Subestazioaren rele-babesaren akats informazio detektore-sistema diseinua
I. Sarrera
Azken urteetan, elektrizitate sarearen eskalak hainbat aldiz handitu ondoren, subestazioak, elektrizitate sistemaren punturen neurri garrantzitsuenen artean, sare osoaren fiabletasuna zaintzeko erabiltzen diren segurtasunez eta estabilitatez egiten duten lan garrantzitsu bat dute. Iturburuko babesa, subestazioen seguru agintaritzaren lehenengo linia da. Iturburuko babetaren zehaztasuna eta azkarrasuna elektrizitate sisteman zeharren estabilitatearekin zerikusia du. Beraz, subestazioen iturburuko babetaren sistemaaren akats informazioa efektiboki detektatzea, eta posibilitate horietako batzuk aurretik ezagutzeko eta konponduko dira, elektrizitate sistemaren seguru agintaritzarako garrantzi handia du.
Iturburuko babetaren akatsen detektatzeko metodo tradizionalak manuan eginak izaten dituztela, eta mantentze periodikoari esker egiten dituztela. Metodo horiek denbora eta lan gehiegi behar dituzte, eta ezin dute errealean monitorizatu. Horrela, akatsen sinalen hasierakoak pasatzea erraza da. Informazio teknologiaren garapena jarraitu ondoren, batez ere konputagailu teknologia eta komunikazio teknologien aurrerapenek, oraindik subestazio modernoen iturburuko babetaren akats informazio detektatzeko sistema automatizatua hasten dira erabili. Datuak errealean bilduta, sistema horiek iturburuko babetaren egoera errealean monitorizatu dezakete eta akatsak azkar lokalizatu dezakete.
Beraz, artikulu honetan, informazio teknologi modernoaren oinarrian zehazten da subestazioen iturburuko babetaren akats informazio detektatzeko sistema bat, eta bere hardware egitura, software diseinua eta esperientzia emaitzak xehetasun berean azalduko dira.
II. Sistema Hardware Egitura Diseinua
(1) Nagusi Ordenagailua
Nagusi ordenagailuaren diseinuak osoan sistemaaren prestazioak eragiten ditu. Bere hardware egitura C8051F040 monokipu microkontroladorearen oinarrian dago. C8051F040 monokipu microkontroladorea, prestakuntza altua eta energia murriztua duen sinkronoa analogoa eta digitala integratutako mikroprozesadorea da, eta analogoko eta digitalen I/O ataka, kontadore/chronometroak, UART, SPI, eta I2C komunikazio interfaseak barne hartzen ditu. Karakteristik horiek C8051F040-a nagusi ordenagailuaren oinarriko prozesadore gisa oso baliozkoa egiten dute, datu-prozesamendu azkarra eta kontrol logika konplexua lortzeko beharrezkoa baita.
Sistema errealean monitorizatzeko gaitasuna ziurtatzeko, nagusi ordenagailuaren diseinuan prestakuntza altuko monitorizatze unitatea erabili da. Unitate hori arrazoian ADC (Analogiko-Digitalako Konbertsor) azkarra, DAC (Digital-Aztergarriko Konbertsor), eta tensio/indarra monitorizatzeko zirkuituak barne hartzen ditu. Elektriko parametroak errealean bildu eta konbertitzea gaitzen du, akats diagnosia egiteko datu zehatzak emanda.
Bereizmenekin, nagusi ordenagailuak beheko ordenagailuekin eta urruneko monitorizazio zentroarekin komunikatu behar du. Diseinuan RS-232, RS-485, eta Ethernet bezalako anitzeko komunikazio interfaseak barne hartzen dira. Interfase horiek datuak azkar transmititzeko eta urruneko kontrol gaitasuna eman dezakete.
Erabiltzaileei sistema monitorizatzeko eta kontrolatzeko laguntzeko, nagusi ordenagailuak giza-makinako interaktibitate interfaze bat ere du, arrazoian LCD pantaila eta tekla bat osatzen ditu. Erabiltzaileek interfaze horiek erabiliz, sistema egoera errealean ikusi dezakete.
(2) Isolamendu Detektatzeko Sensorra
Zaharreko elektrizitate planta eta subestazioen DC sistemaren berrikuspen beharretan, langileek isolamendu detektatzeko sensor bat diseinatu dute desgaitagarria eta zehatzta. Teknologia elektroniko moderno eta material berrien erabiliz, sensor honek sentisibilitate handia, estabilitate handia eta biztanle luzea du, eta arduratsu ingurumenetan lanean jarri dezake.
Isolamendu detektatzeko sensorrarentzat zehaztasuna garrantzitsuena da. Aurreratutako detektatzeko algoritmo eta osagai elektroniko erabiliz, isolamendu aldaket txikiak zehazki detektatu dezake, akats informazioaren zehaztasuna eta oraintasuna bermatuz.
Zaharreko elektrizitate planta eta subestazioen DC sistemaren isolamendu gailuak berrikusteko eta isolamendu detektatzeko sensor zehatz desgaitagarriak erabiliz, sistema segurtasuna askoz handiagoa izango da. Sensor hauek zehaztasun handiko detektatzeko gaitasuna dute, eta isolamendu akatsak azkar detektatu dezakete, beraz, oharren gertatzea efektiboki saihesteko.
(3) Aurre-eskaera Detektatzeko Modulua
Aurre-eskaeren zehaztasuna eta erantzun azkarra hobetu ahal izateko, modulu horrek aktiboki aurre-eskaera eta pasiboki aurre-eskaera bi mekanismo integrazioa du.
Aktiboki aurre-eskaera sistema elektriko parametroen detektatzeko aktiboki dela adierazten du. Parametroak normalen tarteetik kanpo joatean, aurre-eskaera senhala azkar aktibatuko da. Aktiboki aurre-eskaera arrazoian prestakuntza altuko sensor eta datu bildumeko gailuak ditu. Gailu hauek indarra, tensioa eta maiztasuna barne elektriko parametro garrantzitsuak errealean monitorizatu dezakete, eta datu horiek analizatzeko algoritmo integrazitako bidez, balio duen akats arriskuak badira edo ez aztertzen dute. Pasiboki aurre-eskaera, beste alde bat, elektriko parametro garrantzitsuak analizatzen ditu eta sistema kanpoko senhala jaso ostean aurre-eskaera senhala bidaltzen du. Adibidez, subestazioaren iturburuko babetaren gailuak funtzionatzen denean, pasiboki aurre-eskaera moduluak azkar aktibatuko da, funtzionatzeren arrazoiak analizatzen ditu, eta beharrezkoa bada, prozesu-megeko neurriak hartu behar diren aztertzen du, irudian 1 erakusten da.
Irudia 1 Hardware Egitura Diseinua
Aurre-eskaera detektatzeko moduluaren hardware egitura diseinuan, aktiboki aurre-eskaera eta pasiboki aurre-eskaera biak integrazioak sistema aurre-eskaera gaitasuna eta erantzun azkarra askoz handiagoak izango dira. Aktiboki aurre-eskaera elektriko parametroak errealean monitorizatu eta akats arrisku potentsialak azkar identifikatu ditzake; pasiboki aurre-eskaera, aldiz, gertaera espesifiko bat gertatzen denean erantzun azkar eta akats arrazoiak sakon analizatzeko gaitasuna du.
Bi aurre-eskaera metodo horiek efektiboki batzeko, hardware diseinuan kontuan hartu beharreko elementu garrantzitsuak hauek dira:
Sensor eta datu bildumeko gailuak hautatzea: Zehatzta datuak lortzeko, prestakuntza altuko sensor eta datu bildumeko gailuak hautatu behar dira.
Datu prozesamendu eta analisi gaitasuna: Aurre-eskaera monitorizatzeko moduluak datu prozesamendu eta analisi gaitasuna handia izan behar du, datu anormalak azkar identifikatzeko eta aurre-eskaera ebaluatzeko.
Komunikazio interfaseak eta protokoloak: Moduluak anitzeko komunikazio interfase eta protokoloak onartu behar ditu, bestelako sistema edo gailuetarako datu trukea erraztu ahal izateko.
Fiabletasuna: Hardware diseinuak moduluak mugimendu ingurumenetan lanean jarri dezakeen moduan egon behar du, eta segurtasun neurri beharrak hartu behar dira, operazio okerra eta sarbidea ezegokia saihesteko.
III. Sistema Software Diseinua
(1) Akats Karga Egitura Simulazioa
Subestazioen iturburuko babetaren akats informazio detektatzeko sistema oinarria software egitura diseinuan dago, bereiziak karga egituren statiko eta dinamikoen eraikuntzan. Egitura horiek sistema funtzionatzen denean kargaren aktibo eta reaktibo indarrak deskribatzen dituzte, baita tensio eta maiztasun aldaketak ere, eta arrazoian polinomio egiturekin adierazten dira. Karga egitura estatikoa arrazoian honela adierazten da:
non P eta Q aktibo eta reaktibo indarra adierazten dituzte, V tensioa da, P0, Q0, V0 erreferentzia egoerako balioak dira, eta n eta m karga karakteristiko koefizienteak dira.
Karga egitura dinamikoa konplexuagoa da. Tensio eta maiztasun aldaketara kargaren erantzun dinamikoa kontuan hartzen du, inkluso denborako kostante anitzak tensio eta maiztasun aldaketara kargaren erantzun abiadura simulatzeko. Karga egitura dinamikoa denborarekin kargaren indar aldaketa deskribatzen dituzten diferentzial ekuazio multzo batez adieraz daiteke.
Software egitura diseinuan, egitura horiek iturburuko babetaren akats informazio detektatzeko sistemara integrazioa egin zaizkie, subestazioen funtzionamendua errealean monitorizatzeko eta analizatzeko. Sistema datuak errealean bildu, indarra, tensioa, indarra barne, eta egitura horiek erabiliz kalkulatzeko, akats arrisku potentzialak zientifiko identifikatzeko.
(2) Akats Informazio Bilduma
Iturburuko babetaren gailuak fiabletasuna zaintzeko, akats informazio detektatzeko sistema diseinuak garrantzi handia du, bereiziak akats informazio bildumaren atala. Atala hori arrazoian hiru moduluetan banatuta dago: egoera estatiko informazio bilduma, aldakorra informazio bilduma, eta egoera fitxategi kudeaketa.
Egoera estatiko informazio bilduma moduluak subestazioaren normal funtzionamenduan elektriko parametroak bildu ditu, tensioa, indarra, indarra barne. Datu horiek sare elektrikoaren egoera ebaluatzeko oinarria dira, baita akats analisi eta aurreikusteko ere garrantzitsuak dira. Modulu hori arrazoian hiru azpimodulu ditu: datu bilduma, datu prozesamendua, eta datu gordepena. Datu bilduma azpimoduluak subestazio monitorizatzeko sistema interfaze baten bidez elektriko parametroak errealean bildu ditu; datu prozesamendu azpimoduluak bildutako datuak aurreanalisi egiten ditu, balio anormalak kendu, eta datu formatuak; datu gordepen azpimoduluak prozesatutako datuak datu-basean gorde ditu, ondorio analisi ahalbidetzeko.
Aldakorra informazio bilduma moduluak sare elektrikoan aldakorra gertaera bildu ditu, adibidez, korto-igoera, irekita, eta beste akats batzuk. Aldakorra gertaera horiek arrazoian elektriko parametro aldaketa zehatzak dituzte, beraz, abiadura altua eta zehatzta datu bildumeko gailu beharrezkoak dira. Modulu hori arrazoian hiru azpimodulu ditu: abiadura altua datu bilduma, aldakorra gertaera identifikazioa, eta gertaera datu gordepena. Abiadura altua datu bilduma azpimoduluak elektriko parametro aldaketa microsegundo-nivelko resoluzioarekin bildu dezake; aldakorra gertaera identifikazio azpimoduluak akats bat gertatu den jakin, eta algoritmo aurredefinituaren arabera akats mota zehazki identifikatu; gertaera datu gordepen azpimoduluak identifikatutako akats informazioa datu-base zehatz batean gorde ditu, langileek sakon analisi ahalbidetzeko.
Egoera fitxategi kudeaketa moduluak subestazioen iturburuko babetaren gailuen egoera fitxategi kudeaketa eta mantentzea egin ditu, eta babetaren gailuak konfigurazioaren xehetasunak, funtzionamendua, eta historikoko akats erregistroak zehazki erregistratzen ditu. Modulu hori arrazoian lau azpimodulu ditu: egoera fitxategi sortzailea, eguneraketa, bilaketa, eta babespena. Sortzaile azpimoduluak babetaren gailuen konfigurazio errealaren arabera egoera fitxategi hasiera bat sortzen du; eguneraketa azpimoduluak gailu parametroak edo konfigurazioak aldatzen direnean egoera fitxategia eguneratzen du; bilaketa azpimoduluak erabiltzaileei egoera fitxategiko informazioa bilatzeko ahalbidetzen dio; babespen azpimoduluak egoera fitxategia zehar babespena egin ditu, datu galera saihesteko.
(3) Akats Informazio Detektatzea
Estazioaren kontrol-mailak iturburuko babetak "A-linea batuketa sareko konektatze akatsa" alarme informazioa jaso denean, sistema akats informazio detektatzeko prozesu bat hasten du, alarma hori bakar-bakarra den jakiteko, hau da, beste gailu batzuk ere alarma berdina eman duten. Adibide honetan, beste gailu batzuk ez badute alarma eman, sistema "A-linea batuketa sareko konektatze akatsa" informazioan aritu egingo da.
Akats informazioa prozesatzeko eta analizatzeko efektibitate handiagoa lortzeko, sistema birtual terminal eta akats nodoen kombinazio bost diseinatu ditu, irudian 1 erakusten da.
Birtual terminal bakoitzak zeregin desberdinak ditu, sareko konektatze egoera monitorizatzetik soluzioak emateera, akats kudeatzeko prozesu osoa osatzen du. Software egitura diseinu horren bidez, subestazioen iturburuko babetaren akats informazio detektatzeko sistema akats informazioa efektiboki detektatu dezake, eta subestazioen seguru funtzionamendua zaintzen du. Batez ere "A-linea batuketa sareko konektatze akatsa" alarma jaso denean, sistema erantzun azkar egin dezake, eta neurriak hartu dezake, akatsak elektrizitate sistemaren gainean duten eragina minimizatzeko.
IV. Esperientzia Egiaztatzea
(1) Sare Topologia Egitura
2023an lanpetatu zen 500 kV subestazioaren iturburuko babetaren akats informazio detektatzeko sistema elektrikoaren topologia egitura diseinuak fiabletasu handia, erabilgarritasuna altua eta mantentze erraza dituen printzipio nagusiei jarraiki egin da. Sistema hierarkikoa eta banatua da, eta bere inplementazio pausuak ondo antolatuta daude, hau da, jarraian agertzen diren estekak barne hartzen ditu.
