Дослідження методу автоматичного виявлення прихованих дефектів у релейних захисних пристроях вторинного обладнання підстанцій

I. Вступ

Ненормальна робота вторинного контуру реле-захисту на підстанцій має значний вплив на загальну енергетичну систему. З одного боку, вторинний контур реле-захисту є важливою складовою енергетичної системи, і його основною функцією є забезпечення стабільної роботи енергетичної системи. Коли робота вторинного контуру ненормальна, це може призвести до зниження стабільності енергетичної системи та збільшення ймовірності аварій.

Крім того, ненормальний вторинний контур реле-захисту може спричинити невірну роботу або невідповідність захисного пристрою, що становить загрозу безпеці енергетичної системи. Наприклад, коли в лінії відбувається короткозамкнення, якщо ненормальний вторинний контур реле-захисту заважає захисному пристрою вчасно відключити аварійну лінію, це може призвести до більш серйозних наслідків, таких як пошкодження обладнання та пожежа. Тому дуже необхідно ефективно виявляти приховані дефекти в контурі.

Ся Тонжао та ін. запропонували метод виявлення прихованих дефектів в вторинному контурі реле-захисту підстанцій на основі багатопараметрової інформації. Збирання інформації про кілька параметрів дозволяє проводити комплексний аналіз роботи вторинного контуру реле-захисту, що дозволяє більш точно виявляти приховані дефекти, покращуючи точність та надійність виявлення дефектів, та допомагає вчасно виявляти та усунення потенційних аварійних ситуацій. Однак, цей метод до певної міри збільшує складність та обсяг обробки даних.

Ян Юхан запропонував метод виявлення дефектів в вторинному контурі реле-захисту підстанцій на основі технології PLC. Використовуючи гнучке програмування, високу надійність та сильну масштабируемість технології PLC, він підвищує рівень автоматизації та інтелектуальності виявлення дефектів, та може в реальному часі моніторити роботу вторинного контуру, що має хороший ефект у підвищенні безпеки та стабільності енергетичної системи. Однак, на етапі фактичного застосування, технологія PLC потребує відповідної апаратної та програмної підтримки, що збільшує вартість та складність енергетичної системи.

На основі вищенаведеного, у цій статті пропонується дослідження методу автоматичного виявлення прихованих дефектів в контурі реле-захисту вторинного обладнання підстанцій, та аналізується та перевіряється продуктивність запроектованого методу виявлення в порівняльному тестовому середовищі.

II. Розробка автоматичного схеми виявлення прихованих дефектів в вторинному контурі реле-захисту
2.1 Аналіз області пов'язаності дефектів вторинного контуру реле-захисту

У процесі вирішення питань стану вторинного контуру реле-захисту, через взаємозв'язки між різними компонентами [3]. Тому, коли є приховані дефекти, відповідні макроскопічні прояви не обмежуються конкретним місцем дефекту. У цьому відношенні, у цій статті спочатку аналізується область пов'язаності дефектів вторинного контуру реле-захисту [4]. Шляхом створення відповідної функції, оригінальна проблема виявлення дефектів перетворюється на проблему обчислення оптимальної функції пристосованості цільової функції. Таким чином, відповідно до фактичної інформації про роботу вторинного контуру реле-захисту, можна оцінити стан вторинного контуру.

Для конкретної області пов'язаності дефектів вторинного контуру реле-захисту, у цій статті використовується подібність між фактичною інформацією про роботу вторинного контуру реле-захисту та очікуваним значенням як міра. При обчисленні загального струму в контурі, може знадобитися додати струми всіх гілок в контурі, і в цей час, верхні та нижні межі сумування відповідають кількості струмів гілок. Згідно з вищезазначеним методом, реалізується аналіз області пов'язаності дефектів вторинного контуру реле-захисту, що надає базу для подальшого виявлення прихованих дефектів.

2.2 Виявлення прихованих дефектів в вторинному контурі реле-захисту

Табл.1 Порівняльна таблиця результатів виведення значень струму характеристичних критеріїв дефектів контуру різної ступені

I. Аналіз результатів тестування

Як видно з результатів тестування, зображених у таблиці 1, серед трьох різних методів виявлення, метод виявлення прихованих дефектів в вторинному контурі реле-захисту підстанцій на основі багатопараметрової інформації, запропонований у Літературі [1], краще виявляє дефекти вищої ступені. Коли загальна ступінь похибки вимірювального контуру менша за 10,0%, результат виведення значення характеристичного критерію дефекту контуру значно нижчий, що має певні недоліки для фактичного визначення дефекту.

Для методу виявлення дефектів в вторинному контурі реле-захисту підстанцій на основі технології PLC, запропонованого у Літературі [2], результати виведення значень характеристичного критерію загального дефекту контуру є відносно стабільними, але є простір для покращення загальних значень.

Насупне, за методом виявлення, запропонованим у цій статті, результати виведення значень характеристичного критерію дефекту контуру завжди вище 0,12 A, а максимальне значення перевищує 0,22 A, що ефективно відображає прихований стан дефекту контуру реле-захисту вторинного обладнання. У порівнянні з контрольною групою, він показує відносно очевидні переваги у стабільністі та адаптивності.

При аналізі продуктивності запроектованого методу виявлення, було побудовано модель контуру реле-захисту вторинного обладнання підстанції в PSCAD/EMTDC. На етапі конкретної установки, було повністю враховано фактичний тип захисту, модель електричних компонентів та конфігурацію параметрів роботи.

II. Тестові застосування
2.1 Підготовка до тестування

На основі типової лінії передачі, було налаштовано дистанційний захист, який був використаний як контур реле-захисту вторинного обладнання. У відношенні конкретної конфігурації параметрів роботи, діапазон опору був встановлений на 80% - 120% опору лінії; затримка часу становила 0,1 с, а час роботи - 0,02 с; оперативна характеристика використовувала чотирикутну характеристику, щоб забезпечити надійну роботу при виникненні дефекту в межах захисту та надійне невведення в дію при виникненні дефекту поза межами захисту; коли напруга нижча за 80% номінальної напруги, захист блокується, щоб запобігти невірному введення в дію при занадто низькій напрузі. Співвідношення трансформації CT становило 1000:1, а номінальний струм був встановлений на 1,0 A. Співвідношення трансформації PT становило 10000:1, а номінальна напруга була встановлена на 100 кВ. У відношенні конфігурації фільтра, був використаний низькочастотний фільтр, а частота обрізу була встановлена на 500 Гц, щоб зменшити вплив високочастотних шумів на захист.

2.2 Тестова схема

На основі зазначеного вище тестового середовища, метод виявлення прихованих дефектів в вторинному контурі реле-захисту підстанцій на основі багатопараметрової інформації, запропонований у Літературі [1], та метод виявлення дефектів в вторинному контурі реле-захисту підстанцій на основі технології PLC, запропонований у Літературі [2], були взяті як контрольні групи для тестування. Результати виявлення трьох різних методів були протестовані в однакових умовах роботи.

Для конкретних умов роботи, вимірювальний контур струму гілки, де знаходиться CT, був встановлений як місце дефекту, а загальні ступені похибки вимірювального контуру гілки, де знаходиться CT, були -15%, -10%, -5%, +5%, +10% та +15% відповідно. На основі цього, було проведено підрахунок розподілу значень характеристичного критерію дефекту виведення вимірювального контуру струму гілки, отриманих різними методами виявлення.

2.3 Результати та аналіз тестування

Було проведено підрахунок результатів виведення значень струму характеристичного критерію дефекту різної ступені за різних методів виявлення, а конкретні дані результатів представлені у таблиці 1.

III. Висновки

Ненормальна робота вторинного контуру реле-захисту є одним з найпряміших факторів, що призводять до зростання втрат енергії в енергетичній системі. Коли трансформатор струму або напруги в вторинному контурі виходить з ладу, це призведе до похибок вимірювання, що в свою чергу впливає на точність розрахунку платіжок за електроенергію.

У цій статті запропоновано дослідження методу автоматичного виявлення прихованих дефектів в контурі реле-захисту вторинного обладнання підстанцій, який ефективно реалізує точне виявлення вторинних контурів різної ступені та має хорошу практичну цінність. Через дослідження та розробку методу виявлення дефектів контуру реле-захисту вторинного обладнання, очікується, що це надасть цінні вказівки для фактичного управління безпекою підстанцій.

З метою використання функції пристосованості області пов'язаності дефектів вторинного контуру реле-захисту, побудованої в розділі 2.1, у конкретному процесі виявлення дефектів, у цій статті розв'язується оптимальне значення функції пристосованості як остаточний результат ідентифікації. Згідно з вищезазначеним методом, реалізовується виявлення та аналіз прихованих дефектів в контурі реле-захисту вторинного обладнання.