Istraživanje metoda automatskog otkrivanja skrivenih grešaka u relé zaštiti sekundarnih opreme u transformatornim staniciama

I. Uvod

Neredovni rad sekundarnog kruga reljefne zaštite u podstacionici ima značajan uticaj na celokupni električni sistem. Sa jedne strane, sekundarni krug reljefne zaštite je ključan sastavni deo električnog sistema, a njegova glavna funkcija je da osigura stabilno funkcionisanje električnog sistema. Kada je stanje rada sekundarnog kruga neredovno, to može dovesti do smanjenja stabilnosti električnog sistema i povećati verovatnoću pojavljivanja grešaka.

Takođe, neredovni sekundarni krug reljefne zaštite može uzrokovati nepravilno funkcionisanje ili ometanje rada uređaja za zaštitu, time pretnući bezbednost električnog sistema. Na primer, kada se dogodi krajnji prekid u liniji, ako neredovni sekundarni krug reljefne zaštite spreči uređaj za zaštitu da pravo vreme prekine defektnu liniju, to može dovesti do još ozbiljnijih posledica, kao što su oštećenje opreme i požar. Stoga je izuzetno neophodno efikasno detektovati skrivene greške u krugu.

Xia Tongzhao i dr. predložili su metod detektovanja skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstacionice baziran na više parametara informacija. Sakupljanjem informacija o više parametara, vrši se kompleksna analiza stanja rada sekundarnog kruga reljefne zaštite, što omogućava preciznije detektovanje skrivenih grešaka, poboljšanje tačnosti i pouzdanosti detektovanja grešaka, te pomaže u pravo vreme identifikaciji i rešavanju potencijalnih sigurnosnih rizika. Međutim, ovaj metod do neke mere povećava složenost i količinu obrade podataka.

Yang Yuhan je predložio metod detektovanja grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstacionice baziran na PLC tehnologiji. Koristeći fleksibilno programiranje, visoku pouzdanost i veliku skalabilnost PLC tehnologije, poboljšana je stepen automatizacije i inteligentnosti detektovanja grešaka, te može stvarno vreme pratiti stanje rada sekundarnog kruga, što ima dobar efekat u poboljšanju bezbednosti i stabilnosti električnog sistema. Međutim, u fazi stvarne primene, PLC tehnologija zahteva odgovarajuću hardversku i softversku podršku, što će povećati troškove i složenost električnog sistema.

Na osnovu navedenog, ovaj rad predlaže studiju metoda automatskog detektovanja skrivenih grešaka u krugu reljefne zaštite sekundarne opreme u podstacionici, te analizira i verifikuje performanse dizajnirane metode detektovanja u usporednom testnom okruženju.

II. Dizajn sheme automatskog detektovanja skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite
2.1 Analiza domena asociranih grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite

U procesu rešavanja problema sa stanjem sekundarnog kruga reljefne zaštite, zbog međusobnih veza 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 domen asociranih grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite [4]. Postavljanjem odgovarajuće funkcije, originalni problem detektovanja grešaka se transformiše u problem izračunavanja optimalne fitness funkcije ciljne funkcije. Na taj način, na osnovu stvarnih informacija o radu sekundarnog kruga reljefne zaštite, može se proceniti stanje sekundarnog kruga.

Za specifičan domen asociranih grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite, ovaj rad uzima sličnost između stvarnih informacija o radu sekundarnog kruga reljefne zaštite i očekivane vrednosti kao merilo. Prilikom izračunavanja ukupnog struja u krugu, može biti potrebno sabrati struje svih granica u krugu, a u tom trenutku, gornja i donja granica sumiranja odgovaraju broju struja granica. Prema navedenom metodu, realizovana je analiza domena asociranih grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite, pružajući osnovu za implementaciju u kasnijem detektovanju skrivenih grešaka.

2.2 Detektovanje skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite

Tab.1 Tabela poređenja rezultata izlaza karakterističnih vrednosti struja kriterijuma grešaka kruga različitih stepeni

I. Analiza rezultata testiranja

Kao što se može videti iz rezultata testiranja prikazanih u Tabeli 1, među tri različite metode detektovanja, metoda detektovanja skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstacionice bazirana na više parametarskim informacijama predložena u Literaturi [1] bolje detektuje stanja grešaka višeg stepena. Kada je integralna greška mjerenja kruga manja od 10.0%, izlazni rezultat karakteristične vrednosti kriterijuma greške kruga je značajno niži, što ima određene nedostatke za stvarno određivanje grešaka.

Za metodu detektovanja grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstacionice baziranu na PLC tehnologiji predloženu u Literaturi [2], izlazni rezultati karakterističnih vrednosti kriterijuma opštih grešaka kruga su relativno stabilni, ali postoji prostor za poboljšanje u pogledu opštih vrednosti.

U suprotnom, pod predloženom metodom detektovanja u ovom radu, izlazni rezultati karakterističnih vrednosti kriterijuma grešaka kruga su uvijek iznad 0,12 A, a maksimalna vrednost prelazi 0,22 A, što može efikasno odraziti skriveno stanje greške kruga reljefne zaštite sekundarne opreme. U usporedbi s kontrolnom grupom, pokazuje relativno značajne prednosti u pogledu stabilnosti i prilagodljivosti.

Prilikom analize performansi dizajnirane metode detektovanja, izgrađen je model kruga reljefne zaštite sekundarne opreme u podstacionici u PSCAD/EMTDC. U specifičnoj fazi postavljanja, potpuno su uzete u obzir stvarne vrste zaštite, modeli električnih komponenti i konfiguracija operativnih parametara.

II. Testovi primene
2.1 Priprema testa

Na osnovu tipične prenosne linije, konfigurisana je distančna zaštita i korišćena kao krug reljefne zaštite sekundarne opreme. U pogledu specifične konfiguracije operativnih parametara, opseg impedancije je postavljen na 80% - 120% impedancije linije; vremensko kašnjenje je 0,1 s, a vreme rada je 0,02 s; karakteristika rada je adoptirala kvadrilaternalnu karakteristiku kako bi se osiguralo pouzdan rad kada se greška desi unutar opsega zaštite i pouzdan ne-radi kada se greška desi izvan opsega zaštite; kada je napon niži od 80% nominalnog napona, zaštita je blokirana kako bi se spriječio nepravilan rad pri previše niskom naponu. Transformacijski odnos CT-a bio je 1000:1, a nominalna struja je postavljena na 1,0 A. Transformacijski odnos PT-a bio je 10000:1, a nominalni napon je postavljen na 100 kV. U pogledu konfiguracije filtera, koriscen je niskopropusni filter, a granica prelivanja je postavljena na 500 Hz kako bi se smanjio uticaj visokofrekventnog šuma na zaštitu.

2.2 Shema testa

Na osnovu gore navedenog testnog okruženja, metoda detektovanja skrivenih grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstacionice bazirana na više parametarskim informacijama predložena u Literaturi [1] i metoda detektovanja grešaka u sekundarnom krugu reljefne zaštite podstacionice bazirana na PLC tehnologiji predložena u Literaturi [2] uzete su kao kontrolne grupe za test. Rezultati detektovanja tri različite metode su testirani pod istim radnim uslovima.

Za specifične radne uslove, merni krug struje granice gdje se nalazi CT postavljen je kao lokacija greške, a integralne greške mernog kruga granice gdje se nalazi CT bile su -15%, -10%, -5%, +5%, +10% i +15% redom. Na osnovu toga, distribucija karakterističnih vrednosti kriterijuma grešaka mernog kruga struje granice generisana različitim metodama detektovanja je statistički obrađena.

2.3 Rezultati i analiza testa

Rezultati izlaza vrednosti struja karakterističnih vrednosti kriterijuma grešaka kruga različitih stepeni pod različitim metodama detektovanja su statistički obrađeni, a specifični podaci rezultata prikazani su u Tabeli 1.

III. Zaključak

Neredovnost sekundarnog kruga reljefne zaštite jeste jedan od najdirektnijih faktora koji dovode do povećanja gubitaka energije u električnom sistemu. Kada transformatror struje ili napona u sekundarnom krugu ne radi ispravno, to će dovesti do grešaka u merenju, čime će se uticati na tačnost obračuna računa za struju.

Ovaj rad predlaže studiju metode automatskog detektovanja skrivenih grešaka u krugu reljefne zaštite sekundarne opreme u podstacionici, koja efikasno ostvaruje tačno detektovanje sekundarnih krugova različitih stepeni i ima dobru praktičnu primenjivost. Kroz istraživanje i dizajn metode detektovanja grešaka kruga reljefne zaštite sekundarne opreme u ovom radu, očekuje se da pruži vrednu referencu za stvarno upravljanje bezbednošću u podstacionicama.

Kombinovanjem sa fitness funkcijom domena asociranih grešaka sekundarnog kruga reljefne zaštite konstruisanom u delu 2.1, u specifičnom procesu detektovanja grešaka, ovaj rad rešava optimalnu vrednost fitness funkcije kao konačni identifikacioni rezultat. Prema navedenom metodu, ostvarena su detekcija i analiza skrivenih grešaka u krugu reljefne zaštite sekundarne opreme.