La Desegno de Sistemo por Detektado de Informoj pri Faltetoj en la Protektado per Relaiso en Substacio
I. Enkonduko
En lastatempaj jaroj, kun la daŭra vastiĝo de la grandeco de la elektra reto, substacioj, kiel gravaj nodoj en la elektrosistemo, ludas vitalan rolon en la sekurigo de la tuta elektra reto per sia sekura kaj stabila funkcio. Rela protekto servas kiel la unua linio de defendo por la sekura funkcio de substacioj. La akurateco kaj rapideco de rela protekto estas direkte rilataj al la stabileco de la elektrosistemo. Tial, efektive detektado de la defekta informo de la relproteksistema sistemo de la substacio, tuj identigante kaj solvante potencialajn defektojn, havas grandan signifon por protekti la sekuran funkcion de la elektrosistemo.
Tradiciaj metodoj por detektado de defektoj de rela protekto ĉefe dependas de manaj inspekcioj kaj regulaj mantenoj. Ĉi tiuj metodoj ne nur estas tempo- kaj labor-intensivaj, sed ankaŭ ne povas atingi realtempan monitoradon. Kiel rezulto, ili facile pasas je la fruaj signaloj de defektoj. Kun la daŭra evoluo de informa teknologio, speciale progresoj en komputila teknologio kaj komunikada teknologio, modernaj sistemoj por detektado de defekta informo de rela protekto en substacioj komencis adopti automatizitajn metodojn. Per realtempa datenkolektado, ĉi tiuj sistemoj povas atingi realtempan monitoradon de la stato de rela protekto kaj rapide lokigi defektojn.
Tial, ĉi tiu artikolo proponas sistemon por detektado de defekta informo de rela protekto en substacio bazitan sur moderna informa teknologio kaj elstarigas detale ĝian hardvaran strukturon, softvardesignon kaj eksperimentajn rezultojn.
II. Desegno de la Sistemhardvarstrukturo
(1) Ĉefkomputilo
La desegno de la ĉefkomputilo direktas afektas la performon de la tuta sistemo. Ĝia hardvarstrukturo uzas la C8051F040 monocipron kiel centran procesoron. La C8051F040 monocipro estas alta-preforma kaj malpotenca miksega mikrokontrolilo, kiun integras abundan periferian resursaron, inkluzive analogajn kaj digitalajn I/O-porotagojn, timer/contadorojn, UART, SPI, kaj I2C-komunikadinterfacojn inter aliaj. Ĉi tiuj karakterizoj faras la C8051F040 tre taŭgan kiel centra procesoro de la ĉefkomputilo, kapablan kontentigi la postulojn de alta-vitla datelaborado kaj kompleksa kontrollogiko.
Por certigi la realtempan monitoradan kapablon de la sistemo, en la desegno de la ĉefkomputilo estas uzita alta-preforma monitoradejo. Ĉi tiu unuo kutime inkluzivas altvitlan ADC (Analog-Digital Konvertilon), DAC (Digital-Analog Konvertilon), same kiel vokltokajn fluokontrolcirkvitojn. Ĝi povas kolekti kaj konverti elektrajn parametrojn realtempe, provizante akuratan daton por defektodiagnostiko.
Samtempe, la ĉefkomputilo devas komuniki kun la subkomputilo kaj la forkomuna monitorcentro. La desegno inkluzivas diversajn komunikadinterfacojn, kiel RS-232, RS-485, kaj Ethernet. Ĉi tiuj interfacoj certigas la rapidan transdonon de datumoj kaj la eblecon de forkomuna kontrolado.
Por faciligi operantojn en la monitorado kaj kontrolado de la sistemo, la ĉefkomputilo estas ankaŭ ekipita kun hom-maŝininterakcia interfaco, kutime konsistanta el LCD-monitorskermo kaj klavaro. Operantoj povas uzi ĉi tiujn interfacojn por vidigi la staton de la sistemo realtempe.
(2) Izolodetektasensoro
Por kontenti la renovigpostulojn de la DC-sistemoj en malnovaj elektrocentraloj kaj substacioj, la personaro dezenis alta-precan detachable izolodetektasensoron. Uzante avancitajn elektronikajn teknologiojn kaj materialojn, ĉi tiu sensoro posedas alta sensizeco, alta stabileco, kaj longa servoperiodo, kaj ĝi povas funkci stabile eĉ en severaj kondiĉoj.
Alta precizeco estas klava performindikilo de la izolodetektasensoro. Per uzado de avancitaj detektalgoritmoj kaj elektronikaj komponentoj, ĝi povas akurate detekti minucan izolchanĝon, garantante la akuratecon kaj tempanprecizecon de defektinformo.
Per la modernigo kaj renovigo de la varmaizoliloj de la DC-sistemoj en malnovaj elektrocentraloj kaj substacioj kaj la uzado de alta-preca detachable izolodetektasensoro, la sekureco de la sistemo povas esti signife plibonigita. Ĉi tiuj sensoroj havas la kapablon de alta-preca detektado kaj povas tuj detekti izoldefektojn, efektive prevenante la okazon de akcidentoj.
(3) Fruecavirta Detektmodulo
Por plibonigi la akuratecon kaj respondtempon de fruecavo, ĉi tiu modulo ĝenerale integras du mekanismojn de aktiva fruecavo kaj pasiva fruecavo.
Aktiva fruecavo signifas la proaktivan detektadon de elektraj parametroj de la sistemo. Unufoje la parametroj divaras de la normala intervalo, fruecava signalo estos tuj iniciigita. Aktiva fruecavo kutime dependas de alta-precaj sensoroj kaj datenkolektaj aparatoj. Ĉi tiuj aparatoj povas monitori klavparametrojn kiel fluo, vokto, kaj frekvenco realtempe kaj analizi la rilatan datumon per internaj algoritmoj por determini ĉu ekzistas potencialaj defektriskoj. Pasiva fruecavo, aliflanke, implictas analizon de rilataj elektraj parametroj kaj emisiun de fruecava signalo post ricevo de eksteraj signaloj. Ekzemple, kiam la rela protektaparato en la substacio funkcias, la pasiva fruecavmodulo estos tuj aktivigita por analizi la kaŭzon de la funkcio kaj determini ĉu pluaj traktadmezoj estas necesa, kiel montrite en Figuro 1.
Figuro 1 Hardvarstrukturdesegno
En la hardvarstrukturdesegno de la fruecavdetektmodulo, kombinado de aktiva fruecavo kaj pasiva fruecavo povas signife plibonigi la fruecavan kapablon kaj respondtempon de la sistemo. Aktiva fruecavo povas monitori elektrajn parametrojn realtempe kaj rapide identigi potencialajn defektriskojn; dum pasiva fruecavo povas reagi tuj kiam specifaj okazoj okazas kaj fari profunan analizon de la kaŭzoj de defektoj.
Por efektive kombini ĉi tiujn du fruecavmetodojn, en la hardvardesegno necesas konsideri la jenajn klavajn elementojn:
Selektado de sensoroj kaj datenkolektaj aparatoj: Alta-precaj sensoroj kaj datenkolektaj aparatoj devas esti selektitaj por certigi la datumakuratecon.
Datumanaliza kapabloj: La fruecavmonitoramodulo devus havi fortajn datumanalizajn kapablojn por rapide identigi abnormajn datumojn kaj faru fruecavjuĝojn.
Komunikadinterfacoj kaj protokoloj: La modulo devus subteni multajn komunikadinterfacojn kaj protokolojn por faciligi datuminterŝanĝon kun aliaj sistemoj aŭ aparatoj.
Fiabileco: La hardvardesegno devus certigi ke la modulo povas funkcii stabile en ekstremaj kondiĉoj kaj adopti necesaĵajn sekurecmesojn por preveni misfunkcion kaj neautorizitan aliron.
III. Sistemsoftvardesegno
(1) Simulasimodelado de Defektladcarakterizoj
La kerneco de la sistema por detektado de defektinformo de rela protekto en substacio kuŝas en ĝia softvardesegno, speciale la konstruo de statika kaj dinamika ladmodeloj. Ĉi tiuj modeloj celas priskribi la aktivajn kaj reaktivajn povon de la ladi dum la sistemo funkcias, same kiel la malrapidajn ŝanĝojn en vokto kaj frekvenco, kaj estas kutime esprimitaj per polinomaj modeloj. La statika ladmodelo kutime esprimiĝas kiel:
kie P kaj Q reprezentas aktivajn kaj reaktivajn povon respektive, V estas la vokto, P0, Q0, V0sontas la valoroj en la referenca stato, kaj n kaj m estas la ladcarakterizaj koeficientoj.
La dinamika ladmodelo estas relative kompleksa. Ĝi prenas en konsideron la dinaman respondon de la ladi al ŝanĝoj en vokto kaj frekvenco, inkluzive multajn tempokonstantojn por simulaci la respondrapidecon de la ladi al ŝanĝoj en vokto kaj frekvenco. La dinamika ladmodelo povas esprimiĝi kiel serio de diferencialaj ekvacioj, kiuj priskribas la ŝanĝratecon de la ladpovo dum tempo.
En la softvardesegno, ĉi tiuj modeloj estas integritaj en la sistem por detektado de defektinformo de rela protekto en substacio por monitori kaj analizi la funkciostaton de la substacio realtempe. La sistemo kolektas realtempajn datumojn, inkluzive fluon, vokton, povon, etc., kaj uzas ĉi tiujn modelojn por kalkuloj por scienca identigo de potencialaj defektstatoj.
(2) Kolektado de Defektinformo
Por certigi la fiabilecon de rela protektaparato, la desegno de la sistema por detektado de defektinformo estas speciala grava, speciale la parto pri kolektado de defektinformo. Ĉi tiu parto kutime disdividas en tri moduloj: kolektado de stabilinformo, kolektado de transebla informo, kaj administro de statusdosieroj.
La modulo por kolektado de stabilinformo ĉefe estas responsa por kolektado de elektraj parametroj de la substacio dum norma funkcio, kiel vokto, fluo, povo, etc. Ĉi tiuj datumoj estas la bazo por evalui la funkciostaton de la elektra reto kaj ankaŭ gravaj por defektanalizo kaj prognozo. Ĉi tiu modulo kutime inkluzivas tri submodulojn: datenkolektado, datumanalizo, kaj datumkonservado. La submodulo por datenkolektado akiras elektrajn parametrojn realtempe tra la interfaco kun la monitorasistemo de la substacio; la submodulo por datumanalizo faras antaŭan analizon de la kolektitaj datumoj, forigas abnormalajn valorojn, kaj formatas la datumojn; la submodulo por datumkonservado konservas la prilaboritajn datumojn en datumobazo por poste analizo.
La modulo por kolektado de transebla informo fokusas sur la kapto de transeblaj okazoj en la elektra reto, kiel mallongcirkvitado, malfermitcircuitado, kaj aliaj defektoj. Ĉi tiuj transeblaj okazoj ofte estas kun akutaj ŝanĝoj de elektraj parametroj, do alta-vitla kaj alta-preca datenkolektado estas bezonata. Ĉi tiu modulo kutime inkluzivas tri submodulojn: alta-vitla datenkolektado, identigo de transeblaj okazoj, kaj konservado de okazdatenoj. La submodulo por alta-vitla datenkolektado povas registri la ŝanĝojn de elektraj parametroj kun mikrosekund-nivela rezolucio; la submodulo por identigo de transeblaj okazoj juĝas ĉu defekto okazis kaj akurate identigas la tipon de defekto laŭ antaŭdeterminitaj algoritmoj; la submodulo por konservado de okazdatenoj konservas la identigitan defektinformon en specifa datumobazo, kiu helpas la personaron por profunda analizo.
La modulo por administro de statusdosieroj estas responsa por la administro kaj manteno de la statusdosieroj de la rela protektaparato en la substacio, kaj ĝi detale registras klavajn informojn kiel la konfigurdetales, funkciostato, kaj historia defektregistaro de la protektaparato. Ĝi ĉefe inkluzivas kvar submodulojn: generado de statusdosiero, aktualigo, serĉado, kaj sekurkopio. La submodulo por generado de statusdosiero generas inicialan statusdosieron laŭ la faktaj konfiguroj de la protektaparato; la submodulo por aktualigo aktualigas la statusdosieron kiam la aparato-parametroj aŭ konfiguroj ŝanĝiĝas; la submodulo por serĉado permesas uzantojn serĉi la informojn en la statusdosiero; la submodulo por sekurkopio regule sekurkopias la statusdosieron por efektive eviti datumperdo.
(3) Detektado de Defektinformo
Kiam la stacia kontrola ebene ricevas alarminformon "A-linia kunmeta reteca koneckero" de la rela protekto, la sistemo tuj devas komenci la procezon de detektado de defektinformo por konfirmi ĉu ĉi tiu alarmo estas la sola fonto, nome ĉu aliaj aparatoj ankaŭ emisis similajn alarmojn. En ĉi tiu ekzemplo, se aliaj aparatoj ne emisis alarmojn, la sistemo fokusos sur la informo pri "A-linia kunmeta reteca koneckero".
Por pli efektive pritrakti kaj analizi defektinformon, la sistemo dezenas kvin kombinojn de virtualaj terminaloj kaj defektnodoj, kiel montrite en Tablo 1.
Ĉiu virtuala terminalo estas responsa por malsamaj taskoj, de monitorado de la reteca koneckestado al provizio de solvoj, formanta kompletan defektraportan procezon. Per la supre menciita softvardesegno, la sistemo por detektado de defektinformo de rela protekto en substacio povas efektive detekti defektinformon kaj certigi la sekuran funkcion de la substacio. Speciale kiam ricevante la alarmon pri "A-linia kunmeta reteca koneckero", la sistemo povas rapide reagi kaj preni respondajn mezurojn por minimumigi la efekton de la defekto sur la elektra reto.
IV. Eksperimenta Verifo
(1) Retecotopologia Strukturo
La retcotopologia strukturdesegno de la sistema por detektado de defektinformo de rela protekto en la 500 kV substacio, lanĉita en 2023, strikte sekvas la kernecprincipojn de alta fiabileco, alta disponeblo, kaj facila manteno. Ĉi tiu sistemo adoptas hierarkian kaj distribuitan retcan arkitecturon, kies realigpaŝoj estas bone organizitaj, ĉefe inkluzivantaj la jenajn ligilojn.
Datenkolektado: Tra sensoroj kaj datenkolektaj aparatoj instalitaj ĉe diversaj klavaj nodoj de la substacio, la funkciadatumoj de la rela protektaparatoj estas kolektitaj realtempe.
Datumtransdonado: Uzante retcan komunikadan teknologion, la kolektitaj datumoj estas transdonitaj al la datumprocesadcetro en tuta tempo kaj akurateco.
Datanalizo: En la datumprocesadcetro, alta-preformaj komputiloj kaj profesiaj analizprogramoj estas uzataj por analizi la datumojn, identigi abnormajn patronojn kaj potencialajn defektojn.
Defektodiagnoso: Unufoje abnormeco estas detektita, la sistemo aŭtomate faras defektodiagnoson por determini la tipon kaj lokon de la defekto.
Alarmo kaj respondo: La sistemo sciigas la funkciado-kaj-mantena personaron pri la defektinformo tra la alarmasistemo kaj provizas antaŭan defekttraktadpropozicon.
Defekttraktado: La funkciado-kaj-mantena personaro povas rapide preni mezurojn por trakti la defekton laŭ la defektinformo kaj propozicoj provizitaj de la sistemo, do certigante la stabilan funkcion de la elektra reto.
(2) Eksperimentaj Rezultoj kaj Analizo
Du detektaj sistemoj estis uzitaj en la eksperimento: unu estas la tradicia sistema por detektado de la dua cirkvito de rela protekto en substacio bazita sur la SCD-dosiero, kaj la alia estas la sistema por detektado de defektinformo de rela protekto en substacio bazita sur spaca-tempa analizo. Ambaŭ sistemoj estis testitaj en la sama substacia medio por certigi la kompareblecon de la rezultoj [8].
La eksperimentaj datumoj montras ke la maksimumaj izolvoltajoj de la pozitiva kaj negativa busbaroj mezuritaj per la detektasistemo bazita sur la SCD-dosiero estas 192.1 V kaj 191.4 V respektive, dum la korespondantaj valoroj mezuritaj per la detektasistemo bazita sur spaca-tempa analizo estas 190.3 V kaj 210.23 V respektive. La specifaj datumoj estas montritaj en Tablo 2.
El la eksperimentaj rezultoj, oni povas vidi ke la detektasistemo bazita sur spaca-tempa analizo havas iomete pli malaltan maksimuman izolvoltvaloron por la pozitiva busbaro komparate kun la detektasistemo bazita sur la SCD-dosiero, sed iomete pli altan valoron por la negativa busbaro. Ĉi tio indikas ke la detektasistemo bazita sur spaca-tempa analizo povas provizi pli akuratajn mezurrezultojn en certaj situacioj. Tamen, ĉi tiu diferenco ne estas signifa. Tial, por pli profunda kompreno de la performancediferencoj inter ĉi tiuj du sistemoj, eble estas necese plu kolekti kaj analizi grandan kvanton de eksperimentaj datumoj.
V. Konkludo
La nova sistema por detektado de defektinformo de rela protekto en substacio dezinita kaj studita en ĉi tiu artikolo povas realtempe monitori la funkciostaton de rela protektaparatoj, aŭtomate analizi kaj diagnozi defektinformon, kaj tuj transdoni la defektinformon al funkciado-kaj-mantena personaro tra retcana komunikadteknologio. Ĉi tio ebligas ilin preni tujajn mezurojn por preveni la vastiĝon de defektoj kaj certigi la sekuran kaj stabilan funkcion de la elektrosistemo.
