk anvendelsesverdi. Gjennom forskning og design av feildeteksjonsmetoden for relébeskyttelseskretsen til sekundærustyret i denne artikkelen, forventes det å gi verdifulle referanser for den faktiske sikkerhetsforvaltningen i understasjoner.

Kombinert med fitnessfunksjonen for feilassosiasjonsområdet for sekundærkretsen for relébeskyttelsen konstruert i del 2.1, løser denne artikkelen optimalverdien av fitnessfunksjonen som det endelige identifikasjonsresultatet i den spesifikke feildeteksjonsprosessen. Ifølge ovennevnte metode realiseres deteksjon og analyse av skjulte feil i relébeskyttelseskretsen til sekundærustyret.